Живов Л.И., Овчинников А.Г., Складчиков Е.Н. Кузнечно-штамповочное оборудование

Подождите немного. Документ загружается.

Раздел IL

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРЕССЫ

Пресс-автомат для чистовой вырубки. Гидравлические прессы-автоматы

для чистовой вырубки оснащены устройствами для подачи ленты, удаления из-

делий, резки и удаления отходов. Некоторые из этих устройств имеют гидравли-

ческий или пневматический привод.

Цельные станины закрытого типа для повышения жесткости стянуты болта-

ми.

Насосный безаккумуляторный привод расположен слева от пресса и обеспе-

чивает тройное действие: прижим, противодавление и вырубку изделия. Ско-

рость его рабочего хода 10 мм/с. Привод обеспечивает 70 ходов в минуту для

прессов с номинальным усилием 0,4 МН и 32 хода в минуту для прессов с уси-

лием 0,63 МН.

Прессы для пакетирования и брикетирования. Для удобства транспорти-

ровки металлических отходов листоштамповочных и механических цехов их

спрессовывают в пакеты или брикеты. Пакетирование и брикетирование отходов

проводят на гидравлических прессах. Станины этих прессов горизонтальные,

коробчатого типа. Все механизмы устанавливают на станине, привод пресса

насосный безаккумуляторный. Обычная производительность таких прессов -

10-12 пакетов в час. Последовательность движения плунжеров цилиндров (про-

дольного и поперечного) и управление другими механизмами гидропривода

осуществляется автоматически, обеспечивая загрузку отходами пакетировочной

камеры, опускание крышки, первое прессование (продольный цилиндр), второе

прессование (поперечный цилиндр), раскрытие камеры, отвод прессующих плун-

жеров и выталкивание пакета.

6.5.

Прессы для разделки и ломки проката

С увеличением размеров поперечных сечений стальных заготовок, предна-

значенных для обработки давлением, силы, необходимые для их разделки, ста-

новятся близкими или превышают верхнюю границу номинальных усилий

кривошипных прессов. В этих случаях применяют гидравлические прессы.

При их проектировании должны быть предусмотрены гидравлические устрой-

ства или пружинные амортизаторы, предотвращающие восприятие возвратны-

ми цилиндрами сил в момент, который соответствует разрушению заготовки.

В конструкциях прессов для ломки проката предпочтительнее горизонтальная

компоновка. Для уменьшения деформирующей силы Р^, необходимой для лом-

ки,

на заготовке с обеих сторон предварительно делают надрубы. Силу

Р^^

оп-

ределяют по формуле

где Gg - временное сопротивление материала заготовки; W - момент сопро-

тивления изгибу, W=0,ld для круглого и W=h^/6 для квадратного проката;

/ - расстояние между опорами.

210

Глава 6. Типовые конструкции гидравлических прессов

Конструкции гидравлических прессов для ломки с номинальными усилиями

2,5...30МН имеют четырехколонную горизонтальную станину, мультиплика-

торный гидравлический привод; давление рабочей жидкости (водной эмульсии)

составляет 40...50 МПа.

Операции при ломке проката на гидравлическом прессе выполняют сле-

дующим образом. На заготовке делают надрубы двумя ножами одновременно.

Один нож подвижный, другой - неподвижный. Подвижный нож установлен на

торце плунжера рабочего цилиндра, неподвижный - на салазках. После выпол-

нения надруба неподвижный нож вместе с салазками выкатывается из рабочего

пространства пресса, а заготовка продолжает перемещаться до упора о боковые

опоры. Подвижный нож также перемещается вместе с заготовкой и после ее ос-

танова надавливает на нее. Когда сила достигает значения, определенного по

приведенной выше формуле, заготовка разламывается.

6.6. Прессы для переработки пластмасс

и неметаллических материалов

Современные пластмассы и неметаллические материалы используют в ка-

честве конструкционных для изготовления деталей машин, что дает значитель-

ную экономию металла (особенно дефицитных цветных сплавов), уменьшает их

массу, повышает срок службы и улучшает эксплуатационные характеристики.

В зависимости от характера превращений, происходящих с полимером при

его переработке в изделие, пластмассы подразделяют на две основные группы:

термопласты и реактопласты. Термопласты характеризуются обратимостью про-

цесса формообразования, т. е. после формования изделий под действием высо-

кой температуры и давления они отвердевают, но после охлаждения не теряют

способности к последующей неоднократной обработке. Реактопласты характе-

ризуются необратимостью процесса формообразования, т. е. не пригодны для

повторного формования.

