Гидравлический привод

Порядок разработки принципиальной гидросхемы

50 руб.

Описание товара

Порядок разработки принципиальной гидросхемы

     Принципиальная гидросхема является основным исходным документом, на основании которого ведется вся последующая разработка гидропривода. Принципиальная гидросхема разрабатывается после того как определены (рассчитаны) величины диаметра поршня, штока и хода основных и вспомогательных гидроцилиндров, работу которых в требуемом режиме должен обеспечить гидропривод, величины потребной производительности насоса (насосов), обеспечивающей необходимые скорости перемещения исполнительных органов гидропривода и давление обеспечивающее создание требуемых технологических усилий в течении всего рабочего цикла. Для гидромотора основными исходными данными для разработки гидросхемы являются развиваемый им момент и скорость вращения его вала, а также потребный расход жидкости для ее обеспечения. В общем случае разработка принципиальной гидросхемы содержит следующие этапы
     1. Выбор типа гидропривода. Для этого рассматривается и анализируется цикл ра-боты основного гидроцилиндра (гидроцилиндров) или гидромотора на предмет изменения в течении цикла потребной величины давления и расхода, а также наличия пауз в работе и необходимости поддержания постоянного давления в рабочих полостях гидродвигателей в это время. Критерием оптимальности выбора типа гидропривода является обеспечение максимальной производительности технологического оборудования и минимальной средней мощности за цикл работы. Наиболее часто для гидропривода с несколькими исполнительными гидродвигателями используется гидросхема с несколькими насосами различного давления и производительности, а при наличии в цикле работы выдержки гидродвигателя под давлением, применяются гидроаккумуляторы , обратные клапаны или гидрозамки. Гидроагрегаты с насосом, имеющим регулируемую призводительность, в связи со сложностью и большой стоимостью, чаще всего применяются в следящих гидроприводах.
      2. Определение способа обеспечения заданного режима работы основного гидродвигателя (гидроцииндра, гидромотора) и выбор гидроаппаратов управления циклом его работы. При выборе способа регулирования скорости перемещения выходного звена главного гидродвигателя (штока гидроцилиндра, вала гидромотора), необходимо избегать использования дросселей, особенно при большом перепаде скоростей, например прямого и обратного хода штока гидроцилиндра. Для изменения скорости потока жидкости поступающей в гидродвигатель целесообразно использовать объемное регулирования, например путем подачи жидкости в определенный период цикла работы оборудования от    нескольких насосов или путем подключения потока жидкости от гидроаккумулятора. Для увеличения скорости обратного хода штока гидроцилиндра по сравнению с его рабочим ходом достаточно эффективно использование дифференциального подключения гидроцилиндра, но только в случае, когда диаметр поршня и штока гидроцилиндра отличаются в два и более раза. Исходными данными для выбора типа аппаратуры являются расход по-даваемой жидкости и ее давление. В гидроприводе технологического оборудования особенно работающего с большими расходами жидкости поступаемой в его гидродвигатели, целесообразно применение встроенной клапанной гидроаппаратуры, поскольку она позволяет максимально снизить утечки, особенно при выдержке гидродвигателя под         авлением и при одинаковом расходе имеет гораздо меньшие габаритные размеры чем золотниковые гидрораспределители.
      3. Определение способа обеспечения заданного режима работы вспомогательных гидродвигателей и выбор гидроаппаратов управления циклом их работы. Для обеспечения заданного режима работы вспомогательных гидродвигателей может использоваться основной насос, который при этом работает с пониженным давлением или вспомогательные насосы с уменьшенным расходом и пониженным давлением. При этом работа вспомогательных гидродвигателей не должна ухудшать условия работы основного гидродвигателя, особенно если они работают параллельно. Регулирование скорости перемещения выходных звеньев вспомогательных гидродвигавтелей в обоснованных случаях, чаще всего с целью упрощения конструкции гидропривода в целом , может осуществляться с использованием дросселей, особенно если они работают кратковременно с большими паузами в технологическом цикле.
     4. Объединение с помощью магистралей всех функциональных групп гидропривода и их связь с насосной установкой. На этом этапе разработки гидросхемы в нее могут быть выключены дополнительные гидроаппараты и прежде всего обратные клапаны, обеспечивающие поступление жидкости от насосного агрегата только в те магистрали, которые в данный период технологического цикла работы обеспечивают подачу жидкости к соответствующим гидродвигателям.
     5. Выбор и размещение в гидросхеме вспомогательных гидроаппаратов, обеспечивающих нормальные условия работы гидропривода. При этом в определенных точках гидросхемы располагаются фильтры для грубой и тонкой очистки, манометры и краны манометра для контроля давления жидкости в соответствующих магистралях, воздушные или водяные радиаторы для охлаждения жидкости, если они не были предусмотрены в составе насосной установки, а также датчики для контроля температуры и уровня жидкости в баке насосной установки. Кроме того выбирается тип и место установки датчиков обеспечивающих последовательность выполнения гидроприводам цикла работы (конеч-ные выключатели, реле давления)
    6. Построение циклограммы работы гидропривода. На этом этапе увязывается работа датчиков управления циклом работы гидропривода с работой электромагнитов гидроаппаратуры управления, уточняется последовательность работы всех гидродвигателей и продолжительность технологического цикла работы оборудования.

