Гидросистемы кузнечно-штамповочных машин

Бочаров Ю.А.

Машиностроение, 1972 г.

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ КУЗНЕЧНО-ШТАМПОВОЧНЫХ МАШИН

Общепринятая классификация КШМ разработана А. И. Зиминым [1]. Им же предложено разделение машин по структуре эффективной энергии [5]. Современные гидравлические КШМ по характеру воздействия на поковку можно разделить на машины статического, ударного и пульсирующего действия. К машинам статического действия относятся гидравлические прессы, установки для гидростатического прессования и синтеза материалов. К машинам динамического или ударного действия относятся гидравлические молоты   и   гидровинтовые   машины.   Необходимо учесть, что ударным действием (нагружением) в отличие от статического в механике принято называть такое-силовое воздействие одной механической системы на другую, при котором должны соблюдаться два условия: 1) в начальный момент соприкосновения систем разность скоростей их движения не равна нулю;

2) полупериод свободных колебаний обеих систем (как общей системы) больше времени нарастания силы (от нуля до первого максимума) в месте соприкосновения систем. Если выполняется только одно первое условие, как в некоторых винтовых машинах, то нагружение называют квазиударным.

К машинам пульсирующего действия относятся гидравлические машины и установки для пульсационной (вибрационной) штамповки. В этих машинах на статическую составляющую усилия, создаваемого гидроцилиндром, налагаются пульсирующие нагрузки, создаваемые с помощью гидропульсаторов или гидровибраторов.

В установках для гидростатического прессования и синтеза материалов используется высокое гидростатическое давление жидкости, создаваемое в специальных контейнерах с помощью гидропривода.

По характеру трансформации энергии жидкости и изменения скорости подвижного звена рабочего исполнительного механизма гидравлические КШМ разделяют на прессы, молоты и пресс-молоты. Эти машины обеспечивают и соответствующий режим работы: прессовый, молотовый и пресс-молотовый.

1. Прессы (рис. 2,а). В прессах энергия давления жидкости создает работу пластического деформирования поковки во время рабочего хода:

Перед рабочим ходом осуществляется ход приближения или холостой ход вниз (вперед) поперечины или ползуна до соприкосновения штампа с поковкой при небольшой (до 0,2 м/сек) скорости. Это перемещение осуществляется или под действием силы тяжести подвижных частей, или под действием низкого давления жидкости, поступающей в цилиндр пресса из наполнительного бака или насоса низкого давления.

Переключение с хода приближения на рабочий ход происходит не мгновенно: требуется определенный промежуток времени на перемещение клапанов или золотников и на подъем давления жидкости в рабочем цилиндре пресса. Поэтому рабочий ход начинается в момент соприкосновения штампа с поковкой при скорости поперечины пресса, близкой к нулю.

Рабочий ход под действием жидкости высокого давления происходит по .нежесткой¹* кривой с изменением скорости от точки 0 до Ь. Характер кривой зависит от типа привода (насосный, насосно-аккумуляторный и т. п.) и от вида кузнечной операции (ковка, объемная штамповка, выдавливание и т. н.).

Продолжительность рабочего хода (деформирования) исчисляется десятыми долями секунды, а в некоторых случаях—несколькими десятками секунд.

Возвратный ход или холостой ход вверх (назад) осуществляется под действием жидкости высокого давления, которая, создавая усилие в возвратных цилиндрах, преодолевает силу тяжести рабочих частей.

Основную нагрузку гидросистема испытывает во время рабочего хода.

2, Молоты (рис. 2, б). В гидравлических молотах простого действия рабочие части разгоняются во время холостого хода вниз под действием силы тяжести

Холостой ход вверх рабочих частей осуществляется жидкостью высокого давления, поступающей в возвратную полость цилиндра (или двух) от насоса или аккумулятора. Энергия давления жидкости переходит в потенциальную энергию подвижных частей [см. формулу (2)].

В гидравлических молотах двойного действия энергия давления жидкости сначала, при холостом ходе вниз до момента удара, переходит в кинетическую энергию рабочих частей, а затем, во время рабочего хода, в работу пластического деформирования поковки:

Во время рабочего хода, который следует сразу за ходом разгона, подача жидкости высокого давления прекращается, и деформирование поковки осуществляется только за счет предварительно накопленной кинетической энергии. Начало рабочего хода происходит при большой (1—3 м/сек и более) скорости (точка а). Характер изменения кривое скорости зависит от технологической операции и кинетической энергии. Время разгона t_pи время деформирования t_dисчисляются десятыми и сотыми долями секунды.