Название: Автоматизация технологических процессов обработки металлов давлением - Курс лекций (Марченко В.Е.)

Жанр: Машиностроительный

Просмотров: 1866


4.2.12. электромагнитный захват

Применение электромагнитных захватов ограничено из-за их сравнительно больших габаритных размеров, шума при стыковках металла с захватом, сложностью встраивания в механизм. Но очень широко применяется для уборки стальных отходов.

Подъемная силазлектромагнига (F) :

F =4

ґ в V

^,10000,

S

где В - магнитная индукция в воздушном зазоре между якорем и сердечником в Гауссах (величина hi определяется по кривым намагничивания для каждого сорта стали),

S        суммарная   пчощадь   торцовых   частей   сердечника катушки электромагнита в cmj.

4.3. Привод средств автоматизации

Привод средств автоматизации предназначен для осущестилепин движений захватного органа с заготовкой и без нее. Схема классификации приводов средств автоматизации приводится на рис.45.

ПРИВОД

 

О J iipeftM

Выбор типа привода обусловливает си особенностями автоматизируемого процесса, устройства и заготовки, оборудован им и нуги перемещения.

Привод, от пресса предпочтительнее дли достижения максимальной производительности , т.к. жесткая связь с циклом работы пресса обеспечивает полную синхронизацию движений . Целесообразно его применять для процессов изготовления крупногабаритных изделий, И н л и в и д yaj п. п і л й при вол имеет свои преимущества : может работать во время холостого ходи и выстаивания пресса, позволяет изменять скорость перемещения заготовки, способствует рациональной компоновке автоматизирующего устройства.

Приводы поступательного движения обычно выполняются реверсивными (двустороннего действия), а нраї цательного движения - нереверсивные (одностороннего действия). Для пере перси иных приводов применяется механизм периодического движения (например, кривой і ипно-шатунный).

Электрический привод осуществляется от электродвигателя или электромагнита. Привод от электродвигателя обеспечивает большой ход и постоянство вращения захватного органа, поэтому применяется в механизмах передвижения и поворота, в приводах транспортеров, бункерных устройств и т.п. Электромагниты из-за своего небольшого хода требуют сложного преобразующего механизма для осуществления необходимой величины перемещения (обычно, винтовая пара, или цепная пара, или обгонная муфта).

Пример использования электропринода тележки для периодической подачи л истов в листоукладчик(Рис.46). ,

1          ділі гаї ель;

- редуктор;

- тяговая цепь;

 

- тележка;       $ ~ листоукладчик;

- рельсовый путь; 7 - натяжная станция

 

Работают 2 тележки : одна разгружаегся, вторая находится в листоукладчике. Движутся период и чески — челноком.

Электромагнитный привод в вибробункере осуществляет перемещение заготовок по лотку, создавая в нем направленные колебательные движения.

При расчете электропривода необходимо определить тип и мощность электродвигателя или электромагнита.

Мощность электродвигателя определяется по расчетному усилию (или моменту сопротивления) в зависимости от заданной скорости перемешения по формулам общего машиностроения. Выбранный двигатель проверяется на предельное число включений или переключений п минулу (Z) Т.Н. ГШ , ОНО НС

должно прен  аіь допустимое значение z < f Z|.

Для типовых асинхронных электродвигателей [ZB] = 10^-80 , a [Zn] = 4ч-30 в мину і у (большие значения - для быстроходных, а низкие для пд<1000 об/мин).

J Іри невозможности выбора двигателя с 7. необходимо іфедусмотрсть дополнительные механизмы , уменьшающие частые включения двигателя или же применить другой тип іфивода (гидравлический, пневматический).

Шаговый электродвигатель обеспечивает поворот ротора на задані п. їй угол при подаче одного управляющего импульса. Для силовых приводов могут применяться маломощные шаговые двигатели с гидравлическими или механическими усилителями моментов.

Применение шаговых двигателей увеличивает надежность работы устройства, точность работы. .

....

Электромагнит выбирают по тяговому усилию средств авгоматизации. Предпочтение следует отдавать электромагнитам переменного тока при выполнении условия периодичности включения (предотвратить перегрев от пусковых токов). При большой частоте включения рекомендуется применять электромагниты (юашнногд тока. *

" 'U 4.3.1Л 'и драил и ческий привод

 

/ идрааяи чес mm привод применяется в устройствах с небольшими габаритами рабочего пространства при необходимости "значительных усилий и требованиях высокой точности задаш ю го зако на движения.

При проектировании гидропривода решаются следующие задачи :

выбор рабочей жидкости и характера системы (открытая или закрытая система);

выбор типа гидрої іасоса и аппаратуры управления и контроля;

расчет и разработка компенсаторов, баков и др.