Для переработки пластмасс и других неметаллических материалов применя-

ют гидравлические прессы с насосным безаккумуляторным приводом, основные

параметры и размеры которых регламентированы ГОСТ 10560 (рис. 6.11).

Для изготовления листовых слоистых материалов: текстолитов, стеклоплас-

тиков, древеснослоистых и других, размерами более 1500 х 1500 мм, применяют

гидравлические этажные прессы. Особенность конструкции этих прессов - боль-

шое количество (иногда 15 и более) рабочих плит (этажей), между которыми ук-

ладывают листовую заготовку, состоящую из многих слоев. При приложении

рабочей силы плиты смыкаются и создают необходимую нагрузку. Под действием

приложенной силы и высокой температуры происходит спекание слоев заготовки

единое целое. Этажные прессы имеют станины рамного типа, снабжены устрой-

ствами для загрузки и выгрузки листовых материалов, нагревателями.

211

Раздел

П.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРЕССЫ

При создании этажных прессов необходимо

обеспечить параллельность между плитами (наи-

большее отклонение не должно превышать 0,1 мм

на 300 мм длины плиты). Эти прессы имеют насос-

ный безаккумуляторный привод.

Универсальная полуавтоматическая линия с

выносными пресс-формами для штамповки изделий

из пластмасс, разработанная А.С. Езжевым в МГТУ

им.

Н.Э. Баумана, изготовлена на Оренбургском за-

воде «Гидропресс». Полуавтоматическая линия со-

держит два гидравлических пресса с номинальным

усилием 300 кН каждый (первый - для закрытия

пресс-форм и создания требуемого давления на заго-

товку, второй - для их раскрытия, конвейер с гидро-

приводом и пульт управления. Время выдержки под

давлением 5,3 мин, производительность 360 дет/ч,

давление рабочей жидкости 20 МПа.

Последовательность выполнения операций на

универсальной полуавтоматической линии следую-

щая. Раскрытую и очищенную пресс-форму конвей-

ер переносит на позицию загрузки, расположенную

у первого закрывающего пресса. Оператор уклады-

вает в ее гнезда кассеты с прессуемым материалом

(возможен предварительный нагрев материала до

заданной температуры) и передает на следующую

позицию пресса, который ее закрывает и одновре-

менно создает заданное давление. После этого пресс-

форма перемещается по направляющим шагового

конвейера с установленным темпом пока не дойдет

до позиции разгрузки, расположенной у второго

пресса (раскрывающего). Пресс-форма раскрывает-

ся,

толкатель поднимает сформованное изделие до уровня разъема и сбрасывает

его на приемный лоток. Пресс-форма переносится на следующую позицию, где

она тщательно очищается от грязи струями сжатого воздуха и подается на ис-

ходную позицию для очередной загрузки.

Заданную температуру в полости пресс-формы поддерживают установлен-

ные в ней электронагреватели.

Многоплунжерные прессы предназначены для штамповки деталей с полос-

тями. Станина такого пресса содержит три неподвижные поперечины, стянутые

колоннами. В верхней части они воспринимают только центральную силу, на-

правленную вдоль оси пресса. В нижней части расположены четыре горизон-

Рис. 6.11. Схема пресса для

штамповки изделий из пласт-

масс

212

Глава 6. Типовые конструкции гидравлических прессов

тальных цилиндра с плунжерами для выдавливания боковых полостей и один

вертикальный цилиндр.

6.7. Типовые приводы гидравлических прессов

Полный цикл одного двойного хода подвижной поперечины гидравлическо-

го пресса состоит из прямого холостого, прямого рабочего и обратного ходов, а

также технологических пауз. Прямой холостой ход предназначен для подвода

рабочего инструмента к заготовке, при его осуществлении жидкость высокого

давления не поступает в рабочие цилиндры и полезная работа не производится.

В процессе прямого рабочего хода происходит деформирование заготовки, при-

дание ей необходимой формы. Чтобы осуществить прямой рабочий ход, привод

должен израсходовать определенное количество энергии для создания необхо-

димой силы.

Таким образом, привод гидравлического пресса должен иметь определенный

запас энергии, чтобы обеспечить необходимую деформирующую силу. На осу-

ществление прямого рабочего хода расходуется потенциальная энергия давления

рабочей жидкости. Эту энергию можно получить в результате преобразования

электрической энергии (электрогидравлический привод) либо энергии давления

пара или воздуха (парогидравлический или воздушно-гидравлический привод).

