ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОЩНОСТИ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРИВОДА ПРЕССОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

INCREASE IN EFFICIENCY USE OF POWER OF THE HYDRAULIC DRIVE OF THE PRESS EQUIPMENT

Mirlan Jylkychiev

assistant, Kyrgyz state university of construction, transport and architecture named after N. Isanov,

Kyrgyzstan, Bishkek

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассмотрено один из вариантов увеличение производительности гидрофицированных машин и оборудований циклического действия при постоянном расходе жидкости источника гидравлического питания. Для этого рассматривается система управления исполнительными гидроцилиндрами использования преобразователя скорости перемещения штоков гидроцилиндров, которая устанавливается между гидроцилиндром и гидрораспределителем его управления. Представлена гидравлическая схема подключение преобразователя скорости перемещения штока гидроцилиндров.

ABSTRACT

The article considers one of the options for increasing the productivity of hydroficated machines and equipment of the cyclic operation at a constant flowrate of the hydraulic fluid supply source. To this end, the executive control system of hydraulic cylinders of reductor use of moving hydraulic-cylinder rods is considered, which is installed between the cylinder and directional control valve of its operation. Hydraulic circuit diagram of the control system by means of the reductor of moving hydraulic-cylinder rods is presented.

Ключевые слова: гидропривод, гидроцилиндр, шток, мощность, преобразователь, скорость перемещение штока, производительность, гидроаппарат.

Keywords: hydraulic actuator, hydraulic cylinder, rod, power, converter, speed conveyance of a rod, productivity, hydraulic apparatus.

Анализ эффективности использования мощности гидравлических прессовых оборудований по производству строительных изделий полусухим способом формования показывает, что в течение цикла на полной мощности гидравлический привод работает лишь 8–10 % от общей продолжительности цикла, а в отставшее время коэффициент использования мощности составляет 0,18–0,22 [1].

Как известно, эффективность использования мощности в гидравлических прессовых оборудованиях оценивается при помощи коэффициента использования номинального давления гидронасоса, определяемое как отношение времени работы прессового оборудования в течение цикла на номинальном давлении, к общей продолжительности цикла. Наибольшая степень эффективности использования мощности в гидравлических прессовых оборудованиях достигается, когда этот показатель стремится к единице, а такое значение коэффициента использования мощности в гидравлических прессовых оборудованиях достигается только при использовании гидронасосов с регулятором мощности. В тоже время, использование гидронасосов с регулятором мощности в прессовых оборудованиях малой и средней мощности неприемлемо, так как стоимость гидронасосов с регулятором мощности становится соизмеримым со стоимостью прессового оборудования. Поэтому, разработка и исследование устройств, способствующих повышение эффективности использования мощности в гидравлических прессовых оборудованиях с постоянным расходом источника гидравлического питания, является актуальной задачей.

В гидравлических прессовых оборудованиях повышение эффективности использования мощности, помимо регулятора мощности гидронасоса, может быть частично достигнуто при использовании двухпоточной системы гидравлического питания. В отличие от гидравлического привода с регулятором мощности, в которой расход жидкости в напорной магистрали регулируется плавно, в двухпоточной системе гидравлического питания расход жидкости в напорной магистрали регулируется ступенчато. При этом ступенчатость регулирования и необходимость использования двух источников гидравлического питания, является основными недостатками этой системы.

Помимо рассмотренных выше способов повышение эффективности использования мощности гидравлического привода прессовых оборудований, может быть достигнуто при использовании в гидравлическом приводе пресса, преобразователя скорости перемещения штока приводных гидроцилиндров. Сущность принципа управления приводными гидроцилиндрами с помощью преобразователя скорости перемещения штока заключается в том, что при отсутствии или малом значении нагрузки на штоке, поршневая и штоковая полости, сообщены между собой (дифференциальная схема подключения гидроцилиндра). В случае повышения сопротивления на штоке, соответственно и давления в гидросистеме, управление гидроцилиндром переводится в обычную схему подключения.

На рис. 1 показана гидравлическая схема подключение преобразователя скорости перемещения штока приводных гидроцилиндров. Гидравлическая система управления приводными гидроцилиндрами при помощи преобразователя скорости перемещения штока включает в себя приводные гидроцилиндры 1, преобразователи скорости перемещения штока 2 гидроцилиндров, представляющие собой двухпозиционные, четырехлинейные, релейные, гидроуправляемые распределители, установленные между гидроцилиндрами 1 и гидрораспределителями 3 их управления. Кроме этого система гидравлическая система управления содержит манометр 4 и насосную станцию 5, включающую в себя гидронасос 6, предохранительный клапан 7, манометр 6, фильтр 8 и бак 9.

