Гідропневматичні запобіжники

Гідропневматичні запобіжники щонайкраще зарекомендували себе як запобіжник по зусиллю в листоштампувальних пресах.

Дія запобіжника (рис. 9.4) засновано на витіканні рідини з порожнини подушки 1 під підвіскою шатуна при перевищенні розрахункового зусилля. При перевищенні навантаження на 20…25 % номінального значення плунжер 2 і поршень 3 пневматичного циліндра опустяться настільки, що відкриється отвір 4 и почнеться злив рідини в порожнину 5 масляного картера. Одночасно включиться світлова і звукова сигналізація і виключиться головний двигун преса.

Тиск рідини р_г у гідравлічній подушці рекомендується приймати рівним (20…25) МПа.

Діаметр поршня гідравлічної подушки під шатуном визначається по величині номінального зусилля преса

, (9.34)

де i – число кривошипів.

Положення повзуна S_п на початку спрацьовування запобіжника приймають по дослідним даним 12…30 мм.

Для визначення прохідних перетинів між подушкою і гідравлічним поршнем пневмогідравлічного циліндра визначається величина швидкості руху V_п гідравлічного поршня подушки на початку ділянці спрацьовування:

, (9.35)

де α_ср – кут повороту головного вала, при якому відбувається спрацьовування запобіжника

. (9.36)

В формулах (9.35)–(9.36) позначено:

R – радіус кривошипу;

λ – коефіцієнт шатуна;

L – довжина шатуна.

Швидкість витікання рідини V_м у каналах запобіжника рекомендується приймати не більше 25 м/с.

Рис. 9.4. Схема гідропневматичного запобіжника

З умови сталості витрати рідини випливає, що площа прохідного перетину каналів повинна бути

, (9.37)

де F_пг – площа поршні гідравлічної подушки під шатуном.

Швидкість переміщення плунжера V_пг гідропневматичного циліндра приймається не більш 15 м/сек. З умови сталості витрати випливає, що діаметр d_г гідравлічного плунжера 4 буде дорівнює

. (9.38)

Діаметр D_п пневматичного поршня гідропневматичного циліндра з умови рівноваги плунжера і поршня буде дорівнює

. (9.39)

Тут позначено F_г – площа гідравлічного плунжера.

Тиск стиснутого повітря в мережі p_в приймається такий же як і при розрахунку муфти даного преса (див. табл. 7.13).

Переміщення плунжера 4 і пневматичного поршня 5 при відомому переміщенні поршня S_п складає

. (9.40)

Тоді початковий обсяг пневматичного циліндра визначається по формулі

. (9.41)

Тут позначено F_п – площа пневматичного поршня 5 гідропневматичного циліндра.

Обсяг повітряного ресивера приймається не менш 6 обсягів пневматичного циліндра.

Приклад 45. Виконати розрахунок гідропневматичного запобіжника двох кривошипного листоштампувального преса простої дії зусиллям 40 мн.

Початкові дані:

Номінальне зусилля P_н , МН – 40;

Номінальний хід повзуна S_н, мм – 630;

Коефіцієнт шатуна λ – 0,15;

Номінальне число ходів повзуна за хв. n_н – 10.

Рішення

В листоштампувальному пресі використовується гідропневматичний запобіжник від перевантаження. Схема запобіжника показана на рис. 9.5. Під кожним з двох шатунів (i = 2) містяться гідравлічні циліндри, витікання робочої рідини з яких керується системою керування та гідропневматичним клапаном.

Допустимий тиск в гідравлічній системі запобіжників зазвичай становить 20…25 МПа. Для даного преса, враховуючи його велике номінальне зусилля (40 МН), для зменшення габаритних розмірів запобіжника приймається допустимий тиск в системі 30 МПа.

В такому разі діаметр одного гідравлічного поршня робочого циліндру по формулі (9.34) становить

Площа циліндру тоді буде

Початок спрацювання запобіжника S_п приймається за 10 мм до КНП. В такому разі по формулі (9.36) кут повороту головного валу становить (R = S_н/2 = 0,315 м, L = R/λ = 2,1 м.)

Швидкість повзуна в цей момент становить

Приймаючи швидкість переміщення плунжера запобіжника V_пг = 10 м/с по формулі (9.38) діаметр гідравлічного поршню складає

а його площа

Із умови рівноваги гідравлічного плунжера в момент спрацювання запобіжника по формулі (9.39) діаметр пневматичного поршня становить

Переміщення плунжера після спрацювання запобіжника по формулі (9.40) становить

Початковий обсяг пневматичного циліндру (ресивера) запобіжника по формулі (9.41) складає не менше

Площа перетину гідравлічних трубопроводів при максимальній швидкості рідини в трубі 25 м/с по формулі (9.37) становить

а діаметр трубопроводу