Электрогидравлический привод кроме рабочего и возвратных цилиндров

(гидродвигателя) должен содержать электродвигатель для преобразования элек-

трической энергии в механическую и насос для преобразования механической

энергии в потенциальную энергию рабочей жидкости.

Парогидравлический (воздушно-гидравлический) привод кроме рабочего

возвратных цилиндров должен содержать мультипликатор для преобразования

энергии пара (воздуха) низкого давления в потенциальную энергию рабочей

жидкости высокого давления. Парогидравлический (воздушно-гидравлический)

привод не экономичен, поэтому несмотря на его некоторые преимущества перед

электрогидравлическим в настоящее время применяется только в некоторых ус-

таревших конструкциях гидравлических прессов.

В процессе полного цикла двойного хода подвижной поперечины гидрав-

лического пресса требуются различные значения деформирующей силы, ско-

рости и направления ее перемещения. Поэтому электрогидравлический привод

кроме рабочих и возвратных цилиндров, электродвигателя, насоса и рабочей

жидкости содержит резервуары для жидкости (сливные баки), регулирующую

и распределительную аппаратуру, соединительные трубопроводы и арматуру,

а также может включать вспомогательные элементы: баки для жидкости низ-

кого давления (наполнительные), аккумулятор, мультипликатор и маховик.

На рис. 6.12 дана классификация приводов гидравлического кузнечно-штам-

повочного оборудования, согласно которой электрогидропривод может быть как

213

Раздел II. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРЕССЫ

Приводы гидравлических прессов

Электрогидравлические

Парогидравлические

(воздушно-гидравлические)

Безмаховочные Маховочные

Насосные

Безаккумуляторные

Аккумуляторные

Мультиплика-

торные

Безмультипли-

каторные

Мультиплика-

торные

Безмультипли-

каторные

Мультиплика-

торные

Постоянной

производительности

Регулируемой

производительности

Нерегулируемой

производительности

Регулируемой

производительно сти

Рис. 6.12. Классификация приводов гидравлических прессов

с маховиком, так и без него. Используя накопленную кинетическую энергию,

маховик в данном случае обеспечивает преодоление пиковых нагрузок без уве-

личения мощности электродвигателя. Аккумулятор также позволяет снижать его

установочную мощность.

Если в состав электрогидравлического привода включить мультипликатор,

то можно создать более компактную конструкцию пресса и осуществить рабо-

чий ход со ступенчатым приложением деформирующей силы, что повысит его

экономичность (КПД).

Регулирующая аппаратура позволяет поддерживать постоянную скорость

рабочего хода, которая необходима при выполнении некоторых технологичес-

ких операций, например при прессовании. При использовании насосов с пере-

менной подачей жидкости повышается КПД насосно-безаккумуляторного при-

вода и уменьшается его установочная мощность.

Баки для жидкости низкого давления (наполнительные) обеспечивают пря-

мой холостой ход без расхода жидкости высокого давления, что также способст-

вует повышению КПД привода. Для управления потоками жидкости в гидро-

системе привода используют распределительную аппаратуру: клапаны, золотники,

вентили и др.

В современных гидравлических прессах привод применяют и для приведения

в действие вспомогательных механизмов: стола пресса, механизма выталкивания

214

Глава 6. Типовые конструкции гидравлических прессов

поковки, подачи и удаления рабочего инструмента в процессе ковки или штам-

повки; механизмов управления (сервопривода) работой элементов гидропривода

(золотников, клапанов); механизмов синхронизации, исключающих неравномер-

ность распределения сил на колонны гидравлического пресса и др.

В зависимости от назначения гидроприводы подразделяют на силовые,

вспомогательные, приводы управления (сервоприводы) и синхронизации и др.

Независимо от назначения все приводы содержат определенные элементы, что

позволяет подразделить насосные приводы на аккумуляторные, безаккумуля-

торные и мультипликаторные.

Иногда гидропривод, содержащий одноплунжерный насос, называют элек-

тромеханическим мультипликаторным, так как он создает в гидросистеме такое

же пульсирующее давление, как и мультипликаторный. Однако такое название не

отражает его конструктивные особенности, поскольку под мультипликатором по-

нимают устройство, предназначенное для повышения давления рабочей жидкости и

содержащее два цилиндра - низкого и высокого давления. Одноплунжерный кри-

вошипный насос имеет только один цилиндр, плунжер которого всасывает жид-

кость, а затем нагнетает ее в гидросистему. Поэтому так называемый электро-

механический мультипликаторный привод относится к разряду насосных.