Рисунок 1. Гидравлическая схема подключение преобразователя скорости перемещения штока гидроцилиндров

Гидравлический привод с преобразователями скорости перемещения штока гидроцилиндров работает следующим образом. Как отмечалось выше, особенность технологического процесса прессового оборудования для производства, заключается в том, что до 80–85 % рабочего хода штоки приводных гидроцилиндров перемещаются при отсутствии или незначительной нагрузки, соответственно и давление в поршневой полости этих гидроцилиндров тоже будет соответствующей, т. е. меньшим чем, давление настройки преобразователя. В результате этого поршневая и штоковая полости гидроцилиндра будут соединены между собой, а это, в свою очередь, приведет к тому, что шток будет перемещаться со скоростью, значение которого будет определяться как отношение расхода жидкости, поступающей в полости гидроцилиндра к площади поперечного сечения штока. По мере увеличения нагрузки на штоке соответственно будет повышаться и давление в полостях гидроцилиндра и при достижении давления в гидросистеме, давления настройки преобразователя, управление гидроцилиндром переключается в обычную схему управления.

Для оценки эффективности использование преобразователя скорости перемещения штока, при управлении приводными гидроцилиндрами, рассмотрим конкретную схему гидравлического управления экструзивного прессового оборудования. При этом считаем, что параметры приводных гидроцилиндров, характер изменения нагрузки по мере выдвижения и втягивания штоков гидроцилиндров и расход жидкости насосной станции известны.

Продолжительность цикла при работе экструзивного прессового оборудования по производству строительных изделий полусухим способом формования, с обычной схемой подключения приводных гидроцилиндров, будет складываться из времени, затрачиваемого на выдвижение и втягивание штока прессующего гидроцилиндра и времени, затрачиваемого на выдвижение и втягивание штока гидроцилиндра управления кареткой механизма загрузки смеси в матрицу. Математически вышеизложенное, можно записать следующем виде

                      (1)

где: t₁ и t₂ – соответственно время, затрачиваемое на полное выдвижение и втягивание штока прессующего гидроцилиндра и гидроцилиндра управления кареткой механизма загрузки смеси; х₁, D_п, и d_п – соответственно ход штока, диаметр поршня и диаметр штока прессующего гидроцилиндра; х₂, D_з и d_з – соответственно ход штока, диаметр поршня и диаметр штока гидроцилиндра управления кареткой механизма загрузки смеси; Q_н – расход жидкости, поступающий в рабочие полости гидроцилиндров.

В то же время, продолжительность цикла экструзивного прессового оборудования, при использовании преобразователей скорости перемещения штоков приводных гидроцилиндров, будет определяться следующим выражением

                (2)

где: х₁₁ – ход штока прессующего гидроцилиндра при выдвижении с включенным преобразователем скорости перемещения штока; х₁₂ - ход штока прессующего гидроцилиндра при выдвижении с выключенным преобразователем скорости перемещения штока.

Для численной оценки эффективности использование преобразователя скорости перемещения штока приводных гидроцилиндров экструзивного прессового оборудования, проведены расчеты, в которых были использованы следующие исходные данные: D_п = 0,2 м; d_п = 0,07 м; Q_н = 8,3×10^-4 м³/с; х₁ = 0,4 м; х₁₁ = 0,06 м; х₁₂ = 0,36 м; D_з = 0,06 м; d_з = 0,04 м; х₂ = 0,25 м.

На рис. 2. представлены зависимости продолжительности цикла от соотношения диаметров поршня и штока прессующего гидроцилиндра экструзивного прессового оборудования для фиксированного значения расхода жидкости. При этом, с учетом специфики технологического процесса полусухого способа формования изделий принято условие, что характер изменения сопротивления на штоке прессующего гидроцилиндра позволяет в процессе выдвижения его штока 85 % от общего хода штока работать по дифференциальной схеме подключения, а 15 % при обычной схеме подключения. Что касается приводного гидроцилиндра управления кареткой механизма загрузки смеси, то незначительность нагрузки на штоке позволяет полный ход штока при его выдвижении работать по дифференциальной схеме подключения, т. е. с включенным преобразователем скорости перемещения штока.

Рисунок 2. Зависимость продолжительности цикла экструзивного прессового оборудования от соотношения диаметров поршня и штока прессующего гидроцилиндра

Кривая 1 показывает изменение продолжительности цикла при работе прессового оборудования без преобразователя скорости перемещения штока приводных гидроцилиндров, а кривая 2 характеризует изменение продолжительности цикла при работе прессового оборудования с преобразователем скорости перемещения штока приводных гидроцилиндров. Из графиков видно, что при прочих равных условиях использование преобразователя скорости перемещения штока гидроцилиндров сокращает продолжительность цикла и соответственно повышает производительность прессового оборудования. Причем с уменьшением значения соотношения диаметров поршня и штока интенсивность повышения производительности увеличивается. Это связано с тем, что изменение соотношения диаметров поршня и штока происходит по квадратичной зависимости.

Таким образом, повышение эффективности использование мощности гидравлического привода и тем самым повышение эффективности экструзивного прессового оборудования может достигнуто за счет использование преобразователя скорости перемещения штока приводных гидроцилиндров.

Список литературы:

1. Васильченко В.А. Беркович Ф.М. Гидравлический привод строительных и дорожных машин. – М.: Машиностроение, 1978. 166 с.
2. Джылкичиев А.И. Технология и оборудование для производства изделий полусухим способом формования. – Бишкек, 2001. – 245 c.