Рассмотрим последовательность разработки принципиальной гидросхемы гидропривода пресса для производства кирпича методом гиперпрессования. Пресс работает в автоматическом режиме следующим образом.
Формовочная масса 7 засыпается в питающий бункер 1 откуда после перемещения шибера 2 влево, в крайнее переднее положение, через его загрузочное окно заполняет рабочую камеру пресс-формы 4, при этом пуансон 3 пресс-формы находится в крайнем нижнем положении (см. Рис 1).  Рис 1        Рис. 1. Засыпка формовочной смеси в пресс-форму

         Затем шибер 2 перемещается в крайнее правое положение и запирает   прессформу сверху. После чего пуансон 3 начинает перемещаться вверх, уплотняя формовочную смесь в рабочей камере пресс-формы (см. Рис 2), осуществляя, тем самым формование изделия, которое протекает в три этапа:
– ускоренное перемещение пуансона 3, при создании в камере прессования начального давления,
– замедленное перемещение пуансона 3 при увеличенном давлении в камере прессования,

– выдержка под давлением формуемого изделия 8 в течении 1-3 сек, при   неподвижном пуансоне 3.

Рис 2Рис .2. Прессование кирпича

       После выдержки под давлением формуемого изделия 8, под давлением оно приобретает прочность, достаточную для его извлечения из пресс-формы, удаления из рабочей зоны пресса и складирования. Поэтому дальнейший цикл работы пресса состоит из перемещение шибера 2 в крайнее правое положение и подъема пуансона 3 в крайнее верхнее положение, при котором происходит выталкивание отформованного изделия 6 из матрицы 4 пресс-формы (см. Рис 3)

Рис 3Рис.3. Выталкивание кирпича

          Затем шибер 2 перемещается в крайнее левое положение, переталкивая отформованное изделие 6 на приемный стол 5 пресса, занимая при этом положение, когда его приемное окно располагается напротив бункера 1 с формовочной смесью 7, которая заполняет при этом рабочую камеру пресс-формы 4, что подготавливает начало цикла изготовления следующего изделия (см. Рис 1)
Такой цикл работы пресса требует от гидропривода основного исполнительного механизма (гидроцилиндра прессования) обеспечения ступенчатого изменения расхода масла подаваемого в его поршневую полость и величины его давления, а также осуществления кратковременной выдержки (1-3 сек) поршня гидроцилиндра под давлением в конце цикла прессования.

Шаг первый. Выбор типа гидропривода.

     Для реализации такого цикла работы наиболее целесообразно использование гидропривода содержащего насос со ступенчатым изменением производительности, например, радиально–поршневого секционного насоса типа 50НС (Н1), укомплектованного двухпоточным пластинчатым насосом типа БГ12 (Н2, Н3). При этом двухпоточный насос низкого давления Н2, Н3 отделяется от насоса высокого давления Н1 обратным клапаном КО1, для обеспечения режима прессования с увеличенным давлением и каждый из насосов соединяется с электрогидроуправляемыми предохранительными клапанами, насос Н2, Н3 с КП1, насос Н1 с КП2. Для сведения к минимуму утечек из поршневой полости гидроцилндра прессования Ц1 при выдержки под давлением, в напорной магистрали, соединяющей его через гидрораспределитель Р1, находящийся в правом положении, с насосом высокого давления Н1 установлен обратный клапан
КО5 (см. Рис .4).

