гидропривод_мет_машин

количество. При отсутствии схемы соединений местные гидравлические потери принимаются равными 25-30% от потерь давлений по длине гид­ ролинии.

10.2.6. Выбор типа насоса

Для выбора насоса определяются расчетные значения его рабочих параметров: производительность (подача) , давление рн и мощность N„. Производительность насоса должна превышать расчетный расход в сис­ теме на величину утечек :

Величина зависит от степени герметичности

где Ку - расчетный коэффициент утечек (среднее значение); обычно принимают Ку=0,005 см3/(с • МПа);

- расчетное давление, МПа.

Рабочее давление насоса Рн выражается суммой манометрического давления Р м а н (в линии нагнетания и слива) и вакуума Рв а к в линии всасы­ вания

Манометрическое давление при операции исполнительного привода "рабочий ход"'

Вакуум во всасывающей линии насоса определяется по формуле

где - геометрическая высота всасывания (среднее значение для рекомендуемых типов насосов ZBC=50 см).

Эффективная мощность насоса

Мощность Nd приводного двигателя к насосу

120

- объемный КПД;

- механический КПД; - гидравлический КПД.

Значения , ,указаны в паспорте насоса.

10.2.7. Расчет ёмкости гидробака

Объем гидробака определяется 3...5 - минутной производительно­ стью насоса. С учетом запаса по высоте объем бака в литрах равен

При конструировании гидравлического бака необходимо обра­

щать внимание на конструкцию теплообменника и возможные варианты его расположения, учитывая, что надежная и эффективная работа гидрав­ лического привода возможна в условиях оптимального теплового состоя­

ния, обеспечивающего постоянство рабочих характеристик.

В отдельных случаях выполняют тепловой расчет режима, при котором определяют температуру рабочей жидкости гидропривода.

Тепловой режим гидропривода считается приемлемым, если мак­ симальная температура не превышает температуры, допустимой для дан­ ного типа рабочей жидкости при длительной эксплуатации. В противном случае необходимо увеличивать площадь теплообмена.

11.СХЕМЫ ГИДРОПРИВОДОВ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ МАШИН

11.1.Основные положения

Большинство металлургических машин (прокатные станы, ко­ вочные манипуляторы, краны, МНЛЗ и др.) имеют гидравлический при­ вод. Его применение позволяет:

1.значительно снизить массу машины и её габариты;

2.создать принципиально новые типы элементов металлургических машин, в частности, на прокатных станах стали использовать гидропри­ вод в системах автоматического регулирования толщины полосы; автома­ тического регулирования натяжения полосы; противоизгиба валков и других;

3.увеличить производительность машин, например, при применении гидравлической системы автоматического регулирования толщины поло­ сы на современном многоклетьевом стане горячей прокатки производи­ тельностью до 7 млн. тонн в год уменьшение продольной разнотолщин-

121

ности на 0,03 мм и разнотолщинности концов полосы на 0,1 мм увеличи­ вает выход годного проката на 50 тыс. тонн;

4.обеспечить более высокую точность и быстродействие по сравне­ нию с электромеханическим приводом;

5.придать исполнительному механизму высокую точность позицио­ нирования, любых законов движения рабочего звена, бесступенчатость и широкий диапазон регулирования скорости;

6.возможность работы в динамических режимах при частых вклю­ чениях, остановках, реверсе;

7.повысить уровень унификации элементов привода, так как одни и те же гидравлические элементы применяют в различных металлургиче­ ских машинах;

8.облегчить механизацию и автоматизацию металлургических про­ цессов;

9.обеспечить практически любые необходимые усилия, что подтвер­ ждается опытом применения кузнечно-прессовых машин большой мощ­ ности.

В данном разделе рассмотрены отдельные схемы гидроприводов ме­ таллургических машин: схемы гидравлических контуров с гидроцилинд­ рами (ковочный манипулятор); схемы гидравлических контуров с гидро­ моторами (механизмы поворота); схема гидропривода пресса с использо­ ванием управляемого обратного клапана.

Всхемах гидропривода с гидроцилиндрами в напорной линии цилиндра необходимо устанавливать обратные клапаны, которые препят­ ствуют обратному потоку жидкости при недостаточном давлении. В гид­ росхеме ковочногно манипулятора обратный клапан установлен непо­ средственно в распределителе механизма подъёма.

Вгидроприводе механизмов подъема - опускания стрел приме­ няют гидрооборудование, обеспечивающее регулирование скорости подъемаопускания. При этом необходимо обеспечивать в верхней по­ лости гидроцилиндра небольшое избыточное давление, исключающее попадание в гидросистему воздуха с пылью из внешней среды. Это по­ вышает надежность работы гидрооборудования, а также гидропривода в целом.

Попадание воздуха в гидропривод снижает его жескость и может привести к увеличению динамических нагрузок. В гидроприводе меха­ низмов подъема для фиксации стрелы в заданном положении применяют двойные гидрозамки, установленные в линях нагнетания и слива. Их применение обеспечивает надежную фиксацию стрелы. При этом необхо­ димо уделять внимание типу используемого распределителя, так как ли­ нии управления в момент фиксации стрелы должны быть разгружены.

