Giáo trình Máy ép thủy lực - Chương 7: Kết cấu của một số dạng máy ép thuỷ lực

Nội dung text: Giáo trình Máy ép thủy lực - Chương 7: Kết cấu của một số dạng máy ép thuỷ lực

1. Ch−ơng 7 Kết cấu của một số dạng máy ép thuỷ lực 7.1. Máy ép rèn Trên các máy ép rèn ng−ời ta th−ờng sử dụng để thực hiện các nguyên công rèn tự do ( vuốt, chồn, ép nhẵn, đột, chặt ) và dập thể tích trong khuôn. Hình 7-1. Các ph−ơng án bố trí máy rèn ép Kết cấu máy ép có bốn cột, khung cố định và các xi lanh công tác bố trí phía trên (hình 7-1.a). Kết cấu nh− vậy đảm bảo thao tác dễ dàng khi rèn tự do các dạng phôi trong thời gian gia công và bảo đảm tính ổn định cao của máy khi chịu các lực lệch tâm. Khi sử dụng kết cấu máy ép có khung di động (hình 7-1.b), có thể bố trí dầm trên hẹp. Ưu điểm của việc bố trí là chiều cao của máy ép không lớn so với mặt bằng sàn thao tác và khả năng đ−a phôi vào ra tốt hơn. 139
2. Máy ép một trụ (hình 7-1.c), có khả năng vận hành tốt, đ−ợc chế tạo có lực ép d−ới 12 MN (1200 T). Các thông số chính và các kích th−ớc của máy ép rèn kiểu bốn cột, công dụng chung, đ−ợc ghi trong tiêu chuẩn ΓOCT-284-80, trong đó có trình bày cả loại máy ép với lực ép danh định 5 ữ 50MN và hành trình của dầm di động là 800 ữ 2500mm. Hình 7-2. Sơ đồ thuỷ lực của máy ép rèn kiểu ba xi lanh Trên hình 7-2 gồm các chi tiết và cụm chi tiết nh− sau:1. hộp các van nạp - xả; 2. van nạp - xả của xi lanh giữa; 3. các xi lanh đẩy về; 4. các xi lanh bên cạnh; 5. xi lanh giữa; 6. thùng; 7. liên hệ ng−ợc; 8. xi lanh khí để làm căng dây; 9. cơ cấu visai; 10. cần điều khiển; 11. bộ chuyển đổi chế độ làm việc của máy ép; 12. van tr−ợt; 13. pittông hạn chế vị trí của van tr−ợt 12; 14. trục chính của bộ phân phối; 15. bình tích áp của điều khiển thuỷ lực; 16. bơm điều khiển thuỷ lực bộ phân phối; 17. thùng nạp; 18- van chặn; 19. bộ phân phối; 20. van điều khiển đóng các xi lanh công tác và nạp chất lỏng áp suất cao vào xi lanh công tác; 22. van tiết l−u; 23. van nạp chất lỏng áp suất cao vào bộ phân phối; 24. xi lanh thuỷ lực của van 23; 25. bộ khuếch đại; 26. xialnh tự động đóng hành trình công tác; 140
3. A. đ−ờng dẫn chất từ trạm bơm - bình tích áp; A'. đ−ờng dẫn khí nén từ hệ thống khí nén của x−ởng; I ữ III. đặt các chế độ rèn. Hiện nay, kiểu đẫn động đ−ợc sử dụng rộng rãi nhất cho máy ép rèn là loại dẫn động kiểu bơm n−ớc - bình tích áp. Kiểu dẫn động hơi-thuỷ lực không đ−ợc sử dụng ở các máy ép mới sản xuất vì không kinh tế. Đối với các máy ép có lực nhỏ hơn 30 MN, sử dụng rộng rãi loại dẫn động bơm dầu - không có bình tích áp. áp suất dầu đ−ợc sử dụng là 30 - 35MPa. Khi dùng dầu làm chất lỏng công tác, th−ờng ng−ời ta sử dụng ph−ơng án bố trí máy ép có khung di động và xi lanh công tác đặt d−ới. Trên hình 7-2 trình bày sơ đồ thuỷ lực nguyên lý để điều khiển máy ép rèn kiểu ba xi lanh có lực 20 MN. Trong sơ đồ này, dầm ngang của máy sẽ lặp lại chuyển động của cần điều khiển không chỉ theo h−ớng và chiều dài hành trình, mà còn cả theo tốc độ. Trên sơ đồ hình 7-2, các vị trí điều khiển nh− sau: I - rèn bình th−ờng (hành trình tiếp cận phôi- cấp chất lỏng từ thùng nạp, hành trình công tác - cấp chất lỏng từ trạm bơm - bình tích áp; p = 32MPa); II - ép phẳng (cấp chất lỏng cho xi lanh