11.4. Гидропривод импульсных молотов и пресс - молотов

В гидравлических импульсном молоте и пресс-молоте для формирования поковки используется энергия гидравлического удара. Схема гидропривода пресс-молота (рис. 33) состоит из насоса 1, аккумулятора 2, импульсного клапана, генератора импульсов 3, распределительного золотника 4, вспомогательного золотника 5 и специального волновода 6.

Рис. 33. Принципиальная гидросхема привода импульсного пресс-молота

При перемещении вспомогательного золотника влево давлением жидкости от насоса 1 распределительный золотник 4 перемещается влево и открывает доступ жидкости из насоса в сервоцилиндр импульсного клапана. Импульсный клапан быстро поднимается. При этом жидкость давлением р устремляется из аккумулятора в трубопровод-волновод 6.

В начальный момент жидкость приобретает мгновенную теоретическую скорость

ύ_ж =

где - начальное давление жидкости в волноводе.

В дальнейшем скорость жидкости будет подчиняться условию по теории гидравлического удара.

υ_ж = ,

где с – скорость упругой волны жидкости;

- плотность жидкости.

С момента открытия давление у импульсного клапана повышается до р; это давление со скоростью с – v_ж' начинает распространяться вдоль трубопровода по направлению к плунжеру. В момент столкновения с плунжером ударная упругая волна отражается от него и со скоростью с + v_ж начинает распространяться в обратном направлении к импульсному клапану. С момента начала отражения упругой волны давление у плунжера удваивается, т. е. становится равным 2 р_а.

По мере продвижения обратной волны к импульсному клапану давление в трубопроводе, начиная от плунжера, поднимается до 2 р_а, и в момент достижения упругой волной импульсного клапана весь трубопровод будет находиться под давлением 2 р_а. В результате действия удвоенного давления жидкости происходит упругое сжатие столба жидкости, заключенного в трубопроводе, и упругое расширение самого трубопровода, Гидросистема запасает упругую потенциальную энергию. Для получения максимально возможной потенциальной энергии и наиболее эффективного ее использования необходимо успеть закрыть импульсный клапан в момент подхода к нему отраженной волны. Следовательно, время импульса

≤ ,

где l - длина столба жидкости;

с – скорость ударной волны в трубопроводе с учетом упругости трубопровода.

Аккумулятор 2 импульсного привода служит источником импульса. Столб жидкости в трубопроводе представляет собой гидравлическую пружину.

Нагрузка, действующая на столб жидкости при открытии импульсного клапана,

F = р_аf_тр,

где f_тр – площадь сечения столба жидкости в трубопроводе.

Эта нагрузка вызывает упругое сжатие столба жидкости.

,

где - линейная деформация столба жидкости;

k – мера жесткости гидравлической пружины;

k = E_жf_тр;

E_ж – модуль упругости жидкости.

Следовательно, необходимо подать в трубопровод количество жидкости

За время импульса .

Мгновенный расход жидкости высокого давления

.

Вследствие импульсного приложения нагрузки насосный привод использовать невозможно. Для импульсных прессов и пресс-молотов применяется насосно-аккумуляторный привод.

Полная энергия гидравлического удара.

Т = U + Е,

где U – упругая потенциальная энергия гидравлической системы;

U = ;

;

Е – кинетическая энергия столба жидкости;

,

где m_ж – масса жидкости