расчес   гидроцилиндров,   сечений   трубопроводов, времени срабатывания и установления закона движения захватного органа.

(Решение нсех задач освешено в специальной литературе).

Разработчик средств автоматизации решает вопросы компоновки силовых цилиндров (определение габаритных размеров, тяговых усилий и скоростей срабатывания, т.е. сечение трубопроводом и тип насоса). По нормам машиностроения пользуются основным рядом диаметров цилиндров : 20, 25, ...^ 80, 90, 100, 110, 125, 140, 150 мм; насосы применяю ген шестеренчатые (рабочие давления до З.МН/ м2 30 кг / см2 ) и лопастные (давление до 7МНЛГ).

Для средств автоматизации оптимальное давление 2 З МН/ м2', максимальное - 5 МНУ м^. Применяемые в иринодах средств автоматизации гидравлические цилиндры - двустороннего действия, т.е. ешм осуществляют

прямое и обратное движение под гидравлическим давлением. 1 Цилиндры обычно горизонтaj11>ные.

Из особенностей кої іефукции следует отметить устройство гашении скорости движения в конце хода. поршня(Рис.47),

і

Буферное устройство предусматривается в механизмах, приводящих в движение большие массы или при высоких (Vn>0,6 Зм/с) скоростях перемещения поршня і идроцилиндра (Рис.47).

В полости Неправа от поршня) по,лдерживастся рабочее давление; в полостях I и Ш - давление сливной магистрали. Поршень движется по стрелке А. Шток 2 заходит во втулку 4 , закрепленную в крышке 5, Сопряжение втулки 4 со штоком 2 поршня выполнено по посадке, поэтому выход жидкости из полости Т происходит через канал 3 в штоке 2 поршни. Сечение канала 3 небольшое, поэтому в полости I давление постепенно повышается, т.е. увеличивается сила сопротивления движению поршня, и он плавно останавливается. Изменением длины 2 штока и величины канала 3 можно обеспечить оптимальною скорость

при замедлении скорости  поршня. При движении пор   я  влево также

обеспечивается плавное нарастание скорости. Если на протяжении всего хода поршня необходимо полное рабочее усилие, то в крышке 5 между полостями 1 и III устанавливается обратный клапан, проїіускавнций жидкость только в направлении полости 1,

Оценку работы гидропривода и расчеты производятся по индикаторной диаграмме,рис .48.

Процесс работы гидропривода состоит из 4 периодов, характеризуемых временем t, , t2 , li , Ц • "В период времени ti происходит быстрое повышение давления в рабочей полости, поршень остается неподвижным.

- давление в рабочей полости;

- ход поршня;

- упрощенная кривая изменения давления в рабочей полости

При достижении давления рс преодолеваются силы статического сопротивления движению поршня, начинается разгон поршни (время 1.2) . 13 по время давление в рабочей полости повышается до ряд* определяемого силами динамического сопротивления движению поршня ( а затем начинает уменьшаться.

В период времени t5 происходит движение нор   я , близкое к равномерному

при почти постоянном давлении Рцв-

В период времени t4 , когда движение поршня уже закончилось (поршень переместился на полный ход h ) , давление в рабочей полости поднимается до давления р, которое является расчетным для гидравлического привода.

По диаграмме молено определить время срабатывания гидравлического привода, как время между моментом срабатывания распределительного клапана и моментом кыполнения гидравлическим приводом своих функций.

Момент выполнения функций для гидропривода средств автоматизации тго момент окончания перемещения поршня; для гидравлических приводов силовых устройств чах ватных органов - это момент достижения на штоке поршня рабочего давления.

Поэтому время срабатывания гидропривода средств автоматизации

t = t і і t2 + t3

или по упрощенной диаірамме

■      '   t = t0 I Где .

Время срабатывания гидропривода силовых устройств захватного

органа

t-tT + t2 + t4+ t4

или по упрощенной диафамме

 

t = ta + t^+t4.

По упрошенной индикаторной диаграмме (3), движение поршня не происходит, пока давление не достигнет неличиїн.і давления р ; во время движения поршня - давление в рабочей полости постоянно и равно рда , 13 этом с яу чае о і ■ м е ч ае11 :см і о л в к і) д ва' 11 ер и о д а ., х арак"і ер и :дуем ые ве личинами Т^ и т.дВ.