122

Отдельные гидроприводы достаточно просто объединить в гид­ равлическую систему машины, а затем выбрать гидроагрегаты, соответ­ ствующие определенным функциональным требованиям и обеспечиваю­ щие рабочие параметры и характеристики.

Особое внимание необходимо уделять обеспечению бескавитационной с контролируемым замедлением работе гидроцилиндров и гид­ родвигателей в насосном режиме. Кавитация ухудшает работу гидродви­ гателей и приводит к возникновению в гидроприводе значительных пико­ вых давлений, превышающих рабочие в 1,8 раза.

В моменты быстрого перекрытия магистралей в трубопроводах гидропривода возникают давления превышающие номинальные в 2 - 2,5 раза, поэтому при расчете трубопроводов гидроприводов необходимо учитывать приращение динамического давления, которое определяется по формуле Н.Е.Жуковского.

Для снижения пиковых давлений в гидроприводе металлургиче­ ских машин применяют различные компенсирующие устройства, среди которых наибольшее распространение получили клапаны давления, имеющие наиболее простую конструкцию и устанавливаемые в местах рабочих магистралей, где ожидаются наибольшие пиковые давления.

Для снижения пиковых давлений наиболее пригодны клапаны с прямым управлением с минимальной массой подвижных частей. Клапаны с непрямым управлением, отличающиеся от первых более длительной паузой между подачей сигнала и открытием основного клапана, менее распространены.

На практике пиковые давления превышают в 1,5 - 1,6 раза номи­ нальное рабочее давление, так как трудно с достаточной точностью опре­ делить места установки клапанов давления на рабочих магистралях со сбросом жидкости непосредственно в бак.

При конструировании, как правило, этого нельзя предусмотреть из-за значительного удаления гидроагрегатов друг от друга и от бака. Кроме того, нужен большой опыт, чтобы определить место возникнове­ ния пиковых давлений в рабочей магистрали.

Рассмотрим несколько гидравлических схем металлургических машин оснащенных системами гидропривода.

123

управляемый гидрозамок 4.

В данных машинах их чаще всего называют наполнительными клапанами.

Исходное положение ползуна - вверху. Включив левую секцию гидрораспределителя 6, направляют поток рабочей жидкости в поршне­ вые полости гидроцилиндров 1 ускоренного хода. В основной цилиндр жидкость подается через наполнительный клапан 4 из бака 3 безнапорно.

По мере перемещения ползуна вниз и достижения им заготовки, начинает повышаться давление в поршневых полостях гидроцилиндров 1. Открывается клапан подключения давления 5 и рабочая полость цилинд­ ра 2 начинает наполняться жидкостью под давлением, что создаёт усло­ вия для выполнения необходимой технологической операции. Наполни­ тельный клапан 4 при этом перекрывает подачу жидкости.

124

При перемещении ползуна вверх рабочая жидкость подается в штоковые полости гидроцилиндров 1, одновременно сигнал по линии управления подается на наполнителный клапан в точку х, что обеспечи­ вает свободный слив жидкости из полости основного цилиндра в его бак, через наполнительный клапан 4.

11.3. Гидравлическая схема ковочного манипулятора

На рис. 11.2. представлена гидравлическая схема ковочного ма­ нипулятора с вильчатым захватом.

Схема содержит: три основных гидравлических цилиндра (подъ­ ема, наклона, захвата); блок из трех золотниковых распределителей включенных между собой параллельно; предохранительные клапаны на механизмах подъема, захвата и общий предохранительный клапан схемы; делитель потока; тормозной клапан наклона.

Схема работает следующим образом. Когда элементы управления (шестиходовые распределители) находятся в исходном положении, рабо­ чая жидкость в гидросистеме циркулирует из точки подключения насоса Р в точку подключения бака Т без напора. В канале Р дополнительно ус­ танавливается делитель потока.

Независимо от нагрузки он осуществляет дозировку потока, в направлении распределителя цилиндра подъема и распределителей до­ полнительного гидравлического оборудования, по заданной величине.

Таким образом, даже при большой скорости подъема достигается точное регулирование скорости наклона. Редукция потока обеспечивается с помощью распределителей потока с минимальными потерями, посколь­ ку давление насоса не намного выше давления потребителя.

Остаток рабочей жидкости поступает через отдельный канал (параллельно включенный) в распределитель подъемного цилиндра. Ес­ ли распределитель не включен, остаток рабочей жидкости сливается в бак.

Если распределитель подъема и распределитель наклона или захвата включаются одновременно, делитель потока обеспечивает рав­ номерную подачу рабочей жидкости в цилиндры. Когда включается только распределитель подъема, вся рабочая жидкость из насоса через циркуляционный канат стекает в подъемный цилиндр. Делитель потока в этом случае устанавливается вне контура циркуляции рабочей жидко­ сти.

