Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Кожевников С.Н. Гидравлический и пневматический приводы металлургических машин

.pdf
Скачиваний:
45
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
13.25 Mб
Скачать

В исходном положении барабаны разведены таким образом, что траектории, описываемые режущими кромками ножей, не пересекаются и металл свободно проходит через ножницы. При включении реза барабаны сводятся (нижним пневмоцилиндром), а при выключении реза — разводятся (верхним пневмоцилпндром).

Для обеспечения надежного реза время срабатывания каж­ дого цилиндра не должно превышать времени одного оборота барабанов. Это условие должно быть положено в основу расче­ та быстроходности летучих ножниц.

Рм

а)

Рис. 225

Эксплуатирующиеся на металлургических заводах двухбарабанные ножницы удовлетворительно работают при скорости проката 15—16 м/с. Дальнейшее увеличение быстроходности ножниц требует форсирования режима работы механизма включения реза. Попытки сократить время срабатывания пневмоцилиндров путем изменения схемы их включения не привели к успеху.

Для оценки возможностей существующего механизма и выявления путей повышения его быстроходности исследовано влияние параметров пневматической системы на динамику механизма. В качестве расчетной принята схема, показанная на рис. 225, б. Уравнение движения механизма для этой схемы можно записать в виде

x = b0[F{p—рд)—

Ь\х'• 2 - п

(209)

где

т(х)

350

Изменение давления воздуха в напорной и дроссельной полостях цилиндра определяется уравнениями:

Ф(Р)-Рх

.

( 2 Ш )

 

/ +

X

 

р д _ -Ф(Рд) + Рд* t

(211)

/ Д Л:

 

где для надкритического режима наполнения

Г к+л_

л—i

для подкритического режима наполнения

к+1

к

для надкритического режима истечения

для подкритического режима истечения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( t

г - ( - £ - ) " •

Уравнения (209)

— (211)

получены

при следующих

допуще­

ниях: а) процессы,

протекающие в устройстве, являются

квази­

стационарными;

истечение

воздуха

рассматривается

как

уста­

новившееся;

в)

давление

воздуха

/?м

в

магистрали

принято

постоянным,

потери

при его

течении по трубопроводу

до

входа

в цилиндр

учитываются

коэффициентом

расхода;

г)

темпера­

тура воздуха в цилиндре за время переходного процесса не из­

меняется;

д)

открытие

проходных

сечений

распределителей

происходит

мгновенно; е)

сила трения

не зависит от

положения

поршня.

 

 

 

 

 

 

 

 

Анализ работы механизма выполнялся на электронной

моделирующей

установке

с

комплектом нелинейных

блоков.

На рис. 226

представлена

блок-схема

электронной

модели, со­

ставленная

по

уравнениям

(209) — (211).

Модель

включает

десять решающих усилителей 3, 6, 7, 8, 18, 21, 5, 10, 11 и 20, из которых последние четыре являются интегрирующими, пять

блоков произведения 2, 9, 14, 15 и 16, два блока деления 4

и 19,

делитель напряжения (блок постоянных коэффициентов)

22

и

четыре блока функциональных преобразователей

12, 13

и

17,

на которых реализованы нелинейные зависимости

Ф(р),

Ф(Рд),

351

bo и b\. Диод Д, включенный на выходе усилителя 8, ограничи­ вает влияние силы сопротивления Т в период заполнения воздухом напорной полости. В момент трогання поршня диод шунтируется контактами IP реле, срабатывающим в функции перемещения х. Остановка поршня осуществляется с помощью реле 2Р, замыкающего свои контакты в цепи обратной связи уси­ лителя 10. Этим самым воспроизводится удар ведомого звена механизма об упоры, ограничивающие ход коромысел.

ч

' ^ 19 Ра Рв

 

 

 

Рис.

226

 

 

 

Электронная

модель

позволила

в широком

 

диапазоне

варьировать

различными

параметрами

устройства

и

оценивать

их влияние на быстродействие

механизма

 

 

Типичные

осциллограммы

срабатывания пневмоцилиндров,

полученные

на

электронной

модели,

показаны

на

рис. 227.

Время срабатывания цилиндров

при

сведении и

разведении

барабанов различно, хотя конструктивное исполнение цилин­

дров и систем

питания их идентично.

Указанное обстоятельство

объясняется

различием в законах

изменения

приведенной

к

поршню массы. При сведении осей

барабанов масса убывает,

а

при разведении — возрастает. Вследствии этого

переходный

352

процесс при сведении барабанов

оказывается более длительным

(примерно в 1,7 раза).

