Спосіб прискореного гальмування рухомої поперечини гідравлічного преса перед зіткненням з поковкою

Реферат: Спосіб прискореного гальмування рухомої поперечини гідравлічного преса перед зіткненням з поковкою полягає у підвищенні опору зливного клапана зворотних циліндрів, встановленого в гідролінії "зворотні циліндри - наповнювально-зливний бак". Основний гідравлічний опір гідролінії "зворотні циліндри - наповнювально-зливний бак" зосереджують на зливному клапані зворотних циліндрів з досягненням значення коефіцієнта якості гідросистеми не нижче 0,7, поточні швидкість та переміщення рухомої поперечини визначають засобами контролю у кожний момент ходу наближення рухомої поперечини до поковки, перед зіткненням з поковкою гальмування рухомої поперечини здійснюють закриттям зливного клапана зворотних циліндрів, показник конструктивної характеристики якого має мінімальне значення 1,0, та контролюють у відповідності до закладеного в систему автоматичного керування алгоритму за залежністю одномасової жорстко-пружної моделі гідроприводу. UA 116816 U (54) СПОСІБ ПРИСКОРЕНОГО ГАЛЬМУВАННЯ РУХОМОЇ ПОПЕРЕЧИНИ ГІДРАВЛІЧНОГО ПРЕСА ПЕРЕД ЗІТКНЕННЯМ З ПОКОВКОЮ UA 116816 U UA 116816 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до галузі машинобудування, а саме до обробки матеріалів тиском, і може знайти застосування при створенні та подальшій експлуатації ковальськоштампувального обладнання з гідравлічним приводом. Відомий спосіб гальмування рухомих мас гідроприводу, згідно з яким для забезпечення найбільшої продуктивності машини необхідно, щоб час та хід гальмування були мінімальними. Умовам отримання мінімальних часу та ходу гальмування при обмеженому модулі прискорення та заданої вихідної швидкості відповідає закон постійного прискорення. Однак спроби використання цього способу не дають бажаного результату через те, що має місце миттєва зміна прискорення на початку та вкінці гальмування, так званий "м'який удар". В процесі гальмування доцільно мати періоди, на яких прискорення змінюється монотонно. Це дозволить уникнути різких змін тиску в гідравлічній системі, які можуть викликати коливальні явища та підвищений знос в елементах гідроприводу [1]. Найближчим аналогом є спосіб керування швидкістю переміщення рухомої поперечини гідравлічного преса, суть якого полягає в тому, що обмеження швидкості руху на ході униз здійснюється шляхом застосування дросельних елементів, встановлених на вході в зворотні циліндри, а безпосередньо гальмування здійснюється шляхом підвищення опору зливного клапана зворотних циліндрів, встановленого в гідролінії "зворотні циліндри - наповнювальнозливний бак", чим досягається зниження швидкості руху рухомої поперечини [2]. Загальними суттєвими ознаками відомого і способу, що заявляється, є підвищення опору зливного клапана зворотних циліндрів, встановленого в гідролінії "зворотні циліндри наповнювально-зливний бак". Для відомого процесу характерним є низька ефективність зниження швидкості руху рухомої поперечини внаслідок погіршення характеристик зливного клапана зворотних циліндрів дросельними елементами. Це призводить до виникнення гідравлічного удару вкінці гальмування, а сам процес значно подовжується, збільшуючи час ходу наближення. В основу корисної моделі поставлена задача забезпечення швидкого та без гідроударів гальмування рухомої поперечини гідравлічного преса перед зіткненням з поковкою, підвищення ефективності та продуктивності преса, його надійності та довговічності за рахунок технічного результату, що полягає в удосконаленні механізму процесу гальмування рухомої поперечини гідравлічного преса на ході наближення. Поставлена задача вирішується тим, що основний гідравлічний опір гідролінії "зворотні циліндри - наповнювально-зливний бак" зосереджують на зливному клапані зворотних циліндрів з досягненням значення коефіцієнта якості гідросистеми не нижче 0,7, поточні швидкість та переміщення рухомої поперечини визначають засобами контролю у кожний момент ходу наближення рухомої поперечини до поковки, перед зіткненням з поковкою гальмування рухомої поперечини здійснюють закриттям зливного клапана зворотних циліндрів, показник конструктивної характеристики якого має мінімальне значення 1,0, та контролюють у відповідності до закладеного в систему автоматичного керування алгоритму за залежністю одномасової жорстко-пружної моделі гідроприводу          dV 1 2 a п  b  1      1  Vп  c  k в  Sп  0 2п dt    t   1      t   3      , dVп де a - приведені до рухомої поперечини рухомі маси металу та рідини, кг; dt - поточне 2 прискорення при гальмуванні рухомої поперечини перед зіткненням з поковкою, м/с ; b коефіцієнт в'язкого гідравлічного опору руху поперечини, кг/м; α - коефіцієнт якості гідролінії "зворотні циліндри - наповнювально-зливний бак"; t3, t - час закриття та поточна величина часу закриття зливного клапана зворотних циліндрів, м; п - показник виду конструктивної характеристики зливного клапана зворотних циліндрів; Vп - поточна швидкість рухомої поперечини при гальмуванні на ході наближення, м/с; c - сума активних та сил опору при русі поперечини на ході наближення, Н; kB - приведена до рухомої поперечини лінійна жорсткість гідролінії "зворотні циліндри - зливний клапан", Н/м; Sп - поточне переміщення рухомої поперечини при гальмуванні на ході наближення, м, при цьому поточне прискорення обмежують максимально припустимим значенням для конкретної системи керування, а у випадку невиконання наведеної залежності, системою 1 UA 116816 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 автоматичного керування діють на засоби регулювання зливного клапана зворотних циліндрів, змінюючи час його закриття. За рахунок того, що основний гідравлічний опір гідролінії "зворотні циліндри наповнювально-зливний бак" зосереджують на зливному клапані зворотних циліндрів з досягненням значення коефіцієнта якості гідросистеми не нижче 0,7, поточні швидкість та переміщення рухомої поперечини визначають засобами контролю у кожний момент ходу наближення рухомої поперечини до поковки, а перед зіткненням з поковкою гальмування рухомої поперечини здійснюють закриттям зливного клапана зворотних циліндрів, показник конструктивної характеристики якого має мінімальне значення 1,0, та контролюють у відповідності до закладеного в систему автоматичного керування алгоритму за залежністю одномасової жорстко-пружної моделі гідроприводу, поточне прискорення обмежують максимально припустимим значенням для конкретної системи керування, а у випадку невиконання залежності алгоритму, системою автоматичного керування діють на засоби регулювання зливного клапана зворотних циліндрів, змінюючи час його закриття, забезпечуються найбільш сприятливі умови прискореного гальмування рухомої поперечини перед зіткненням з поковкою на ході наближення з гарантованою відсутністю гідравлічного удару та коливальних явищ. Як результат цього - підвищуються ефективність, продуктивність, надійність та довговічність гідравлічного пресу. Запропонований спосіб здійснюється в такій послідовності дій: - основний гідравлічний опір гідролінії "зворотні циліндри - наповнювально-зливний бак" зосереджують на зливному клапані зворотних циліндрів з досягненням значення коефіцієнта якості гідросистеми не нижче 0,7; - поточні швидкість та переміщення рухомої поперечини визначають засобами контролю у кожний момент ходу наближення рухомої поперечини до поковки; - перед зіткненням з поковкою гальмування рухомої поперечини здійснюють закриттям зливного клапана зворотних циліндрів, показник конструктивної характеристики якого має мінімальне значення 1,0, та контролюють у відповідності до закладеного в систему автоматичного керування алгоритму за залежністю одномасової жорстко-пружної моделі гідроприводу; - поточне прискорення обмежують максимально припустимим значенням для конкретної системи керування; - у випадку невиконання залежності алгоритму, системою автоматичного керування діють на засоби регулювання зливного клапана зворотних циліндрів, змінюючи час його закриття. Приклад здійснення способу. Прискорене гальмування рухомої поперечини гідравлічного преса перед зіткненням з поковкою відбувається наступним чином. 1. На ході наближення здійснюється заповнення робочих циліндрів преса рідиною низького тиску при повністю відкритому зливному клапані зворотних циліндрів. Внаслідок цього рухома поперечина під дією своєї ваги рухається униз, а робочі циліндри заповнюються рідиною низького тиску із наповнювально-зливного бака. Зливний клапан зворотних циліндрів оснащують засобами регулювання (сервопривод) і контролю (датчик лінійних переміщень). 2. Основний гідравлічний опір гідролінії "зворотні циліндри - наповнювально-зливний бак" зосереджують на зливному клапані зворотних циліндрів з досягненням значення коефіцієнта якості гідросистеми не нижче 0,7. Для цього з конструкції зворотних циліндрів усувають дросельні елементи та максимально наближують до них зливний клапан. 3. Зливного клапан зворотних циліндрів проектують таким чином, щоб показник його конструктивної характеристики мав мінімальне значення 1,0, тобто відповідав лінійній конструктивній характеристиці. 4. Поточні швидкість та переміщення рухомої поперечини визначають засобами контролю у кожний момент ходу наближення рухомої поперечини до поковки. 