Цилиндр наклона оснащается тормозным клапаном, обеспечи­ вающим наклон вильчатого захвата с определенной скоростью. В на-

125

чальный момент, при подаче рабочей жидкости в поршневую полость цилиндра, она из штоковой полости не сливается.

Рис. 11.2. Гидроппивод ковочного манипулятора

126

Обратный клапан данного тормозного элемента закрывает по­ ток. По мере увеличения давления в поршневой полости, в линии слива устанавливается регулируемый дроссель.

Это обеспечивает дозированный слив жидкости и определенную скорость наклона цилиндра. Если слив рабочей жидкости в бак превы­ шает подачу, то давление уменьшается. Пружина тормозного клапана толкает поршень в направлении закрытия клапана до тех пор пока не восстановится равновесие, пружина настраивается на определенное дав­ ление в напорной магистрали. Этот регулирующий контур компенсирует влияние веса груза на скорость наклона.

Предохранительные клапаны выполняют следующие функции. Клапан механизма подъема срабатывает при установке в виль­

чатом захвате груза превышающего заданные паспортные значения, а также при достижении захватом предельного верхнего положения или неожиданных препятствий возникающих на пути перемещения вильча­ того захвата. Предохранительные клапаны установленные в линиях ци­ линдров захвата обеспечивают захват поковки с заданным усилием или элементов предохранение захвата при его раскрытии. Предохранитель­ ный клапан установленный около точки подключения давления Р обес­ печивает предохранение всей системы от повышенного давления. Рас­ пределитель цилиндра подъема, в отличии от двух других, содержит об­ ратный клапан обеспечивающий удержание цилиндра подъема в опреде­ ленном верхнем положении в случае падения давления или отключения насоса по различным причинам, в том числе в случае аварии.

11.4.Гидравлическая схема крана

Вряде механизмов металлургических агрегатов и обслуживающих их подъемно-транспортных машинах, применяются механизмы с разомк­ нутой кинематической цепью: металлургические манипуляторы различ­ ного назначения, телескопические стрелы и т.п. При этом изменяется на­ грузка на цилиндр подъема стрелы.

Для того, чтобы заданная скорость рабочего звена не изменялась под действием переменной нагрузки, применяются тормозные клапаны (8 и 9), изображенные на рис. 11.3.

Два нерегулируемых насоса 1 и 2 осуществляют подачу рабочей жидкости через обратные клапаны 5 и 6 и магистраль насоса в распреде­ литель 7.

127

С помощью предохранительных клапанов с предварительным управлением 3 и 4, посредством установленных на них распределителей для разгрузки давления, насосы могут переключаться на безнапорную циркуляцию.

Рис. 11.3 Гидросистема крана

128

При выдвижении цилиндра 12 подача жидкости осуществляется через тормозной клапан 8. Тормозной клапан 9 включается со стороны подачи жидкости.

Если после изменения нагрузки скорость движения цилиндра выше заданной, давление управления понижается, то есть тормозной клапан закрывается.

Таким образом, скорость движения цилиндра регулируется неза­ висимо от нагрузки. Предохранительные клапаны 10 и 11 защищяют систему сливных трубопроводов.

11.5. Механизмы домны, оснащенные гидроприводом

Бесконусное загрузочное устройство [6] современной доменной печи, представленное на рис. 11.4, предназначено для приема шихтовых материалов из скипового подъемника и загрузки их в печь с распределе­ нием по сечению колошника в соответствии с заданной программой, а также для герметизации рабочего пространства печи.

Загрузочное устройство состоит из приемной воронки 1, в кото­ рую поступают шихтовые материалы, подаваемые скиповым подъемни­ ком; двух параллельных шихтовых трактов 4, предназначенных для нако­ пления и шлюзования подаваемой в печь шихты; распределителя шихты 15, осуществляющего укладку ее на колошник; основания 14, на котором смонтированы шихтовые тракты и распределитель шихты.

Поворотные заслонки 2 выгрузочных отверстий, верхние 5 и нижние 8 газоотсекающие клапаны и челюстные затворы 7 приводятся в движение при помощи плунжерных гидроприводов с реечной передачей 3, 6, 9, 10. Схема управления гидроприводом обеспечивает для заслонок и газоотсекающих клапанов снижение скорости при подходе к крайним положениям и надежную фиксацию в этих положениях.

Гидросистема управления челюстными затворами, кроме пере­ численных выше функций, обеспечивает точную остановку и фиксацию челюстей в любом промежуточном положении, заданном оператором в зависимости от программы загрузки.

Под нижним газоотсекающим клапаном расположено отсечное устройство для отделения шихтового тракта от доменной печи, выпол­ ненное в виде плоской листовой задвижки 11 с гидравлическим приводом 12 и гидравлическими отжимными домкратами 13.

Гидравлический привод питается от общей насосной станции, расположенной в отдельном помещении, находящемся на колошниковой площадке печи. Станция состоит из насосов, панели управления, баков с

129