4.1.3. Обратный ход пресса

При обратном ходе также пренебрегаем скоростным напором и напором положения возвратных цилиндров.

Рис. 13. Схема пресса в период обратного хода

Скорость обратного хода задается техническими условиями на проектирование, и задачей расчета является определение усилия возвратных цилиндров, т. е. их размеров при заданном давлении.

Уравнение движения для обратного хода имеет вид:

, (41)

где:

, (42)

. (43)

По аналогии с предыдущими расчетами получим:

, (44)

, (45)

. (46)

Окончательно получаем:

, (47)

Установившаяся скорость движения, задаваемая техническими условиями, определяется по формуле:

.

Подставляя конкретные значения коэффициентов c и b, определяют размеры возвратных цилиндров.

5. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УДАР В ТРУБОПРОВОДАХ

Быстрое открытие или закрытие клапанов высокого давления, переход от холостого хода к рабочему, резкая остановка движения рабочего плунжера или изменение сопротивления деформации (резка пробивка и т. д.) вызывают в гидросистемах прессовых установок вследствие проявляющихся сил инерции внутри жидкости чередующиеся волны повышенного и пониженного давления. Происходящее при этом резкое изменение давления жидкости сопровождается гидравлическим ударом. При этом происходит сотрясение трубопроводов, нарушение уплотнений, а иногда разрыв труб или других элементов гидросистемы.

Рис. 14. Схема гидроудара

Перед задвижкой происходит повышение давления, а за ней снижение, т. е. появляется разрежение.

Величину максимального давления ударной волны найдем исходя из того, что при торможении столба жидкости вся кинетическая энергия переходит в работу деформации растяжения стенок трубы и деформацию сжатия жидкости.

(48)

, (49)

, (50)

, (51)

где  - плотность жидкости;

V - скорость движения потока;

l - длина трубопровода, где возникает гидроудар;

d - диаметр трубы;

Р_у - увеличение ударного давления;

 - толщина стенки трубы;

Е - модуль упругости материала трубы;

Е_ж - модуль объемной упругости жидкости.

После подстановки и преобразования получим:

- формула Жуковского. (52)

Скорость распространения ударной волны в трубопроводе:

. (53)

И в общем виде формула Жуковского представляет собой выражение:

.

Согласно представленной схеме во время закрытия клапана от него будут распространяться по трубопроводу ударные волны. По истечении времени ударная волна распространится по всему трубопроводу и достигнет сечения бака. Поскольку давление в баке постоянно, давление в сечении у бака изменит направление движения, и из этого сечения выйдет обратная волна отрицательного давления, которая достигнет клапана через . Таким образом, в общем случае давление в любом сечении трубопровода складывается из суммы давления первоначального, давления от распространения прямой волны и волны гашения, т. е. отрицательного давления.

Если время закрытия клапана , то будет иметь место неполный гидравлический удар:

, (54)

где V_ТР - первоначальная скорость;

V - скорость к моменту возвращения ударной волны

к клапану.

Таким образом, уменьшение величины гидроудара можно достичь увеличением времени закрытия клапана.

Необходимое время закрытия клапана, исходя из допустимого повышения давления, которое обычно составляет 20 % от рабочего, определяется по формуле:

, (55)

где Р_g - допустимое достижение давления;

Р_ТР - рабочее давление в трубе.