3 Обоснование использования гидропривода и оценка возможных вариантов его исполнения

Гидропривод по сравнению с механическим приводом обладает следующими преимуществами:

1) малый вес, приходящейся на единицу передаваемой мощности, так масса современного гидромотора составляет 10 – 12% от электродвигателя той же мощности.

2) высокая компактность передачи: сила с которой магнитное поле действует на якорь электродвигателя составляет Н/м², в гидромашинах же используется давление Н/м².

3) простота преобразования вращательного движения в поступательное (насос – гидроцилиндр).

4) независимость расположения узлов возможность ветвления мощности.

5) возможность бесступенчатого регулирования скоростей и усилий.

6) реверсирование движения исполнительного механизма не представляет затруднений.

7) предохранение гидропривода от перегрузок осуществляется очень надежно и просто (предохранительные клапаны).

8) большинство элементов и схем гидропривода стандартны.

9) гидропривод имеет высокую надежность работы.

10) простота управления и обслуживания.

Также гидропривод имеет ряд недостатков, вот некоторые из них:

1) утечки рабочей жидкости через уплотнения и зазоры, приводят к снижению КПД и загрязнению рабочего места

2) нагрев рабочей жидкости в ряде случаев требует применение охладителей

3) необходимость постоянной очистки рабочей жидкости

4) у гидропривода КПД несколько ниже, чем у механических передач

Однако большинство недостатков гидропривода можно значительно снизить, уменьшить и тогда его преимущества становятся столь существенны, что в большинстве случаев гидроприводу отдается предпочтение.

Возможные варианты исполнения гидропривода механизма

Как рассмотрено ранее (п.1.2 данного проекта) гидропривод устройства уравновешивания верхнего валка может исполняться в нескольких вариантах. В схеме с четырьмя гидроплунжерами есть существенные недостатки – это сложность конструкции и при выходе из строя одного из плунжеров придётся делать перевалку стана. Вариант исполнения гидропривода с одним плунжером может выполняться с грузовым или пневматическим гидроаккумулятором. В пневматических аккумуляторах давление по мере зарядки-разрядки аккумулятора изменяется, что не желательно в приводе уравновешивающего устройства, так как устройство предназначено для уравновешивания сил веса валка и сил трения, которые остаются почти неизменны в период работы. В связи с этими фактами, в рамках этого проекта будет разработано гидравлическое уравновешивающее устройство с грузовым аккумулятором.

4 Кинематический, динамический и энергосиловой анализ машины

На рисунках 5, 6, 7 представлены графики нагрузки, перемещения и скорости. Для обеспечения технологии прокатки проектируемый механизм уравновешивания должен удовлетворять условиям работы заданным этими графиками.

Рисунок 5 – График технологической нагрузки

Рисунок 6 – График скорости

Рисунок 7 – График перемещения

5 Разработка гидравлической схемы

Гидравлическая схема любого гидропривода включает в себя оди­наковые функциональные элементы: насос, гидродвигатель, трубопроводы, управляющую защитную и контрольно-измерительную аппаратуру.

По схеме питания гидропривод можно разделить на три типа: насосный, магистральный и аккумуляторный.

Насосным называется гидропривод, в котором все потребители гидравлической энергии питаются рабочей жидкостью непосредственно от насоса.

В магистральном и аккумуляторном гидроприводах рабочая жидкость в гидродвигатель подается соответственно от магистрали и аккумулятора (предварительно заряженного от внешнего источника), не входящих в состав этих приводов. Такая классификация удобна для анализа гидросистем.

По схеме циркуляции рабочей жидкости гидроприводы разделяются на два типа: гидроприводы с разомкнутой и замкнутой циркуляцией жидкости.

Разомкнутая схема гидропривода характеризуется тем, что рабочая жидкость циркулирует по схеме насос—гидродвигатель—емкость.

Для того, чтобы исключить постоянную работу электродвигателя и насоса под нагрузкой, но сохранить постоянную готовность (достаточно малое время между управляющим сигналом и выполнением операции) и повышенную скорость выполнения операции, в гидравлическом уравновешивании используют аккумуляторные схемы включения насоса. Гидроаккумуляторы различают двух типов: грузовые и пневмогидроаккумуляторы.

Пневмогидроаккумуляторы не обеспечивают постоянного давления рабочей жидкости в них и требуют наличия компрессорной установки для зарядки их воздухом. Грузовые же гидроаккумуляторы таких недостатков лишены, поэтому более предпочтительны для использования в гидравлическом уравновешивании.

На рисунке 8 показана разработанная гидросхема механизма уравновешивания.

Рисунок 8 – Гидросхема