Рис 4Рис. 4. Шаг №1. Выбор типа гидропривода

Щаг второй. Определение способа обеспечения заданного режима работы гидроцилиндра прессования и выбор гидроаппаратов  управления циклом его работы.

          Для регулирования режима работы гидроцилиндра прессования Ц1 в гидросхеме предусмотрена установка следующей гидроаппаратуры управления:
– увеличенная скорость выдвижения штока гидроцилиндра на первом этапе прессования обеспечивается его дифференциальным подключением к гидрораспределителю Р1, посредствам установки обратных клапанов КО2 и КО3 (см. Рис 5),
– увеличение усилия на втором этапе прессования обеспечивается за счет установки в магистрали, соединяющей гидрораспределитель Р1 со штоковой полостью гидроцилиндра Ц1 предохранительного клапана КП3, который позволяет при достижении определенного давления менять дифференциальный режим работы гидроцилиндра Ц1 на обычный, за счет соединения его штоковой полости в это время со сливом (см. Рис.5),
– для ускоренного возврата штока гидроцилиндра Ц1 в исходное положение в магистрали, соединяющей его поршневую полость с гидрораспределителем Р1 установлен гидроуправляемый клапан КГ1 с обратным клапанном КО4 и дросселем Д, обеспечивающими его плавное открытие, для слива масла (см. Рис 5).

Рис 5Рис. 5. Шаг №2. Определение спо-соба обеспечения заданного режима работы гидроцилиндра прессования

Шаг третий. Определение способа обеспечения заданного режима работы
гидроцилиндра привода шибера

        Работа гидроцилиндра Ц2 привода шибера согласно цикла работы пресса осуществляется в то время когда гидроцилиндр прессования Ц1 не работает, что су-щественно упрощает как управление им, так и связь питающих его магистралей с насосным агрегатом. При этом режим работы гидроцилиндра Ц2, должен обеспечивать перемещение шибера при его переходе в любое из трех положений с максимальной скоростью, этому способствует и то, что для его перемещения вполне достаточно низкого давления, развиваемого двухпоточным пластинчатым насосом Н2 и Н3. Для обеспечения максимальной скорости перемещения штока гидроцилиндра Ц2 поток масла от насоса высокого давления Н1 объединяется с потоком масла от двухпоточного пластинчатого насоса через                              электрогидроуправляемый предохранительный клапан КП4 и подается в напорную магистраль, которая через гидрораспределитель Р2 соединяется с обоими полостями гидроцилиндра Ц2 по дифиренциальной схеме(см. Рис.6). При этом во время прессования клапан КП4 закрывается, прекращая тем самым поступление масла высокого давления от насоса Н1 к гидрораспределителю Р2 и дальше к гидроцилиндру Ц2.

Рис 6Рис. 6. Шаг №3. Определение способа
обеспечения заданного режима работы
гидроцилиндра привода шибера

    Объединив посредствам соответствующих магистралей три функциональных элемента гидросхемы, получим ее основную конфигурацию, определяющую взаимосвязь гидроцилиндра прессования Ц1 и гидроцилиндра привода перемещения шибера Ц2 с насосным агрегатом, гидроаппаратурой управления и между собой (см. Рис 7).

Рис 7Рис 7 Шаг №4. Объединение с помощью магистралей всех функциональных
групп гидропривода и их связь с насосной установкой

Шаг пятый. Выбор и размещение в гидросхеме вспомогательных гидроаппаратов, обеспечивающих нормальные условия работы гидропривода.

       Для обеспечения выполнения всех элементов цикла работы пресса были выбраны следующие датчики (см. Рис 8), которые через систему электроавтоматики осуществляют управление соответствующими гироаппаратами:Рис 8Рис. 8. Выбор и размещение в гидросхеме вспомогательных гидроаппаратов,
обеспечивающих нормальные условия работы гидропривода.

