Гидропрессовые установки с непосредственным приводом от насоса

Система управления гидравлическим прессом с непосредст­венным приводом от кривошипно-плунжерного насоса (рис. 124) принципиально отличается от системы управления гидропрессом с насосно-аккумуляторным приводом. При обратном ходе (руко­ятка отодвинута в крайнее положение V — «на себя») открыты второй и четвертый клапаны. Вода из насоса через второй кла­пан, приоткрывая обратный клапан 5, поступает в возвратные (ретурные) цилиндры; через клапан 4 вода из рабочего цилинд­ра вытесняется в сеть низкого давления.

Одновременно напорная вода (от насоса) действует на пор­шень наполнительного клапана 7, поэтому последний оказы­вается открытым, и через него вода из рабочего цилиндра так­же будет вытесняться в сеть низкого давления. По мере передвижения

движения рукоятки управления «от себя» в некоторый момент начнет открываться клапан 3, и часть воды из насоса сможет проходить через него и клапан 4 на слив. Вследствие этого ско­рость подъема в зависимости от величины подъема клапана 3 будет уменьшаться и, наконец, наступит такой момент (положение IV), когда через приоткрытый клапан 3 и открытый кла­пан 4 вся вода, поступающая от насоса, сможет проходить на слив (насос начнет работать вхолостую), и подача напорной во­ды в возвратные цилиндры прекратится. Обратный клапан 5 установлен для того, чтобы при данном положении клапанов вода из возвратных цилиндров не могла выходить на слив через открытые клапаны 2, 3, 4. С этого момента вода в возвратных цилиндрах будет заперта и, следовательно, будет осуществлять­ся держание на весу (стоп).

При дальнейшем передвижении рукоятки управления «от себя» клапан 2 сядет, и пока не откроется клапан 1 (положе­ние III), вода в возвратных цилиндрах будет заперта, вследст­вие чего подвижные части пресса будут держаться на весу. Если рукоятка будет передвинута в положение III—II, при котором откроется клапан 1 (клапаны 4 и 3 также открыты), то вода из возвратных цилиндров сможет вытесняться на слив, а рабо­чий цилиндр через клапан 4 будет заполняться водой из резер­вуара низкого давления и дополнительно через клапан 3 — во­дой от насоса, причем последний вследствие небольшого давле­ния в рабочем цилиндре будет потреблять небольшую мощность. Кроме того, наполнительный клапан 7 под действием давления воды, вытесняемой из ретурных цилиндров под поршеньком сер­вопривода, и даже самопроизвольно, как обычный впускной кла­пан, также будет пропускать воду из резервуара низкого давле­ния в рабочий цилиндр. Таким образом будет осуществляться холостой ход пресса (ход предварительного наполнения рабоче­го цилиндра).

Скорость хода предварительного наполнения регулируется степенью открывания клапана 1 (количеством выпускаемой в единицу времени жидкости из возвратных цилиндров).

Если верхний боек упрется в поковку, а приоткрытый кла­пан 4 не успеет пропустить всю поступающую от насоса жидкость на слив, то будет осуществляться рабочий ход (см. график открывания клапанов на рис. 124) небольшого усилия и скорости. Если клапан 4 будет успевать пропускать поступаю­щую от насоса жидкость и действующее в рабочем цилиндре давление будет не в состоянии преодолеть сопротивление поков­ки, то пресс остановится.

Регулировать скорость рабочего хода можно, частично пере­пуская поступающую от насоса жидкость на слив через кла­пан 4. Если клапан 4 закрыт, а клапаны 1 и 3 открыты, то все количество жидкости, подаваемое насосом, поступит в рабочий цилиндр, и рабочий ход осуществится с максимальной скоростью.

Это произойдет при крайнем переднем положении / «от себя» рукоятки управления.

У впускного клапана 6 насоса имеется сервопривод. При до­стижении максимального давления жидкости при рабочем ходе сервопривод приподнимает клапан 6, охолощая насос, что пре­дохраняет гидросистему от перегрузки. В возвратных цилиндрах следует устанавливать клапан 8 предельного давления. В случае заедания клапана 1 или в процессе неправильной наладки кла­панной системы клапан 1 окажется закрытым при впуске жидкости от насоса в рабочий цилиндр.