П - поршень,

 

 

Ц

 

 

 

 

1п

п

1

 

т 1

 

 

 

J.1

тж

 

TlD

<7)мн

 

<^Ф|НЬ

I           - поршневая полость,

II          - штоковая полость,

3—гпдрораспрсдслитсль

(золотниковый),

ПК   предохранительный клапан, МП - манометр, Н - насос, М-мотор, Ф — фил ыр,

НБ - наполнительный бак, Ц-нилиндр

Рис.49. У проз цеп пан схема гидропривода

 

Расчет параметров гидроцилиндра

Схема  сил,  действующих   при      перемещении   imp    м   цилиндра с

установившейся скоростью приведена на рис. 50,

По схеме сил расчетное тяговое усилие, развиваемое на штоке поршня (Qp.n.) равно:       Qp.n. = Qn + Опод+ІТ,

где Оп - рабочее тяговое усилие, приведенное к штоку,

Спод усилие, затрачиваемое на преодоление сопротивлений от давления в полости подпора,

XT - сумма сил трения, возникающих при работе гидрошілиндра, приведенных к штоку. Можно учитывать коэффициентом полезного деист вия( механический клі.д. гидроцилшщра rpO.92-0,99).

 

Усилие подпора

Опод = Л/ К >

Силы Трения, преодолеваемые при движении поршня и силы трения, действующие в преобразующем механизме : 2~]Т = Тпор ■+■ Тщт Тдд

где Тпор   сила трения при движении поршня, Тип - сила трения при движении штока, Тдв — сила трения и преобразующем механизме, 1пор=^отсТ) JVpx   и   TmT=p0'Trd<b <рх ,

где U-o — коэффициент трения і при обильной смазке р.0 — 0,06 — 0,09,

D и d - диаметры поршня и штока,

В и b - высота манжет поршня и штока,

рх- давление в полости, которое может быть равно рдв , рп* Р> Рмах. Тда — Тн + Топ *

где Тн - сила трения в направляющих , Тн = Ці (GN + Q'n ),

ТопX Т'оп _ суммарная сила трепня я опорах и шарнирах вращающихся частей привода преобразующего механизма,

и Q'& - нормальные составляющие силы тяжести движущихся частей и рабочего усилия на плоскость движения.

Потери на трение можно учитывать введением КПД преобразующею мехаї і из ма(и=0,7-0,9).

Диаметр гидроцилиндра определяется по расчетному* тяговому усилию, развиваемому штоком поршня при установившемся движении. Рабочее давление принимается из условия

 

где Рмах - максимальное давление ,развиваемое гидронасосом.

Рабочее давление принимаете)! после расчета из ряда : 0,5; 0,8; 1,3; 2,0; 3,2; 5 МН/м~ (5, 8,  13, 20, 32, 50 кг/см2). 11о этому же ряду выпускается гидроаппаратура контроля и управлении.

Давление по д пор а д о л ж і і о б і її ■ іт > менілне 10 к г/см", обычно принимают р = (500-800 кН/м2) или (5-8 кг/см-).

Для определения диаметра поршня запишем уравнение тягового усилия в виде :

1п ■ Рдв = f п ■ Рц ~ V*(Qn + т^.),  ':' ■

где Кп и К'п - площадь поршня со стороны рабочей полости и полости под нора,

1,2   коэффициент потерь на трение в цилиндре. Определяем :

 

Гц =    ■ -       

Рдв ~ Рп

При расчете можно задатт.сн : рди =(0,7 -0,8)/? ,

Wi - —d1 - площадь штока поршня ; 4

f'n= Frr члт,

d — може it) прилятъ кої гетру кти ипо, можно определить но расчету. По площади поршня и штока определяется диаметр поршня Д = Ц2Я^¥П + У   и  округляется  до  ближайшей  большей  величины по

нормальному ряду7.

Скорость движения поршня (штока): v     <3 ,

 

где Q — р ас х од ж и д кос г и,

Fn   площадь сечения рабочей полости гидроцилиндра, чоб~ 0,9 - 0,99 - обт.емпый КІ ІД гидроцилиндра. Площадь   проходного   сечения   трубопроводов   выбирается   исходя из максимальной скорости перемещения поршня Vr.,LAJ<;

F ■ V ^     [VTF] '

где [VtpJ оптимальная скорость течения жидкости в трубопроводах; для трубопроводов длиной свыше 100 диаметров [VTP] = 3-3,5 м/с, для коротких 5-7 м/с.

Расход жидкости определяется также при заданных IV^ax] исполнительных механизмов

Qh-VmaxFli.

 

9*1

Требуемая мощность насосной станции : Nn=H25pn:Q№

' Ж Рп _ необходимое рабочее давление,

Оп   расход жидкости (производительность насоса).

Энергоносителем в гидроприводах служит минеральное масло.