РД1, реле давления которое при переходе ко второму этапу процесса прессования отключает пластинчатый насос низкого давления Н2 и Н3, выключая электромагнит Э3 предохранительного клапана КП1,
РД2, реле давления которое обеспечивает выдержку формуемого изделия,    переключая на слив насос высокого давления Н1 за счет выключения электромагнита Э6 предохранительного клапана КП1 и включая реле времени РВ системы электроавтоматики,
ВК1, конечный выключатель, контролирующий нижнее положение штока       гидроцилиндра прессования Ц1, дает команду на перемещение шибера от гидроцилиндра Ц2, в среднее положение, включая при этом электромагнит Э3 предохранительного клапана КП1, электромагнит Э6 предохранительного клапана КП2, и электромагнит Э4 гидрораспределителя Р2,
ВК2, конечный выключатель, контролирующий верхнее положение штока гидроцилиндра прессования Ц1, через выдержку времени дает команду на перемещение шибера от гидроцилиндра Ц2 в крайнее левое положение, при переталкивании отформованного изделия после его выталкивания из пресс – формы, включая при этом электромагнит Э3 предохранительного клапана КП1, электромагнит Э6 предохранительного клапана КП2, электромагнит Э7 предохранительного клапана КП4 и электромагнит Э4гидрораспределителяР2,
ВК3, конечный выключатель, контролирующий крайнее левое положение шибера, дает команду на возврат штока гидроцилиндра прессования Ц1 в нижнее исходное положение, включая при этом электромагнит Э3 предохранительного клапана КП1 и электромагнит Э1 гидрораспределителя Р1,
ВК4, конечный выключатель контролирующий среднее положение шибера      (положение прессования), дает команду на перемещение вверх штока гидроцилиндра прессования Ц1 от обоих насосов Н1, Н2, Н3, включая при этом электромагнит Э2 гидрораспределителя Р1, электромагнита Э3 предохранительного клапана КП1, электромагнита Э6 предохранительного клапана ПК2, электромагнита Э7 предохранительного клапана КП4,
ВК5, конечный выключатель, контролирующий крайнее правое положение шибера, дает команду на выталкивание отформованного изделия из матрицы пресс-формы (выдвижение штока гидроцилиндра прессования Ц1 в крайнее верхнее положение), включая при этом электромагнит Э2 гидрораспределителя Р1, электромагнита Э3 предохранительного клапана КП1, электромагнита Э6 предохранительного клапана ПК2, электромагнита Э7 предохранительного клапана КП4.
Для обеспечения настройки предохранительных клапанов КП1 – КП4 и реле давления РД1, РД2, а также оперативного контроля давления в гидросистеме, предусмотрены манометры Мн1 – Мн4. Для фильтрации масла во всасывающих магистралях насосов Н1 и Н2 и Н3 установлены приемные фильтры Ф1, Ф2, а в напорной магистрали насоса высокого давления Н1 напорный фильтр Ф3, для охлаждения масла в сливной магистрали установлен водяной маслоохладитель МО, а для контроля температуры масла предусмотрены датчики температуры ТР1, ТР2 (см. Рис 8).

Шаг шестой. Построение циклограммы работы гидропривода

        Рис 9Рис. 10. Шаг №.6 Циклограмма работы гидропривода

         Общий вид гидравлического пресса с гидроагрегатом и разводкой трубопроводов показан на Рис 10

Рис 10Рис. 10. Общий вид гидравлического пресса с гидроагрегатом и разводкой трубопроводов

ЛИТЕРАТУРА

Игнатьев Н. П. Основы проектирования Азов 2011г.

      В статье использована информация из соответствующего раздела работы автора. «Основы проектирования» Часть 2 Методика проектирования механизмов и систем» изданной 2011г.

Кроме того в части 2 пособия применительно к проектированию гидравлического привода содержатся следующие разделы:
– Насосы,
– Гидромоторы,
– Поворотные гидродвигатели,
– Распределительная и регулирующая аппаратура,
– Вспомогательные элементы гидропривода,
– Трубопроводы и рукава,
– Гидроагрегаты и гидростанции,
– Насосные установки выпускаемые серийно,
– Элементы программируемого и следящего гидропривода,
– Способы обеспечения заданного режима работы гидропривода,
– Основные типы гидропривода,
– Построение циклограммы работы гидропривода,
– Методика проектирования гидравлической системы

 

Для приобретения полной версии статьи добавьте её в корзину,

Стоимость полной версии статьи 50 рублей.