Введение к работе
Актуальность темы исследований Гидравлические приводы (ГП) давно и весьма успешно используются в технологическом оборудовании для осуществления главного рабочего и вспомогательных движений. Особо значительный эффект дает их применение в технологическом оборудовании и мобильной технике, предназначенных для обработки крупногабаритных деталей, требующих создания усилия в сотни и даже тысячи тонн при значительных перемещениях инструмента.
Однако применение гидравлического привода ограничено в случаях, когда необходимо обеспечить большие скорости возвратно-поступательного движения инструмента, испытывающего значительное противодействие со стороны обрабатываемой заготовки Указанное ограничение объясняется тем, что возвратно-поступательные гидравлические приводы быстродействующего оборудования работают в постоянно изменяющихся динамических режимах, которые на современном этапе развития гидравлических приводов недостаточно изучены
Таким образом, задача разработки конструкции, методики моделирования и исследования, выбора рациональных параметров быстродействующего гидравлического привода технологического оборудования является актуальной.
Целью работы является повышение эффективности быстродействующих гидравлических приводов возвратно-поступательного движения путем разработки методики их расчета и проектирования с учетом нелинейности характеристик, сжимаемости рабочей жидкости и деформации трубопроводов
Задачи исследований. Для достижения поставленной в работе цели было необходимо решить следующие задачи*
Разработать гидромеханическую систему быстродействующего привода технологического оборудования с возвратно-поступательным перемещением исполнительного органа, позволяющую обеспечить его высокие быстродействие и экономическую эффективность
Разработать математическую модель быстродействующего гидравлического привода и исследовать влияние его конструктивных и технологических параметров на эксплуатационные свойства.
Экспериментально определить упругие и динамические свойства элементов исследуемого гидравлического привода.
4.Исследовать технологические и эксплуатационные возможности быстродействующего гидравлического привода технологического оборудования с возвратно-поступательным движением рабочих органов на примере перфорационного пресс-молота
Объект исследования Гидромеханическая система быстродействующего технологического оборудования с возвратно-поступательным
движением исполнительного органа на примере перфорационного пресс-молога циклического действия.
Методика исследований Выполненные в работе исследования основываются на использовании положений и методов теоретической и аналитической механики, гидродинамики, теории упругости, а также численных методов решения дифференциальных уравнений, методов экспериментальной механики. Научная новизна работы заключается в том, что автором
Разработана математическая модель двухаккумуляторного гидравлического привода с возвратно-поступательным перемещением исполнительного органа, с учетом нелинейности характеристик, деформации трубопроводов, неравномерности подачи рабочей жидкости и ее сжимаемости, позволяющая выявить основные конструктивные и технологические параметры, оказывающие первостепенное влияние на эффективность функционирования
Установлено, что быстродействие двухаккумуляторного гидравлического привода с возвратно-поступательным перемещением рабочего органа и его КПД, при пробивке стальных заготовок, практически не зависят от прочности обрабатываемой стали (временного сопротивления), и определяются толщиной заготовки, показателем относительного сужения ее материала и свойствами гидравлического привода
Разработана методика и произведено экспериментальное определение приведенной объемной жесткости рукавов высокого давления и гидравлического цилиндров
Основные результаты и положения, выносимые на защиту диссертации
1.Математическая модель гидравлического привода возвратно-поступательного движения, учитывающая нелинейности его характеристик, деформацию трубопроводов, неравномерность подачи рабочей жидкости и ее сжимаемость.
2 Результаты теоретических исследований гидравлического привода
возвратно-поступательного движения, произведенных на основе
компьютерного моделирования.
3 Схемотехнические решения гидравлического привода возвратно-
поступательного движения, обеспечивающие существенное повышение
его производительности без дополнительных затрат энергии
4.Методика определения коэффициента полезного действия гидравлического привода возвратно-поступательного движения за цикл работы с учетом влияния прочности стальной заготовки оказывающей воздействие на движение выходное звено гидросистемы. Практическая ценность и реализация результатов работы
1.Предложена оригинальная конструкция двухаккумуляторного гидравлического привода, позволяющая сохранить преимущества насосноаккумуляторного привода по быстродействию, при доведении
его рентабельности до уровня безаккумуляторного, за счет утилизации и вторичного использования энергии расходуемой аккумулятором при холостом и обратном движениях перемещаемых масс
2 Разработана методика моделирования и выбора рациональных параметров двухаккумуляторного гидравлического привода (на примере перфорационного пресс-молота), с учетом нелинейности характеристик, деформации трубопроводов, неравномерности подачи рабочей жидкости и ее сжимаемости.
З.Выявлено количественное и качественное влияние различных конструктивных и технологических параметров гидромеханической системы высокого быстродействия с двухаккумуляторным гидравлическим приводом на основные показатели работы перфорационного пресс-молота
Предложена методика определения коэффициента полезного действия гидравлического привода пресс-молота, при пробивке листового материала, которая позволяет осуществлять корректное сравнение экономической эффективности операций пробивки заготовок различной толщины изготовленных из различных материалов
С использованием результатов полученных при проведении исследований разработаны оригинальная гидравлическая схема пресс-молота повышенного быстродействия и методика расчета гидравлических пресс-молотов с двухаккумуляторным источником питания, принятые к использованию на предприятии ЗАО «Завод по выпуску КПО»
б.Методы, положенные в основу настоящей работы и
разработанные в результате принципы моделирования и исследований
могут быть использованы при исследовании как гидромеханических
систем кузнечно-штамповочного оборудования с иными
технологическими функциями, так и иного гидрофицированного
технологического оборудования и мобильной техники с
быстродействующими приводами возвратно-поступательного
движения
Апробация работы. Основные положения исследований докладывались и обсуждались на международной научно-практической конференции «Металлургия Машиностроение Станкоинструмент.» в рамках промышленного конгресса юга России Ростов-на-Дону, ВЦ «ВертолЭкспо», 2006 год, международных научно-технических конференциях: «Новые и нетрадиционные технологии в ресурсо- и энергосбережении» 28 - 29 июня 2006 г, г Одесса. - Киев. ATM Украина, 2006 год; V международной научно-технической конференции «Материалы и технологии XXI века» Пенза, 2007, «Эффективные технологические процессы в металлургии, машиностроении и станкоинструментальной промышленности», Ростов-
на-Дону, ВЦ «ВертолЭкспо», 2007; VIII международной научно-технической конференции «Динамика технологических систем», Ростов-на-Дону, 2007; ежегодных научно-технических конференциях преподавателей и сотрудников ДГГУ в 2005 2007 годах Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе одна в издании, рекомендованном ВАК РФ Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов и рекомендаций, списка использованной литературы из 100 наименований, имеет 77 рисунков, 19 таблиц и изложена на 148 страницах машинописного текста. В приложениях приведены сведения о внедрении, блок - схемы расчетов гидромеханической системы пресса и его элементов, а также протоколы экспериментальных исследований динамики элементов гидроприводов