 

 

 

 

На

рис. 228 представлены графики,

иллюстрирующие

влия­

ние параметров системы на ее быстродействие: давления

в ма­

гистрали р, коэффициента расхода а, площади поршня

F, пло­

щади

отверстия

для подвода

воздуха

в напорную

полость

цилиндра /, щели

дросселя /д , приведенной массы механизма т,

силы сопротивления

7", объема вредного пространства /. Влияние

параметров показано при сведении барабанов

(рпс. 228, а) и

прп их разведении

(рпс. 228, б). Варьирование

коэффициентов

на электронной модели осуществлялось при следующих зна­

чениях

основных параметров:

р =

5 кгс/см2 ;

а = 0,5;

F —

= 600- Ю-4 м2 ;

f = 16-10—1 м2 ;

Т =

360 кгс;

/ = 6,2-10"2 м;

/ц = 9-10

м; / д =

Ь Ю - 4

м2 ; номинальный ход

поршня

равен

8'-10-2 м.

 

 

 

 

 

 

 

Как видно из графиков, наиболее существенное влияние на

быстродействие

системы

оказывают

давление

в магистрали р,

расходный коэффициент af и площадь поршня F, а также одно­

временное

изменение

площади п сечения

/ отверстия для

подво­

да воздуха

в цилиндр

(кривая F*). Время

срабатывания

зависит

от изменения параметров системы нелинейно. Большим откло­ нениям параметров в сторону увеличения против номинальных соответствует весьма малое сокращение длительности процесса. Этим объясняются неудачные попытки форсирования работы ножниц в производственных условиях. Возможность увеличения быстродействия механизма заключается в увеличении площади поршней, например, параллельным включением цилиндров, с одновременным увеличением сечений окон распределителей и подводящих трубопроводов. В этом случае быстроходность ножниц может быть доведена до расчетной, соответствующей скорости 20 м/с.

Приведенная масса п г н механизма прп сведении барабанов изменяется в 8 раз п достигает в конце хода поршня значения 1500 кгс.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Адамия Р. Ш. Анализ конструкции подающе-поворотиых механизмов станов холодной прокатки труб. Труды ВНИИМЕТМАШа, № 7, 1963,

с.243—263.

2.Башта Т. М. Машиностроительная гидравлика. М., «Машиностроение», 1971, 672 с.

3.Бержерон Л. От гидравлического удара в трубах до разряда в элек­

трической сети. Пер. с франц. М., Машгнз, 1962, 348 с.

4.Бочаров Ю. А., Прокофьев В. Н. Гидропривод кузнечно-пресссвых ма­ шин. «Высшая школа», 1969, 248 с.

5.Гомельский Ю. С. и др. Электрогидравлическая следящая система. В сб. «Проблемы гидроавтоматики». М., «Наука», 1969, с. 120—128.

6.Гречко В. П. и др. Мелкосортный стан 250 бесконечной прокатки За­ падно-Сибирского металлургического завода.— В сб. «Прокатное производ­ ство», № 4. М., «Металлургия», 1969, с. 283—294.

7.Гуляницкий К. П. и др. Гидропривод маневрирования конусами засып­

ных аппаратов доменных печей.— «Сталь», 1967, № 11, с. 991—994.

8.Елинсон И. М.. Сухорукое А. Е. Усовершенствование конструкций до­ менного оборудования.— «Сталь», 1970, № 5, с. 428—432.

9.Жуковский Н. Е. О гидравлическом ударе в водопроводных трубах. Собр. соч. Т. 3. ГТТИ, 1949, с. 5—95.

10.Иванченко Ф. К-, Павленко Б. А. Механическое оборудование стале­ плавильных цехов. М., «Металлургия», 1964, 440 с.

П.Кабанов Н. С. и др. Машины конструкции ВНИИМЕТМАШа для сты­

ковой сварки полос. Труды ВНИИМЕТМАШа, № 21, 1967, с. 264—277.

12.Клешко О. Б. Автоматическое регулирование толщины полосы при про­ катке. М., «Металлургия», 1969, 97 с.

13.Кожевников С. Н. Определение скорости движения поршня гидравли­ ческого исполнительного механизма.— В сб. «Эксплуатация и конструирова­

ние

металлургического

оборудования». Харьков.

Металлургиздат.