Привод гидравлического пресса может быть групповым (насосно-аккуму-

ляторная станция) и индивидуальным. Групповой гидропривод позволяет умень-

шить общую установленную мощность. Насосно-аккумуляторную станцию рас-

полагают в отдельном помещении и связывают с гидравлическим прессом

трубопроводом. Наиболее широкое распространение насосно-аккумуляторные

станции получили в ковочных прессах, для которых характерны продолжитель-

ные технологические паузы, или в мощных гидравлических прессах, где невоз-

можно установить привод на прессе или вблизи его.

Насосный привод. Основной привод, определяющий тип гидравлического

пресса, - это силовой насосный, который осуществляет возвратно-поступатель-

ное

движение рабочего органа - подвижной поперечины (ползуна).

Гидравлические цилиндры (гидродвигатели подвижной поперечины) могут

быть поршневыми или плунжерными. Рабочая жидкость в поршневых цилиндрах -

минеральные масла, обладающие достаточной вязкостью, что исключает их утеч-

ку между поршнем и стенками цилиндра. Плунжерные цилиндры применяют, ес-

ли рабочая жидкость - водная эмульсия, вязкость которой недостаточная, чтобы

исключить утечки через поршень при использовании обычных уплотнительных

устройств. Выбор в качестве рабочей жидкости водной эмульсии или минерально-

го

масла определяется в значительной степени назначением и конструкцией прес-

са. Так, в гидравлических прессах, предназначенных для ковки или горячей

объемной штамповки, минеральное масло рекомендуют не применять согласно

требованиям пожарной безопасности. Однако для прессов с нижним расположе-

нием привода и при условии герметичных в пожарном отношении перекрытий

(пола) минеральное масло можно использовать в качестве рабочей жидкости.

215

Раздел IL ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРЕССЫ

Основное преимущество минерального масла - применение распределитель-

ных устройств и уплотнений более простых конструкций, а также повышенных

скоростей без опасности возникновения сухого трения. Можно также увеличивать

частоту вращения, что позволяет исключать редуктор, применять насосы ротацион-

ного типа с постоянной подачей или бесступенчатым регулированием подачи.

Насосно-аккумуляторный привод. Типовая схема насосно-аккумулятор-

ного привода с одной ступенью нагружения показана на рис. 6.13. Привод со-

держит источник жидкости высокого давления - аккумулятор

(5,

рабочий 2 и воз-

вратные 1 цилиндры (гидродвигатель), наполнительный 4 и сливной

баки, насос 9,

предохранительный клапан 70, распределительную аппаратуру 77, трубопрово-

ды,

обратный клапан 8 и компенсатор гидроударов 5.

В дальнейшем участки трубопровода между элементами насосного привода

будем обозначать соответствующими цифрами, например: 2-6 - участок трубо-

провода между рабочим цилиндром 2 и аккумулятором 6, Кроме того, цифры

будем использовать в качестве индексов при обозначении различных парамет-

ров,

например:

- скорость подвижной поперечины (плунжера рабочего цилинд-

ра),

- диаметр плунжера возвратных цилиндров 7.

В исходном положении // (стоп), изображенном на рис. 6.13, рабочий 2 и воз-

вратные 7 цилиндры изолированы от источника питания, следовательно, подвиж-

Диаграмма

открытия клапанов

Рис.

6.13. Типовая схема гидравлического одноплунжерного пресса

216

Глава 6. Типовые конструкции гидравлических прессов

ная поперечина пресса покоится на весу - технологическая пауза. Для совершения

прямого холостого хода необходимо рукоятку главного распределителя передви-

нуть из положения // в положение ///. В результате возвратные цилиндры / соеди-

нятся со сливным баком, подвижная поперечина под действием силы тяжести

начнет опускаться, в рабочем цилиндре 2 давление понизится и жидкость из на-

полнительного бака 4 начнет перетекать в рабочий цилиндр 2, открывая наполни-

тельный клапан 3. После соприкосновения рабочего инструмента с заготовкой

необходимо осуществить рабочий ход. Для этого рукоятку главного распредели-

теля необходимо передвинуть еще в положение IV. При этом рабочий цилиндр 2

соединится с аккумулятором 6 и насосом 9, жидкость высокого давления посту-

пит в рабочий цилиндр 2, а наполнительный клапан 3 под действием жидкости

высокого давления прижмется к седлу.