5. Перед зіткненням з поковкою гальмування рухомої поперечини здійснюють закриттям зливного клапана зворотних циліндрів та контролюють у відповідності до закладеного в систему автоматичного керування алгоритму за залежністю одномасової жорстко-пружної моделі гідроприводу          dVп 1 2 a  b  1      1  Vп  c  k в  Sп  0 2п dt    t   1      t   3      , (1) 2 UA 116816 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 dVп де a - приведені до рухомої поперечини рухомі маси металу та рідини, кг; dt - поточне 2 прискорення при гальмуванні рухомої поперечини перед зіткненням з поковкою, м/с ; b  - коефіцієнт якості гідролінії коефіцієнт в'язкого гідравлічного опору руху поперечини, кг/м; "зворотні циліндри - наповнювально-зливний бак"; t3, t - час закриття та поточна величина часу закриття зливного клапана зворотних циліндрів, м; п - показник виду конструктивної характеристики зливного клапана зворотних циліндрів; Vп - поточна швидкість рухомої поперечини при гальмуванні на ході наближення, м/с; c - сума активних та сил опору при русі поперечини на ході наближення, Н; kB - приведена до рухомої поперечини лінійна жорсткість гідролінії "зворотні циліндри - зливний клапан", Н/м; Sп - поточне переміщення рухомої поперечини при гальмуванні на ході наближення, м. 6. Поточне прискорення обмежують максимально припустимим значенням для конкретної системи керування. Так для ковальських гідравлічних пресів з діапазону номінальних зусиль 30…150 МН 2 поточне прискорення Jп  dVп dt обмежують значенням 1,1 м/с . 7. У випадку невиконання залежності (1), системою автоматичного керування діють на засоби регулювання зливного клапана зворотних циліндрів, змінюючи час його закриття. В сучасних гідравлічних пресах зазначеного діапазону зусиль t3 складає 0,1…0,2 с. В разі необхідності його можна збільшити. Наведений приклад підтверджує досягнення технічного результату - а саме: підвищення ефективності, продуктивності, надійності та довговічності гідравлічного пресу при гальмуванні рухомої поперечини перед зіткненням з поковкою. Джерела інформації: 1. Design and Analysis of the Low-Speed Hydraulic Control System of 3,15 MN Forging Press /Y.B. Li, M.H. Huang, Q. Pan, M. Chen //Advanced Materials Research. - 2013. - Vol. 690-693. - P. 2210-2217. 2. Управление остановкой подвижной траверсы пресса в заданном положении /М.Е. Гойдо, В.В. Бодров, P.M. Багаутдинов, А.А. Батурин //Заготовительные производства в машиностроении. - М.: Машиностроение, 2012. - № 6. - С. 22-26. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб прискореного гальмування рухомої поперечини гідравлічного преса перед зіткненням з поковкою, який полягає у підвищенні опору зливного клапана зворотних циліндрів, встановленого в гідролінії "зворотні циліндри - наповнювально-зливний бак", який відрізняється тим, що основний гідравлічний опір гідролінії "зворотні циліндри наповнювально-зливний бак" зосереджують на зливному клапані зворотних циліндрів з досягненням значення коефіцієнта якості гідросистеми не нижче 0,7, поточні швидкість та переміщення рухомої поперечини визначають засобами контролю у кожний момент ходу наближення рухомої поперечини до поковки, перед зіткненням з поковкою гальмування рухомої поперечини здійснюють закриттям зливного клапана зворотних циліндрів, показник конструктивної характеристики якого має мінімальне значення 1,0, та контролюють у відповідності до закладеного в систему автоматичного керування алгоритму за залежністю одномасової жорстко-пружної моделі гідроприводу          dVп 1 2 a  b  1      1  Vп  c  k в  Sп  0 , 2 п   dt    1  t      t3         де a - приведені до рухомої поперечини рухомі маси металу та рідини, кг; dVп - поточне dt 2 50 прискорення при гальмуванні рухомої поперечини перед зіткненням з поковкою, м/с ; b коефіцієнт в'язкого гідравлічного опору руху поперечини, кг/м; α - коефіцієнт якості гідролінії "зворотні циліндри - наповнювально-зливний бак"; t3, t - час закриття та поточна величина часу закриття зливного клапана зворотних циліндрів, м; п - показник виду конструктивної характеристики зливного клапана зворотних циліндрів; Vп - поточна швидкість рухомої поперечини при гальмуванні на ході наближення, м/с; c - сума активних та сил опору при русі 3 UA 116816 U 5 поперечини на ході наближення, Н; kв - приведена до рухомої поперечини лінійна жорсткість гідролінії "зворотні циліндри - зливний клапан", Н/м; Sп - поточне переміщення рухомої поперечини при гальмуванні на ході наближення, м, при цьому поточне прискорення обмежують максимально припустимим значенням для конкретної системи керування, а у випадку невиконання наведеної залежності, системою автоматичного керування діють на засоби регулювання зливного клапана зворотних циліндрів, змінюючи час його закриття. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4