1954,

с. 7—20.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14.

Кожевников

С. Н.

Динамика

машин

с упругими

звеньями.

Изд.

АН УССР, 1961, 160 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15.

Кожевников С. Н. Аппаратура и механизмы гидре-, пневмо- и элек­

троавтоматики металлургических машин. М., Машгнз,

1961,

552 с.

 

 

 

16.

Кожевников

С. Н. и др. Сравнительный

анализ

работы

нажимных

устройств обжимных

станов.— В сб. «Модернизация

и автоматизация

метал­

лургического оборудования». М., «Металлургия», 1965, с. 59—72.

 

 

 

17.

Кожевников

С. Н. и др. Гидравлический привод летучих

ножниц.—

В

сб.

«Динамика

металлургических

машин».

М.,

«Металлургия»,

1969,

с.109—111.

18.Кожевников С. Н., Крисанов А. Ф. Теоретические исследования длпнноходовых пневматических цилиндров.— В сб. «Теория машин и механизмов», вып. 101—102. М., «Наука», 1964, с. 30—41.

19.Кожевников С. Н., Пешат В. Ф. Экспериментальное исследование воз­ действия потока воздуха на клапан электрспневматического распределителя.

355

Труды Института черной металлургии АН УССР. Т. 13. Киев, изд. АН УССР, 1960, с. 177—181.

20. Кожевников С. Н., Пешат В. Ф. Исследование термодинамических процессов в пневматических механизмах. Труды Института черной металлур­ гии АН УССР. Т. 13. Киев, изд. АН УССР. I960, с. 158—165.

21. Кожевников С. Н., Пешат В. Ф. Исследование электромеханической системы с односторонне действующими упругими связями.— В сб. «Динамика машин с учетом упругости и переменности масс». М., «Наука», 1965,

с.105—120.

22.Кожевников С. Н., Праздников А. В. Экспериментальное исследование подающего аппарата с гидравлическим торможением. «Изв. вузов. Черная металлургия», 1959, № 12, с. 179—188.

23. Кожевников С. Н., Цымбалкж А. А. Гидравлические

муфты обгона.

В сб. «Гидропривод и гидропневмоавтоматика», вып. 4. Киев,

«Техшка», 1968,

с.50—54.

24.Королев А. А. Зарубежные прокатные станы. М.. Машгнз, 1958, 355 с.

25.Левитский Н. И., Цуханова Е. А. Расчет управляющих устройств для торможения гидроприводов. М., «Машиностроение», 1971, 232 с.

26.Макогон В. Г. и др. Механическое оборудование широкополосных ста­ нов горячей прокатки. М., «/Металлургия», 1969, 240 с.

27.Панке Г. И. Прокатные станы с гидравлическим регулированием по­ ложения валков.— «Черные металлы», 1962, № 9, с. 54—56.

28.Пешат В. Ф. Определение коэффициента расхода в пневматических механизмах. Труды Института черной металлургии АН УССР. Т. 13. Киев, изд. АН УССР. I960, с. 172—176.

29.Пешат В. Ф. Время срабатывания электропневматнчееких распреде­

лителей.— В сб. «Модернизация и автоматизация

трубопрокатных станов».

М., «Металлургия», 1965, с. 117—122.

 

30. Пешат

В. Ф. и др. Динамический расчет

гидравлических механизмов

с переменной

приведенной массой.— В сб. «Механика машин», вып. 5—6. М.,

«Наука», 1967, с 54—60.

31.Пешат В. Ф. н др. Экспериментальное исследование гидромеханизмов колесопрокатного стана. В сб. «Гидропривод и гндропнев.моавтоматпка», вып. 3. Киев, «Техшка», 1968, с. 197—200.

32.Прнходько И. Ф. и др. Жесткие рабочие клети для прокатки сортового

металла с повышенной точностью.— «Сталь», 1970, № 5, с. 208—211.

33.Прокофьев В. Н. и др. Аксиально-поршневой регулируемый привод. М., «Машиностроение», 1969. 495 с.

34.Романчиков Б. Ф. Объемный гидропривод в металлургическом маши­ ностроении. Труды ВНИПМЕТМАШа, 1964, № 12, с. 297—312.

35.Рокотян С. Е. и др. Методы уменьшения продольной разиотолщппности полос. Черметннформация, сер. 7, информация № 3, 1969.

36.Тарко Л. М. Волновые процессы в трубопроводах гидромеханизмов. М., Машгнз, 1963, 183 с.

