1 АНАЛИЗ ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ
В данной курсовой работе разработана система синхронизации положения
траверсы гидравлического пресса усилием 75000тс. Необходимость разработки
такой системы объясняется тем, что в процессе штамповки из-за
эксцентричного нагружения пресса происходит перекос траверсы относительно
нижнего штампа с заготовкой. Из-за перекосов траверсы появляется
клиновидность получаемых заготовок, т.е. ухудшаются их качественные
параметры, требуется дополнительная обработка в механическом цехе, что
ведет к повышению затрат на производство продукции. Причины возникновения
эксцентриситета нагрузки: несимметричность форм штампуемых изделий,
неравномерный нагрев заготовки, неравномерное остывание из-за специфики
формы изделия. Т.к. данные причины являются неустранимыми, то поддержание
параллельности траверсы относительно стола необходимо осуществлять с
помощью системы синхронизации.
Модернизация системы синхронизации позволит получать штампованные
заготовки высокой точности, снизится объем работ по дальнейшей обработке
деталей, снизится время обработки заготовок, повысится производительность,
а следовательно себестоимость получаемых изделий будет ниже. Т.о.
экономический эффект от использования системы синхронизации траверсы пресса
очевиден.
Имеющаяся система синхронизации на прессе основана на применении
синхронизирующих цилиндров, расположенных в нижней части траверсы. Работа
основана на принципе гидравлического слежения. При появлении перекоса
поперечины пресса, возросшее давление в одном синхронизирующем цилиндре
повышает давление в другом до выравнивания траверсы. Но в процессе
эксплуатации такой системы выявили ее малую надежность и точность. В
современных условиях требования к точности получаемых заготовок возросли,
поэтому появилась необходимость в разработке новой системы синхронизации
положения траверсы.
Рисунок 1.1 – Схема системы ограничения перекоса подвижной поперечины
пресса 750 МН
Для разработки системы синхронизации положения траверсы приведем
необходимые технические характеристики гидравлического пресса.
Пресс имеет двенадцать рабочих цилиндров с диаметром поршня 1520 мм.
Номинальное усилие – 750 МН, достигается за счет давления всех 12
цилиндров и собственного веса траверсы 5000т (50 МН).
За счет различной подачи рабочей жидкости в группы цилиндров возможен
набор усилия от 50 до 750 МН.
Пресс имеет привод от двухсекционной насосно-аккумуляторной станции
(давления 20 и 32 МПа).
Ход траверсы – 2000 мм.
Диапазон скоростей траверсы при рабочем ходе: 0,2 – 30 мм/с.
Обратный ход поперечины осуществляется специальными возвратными
цилиндрами.
Система синхронизации действует по принципу изменения усилия в рабочих
цилиндрах при перекосе траверсы посредством регулирования количества
поступающей в них жидкости. Данное регулирование можно осуществлять
различными способами. Разработка новой системы синхронизации предполагает
отказаться от синхронизирующих цилиндров, а использовать в качестве
последних четыре крайних рабочих. Эта возможность обусловлена тем, что в
крайних рабочих цилиндрах при любой ступени усилия пресса рабочее давление
32 МПа. При этом в момент появления перекоса необходимо уменьшить подачу
жидкости в крайнем гидроцилиндре и возобновит ее при исчезновении перекоса.
Достоинства такого поддержания траверсы в бесперекосном горизонтальном
положении во время рабочего хода при эксцентричном нагружении пресса в том,
что освобождается рабочее пространство в нижней части траверсы, возможно
более точное поддержание необходимого давления штамповки.
Регулировать расход в рабочих (синхронизирующих) цилиндрах можно с
помощью напорного клапана, который включает в свой состав гидроцилиндр,
перемещение поршня которого регулирует расход жидкости через клапан в
рабочий гидроцилиндр. Т.о. стоит задача проектирования системы управления
перемещением поршня цилиндра напорного клапана в зависимости от величины
перекоса поперечины пресса.
Структурная схема системы синхронизации траверсы представлена на
рисунке 1.2.
Рисунок 1.2 – Структурная схема синхронизации траверсы пресса
Регулируемым объектом является траверса пресса. В качестве
чувствительного элемента используем датчик положения. В качестве
усилительно- преобразующего устройства применим дросселирующий
распределитель. Регулирующий орган – гидроцилиндр напорного клапана.
Важный элемент алгоритма работы системы синхронизации – определение
зависимости величины расхода жидкости в рабочем цилиндре от положения
траверсы. Для этого необходимо ввести в схему контроллер, который будет
обрабатывать информацию с датчиков положения и выдавать сигналы на
установку положения золотников в соответствующих дросселирующих
распределителях. В результате управляемые клапаны будут открываться и
закрываться на необходимую величину, подавая в синхронизирующие
гидроцилиндры определенную подачу рабочей жидкости.
