Распределительные устройства

ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРЕССОВ

У гидравлических прессов бывают крановые, клапанные и золотниковые распределительные устройства.

Крановые и золотниковые устройства. Крановое и золотни­ковое распределения служат для управления вспомогательными гидравлическими устройствами пресса. В теле крана имеются каналы, расположенные под углом друг к другу. При повороте крана каналы соединяют сеть низкого или высокого давления с рабочим или ретурным цилиндром. Диаметр отверстий не более 12 мм; больший диаметр делать нельзя, потому что вода высо­кого давления прижимает кран к одной стороне стенки коробки и вследствие трения кран трудно поворачивать. Поэтому кра­новые распределительные коробки не пригодны для непосред­ственного управления прессом в случае, если требуется большой расход воды. Золотники применяют только уравновешенного

типа и используют преимущественно для управления сервоприборами и при работе на масле.

Клапанные коробки. Рабочие и ретурные цилиндры имеют самостоятельное управление двумя клапанами — высокого и низкого давления.

Клапанная коробка, имеющая клапаны в виде шариков, изо­бражена на рис. 115 (показана 1/2 коробки; оборванная часть для

управления рабочим цилиндром имеет такие же два клапана). Клапаны, их втулки с седлами и толкатели изготовляют из не­ржавеющей стали или твердой бронзы.

На рис. 116 показаны клапанная коробка с клапанами в виде тарелок (тарельчатые клапаны). Ширина опорной кольцевой поверхности седла клапана составляет около 1-1,5 мм. При большей ширине опорного пояска притирка клапана затрудне­на, и он пропускает воду. Удельная нагрузка на опорном пояске клапана под действием воды высокого давления (высокое дав­ление всегда подается сверху клапана) должна составлять бо­лее 80 Мн /м² (800 кГ /см²), но не выше 150 Мн /м² (1500 кГ /см²). При таком давлении седло и клапан по месту соприкосновения упруго деформируются и плотно прилегают друг к другу, обес­печивая герметичность посадки. Диаметр отверстия для прохо­да воды в седле таких клапанов делают не более 18 мм. При

большем диаметре подъем клапанов затруднен вследствие одно-стороннего действия воды высокого давления.

Клапанная коробка (см. рис. 116) имеет четыре клапана: два - для высокого давления и два (большего размера) -для низкого давления. Она представляет собой цельнокованы и стальной параллелепипед с соответствующими вертикальными

и горизонтальными сверлениями. Клапаны 1 (низкого давле­ния) и 2 (высокого давления) управляют ретурными цилиндра­ми, соответствующие клапаны 4 и 3 — рабочим цилиндром. По­ложение клапанов распределительной коробки в зависимости от этапа рабочего никла пресса указано в табл. 11.

Клапаны передвигаются от рукоятки длиной 750—1000 мм, перемещающей рейку со ступеньками (см. рис. 115) или повора­чивающей валик, на котором находится коромысло (см. рис. 116) или распределительные кулачки, воздействующие на толкатели соответствующих клапанов. Соотношение плеч коромысла и ру­коятки примерно 1:25. Усилие на рукоятке обычно составляет около 80 н (8 кГ) и не должно превышать 120 к (12 кГ), иначе машинист быстро утомляется. У крупных быстроходных прессов подъем клапанов распределительной коробки осуществ­ляется при помощи пневматического или гидравлического вспо­могательного устройства (сервопривода). Контактную поверх­ность клапана с седлом обычно выполняют под углом 45°.

Высота Hkподнятия клапана над седлом не должна быть бо­лее 0,25—0,3 диаметра клапана во избежание сильных ударов при

посадке клапанов и быстрого износа (смятия) контактного пояска на клапане и его седле. Расположение клапанов и длину толкателей подбирают таким образом, чтобы при передвижении

рукоятки была обеспечена необходимая последовательность от­крывания и закрывания соответствующих клапанов.

Если развернуть дугу размаха рукоятки по оси абсцисс, а по оси ординат отложить высоту подъема клапанов над их седлами, то получим так называемый график открывания клапанов (рис. 116). Этот график показывает, какие клапаны подняты в различных положениях рукоятки управления. Как правило, для осуществления обратного хода рукоятку управления устанавли­вают в крайнее положение «на себя». По мере передвижения ру­коятки «от себя» (вперед) клапан 2 для впуска воды высокого давления в ретурные цилиндры постепенно прикрывается, отчего скорость подъема подвижной траверсы пресса уменьшается.