37.Харин В. М. Лопастные силовые цилиндры для привода рулей мор­ ских судов.— В сб. «Гидропривод и гндроппевмоавтематика», вып. 3. Киев, «Техшка», 1968, с. 169—173.

38.Целиков А. И. и др. Улучшение качества горячекатаных полос путем

противоизгиба рабочих валков при прокатке.— «Сталь»,

1969, № 5 ,

с.421—424.

39.Цехнович Л. И., Смирнов Г. Ф. Экспериментальное исследование сис­ темы гидроавтоматики ножниц горячей резки блюмов и слябов.— В сб. «Гид­

ропривод и гидропневмоавтомат'ика», вып. 3, Киев,

«Техника»,

1968,

с.179—185.

40.Чарный И. А. Неустановившееся движение реальной жидкости в тру­ бах. М.— Л., Гостехиздат, 1951. 223 с.

41.Чекмарев А. П. и др. Исследование электросварочной машины и ре­ жимов сварки бесконечной прокатки па стаие 350-2.— В сб. «Прокатное про­ изводство». Т. 21. М., «ААеталлургия», 1965, с. 5—17.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

3

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ

 

 

 

 

 

 

 

Г И Д Р А В Л И Ч Е С К И Й П Р И В О Д

 

 

 

 

Г л а в а

I. Общие

положения

 

 

 

 

 

 

 

7

Принцип действия

гидравлического

привода

 

 

 

7

Некоторые

свойства

жидкости

 

 

 

 

 

 

8

Требования,

предъявляемые

к

рабочей жидкости

 

 

 

1!

Г л а в а

II. Насосы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

Шестеренные

 

 

насосы

 

 

 

 

 

 

 

 

13

Поршневые

 

насосы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

Лопастные

 

насосы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

Насосы

с

вращающимися

цилиндрами

 

 

 

23

Аксиально-поршневые

 

иасосы

 

 

 

 

 

 

26

Г л а в а III. Гидравлические

приводы

 

 

 

 

 

 

30

Гидравлические

 

 

цилиндры

 

 

 

 

 

 

 

30

Определение

скорости

поршня

при

питании цилиндра

от насоса

32

Поворотные

гидравлические

механизмы

 

 

 

34

Г л а в а

IV. Контрольная,

регулирующая

и управляющая

аппаратура

 

гидроавтоматики

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

46

Предохранительные, перепускные

и

подпорные

клапаны

.

46

Обратные

клапаны

 

 

 

 

 

 

 

 

 

53

Дроссели

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

53

Гидравлические

 

реле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

55

Виды управления

гидравлическими

 

механизмами

 

 

 

58

Усилители

и

следящие

устройства . . . .

 

. . . .

65

Регулирование

скорости

поршня

гидравлического

привода . . .

69

Стабилизация

 

скорости

поршня

 

 

 

 

 

 

73

Г л а в а

V. Вспомогательное

оборудование и трубопроводы . . . .

75

Аккумуляторы

н насосно-аккумуляторные станции

 

 

 

75

Мультипликаторы

давления

 

 

 

 

 

 

80

Трубопроводы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

81

Колебания

трубопроводов

 

 

 

 

 

 

 

87

Принцип

работы

уравнительной

камеры

 

 

 

93

Г л а в а

VI. Гидравлические

механизмы

оборудования

доменного

про­

 

изводства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

95

Привод

клапана

горячего дутья

 

 

 

 

 

 

95

Механизмы

для

передвижения

конусов доменных

печей . . .

95

357

Г л а в а

VII. Гидравлические механизмы

машин сталеплавильного

про­

 

изводства .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

101

Пакетировочным

пресс

 

 

 

 

 

 

 

. . .

 

102

Брикетировочный

пресс

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

107

Стационарная машина для выталкивания слитков

 

 

ПО

Механизмы

 

электропечей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

111

Механизмы установок непрерывной разливки стали

 

 

112

Г л а в а

VIII . Гидравлические

механизмы

машин

прокатного

производ­

ства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'.114

Устройства для уравновешивания деталей прокатных станов .

. 115

Механизмы

 

натяжения жестких

клетей

и протпвоизгпба .. . .