Рабочей жидкостью у прессов с непосредственным приводом служит вода или масло (веретенное 3, турбинное Л). Для горя­чей деформации металла на прессах с непосредственным приво­дом от насоса необходимо применять негорючую жидкость, в том числе и негорючие специальные сорта масел, так как извест­ны случаи, когда просочившееся масло вспыхивало, и прессы горели, как факелы. Современные гидравлические прессы для листовой штамповки отличаются большой площадью стола. Изготовляют такие прессы как колонного (рис. 125, а), так и рамного типа с открытой С-образной (рис. 125, б) и закрытой станиной (рис. 125, в).

Станина открытого типа имеет доступ в рабочее пространство пресса, по крайней мере, с трех сторон — с фасада и с боков. Вследствие упругой деформации С-образной станины во время рабочего хода нарушается соосность верхней и нижней частей инструмента, отчего прессы такого типа строят сравнительно небольшого усилия — до 5 Мн (500 тс).

В станинах закрытого типа (рис. 125, в) возможен подход в рабочую зону с двух сторон — с фасада и тыла. Упругая деформация

закрытой станины при нагрузке пресса существенно не нарушает соосность нижней и верхней частей штампа. Поэтому такие прессы строят усилием до 50 Мн (5000 тс) как простого.

так и двойного действия для глубокой вытяжки листового ме­талла. Прессы двойного действия имеют так называемый на­ружный прижимной ползун, направляемый станиной, внутри которого направляется вытяжной ползун, Эти ползуны переме­щаются от самостоятельно управляемых рабочих и ретурных цилиндров. Усилие прижимного ползуна отставляет примерно 40% от усилия вытяжного (внутреннего ползуна). Станину закрыто­го типа у прессов усилием выше 5 Мн. (500 тс) изготовляют со­ставной (см. ряс. 125, в ), состоящей из четырех частей — стола (основания), верхней неподвижной траверсы и двух стоек, стя­гиваемых четырьмя стяжными болтами, как у составных станин кривошипных прессов (см. § 98).

Современные гидравлические листоштамповочные пресса ра­ботают преимущественно непосредственно от масляных ротаци­онных насосов переменной подачи. Ротационные радиально- и

акскально-плунжерные насосы работают только на масле. Радиальноплунжерные насосы работают по следующей схеме (рис 126). На неподвижной оси 8 приводятся во вращение ба­рабан 12 с радиально расположенными цилиндрами, в которые вставлены плунжеры 11, упирающиеся полусферической частью в кольцо 6, свободно установленное на роликах (на схеме не показаны) в раме 10. Рама имеет два поршня 9 и 14, располо­женные в цилиндрах корпуса насоса. Один из цилиндров ( меньший для поршня 9 ) находится под постоянным давлением масла, подаваемого шестереночным насосом 17. Масло подается в дру­гой цилиндр при помощи крана 15 с винтообразным каналом (на схеме условно показан прямолинейной штриховой линией).

В зависимости от положения крана 15 поршень 14 в этом ци­линдре под действием масла, поступающего от шестереночного насоса 17, передвинет всю раму на большую или меньшую вели­чину вправо, после чего доступ масла от шестереночного насо­са 17 прекратится (винтовой канал в кране 15 перекроется), а масло от насоса 17 через клапаны 18 я 19 пойдет на слив в ре­зервуар 16 или через золотник 2.

В одном случае (рама передвинута вправо, см, рис 126) масло будет поступать из рабочего цилиндра пресса в радиаль­ные цилиндры барабана 12 через канал 7 и нагнетаться плун­жерами последних в капая 13, а из него — в возвратные цилинд­ры пресса; в другом (рама передвинута влево), — наоборот, масло будет заполнять радиальные цилиндры насоса из кана­ла 13 и нагнетаться в канал 7, а из него — в рабочий цилиндр пресса. При симметричном расположении барабана и кольца рамы масло подаваться не будет (насос работает вхолостую).

В соответствии с большим или меньшим эксцентриситетом расположения рамы с кольцом относительно барабана изменяет­ся ход плунжеров, а следовательно, изменяется и подача насо­са. Наибольшая подача масла в рабочий или ретурные цилинд­ры соответствует крайнему левому или правому положению ра­мы. В зависимости от давления масла в цилиндрах пресса авто­матически устанавливается края 15, определяющий положение рамы 10, а следовательно, к подачу насоса.

До определенного значения давления р1 в нагнетательной сети подача Q н асоса остается постоянной (см. график на рис 126). При повышения давления более указанного автомати­чески устанавливается кран 15, регулирующий положение ра­мы 10. По мере возрастания давления до значения р1 потребляе­мая мощность достигает максимальной величины (может быть с некоторой кратковременной перегрузкой электродвигателя в мо­мент начала регулировки)-. С дальнейшим повышением давле­ния, вследствие соответственного уменьшения подачи, потреб­ляемая мощность остается постоянной.