Расход жидкости в каждом синхронизирующем цилиндре управляется
отдельно, по два цилиндра на одну насосную установку. Это решение
обусловлено конструктивными особенностями гидравлического пресса. Насосные
установки располагаются в верхней части пресса, непосредственно вблизи
напорных клапанов, регулирующих расход в синхронизирующих цилиндрах. Таким
образом предотвращаются потери давления по длине трубопровода и в местных
гидравлических сопротивлениях. Два крайних цилиндра слева управляются от
одной насосной установки, два крайних цилиндра справа – от другой. При этом
повышается надежность эксплуатации системы синхронизации, т.к. при
аварийных ситуациях, таких как отказ в работе приводного электродвигателя,
имеется возможность с помощью второй насосной установки вернуть
гидроцилиндры в исходное положение. Т.о. отказ в работе системы ограничения
перекоса не окажет существенного влияния на функционирования всей системы.
Для повышения надежности работы системы синхронизации необходимо
предусмотреть возможные аварийные ситуации. В основном это повышение
давления при выходе из строя гидроаппаратуры. При этом необходимо
сигнализировать о повышении давления в соответствующих точках схемы и при
необходимости отключить приводной электродвигатель для предотвращения
аварийных ситуаций.
Первоочередной задачей при разработке системы синхронизации положения
траверсы пресса является расчет управляемого впускного клапана, т.к. данный
гидроаппарат не является типовым и не имеет справочных данных. После
расчета впускного клапана необходимо для него спроектировать систему
управления, рассчитать и выбрать гидроаппаратуру. Для контроля положения
траверсы выбрать датчики положения и спроектировать схему сопряжения этих
датчиков с выбранным микроконтроллером. В алгоритме работы необходимо
учесть сигналы с датчиков аварийных ситуаций.
Построение динамической модели системы синхронизации позволит получить
ее переходной процесс и оценить объект управления на устойчивость и
быстродействие.
Функциональная схема системы синхронизации приведена на рисунке 1.3.
Схема разработана в пакете AUTOCAD2000.
Рисунок 1.3 – Функциональная схема системы синхронизации положения
траверсы пресса
2 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМЫ СИНХРОНИЗАЦИИ
2.1 РАСЧЕТ ВПУСКНОГО УПРАВЛЯЕМОГО КЛАПАНА
Принципиальная схема клапана представлена на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 – Впускной управляемый клапан гидравлического пресса
1-5 – клапан; 6 – втулка; 7 – отверстия; 8 – уплотнения; 9 – крышка; 10 –
пружина; 11 – указатель.
Проходное сечение клапана:
[pic]
где Fпл – площадь поршня цилиндра, обслуживаемого данным клапаном;
(пл – скорость поршня;
(к – скорость движения жидкости через клапан.
При давлениях жидкости р=20-32Мпа (к для клапанов выбирают до 20-30
м/c.
Тогда диаметр условного прохода и диаметр клапана:
Исходя из полученного диаметра основного клапана принимаем диаметр
разгрузочного клапана d1=22м, а диаметр штока клапана соответственно d2=12
мм.
Для клапана усилие для подъема штока определяется по формуле:
где d1 – диаметр разгрузочного клапана;
d2 – диаметр штока клапана;
Т – сила трения в манжетах;
П – усилие пружины.
Пренебрегая силами трения и усилием пружины найдем необходимое
усилие:
Обычная величина подъема разгрузочного клапана 4мм.
2.2 ВЫБОР ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ГИДРОЦИЛИНДРА
Для регулирования потоком жидкости в синхронизирующих цилиндрах
гидравлического пресса применен напорный клапан, для его подъема используем
гидроцилиндр исходя из следующих условий:
[pic] [pic] [pic]
где [pic] и [pic]- соответственно паспортное и заданное значения
толкающего номинального усилия на штоке;
[pic] и [pic]- соответственно паспортное и заданное значения
максимального хода штока гидроцилиндра;
[pic] и [pic]-соответственно паспортное и заданное максимальные значения
скорости движения штока.
Выбираем гидроцилиндр с односторонним расположением штока ЦРГ25Х12,
имеющий техническую характеристику:
D=25 мм; d=10 мм; [pic]=6 мм; [pic]=7400 Н; [pic]=1,5 [pic]; [pic]=0,95;
m=1,88 кг при номинальном давлении [pic][pic].
[pic]=7400 Н>[pic]=2512Н;
Страницы: 1, 2, 3