Для осуществления обратного холостого хода рукоятку главного распреде-

лителя и необходимо передвинуть в положение /. В результате рабочий ци-

линдр 2 соединится со сливным баком, а возвратные 7 - с аккумулятором. Под

действием жидкости высокого давления откроется наполнительный клапан i,

рабочий цилиндр 2 соединится с наполнительным баком 4 и подвижная попере-

чина переместится вверх; жидкость из рабочего цилиндра 2 вытеснится в напол-

нительный бак 4 и частично на слив.

Аккумулятор в электрогидравлическом приводе, как и маховик в электро-

механическом, накапливает энергию во время холостых ходов и технологичес-

ких пауз и расходует ее в процессе рабочего хода. Наличие аккумулятора поз-

воляет выбирать мощность электродвигателя по средней мощности, расходуемой

за

рабочий ход, что позволяет снизить установочную мощность.

Недостатком насосно-аккумуляторного привода являются большие потери

энергии при выполнении технологических операций, силовой график которых

имеет пиковый характер. Если деформирующая сила, необходимая для выпол-

нения технологической операции, меньше номинального усилия, то вследствие

перепада давлений в аккумуляторе и рабочем цилиндре увеличивается скорость

течения жидкости в трубопроводе. В результате возрастают потери энергии

на преодоление местных сопротивлений и по длине трубопровода. Запасенная

аккумулятором потенциальная энергия расходуется на нагрев жидкости. Для

исключения этого недостатка в конструкции насосно-аккумуляторного привода

пресса предусматривают возможность повышения деформирующей силы через

определенные интервалы (ступени). Это возможно, если гидропривод имеет

не один, а несколько рабочих цилиндров.

Насосно-аккумуляторный привод прессовой установки с тремя ступенями

нагружения содержит три рабочих цилиндра 2 и два распределителя: главный 6

вспомогательный 5 (рис. 6.14).

Для совершения рабочего хода рукоятку главного распределителя 6 необхо-

димо передвинуть в крайнее положение IV. Если рукоятка вспомогательного рас-

пределителя 5 будет при этом передвинута в крайнее положение ///, то жидкость

217

Раздел IL ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРЕССЫ

Диаграмма

открытия югапанов

ЬЛЛ Диаграмма

открытия клапанов

Рис.

6.14. Типовая схема гидравлического трехплунжерного пресса

высокого давления будет поступать только в средний рабочий цилиндр 2. Боко-

вые рабочие цилиндры заполнятся жидкостью из наполнительного бака 4 через

наполнительные клапаны 3. В этом случае будет осуществлена первая ступень

нагружения.

Если рукоятку вспомогательного распределителя 5 передвинуть в крайнее

положение /, то жидкость высокого давления будет поступать в боковые рабочие

цилиндры 2, а средний рабочий цилиндр через наполнительный клапан запол-

нится жидкостью из наполнительного бака. При этом осуществляется вторая

ступень нагружения. Для обеспечения третьей ступени нагружения необходимо

все рабочие цилиндры соединить с аккумулятором. Для этого рукоятку вспомо-

гательного распределителя 5 необходимо поставить в среднее положение //.

218

ава 6.

Типовые конструкции гидравлических прессов

Для совершения обратного холостого хода рукоятку главного распределите-

ля 6 следует передвинуть в крайнее положение /. В этом случае возвратные ци-

линдры 1 соединены с жидкостью высокого давления (аккумулятором), а рабо-

чие 2 через наполнительные клапаны 3-е наполнительным баком 4. Для

открытия наполнительного клапана жидкость высокого давления подают под

поршень наполнительного клапана.

Работа распределителей 5 и б характеризуется диаграммами открытия кла-

панов, показанными на рис. 6.14.

Современные насосы гидроприводов позволяют создавать давление жидкости

МПа. Габаритные размеры гидравлического пресса в плане определяются ко-

личеством рабочих цилиндров. Один из путей сокращения размеров - повышение

давления жидкости. Для этого в насосно-аккумуляторный привод включают гид-

равлический мультипликатор давления (рис. 6.15).

В исходном положении // рукоятки управления главным распределителем

рабочий 2 и возвратные 1 цилиндры изолированы, подвижная поперечина прес-

са неподвижна. Чтобы совершить прямой холостой ход, необходимо рукоятку

передвинуть в положение ///. Для осуществления рабочего хода - первая сту-

Диаграмма

открытия клапанов

"go

ах

О П

ю о

Он

в о

vo о

\у ЧУ

клл

IV Ш II I

Чь

. I

Рис. 6.15. Типовая схема гидравлического одноплунжерного пресса с муль-

типликатором

219