4.1. Динамический расчёт пресса

с насосно-аккумуляторным приводом

Задачей динамического расчета является определение параметров прессовой установки, отвечающих техническим требованиям на проектирование. К таким расчетным параметрам относятся скорость подвижной поперечины, номинальное усилие возвратных и уравновешивающих цилиндров (аналогично функции пневмоуравновешивателей ползуна).

Методика расчета для различных типов привода аналогична. В качестве наиболее общего случая рассмотрим насосно-аккумуляторный привод.

4.1.1. Рабочий ход пресса

При расчете принимаем допущения, что клапаны управления открыты на постоянное сечение, жидкость несжимаема, трубопроводы абсолютно жесткие, напор в аккумуляторе и наполнительном баке постоянный, величина скоростного напора пренебрежимо мала, высотным напором пренебрегаем.

По принципу Даламбера уравнение движения будет:

. (21)

Для линии рабочего цилиндра:

. (22)

Для линии возвратного цилиндра:

. (23)

Рис. 10. Схема пресса в период рабочего хода

Подставляя формулы (22) и (23) в уравнение движения и разделив все члены на F_Р, получим:

(24)

Для упрощения обозначим:

, (25)

, (26)

. (27)

Получаем уравнение:

. (28)

Его можно записать в виде табличного интеграла:

. (29)

Решая, получим:

, (30)

Постоянную интегрирования С находим из начальных условий: при t = 0, V_P = 0 и с = 0.

В конечном итоге имеем уравнение скорости перемещения поперечины в период неустановившегося движения:

. (31)

Из формулы следует, что при t  ∞ движение становится установившимся.

Время процесса с ошибкой около 10 % можно оценить исходя из того, что при , , т. е. второй член в скобках будет равен ≈ 0,1, и им можно пренебречь, тогда время неустановившегося движения поперечины:

. (32)

Практически при быстром подъеме усилия от 0 до 0,5Р_Н время неустановившегося движения составляет 0,1 сек.

Рис. 11. Соотношения давления, скорости и мощности

пресса

Выражение показывает, что если Р = 0, т. е. поковка не оказывает сопротивления, то N_э = 0, хотя V = max, с другой стороны, когда сопротивление поковки возрастает до такой степени, что боёк остановится, то V = 0 и N_э = 0. Отсюда следует, что при каких-то промежуточных значениях Р и V мощность будет иметь максимальное значение. Если минимизировать функцию , то можно получить, что N_max будет при , в этот момент V = 0,576V_max, то есть пресс может развивать максимальную мощность, когда преодолеваемое им усилие, близкое к сопротивления заготовки, равно 2/3 номинального усилия пресса.

4.1.2. Холостой ход вниз

Рассмотрим движение пресса вниз без нагрузки.

Рис. 12. Схема пресса в период холостого хода вниз

На подвижные части пресса действуют:

G - вес подвижных частей;

Р_Р F_P - сила давления жидкости на рабочий плунжер;

Р_ВF_В – сила давления на возвратный плунжер;

R_ТР - сумма сил трения.

Уравнение движения поперечины будет иметь вид:

, (33)

Берем одно сечение на поверхности жидкости в наполнительном баке, а второе на рабочем плунжере, величиной скоростного напора пренебрегаем:

, (34)

. (35)

Подставляем формулы (34) и (35) в уравнение движения, разделив их на F_P:

(36)

Обозначим:

, (37)

, (38)

. (39)

Получаем аналогичное приведенному ранее уравнение:

. (40)

Для нормальной работы пресса необходимо, чтобы в процесс холостого хода в рабочих цилиндрах сохранялось избыточное давление, т. е. Р_Р  0, в противном случае при понижении давления до нуля будет происходить разрыв струи и подсос воздуха в цилиндр из атмосферы. Это явление может быть устранено следующими мерами:

1. Повышением давления в наполнительном баке (обычно Р_Н  0,6 - 0,8 МПа).

2. Приближением основного наполнительного бака к прессу.

3. Увеличением сечения наполнительного трубопровода.

4. Установкой дросселя на линии возвратных цилиндров.