При определенном положении рукоятки клапан 2 сядет на свое седло, но клапан 1 для выпуска воды из ретурного цилинд­ра еще не должен быть открытым для гарантии условий, при которых невозможно перетекание воды из сети высокого давле­ния в сеть низкого давления. Только после посадки впускного клапана 2 ретурного цилиндра и дальнейшего перемещения ру­коятки вперед на некоторый путь откроется выпускной клапан 1 ретурных цилиндров.

Таким образом, установкой рукоятки в определенное положе­ние обеспечивают удержание закрытыми впускного и выпускно­го клапанов ретурных цилиндров. Вода в цилиндрах оказывается запертой, вследствие чего подвижные части удерживаются на ве­су (стоп). При дальнейшем передвижения рукоятки вперед будет осуществляться холостой, а затем и рабочий ход. Когда прину­дительно открыт только клапан 1 и верхний инструмент еще не уперся в заготовку, то будет происходить холостой ход, так как клапан 4 самопроизвольно откроется как клапан одностороннего действия из-за разности давления под ним и над ним.

Усы А (см. рис. 116) служат для направления клапанов. Та­кие направляющие уменьшают живое сечение для прохода воды. Поэтому в современных конструкциях направление клапанов осуществляется верхней их частью, чтобы направляющие не уменьшали живого сечения (рис. 117). Высота направления кла­пана должна быть равной 1—1,5 его диаметра. Надклапанное

 

 

пространство снабжают воздухоспускным клапаном. Диаметр проходного сечения клапана (по рис. 117, а) не должен превы­шать 20 мм. В противном случае для его поднятия потребуется значительная сила, преодолевающая силу от давления напорной жидкости сверху на клапан.

Чтобы облегчить подъем клапана большого диаметра (до 60 мм), в теле клапана устраивают так называемый разгрузоч­ный клапан диаметром 10—20 мм (рис. 117, б), открывающийся толкателем в первую очередь, вследствие чего давление сверху и снизу основного клапана выравнивается до начала его подъема при дальнейшем передвижении толкателя (диаметр толкателя непосредственно под клапаном 8—12 мм и 15—20 мм — в на­правляющей втулке).

Применяются также уравновешивающие холостые стержни, на верхний торец которых постоянно действует вода высокого давления. Усилие уравновешивающего стержня воздействует на противоположное толкателю клапана плечо коромысла, частично уравновешивая (необходимо обеспечить напряжение на контакт­ной поверхности клапана и седла) усилие на плече коромысла толкателя клапана.

В случае необходимости применения клапанов большего чем 60 мм диаметра*, используют два последовательно действующих разгрузочных клапана или плавающие клапаны (рис. 117, в). В последнем случае при открывании клапана принудительного подъема вода из пространства сверху плавающего клапана пе­реходит в пространство под ним. При этом давление воды над клапаном снизится, и через зазор между направляющей его частью и втулкой седла вода начнет перетекать с большой ско­ростью из магистрали в пространство над клапаном. Вследствие этого и под действием давления напорной воды на свободную кольцевую площадь снизу плавающего клапана последний авто­матически поднимется и будет удерживаться в этом положении до тех пор, пока не прекратится поток жидкости или пока кла­пан принудительного подъема будет открыт. Как только клапан закроется, давление над плавающим клапаном и под ним срав­няется, и он опустится на седло под действием пружины и своего веса. Уплотнением между сопрягающимися неподвижными дета­лями клапанной коробки (пробки, крышки, седла и т. п.) служат кольца из монолитной фибры. § 52. НАПОЛНИТЕЛЬНЫЕ КЛАПАНЫ

Если живое сечение у клапана, соединяющего рабочий ци­линдр с сетью низкого давления, недостаточно для прохода не-

* Скорость жидкости в живом сечении у клапана высокого давления мож-но принимать до 30 м/сек, у клапана низкого давления - 4-7 м/сек. Живое сечение у клапана низкого давления =0,75 f трубопровода.