Можно управлять подачей насоса инепосредственно от ру­коятки крана 15. При рабочем ходе масло под давлением поступает

от насоса в рабочий цилиндр, причем одновременно оно по трубе 4 поступает к золотнику 2 и передвигает его влево. Вслед­ствие этого трубопровод 5, идущий к ретурному цилиндру, ока­зывается соединенным через обратный клапан ОК с наполни­тельным резервуаром 16, из которого масло поступает в ка­нал 18 дополнительно к тому количеству, которое поступает из ретурных цилиндров при рабочем ходе пресса.

По мере повышения сопротивления поковки давление в рабо­чем цилиндре будет возрастать, и когда оно достигнет предель­но допустимой величины, автоматически откроется предохрани­тельный клапан 8, вследствие чего масло, поступающее от насо­са, будет перепускаться через него и фильтр на слив. При обратном ходе (рама передвинута вправо) давление масла от на­соса будет действовать по трубе 5 на левую часть золотника 2 и передвинет его вправо, вследствие чего трубопровод 4 и ка­нал 7 насоса будут сообщаться с пространством обратного кла­пана ОК. Так как при обратном ходе количество масла, вытес­няемое из рабочих цилиндров, больше количества масла, пода­ваемого в ретурные цилиндры, то излишек масла будет перепускаться на слив через предохранительный клапан 19. Че­рез клапаны 19 и 18 излишек масла, подаваемого шестереноч­ным насосом 17, будет либо поступать (при рабочем ходе) через золотник 2 по трубопроводу 5 в канал 13, либо (при обратном ходе) сливаться в резервуар 16.

При нейтральном положении рамы 10 насос работает вхоло­стую. Вследствие этого траверса держится на весу, так как из канала 13 масло не забирается цилиндрами насоса и не может сливаться через золотник 2 и клапан /, поскольку давление мас­ла в ретурных цилиндрах недостаточно, чтобы клапан 1 открыл-ся. Клапан 1 откроется только в случае повышения давления масла в ретурных цилиндрах выше предельно допустимого, что произойдет при упоре траверсы в крайнем верхнем положении в ответствующие ограничители, устанавливаемые обычно на ко­лоннах пресса.

Ротационные аксиальноплунжерные насосы имеют цилиндры и плунжеры, расположенные параллельно оси вала (рис. 127). Принцип действия этих насосов различного конструктивного оформления общий. Такие насосы строят с переменной или по­стоянной подачей жидкости.

У насосов переменной подачи на валу шарнирно (у насосов постоянной подачи - жестко) закреплена опорная плита, на которую на шарикоподшипниках (роликоподшипниках) насаже­на рабочая плита 5. В плиту  упираются плунжеры. Угол наклона опорной плиты у насосов переменной подачи изменяется автоматически в зависимости от развиваемого давления при по­мощи сервомотора и рычага 3. Последний перемещает поводок 4, имеющий вид кольца и находящийся на валу на шарикоподшипнике, так что при вращении вала поводок не вращается.

Кольцевыми шлицами на кольце шарикоподшипника кольцевой поводок 4 связан со шлицами скользящей шпонки 6. При пере­мещении рычага 8 кольцевой поводок 4 передвигает скользя­щую шпонку 6 вдоль оси, поворачивающей выступом вокруг оси шарнира опорную плиту, устанавливая ее под тем или иным углом к оси вала. При вращении вала в зависимости от угла на­клона опорной плиты плунжеры будут иметь тот или иной ход и соответственно будет изменяться подача масла насосом. На

торце вала имеется кривошип 1, на шарикоподшипнике которо­го насажен кольцевой золотник 2, соединяющий в нужные мо­менты цилиндры с впускным или нагнетательным трубопрово­дом. Число оборотов вала насоса достигает 400—1200 в минуту при давлении масла 20 Мн /м² (200 кГ /см²) и подаче 1500— 8000 л/мин.

Преимуществом ротационно-плунжерного насоса переменно­го давления и подачи, помимо более высокого к. п. д., является плавный ход пресса вследствие более равномерной подачи мас­ла, обусловленной большим количеством плунжеров по сравне­нию с плунжерными насосами, имеющими кривошипный при­вод. Кроме того, установка насоса весьма компактна и легко управляема. По этой причине у современных прессов безаккумуляторный привод осуществляется преимущественно с ротационно-плунжерными насосами.