Задача 4.

Определить основные параметры пресса верхнего давления (усилие прессования, ход плунжера, расстояние между подвиж­ной и неподвижной плитами, диаметр плунжера (поршня), усилие возвратныхцилиндров или возвратной полости дифференциаль­ного главного поршня и др.); определить расход жидкости при рабочем и холостом ходе плунжера (поршня). Номинальныйтоннаж пресса подобрать по ГОСТу 8200-87.

Площади проекции изделия f_изд = 220 см²;

Число гнезд в пресс-формеn = 3;

Удельное давле­ние Р_уд = 350Н/см²;

Средн. скорость раб. хода U_р = 3 мм/с;

Средн. скорость холост. (возврат) хода U_хх = 180 мм/с;

Κοэфф. трения уплотнения f_T= 0,12;

Вес подв. частей пресса G = 430 кг.

Решение

Рис. 5.1. Гидравлический пресс верхнего давленияв рамном испол­нении с дифференциальным главным цилиндром и выталкивателем:1 - рамы; 2 - главный цилиндр; 3 - дифференциальный плунжер; 4 – подвижнаяплита (ползун); 5 - стол; 6 - цилиндр выталкивателя.

Находим необходимый фактический тоннаж 1лавного гидроцилиндра по формуле (XII. 9[4])

П_факт = р_уд·f_изд·n/1000 = 350·220·3/1000 = кН.

Предварительно (с последующей проверкой) принимаем П_ном= 400кН (из нормального рядатониажей по ГОСТу 8200-87. Принимаем по формуле (XII. 4[4]) полный ход плунжера

s =15 300 ≈ мм;

в том числе

s_преc= 0,1·s = 0,1· = мм;

s_хх= 0,9·s = 0,9· = мм.

Принимаем по формуле (XII. 5) расстояние между столом и поднятой подвижной плитой.

Н =25 500 ≈ 500 мм.

Принимаем по формуле (XII. 6) площадь стола

F =0,01 0,20 м².

или соответственно А×В = ×мм.

Находим по формуле (XII. 16) диаметр плунжера (или поршня) D, задаваясь рабочим давлением энергетической жидкости ρ = Н/см²

D = 100 = ≈ мм.

Высоту отверстия в цилиндре h_{цил.внутр}определяем по формуле(XII. 17)

h_{цил.внутр}=s+h_напр+h_упл+100 = 530мм;

гдеh_нanp= 0,7D =77 ≈ 80мм; h_упл = 50 мм.

Определяем номинальный тоннаж вспомогательных цилиндров. Возвратный цилиндр (или возвратная полость дифференциаль­ного главного цилиндра) по формуле (XII. 14)

П_возвр = 0,2·П_ном = 0,2·400 = 80кН.

Гидроцилиндр выталкивателя по формуле (XII. 15)

П_выь = 0,1·П_ном = 0,1·400 = 40кН.

Принимаем вариант дифференциального главного цилиндра (см. рис. 5.1); тогда при ранее найденном значении диаметра поршня главного цилиндра D=110мм диаметр штока или мень­шей ступени поршня dопределяется из уравнения

d = [D²-4·10⁴П_возвр/(π·р)]^1/2 =98 ≈ 100мм.

Принимаем к установке дифференциальный тип гидроцилиндра выталкивания, штоковая полость которого всегда находится под давлением р, и диаметр поршня выталкивателя D_выт=80 мм, находим диаметр его штока d_выт

d_выт= π[D_выт²-(D_выт²-d_выт²)], откуда

d_выт=100 = 34,8 ≈ 30мм.

Проверяем фактический тоннаж главного цилиндра с управляе­мой возвратной полостью. Масса подвижных частей пресса 430кг. По формуле (XII. 8) находим

П_факт = П_К-Т_тр1-Т_тр2-Т_тр3+М_д-Т_{пр.давл}

гдеТ_тр1 по формуле (XII. 10) - трение поршневых колец в цилиндре:

Т_тр1=10^-4·D²·f_Tp(p+50·100) = 10^-4·²·(+50·100) = кН.

Т_тр2 по формуле (XII. 11) - трение манжетного уплотненияштока:

Т_тр2 =k·П_ном/d = 1·/ = кН.

Т_тр3по формуле (XII. 12) - трение в совокупности направ­ляющих деталей пресса:

Т_тр3= 0,05П_ном = 0,05· = 20кН;

Т_пр._давлпо формуле(XII. 13) - усилие, компенсирующее про­тиводавление жидкости на сливе из возвратной полости:

Т_пр._давл=0,05П_возвр = 0,05·40 = 2кН;

M_g-вес подвижных частей;

M_g= 430*9,81/1000 =4,21кН.

Таким образом,

П_факт= 400-7,9-4,0-20+4,21-2 = 370, т. е.

П_факт= 370>П_зад= 231.

Определяем параметры насосов гидропривода.

Принимаем для осуществления холостого хода замыкания прес­са давление энергетической жидкости ρ = 100 Н/см²; скорость поршня при холостом ходе u_ХXсчитаем равной 150мм/сек (§1. А [4]).

Тогда расход жидкости низкого давления по формуле (XII. 18) составит

V_min.н.д = 6·10^-3u_ХX·πD²/4 = 6·10^-3··0,785·10²= 9л/мин.

Соответственно полученным значениям p_н._д и V_н._дпринимаем к установке шестеренный насос производительностью 25л/мин,создающий давление 130 н/см², с мощностью привода 16 кВт при 1450 об/мин.

Высокое давление используется в течение цикла трижды: при рабочем ходе замыкания (принимаем u_прес = 3 мм/сек), при воз­вратном ходе (принимаем u_возер = 150 мм/сек) и для совершения прямого и обратного ходов выталкивателя. Для определения ма­ксимального расхода жидкости высокого давления необходимо определить расходы только в первых двух упомянутых опера­циях (вследствие небольшого тоннажа цилиндра выталкивателя и небольшой скорости движения его поршня).

Тогда по формуле (XII. 19)

V_мин.в.д= 6·10^-3·3·0,785·10² = 1,4л/мин.

V_мин.в.д= 6·10^-3··0,785·(11²-10²) = 1,5л/мин.

Таким образом, V_в.д.max=1,5л/мин.

Соответственно полученным значениям р_в.д и V_в.дпринимаем к установке быстроходный плунжерный эксцентриковый насос производительностью 5 л/мин, с давлением 3200 Н/см²и мощ­ностью привода 3 кВт при 1450 об/мин.