 

 

обходимого количества воды, то она при холостом ходе не будет успевать заполнять рабочий цилиндр вслед за опускающимся плунжером. Это вызовет разрежение в рабочем цилиндре пресса, а результате чего возможен засос атмосферного воздуха через уплотнение. Во избежание этого у рабочих цилиндров прессов устанавливают специальные клапаны, называющиеся клапанами экономического наполнения, или наполнительными. Они бывают двух типов:

1) наполнительные клапаны, через которые поступает вода только низкого давления (рас, 118);

2) клапаны, через которые поступает вода как высокого, так и низкого давления. Эти клапаны управляются при помощи гид­равлической системы.

При положении «стоп» (см, рис, 118) вода в ретурном цилинд­ре запирается, и, следовательно, клапаны 2,3и 4 должны быть закрытыми. Под действием веса подвижных частей пресса и воз­действия воды низкого давления на рабочие плунжеры в ретур­ном цилиндре устанавливается давление более высокое, чем в сети низкого давления. Следовательно, давлением воды на пор­шень сервоприбора наполнительный, клапан 5 будет удерживать­ся открытым.

Во время холостого хода пресса ретурный а рабочий цилинд­ры сообщаются с сетью низкого давления, причем из ретурного цилиндра вода вытесняется. Поэтому давление воды в ретурном цилиндре более высокое, а в рабочем цилиндре— ниже, чем в сети низкого давления. Вследствие этого наполнительный кла­пан 5 будет открытым» и через него вода низкого давления смо­жет поступать в рабочий цилиндр в большем количестве, чем через клапан 1. При этом клапаны 4 и 1 открыты» а. клапаны 2 и 3 — закрыты.

Таким образом, вода низкого давления поступает в рабочий цилиндр через клапаны 1 и 5 и вытесняется из ретурного цилинд­ра в сеть низкого давления через клапан 4. Когда рукоятка уста­новлена в положение, при котором открыт только клапан 4, а клапаны 1, 2 и 3закрыты, то наполнительный клапан 5 будет работать» как обычный клапан одностороннего действия.

Во время рабочего хода в рабочий цилиндр через клапан 2 поступает вода высокого давления» а из ретурного — через кла­пан 4 вода вытесняется в сеть низкого давления. Усилием, пру­жины кладах $ закрывается я под действием воды высокого дав­ления (сверху) удерживается в этом положении. У таких напол­нительных клапанов в случае переключения на рабочий, ход. в момент, когда инструмент подвижной траверсы еще не соприкос­нулся с обрабатываемым металлом, некоторое количество воды высокого давления успеет проскочить в сеть низкого давления через еще не успевший закрыться клапан 5.

При обратном ходе рабочий цилиндр соединен с сетью низко­го давления. Клапаны 4 и 2 закрыты», а клапаны 1 и 3 открыты.

 

Скорость рабочего хода регулируется степенью открывания клапана 2 высокого давления. Скорость холостого хода изме­няется путем большего или меньшего подъема клапана 4 низко­го давления ретурного цилиндра (тормозится выход воды из ретурных цилиндров). а скорость обратного хода — степенью от­крывания клапана 3 высокого давления ретурного цилиндра.

На рис. 119 изображен наполнительный клапан, через кото­рый в рабочий цилиндр подается вода высокого и низкого дав­ления. При открывании клапана 2 на поршень 8 наполнитель­ного клапана действует вода высокого давления. Вследствие то­го, что площадь поршня 8 больше площади клапана 6, последний передвинется и закроет отверстие в детали 5. Этим рабочий ци­линдр отключается от сети высокого давления.

Площадь детали 5. на которую справа действует вода сети высокого давления, меньше площади поршня 8. Поэтому после того как клапан 6 упрется в свое седло в детали 5, вся система (поршень 8, клапан 6 с деталью 5) передвинется вправо. В ре­зультате произойдет открывание клапана 7, представляющего собой одно целое с деталью б. При открывании клапана 7 сеть низкого давления соединится с рабочим цилиндром, что бывает при холостом и обратном ходе и держании траверсы на весу (положение «стоп»).

