Гидропривод 66

Глава XV пример проектирования гидропривода

Необходимо спроектировать гидропривод формовочной машины с нижним прессованием для опок размером 0,4 X 0,5 X 0,15 м, максимальное давление прессования р_п2 = 0,7 МН/м², продолжительность прессования (рабочий ход прессового стола)

t₁ = 3 с, продолжительность обратного хода t₂ не более 2,5 с.

При разработке конструкции машины были установлены вес поднимаемых частей p_t = 0,004 МН, зазор между опокой и прессовой плитой s_x = 0,02 м.

Формовочная машина предназначена для изготовления полуформ по моделям, объем которых V_M = 0,0045 м³.

Плотность формовочной смеси в разрыхленном состоянии δ₀ = 1 • 10^-3 кг/м³, при давлении 0,1 МН/м² δ _0,1 = 1,46-10^-3 кг/м³, коэффициент уплотняемости формы n = 0,2-10^-3 кг/м³.

Для прессовых формовочных машин с небольшим размером опок оптимальным является гидропривод с двумя ступенями скорости (схема с двумя насосами). Гидросхема такого привода для формовочной машины с нижним прессованием приведена на рис. 185 (см. гл. XIV, § 5).

Проектирование включает определение основных параметров гидроцилиндра (плунжера) прессового стола, давлений, на которые настраивают клапаны, производительности насосов, мощности приводного электродвигателя, а также выбор типов насосов и другой гидроаппаратуры, обеспечивающих заданные продолжительности обратного и прямого хода прессового стола.

1. Расчет диаметра плунжера D. Площадь F плунжера находим по формуле

F=

где P_mp – сила трения в уплотнениях;

f_оп – площадь опоки (F_оп = 0,4 • 0,5 =0,2 м²).

Устанавливаем значение максимального давления р₂ в гидросистеме. В данном случае выбираем p₂ = 5 МН/м². При этом давлении не предъявляется повышенных требований к уплотнениям и возможно использование простых и надежных лопастных насосов, а также обычной аппаратуры управления,

Величина Р_тр зависит от размера плунжера. Поэтому сначала определяют площадь плунжера при Р_mp = 0, а затем после расчета диаметра плунжера его значение корректируют с учетом Р_тр:

F==0,0288 м².

Диаметр плунжера находим по формуле (65):

D==0,1916м.

По ГОСТу 6540 – 68 выбираем ближайший больший диаметр D = 0.2 м, тогда площадь плунжера составит

F==0,0314 м².

Для плунжера выбираем по ГОСТу 6969 – 54 манжетное уплотнение диаметром 0,2 м и l = 0,015 м, которое надежно работает при давлении 5 МН/м². Для выбранного уплотнения по формуле (145) определяем силу трения

P_TP=0,05∙3,14∙0,2∙0,015∙5 = 0,00235 МН

Уточняем диаметр плунжера с учетом Р_тр'

F== 0,0293 м²

и

D==0,1930м.

Таким образом, выбранный диаметр плунжера D = 0,2 м удовлетворяет условию задачи.

2. Расчет величины хода прессового стола s:

s = s_x+ s_н,

где s_h – высота наполнительной рамки.

Высоту наполнительной рамки находим по формуле

s_H=, (207)

где H_on – высота опоки;

δ – плотность смеси при давлении р_п,

δ=δ_0,1+n lg p_n. (208)

Находим плотность смеси δ ₂ в форме в конце прессования при p_п = р_п2:

δ₂=[1,46+0,2 lg(0,7∙10)]∙10^–3=1,63∙10^–3 кг/м³,

тогда

s_H=.

Полный ход прессового стола

s = 0,02 + 0,0804 = 0,1004 м.

3. Расчет давления р₁, при котором отключается на слив насос 2 высокой производительности.

Из соотношения (188) при х = 0,2 (так как s_x << s_н)

p₁=0,2∙5=1 МН/м².

4. Расчет плотности смеси δ, в форме при р_п = р_п1, и давлении в гидросистеме p₁:

δ=δ_0,1+n lg =10^–3=1,499∙10^–3 кг/м³

5. Расчет производительности Q₁ и Q₂ насосов 1 и 2.

Для определения Q₁ и Q₂ используем формулу (185). В этой формуле необходимо установить значения s₁ и s₂:

s₁=s_x+s_H1, (209)

где s_н1 – величина деформации смеси в опоке при давлении р₁.

При повышении давления от р₁ до р₂ величина деформации смеси s₂ = s_н2.

На основе формулы (207) получаем

, (210)

===0,25;

s_H1=(211)

и

s_H2=. (212)

После подстановки значений s₁, s_x, s_нl и s_н2 [соответственно формул (209) - (212)] формула (185) имеет вид

Q₁=(213)

или с учетом формулы (187)

Q₁=(214)

При определении Q₁ возникает трудность в установлении коэффициентов  и ₀ для насосов, производительность которых неизвестна.

Для предварительного расчета можно использовать средние значения следующих величин:

η₀₂=0,9, =0,85 и=0,7

Тогда по формуле (214) находим

Q₁=

=

=2,54∙10^–4 м³/с =0,254 дм³/с

Величину Q₂ определяем из соотношения (187):

Q₂=Q₁=0,254=1,53 дм³/с

По каталогу выбираем сдвоенный лопастной насос с ближайшей большей производительностью по обоим насосам. Таким является насос типа 18Г12-25А производительностью Q₁ = 0,3 дм³/сек (18 л/мин) и Q₂ = 1,67 дм³/сек (100 л/мин).

Для выбранного насоса определяем действительное значение продолжительности прессования.

По табл. 5 устанавливаем действительное значение производительности насосов: при р₁ = 1 МН/м² Q₁ = 0,367 дм³/к (22,0 л/мин), Q₂ = 1,81 дм³/с (108,5 л/мин) и при р₂ = 5 МН/м² Q₁ = 0,319 дм³/с (19,1 л/мин).

Таблица 5.Продоизводительность лопастных насосов

серии Г12-1 в л/мин

Номинальная производительность Qном, л/мин	Давление, кгс/см2
	О	10	20	30	40	50
12	15,6	15,0	14,5	14,0	13,4	12,8
18	22,8	22,0	21,3	20,6	19,8	19,1
25	29,6	28,9	28,2	27,5	26,8	26,1
35	38,5	38,0	37,4	36,9	36,4	35,8
50	58,0	56,8	55,5	54,3	53,1	51,2
70	77,0	76,1	75,1	74,1	72,9	71,7
100	110,0	108,5	107,0	105,5	103,9	102,3