Материал: 2008

температурах ниже нуля, а также при необходимости обеспечить повышенную надежность этих устройств, проводят глубокую осушку воздуха, для чего применяют селикагелиевый двухступенчатый дегидратор 12. Давление в воздушной линии поддерживается постоянным с помощью регулятора 13. После регулятора давления при отсутствии дегидратора 12 воздух обычно направляют в ресивер 14, несколько меньшей емкости, чем ресивер 7. Оттуда воздух через распределительную гребенку поступает к фильтрам 15, редукторам 16, а затем к приборам. Воздух высокого давления для питания поршневых и мембранных исполнительных механизмов отбирается до фильтров 15. Для повышения степени очистки воздуха от пыли после редукторов 16 иногда включают дополнительные фильтры. Вода сбрасывается в канализационную систему 9 из холодильника 6. В последнее время для питания пневматических приборов, работающих при нормальном и высоком давлении, все чаще начинают использовать специальные автоматические установки, которые полностью осуществляют весь рабочий цикл подготовки воздуха: его сжатие, очистку от пыли и масла, осушку, а также поддерживают давление в заданных пределах.

Организация питания пневмоники от сети высокого давления

Для питания устройств, построенных на элементах струйной техники (пневмоники), может быть использован эжектор. На рисунке 2 представлена схема организации питания с применением эжектора, который состоит из корпуса 5, сопла питания 4, приемного сопла 6 и фильтра 10. Как известно, диаметр питающего сопла должен быть меньше диаметра приемного сопла. Воздух из линии высокого давления проходит через маслоотделитель 1, фильтр 2 и направляется к редуктору давления 3, который предназначен для настройки и поддержания постоянного давления перед питающим соплом 4. Выходя из сопла 4 и попадая в приемное сопло 6, струя создает разрежение внутри корпуса 5.

Рис. 2. Схема питания струйного устройства от сети высокого давления

11

Таким образом, применять эжектор в данном случае выгодно, так как при расширении воздуха высокого давления к нему добавляется прошедший через фильтр 10 атмосферный воздух и общий расход воздуха значительно возрастает. После эжектора перед подачей в струйное устройство 9 воздух подвергают вторичной очистке от пыли с помощью фильтра 7 из ткани ФПП. Манометр низкого давления 8 служит для контроля давления, поступающего к струйному устройству, а также для настройки редуктора 3.

Станции гидропривода

Насосные установки, предназначенные для приводов гидрофицированных механизмов, и гидравлическая аппаратура, управляющая работой этих механизмов, монтируются, как правило, на станциях гидропривода, выполняемых в виде отдельных гидроагрегатов. Основные технические характеристики станций гидропривода типа Г48-9 приведены в таблице 1.

12

наибольшей

производительности насоса)

Габаритные размеры 710×530 800×640 1000×750 1250×850 1250×790

станций в плане (длина × ширина), мм

* Две насосные установки; у остальных станций по одной.

Тепловой расчет гидросистем

Ограничение нагрева масла в гидроприводе при использовании нерегулируемых насосов может быть достигнуто: рациональным построением гидросхем станков, предусматривающим выбор насосов минимально необходимой производительности с обеспечением их разгрузки без давления на бак при перерывах в работе гидропривода; выбором достаточных объемов масла в гидробаках, причем конструкции последних должны предусматривать максимально интенсивную циркуляцию нагретого масла вдоль поверхностей бака, а также максимально возможное отдаление всасывающих труб, сливающих масло из предохранительных клапанов; введением принудительного охлаждения гидробаков с помощью теплообменников. В гидроприводах с насосами постоянной производительности основным источником выделения тепла является масло, сливаемое с высоким давлением в бак через предохранительные клапаны, в дроссельных щелях которых кинетическая энергия струи преобразуется в тепловую энергию. Дополнительными источниками тепла, нагревающими корпус насоса, а следовательно, и масло, проходящее через насос, служат внутренние утечки в насосе, характеризуемые его обменным кпд 0 , и потери трения в насосе,

характеризуемые его механическим кпд мех . У насосов, погруженных в масло,

все потери в насосе, определяемые общ 0 мех , идут на нагрев масла в

гидробаке. Таким образом, при условии слива всего объема масла, нагреваемого насосом, через предохранительный клапан, количество выделяе-

мого тепла определяется приводной мощностьюpqtнасоса:

Q 3600Nпривt 5,9 общ ,

где Q – количество тепла, выделяемое в гидросистеме за 1 ч, кДж; Nприв –

приводная мощность насоса, кВт; t – время работы гидропривода , ч; р – давление в гидросистеме, кгс/см2 ; q – производительность насоса, л/мин, при давленииПрир.поступлении всего нагреваемого насосом масла в цилиндры количество выделяемого тепла определяется разностью приводной и эффективной мощности насоса:

13

Определение максимально необходимой емкости гидробаков

Тепловая энергия, выделяющаяся в процессе работы гидропривода, идет на нагрев гидробака с маслом, а также рассеивается в окружающее пространство путем теплопередачи от поверхности бака, гидроцилиндров и трубопроводов (в станках с периодическими циклами теплоотдача через гидроцилиндры и трубопроводы незначительна и может не учитываться).

При достижении установившейся температуры в гидробаке все выделяемое тепло рассеивается в окружающее пространство.

Уравнение теплового баланса для гидробаков может быть написано так:

где Q – количество тепла, выделяемое в гидросистеме в единицу времени;

от бака к окружающему воздуху; Т1 – температура масла к началу рассматриваемого бесконечно малого промежутка времени в °С; То – температура окружающего воздуха, °С.

Из предыдущего уравнения при условии непрерывной работы гидропривода в течение t ч можно получить зависимость для определения температура масла Т:

где Tнач – начальная температура масла.

Для практических расчетов можно рекомендовать следующие значения параметров: Q – количество тепла, выделяемое в гидросистеме за 1 ч; С – теплоемкость масла; С = 1,88 кДж/кг · град; m v (V – объем масла в гидробаке, л; = 0,9 кг/л – плотность масла); F – расчетная площадь поверхности гидробака, м2.

Количество тепла, которое может быть передано от нагретого масла окружающему воздуху, прямо пропорционально площади поверхности гидробака. Однако условия теплопередачи для боковых стенок, основания и крышки гидробака неодинаковы вследствие различия в их температурах и расположении. Поэтому и введено используемое в последующих расчетах понятие расчетной площади поверхности гидробака, определяемой следующим образом: предполагается, что масло залито до уровня, составляющего 0,8 высоты гидробака; площадь F' поверхности гидробака, непосредственно соприкасающейся с маслом, в том числе и площадь основания учитывается

14

полностью; площадь F" остальной поверхности гидробака, непосредственно не соприкасающейся с маслом и поэтому имеющей более низкую температуру, учитывается с уменьшением в два раза:

F''

F F' 2 .

Так как в расчете удобнее оперировать объемом масла в гидробаке V, то выразим F через V:

F 3V 2 ,

где – коэффициент, зависящий от отношения сторон гидробака.

При отношении сторон гидробака в пределах от 1:1:1 до 1:2:3 значения= 0,060–0,069. Принимая для расчета среднее значение = 0,064, получаем формулу для определения расчетной площади поверхности гидробака в окончательном виде

F 0,0643V 2 .

Коэффициент теплопередачи от бака к окружающему воздуху К

где 1 – коэффициент теплопередачи соприкосновением от масла к стенке гидробака; – толщина стенки гидробака, м; = 160–200 кДж/(м·ч·град) – коэффициент теплопроводности (для чугуна и стали), который зависти от материала и температуры стенки; 2 – коэффициент теплопередачи соприкосновением от стенки гидробака к воздуху.

Значения 1 и 2 меняются в широких пределах в зависимости от сорта и характеристик масла, характера и скорости движения масла и воздуха, величины и формы поверхности стенки, температур масла, стенки и воздуха. Проведенные испытания показали, что для практических расчетов при принятой методике определения расчетной площади поверхности гидробака следует принимать К = 63 кДж/(м2 ·ч ·град) при отсутствии интенсивной местной циркуляции воздуха; C1= 0,50 кДж/(кг ×град) для литых чугунных баков; C2 = 0,46 кДж/(кг ·град) для сварных стальных баков.

Расчетная масса гидробака определится из выражения m1 F 1 ,

где F – расчетная площадь поверхности гидробака, м2 ; – толщина стенок гидробака, мм; 1 – плотность металла, кг/дм3 (для литых чугунных баков

1 = 7,0 кг /дм3 ; для стальных сварных баков 1 = 7,8 кг/дм3).

15