3.1.1. Использование мощности насосов
Мощность, развиваемая прессом равна:
,
(6)
где Р - давление в рабочем цилиндре;
о, м - объемный и механический к.п.д.;
Q - теоретическая производительность насоса;
k - коэффициент, зависящий от размерности Рр, Q, N.
Мощность на валу определяется по формуле:
,
(7)
где
- давление, развиваемое насосом;
г - к.п.д. гидросистемы;
н - механический к.п.д. насоса.
Таким образом, если пренебречь потерями в гидросистеме и механизмах, то для насосно-безаккумуляторного привода, не имеющего маховика (маховики не ставятся, так как при высоких скоростях вращения их трудно отбалансировать), в любой момент времени:
,
(8)
где Nэ - мощность электродвигателя.
Таким образом, для достижения максимальной мощности пресса, которая необходима в отдельные моменты его работы, насос следует рассчитывать по максимальной мощности, развиваемой прессом и определяемой предельным усилием и заданной скоростью движения ползуна.
Рис. 5. Диаграмма работы гидронасоса:
Δ оbc - работа на совершение пластической деформации
заготовки;
oabc - работа, совершаемая прессом в период рабочего хода;
Δ oab - работа недоиспользованной мощности
или недоданная насосом работа
Для уменьшения недоиспользованной насосом работы, увеличения скорости, рабочего хода, снижения мощности насоса и электродвигателя применяют привод с несколькими ступенями давления и подачи. Этим достигается относительно близкое равенство мгновенной и установочной мощности насосного привода, что повышает к.п.д. При конструировании такого привода используются или несколько насосов разной производительности и давления, работающие от одного электродвигателя, или насос с бесступенчатым регулированием производительности и давления.
И
сходным
параметром в обоих случаях есть график
нагрузки операции.
Рис. 6. Диаграмма работы двухступенчатого гидропривода:
Δ оbc - работа на выполнение операции;
Δ oab + Δ bdc - недоданная мощность
В идеальном случае следует применить насос переменной производительности, давление которого изменялось бы в соответствии с рабочим графиком, по зависимости Δ оbc (рис. 6).
3.2. Насосно-аккумуляторный привод
Наличие в гидросистеме пресса аккумулятора допускает потребление прессом большого количества жидкости в относительно короткое время, что позволяет значительно повысить скорость рабочего хода пресса. В прессах с насосно-аккумуляторным приводом скорость рабочего хода может достигать 500 мм/сек.
При совершении рабочего хода рабочий цилиндр соединяется через систему управления с аккумулятором и насосом. Наполнительный бак отключается. Возвратные цилиндры соединяются со сливной магистралью.
Рис. 7. Схема насосно-аккумуляторного привода:
1 - возвратный цилиндр; 2 - рабочий цилиндр;
3 -наполнительный клапан; 4 – наполнительный бак;
5 - гидроаккумулятор; 6 - запорный клапан;
7 - система управления; 8 - сливной бак;
9 – насосная установка
Когда нагрузка со стороны деформируемой заготовки мала (начальная стадия рабочего хода) потребление жидкости высокого давления идет от аккумулятора и частично от насоса. В этом случае скорость движения поперечины достаточно велика, и вся энергия, отдаваемая аккумулятором, расходуется главным образом на преодоление сопротивления течению жидкости в трубопроводах, которое пропорциональны квадрату скорости течения. Когда сопротивление деформации заготовки достигает номинального, скорость движения поперечины снижается, и потребление жидкости высокого давления идет, в основном, от насоса.
Когда нагрузка на деформацию заготовки мала, скорость установившегося движения поперечины может недопустимо возрасти, тогда при последующем торможении в трубопроводах может возникнуть явление гидравлического удара. Поэтому трубопроводы прессов с аккумулятором проектируется с искусственно завышаемым сопротивлением гидросистемы.
С учетом отмеченного насосно-аккумуляторный привод имеет относительно (в сравнении с насосным приводом) низкий к.п.д., который составляет 40 - 45 %.
В период холостого хода рабочий цилиндр соединен с наполнительным баком, а возвратные со сливом.
В период обратного хода в возвратные цилиндры подается жидкость из аккумуляторов, а из рабочего цилиндра вытесняется в наполнительный бак.