120

Установочные механизмы прокатных

станов

 

 

 

 

122

Опрокидыватели

слитков

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

125

Манипуляторы

п

кантователи

 

 

 

 

 

 

 

127

Манипулятор н кантователь

блюминга с гидравлическим

следящим

 

приводом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

131

Механизмы

 

стыкосварочных

машин

 

 

 

 

 

 

134

Стан

поперечной

прокатки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

139

Машины для обвяз-лм пакетов

 

 

 

 

 

 

 

141

Механизмы

 

ножниц для порезки

проката

 

 

 

 

143

Механизмы

 

прошивных станов трубопрокатных установок .

.

146

Механизмы

 

пилигрпмовых

станов

трубопрокатных установок.

.

147

Механизмы станов холодной прокатки труб

 

 

 

154

Гидравлические

прессы трубного

производства

 

 

 

159

Машина

для резки

труб

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

169

Механизмы

 

колесопрокатного

стана . .

 

 

 

 

 

171

Г л а в а

IX. Основы

динамического

расчета гидравлических приводов .

175

Выбор

расчетной схемы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

175

Приведение масс и сил гидравлического механизма

 

 

178

Определение

установившейся скорости поршня при постоянном

 

давлении

источника

питания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

180

Уравнение движения привода без учета упругости жидкости в

 

трубопроводе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

184

Уравнение движения привода с учетом упругости жидкости .

 

186

Уравнение движения привода с учетом волновых процессов в тру­

 

бопроводах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

198

Электронное

моделирование

 

гидравлических систем . . . .

209

Г л а в а

X.

Динамический

расчет

гидравлических приводов .

 

 

.221

Привод с постоянной приведенной массой звеньев

 

 

221

Привод с переменной приведенной массой звеньев

 

 

223

Клапанные

гидравлические

устройства

 

 

 

 

 

229

Нажимные

устройства

для

регулирования

толщины листа . . .

233

Г л а в а XI. Динамический

расчет

гидравлических тормозных

устройств

239

Типы

гидравлических

тормозных

устройств

 

 

 

239

Математическое

описание

гидравлических

тормозных устройств .

242

Расчет тормозного устройства с буксой

 

 

 

 

 

248

Расчет

тормозного

устройства

с

перекрываемой

щелью

. .

253

Расчет

тормозного

устройства

с

автономным

дросселем . .

.

255

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЧАСТЬ ВТОРАЯ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П Н Е В М А Т И Ч Е С К И Й П Р И В О Д

 

 

 

 

Г л а в а

I. Типы

пневматических

исполнительных

механизмов .

.

258

Область

применения

пневматических

механизмов

 

 

258

Требования,

 

предъявляемые

к пневматическим

механизмам . .

260

358

Г л а в а

II. Конструкции

пневматических

механизмов

 

264

Цилиндры

пневматических

механизмов

 

264

Пневматические

механизмы

 

 

267

Гидропиевматические

механизмы

 

 

277

Г л а в а III. Вакуумные

питатели

 

 

 

281

Механизмы

питателен

 

 

 

.281

Расчет присосок

 

 

 

 

 

284

Г л а в а

IV. Управляющая

и регулирующая аппаратура

пневматиче­

 

ских механизмов

 

 

 

 

 

287

Воздушные

распределители

ручного

управления

 

287

Воздушные

распределители

дистанционного и автоматического

 

управления

 

 

 

 

 

 

291

Обратные

клапаны

 

 

 

 

 

296

Редукторы

давления

 

 

 

 

. . . .

298

Соединения

трубопроводов

 

 

 

300

Г л а в а

V. Основы расчета

пневматических

механизмов

 

 

 

301

Скорость истечения и

расход

воздуха

из

резервуаров ограничен­

 

ной

емкости через

отверстия

постоянного

сечения

 

 

 

301

Изменение состояния воздуха в резервуаре

 

 

 

 

 

305

Г л а в а

VI. Динамический расчет

пневматических

механизмов .

.

307

Подготовительная

фаза

работы

пневматического

механизма . .

307

Наполнение и опорожнение полостей цилиндра при неподвижном

 

поршне

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

303

Изменение давления воздуха

в полостях цилиндра

 

при движении

 

поршня

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

312

Торможение поршня вблизи его крайнего положения или реверси­

 

рование

поршня

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

314

Расчет механизма с постоянной приведенной массой

звеньев . .

317

Расчет

механизма

с переменной

приведенной

массой

звеньев .

 

.331

Расчет

электропневматических

 

распределительных

устройств . .

340

Расчет пневматического привода двухбарабанных ножниц прокат­

 

 

ных

станов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

349

С п и с о к

 

л и т е р а т у р ы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

355

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