Если на поршень 8 действует вода низкого давления (кла-

пан 1 открыт), то деталь 5 с к лапанами 7 и 6 передвинется влево

под действием воды высокого давления на деталь 5. Клапан 7

закроется, и этим рабочий цилиндр будет отключен от сети низ-

иго давления. Затем, сжимая пружину, откроется клапан 6.

Вода высокого давления поступает через клапан 3 в ретурный цилиндр и действует на поршень клапана 5, открывая его для пропуска воды из рабочего цилиндра в сеть низкого давления параллельно с клапаном 1. Положение клапанов при выполнении рабочего цикла в случае применения дополнительного клапана по типу, приведённому на рис 118, указано в табл. 12.

При исправно работающем наполнительном клапане вначале слышен стук закрывания клапана 7, а затем характерный шум воды высокого давления, движущейся по трубам в рабочий ци­линдр. Следовательно, данный тип наполнительного клапана из­бавлен от неизбежных утечек. Только если пружина сломается, то сначала может открыться клапан 6 и вода высокого давления устремится в сеть низкого давления, а затем уже закроется кла­пан 7.

Положение клапанов при выполнении рабочего цикла пресса с наполнительным клапаном данного типа указано в табл. 13.

Таблица 13

 

Высота поднятия клапанов над седлом в зависимости от по­ложения рукоятки показана на рис. 119. В данном случае в за­висимости от того, «от себя» или «на себя» была передвинута рукоятка управления в положение, при котором открыт только один клапан 5, будет происходить холостой или рабочий ход. Если рукоятка была передвинута «от себя», то перед этим она прошла участок, когда был открыт, кроме клапана 5, клапан 2, и на поршень действовала вода высокого давления, отчего на­полнительный клапан 7 был открыт. Когда клапан 2 закрылся в процессе дальнейшего передвижения рукоятки, то вода под порш­нем оказалась запертой, и поэтому клапан 7 как был до этого, так и останется открытым. Следовательно, продолжается холос­той ход. Если рукоятка была передвинута в направлении «на себя», то перед этим был открыт, кроме клапана 3, клапан /, и происходил рабочий ход. Если клапан 1 после перемещения ру­коятка сел на седло, то от этого у наполнительного клапана ни­чего не изменилось, и значит рабочий ход продолжается.

Скорость рабочего хода при данном наполнительном клапане (см. рис 119) изменить невозможно, поскольку степень откры­тия клапана 6 для впуска воды высокого давления в рабочий цилиндр не регулируется. Для регулирования скорости рабочего хода можно установить управляемый дроссельный клапан на трубопроводе, подводящем воду высокого давления к клапану 6. Скорость холостого хода регулируется клапаном 3 низкого дав­ления ретурного цилиндра. Чем больше открыт клапан 3, тем меньше сопротивление для выхода воды из ретурного цилиндра и тем быстрее движение подвижных частей пресса. Скорость об­ратного хода регулируется клапаном 4 высокого давления ретур­ного цилиндра.

Примерно на этом же принципе построен наполнительный клапан (рис. 120), позволяющий регулировать скорость рабочего хода. Через трубопровод 4 на кольцевую площадь 5 непрерывно направо действует вода высокого давления. Если открыт клапан 15, соединяющий правую часть наполнительного клапана с тру­бопроводом 16 низкого давления, то высокое давление (из тру­бопровода 4), воздействующее на кольцевую площадь 5, уста­навливает систему клапанов 2 и 3 в положение, указанное на рис. 120, при котором рабочий цилиндр 9 соединен с трубопро­водом 1 низкого давления. Клапан 3 пружиной 6 прижат к сед­лу. Если закрыть клапан 15 и открыть клапан 14, то с правой стороны наполнительного клапана из трубопровода 13 будет дей­ствовать высокое давление. Вследствие этого вся подвижная си­стема клапана начнет передвигаться влево, преодолевая дейст­вие высокого давления на кольцевую площадь 5.

В процессе передвижения всей подвижной системы наполни­тельного устройства клапан 2 войдет в кольцо и закроет проход воды из трубопровода 1 низкого давления в рабочий цилиндр шли обратно). После этого заплечик 8 клапана 3 упрется в специальное