máy ép chỉ từ trạm bơm - bình tích áp, các xi lanh đẩy về ở d−ới áp suất không đổi); III - máy làm việc d−ới tác dụng của chất lỏng công tác từ thùng nạp và khối l−ợng của các phần chuuyển động. Chế độ rèn th−ờng do ng−ời vận hành đặt ra, bằng cách đ−a bộ chuyển chế độ về vị trí đã định, cả hai khoang xi lanh pittông - bộ hạn chế vị trí đ−ợc nối với đ−ờng xả. Khi đó, nếu đầu búa chạm vào phôi, áp suất trên đ−ờng xi lanh trả về sẽ giảm đến giá trị áp suất trong thùng nạp 17 và pittông của xi lanh 16 d−ới tác dụng của lò xo sẽ hạ xuống cùng với van tr−ợt 12. Pittông của xi lanh thuỷ lực 24 sẽ mở đ−ờng chất lỏng áp suất cao vào xi lanh của máy ép. Hành trình công tác đ−ợc thực hiện. Khi đạt đ−ợc lực ép đã định, van 20 sẽ tự động cho chất lỏng áp suất cao đi vào các xi lanh bên 4. Máy ép khi đó có thể tạo đ−ợc lực toàn bộ. Để đặt chế độ ép phẳng phải đ−a bộ chuyển chế độ làm việc 11 về vị trí, khi đó dầu từ trạm bơm đ−ợc cấp đến khoang trên của xi lanh pittông - bộ hạn chế 13, còn khoang d−ới của nó đ−ợc nối thông với đ−ờng xả. Khi làm việc, d−ới tác dụng của chất lỏng từ thùng nạp 17 và của khối l−ợng các phần chuyển động, bộ chuyển chế độ làm việc sẽ đ−a dầu từ trạm bơm vào khoang d−ới của xi lanh pittông - bộ hạn chế 13 và nối khoang trên với đ−ờng xả. Van tr−ợt 12 không thể hạ xuống và đ−ợc giữ ở vị trí tận cùng trên. 141
4. 7.2. Máy ép dập nóng Máy ép thủy lực dập nóng dùng để dập thể tích các sản phẩm nh− bánh răng, trục khuỷu, các chi tiết dạng đĩa hoặc dạng thanh ngắn. Khi gia công các chi tiết chế tạo bằng hợp kim nhôm, đồng, magiê, cần dập trong khuôn kín với nhiệt độ gia công thấp ( ≈ 450 0C). Các máy ép dập khác máy ép rèn ở chỗ, nếu có cùng lực ép danh nghĩa nh− máy ép rèn thì sẽ có hành trình và chiều cao của không gian máy dập nhỏ hơn, do không cần không gian để thực hiện nguyên công chồn. Các máy ép có lực nhỏ hơn 50MN (hình 7-3) đ−ợc chế tạo với kết cấu trạm bơm - bình tích áp hoặc trạm bơm dầu, vì tốc độ trung bình của hành trình công tác nhỏ khoảng 1 ữ 5cm/s. Hình 7-3. Máy ép thuỷ lực với lực ép 50MN Đối với các máy ép có lực lớn hơn 50MN, ng−ời ta sử dụng dẫn động bơm - bình tích áp. áp suất chất lỏng công tác tới 60 MPa đ−ợc tăng áp nhờ sử dụng bộ tăng áp trung gian. 142
5. 7.3. máy ép ống và máy ép thanh Các thanh, ống, dây và các profil làm từ kim loại màu và các hợp kim đ−ợc gia công bằng cách ép trên máy ép thuỷ lực nằm ngang. Gần đây, nhờ ứng dụng nhiều loại dầu bôi trơn mới, chịu đ−ợc áp suất và nhiệt độ cao, bằng ph−ơng pháp ép đùn, có thể nhận đ−ợc các chi tiết bằng thép, hợp kim chịu nhiệt và các loại vật liệu có tính dẻo thấp. Trên hình 7-4 trình bày máy ép ống - thanh kiểu nằm ngang, có lực ép danh nghĩa 120MN. Công dụng của máy là để ép nóng các thanh profil và ống bằng hợp kim nhôm. thân máy kiểu cột, bố trí nằm ngang có các dầm cố định 3 và 6 đ−ợc lắp trên thân hàn. Trên dầm cố định 6 có bố trí hai xi lanh công tác 7, các pittông của chúng đ−ợc liên kết với dầm di động 5. Các xi lanh đẩy về nằm bên trong các xi lanh công tác 7. Để đột lỗ khi ép ống, ng−ời ta sử dụng xi lanh đột 8 đ−ợc bố trí phía sau các xi lanh công tác và đ−ợc cố định trên một dầm riêng. Lực của xi lanh đột đ−ợc truyền qua thanh, thanh này đ−ợc dẫn h−ớng nhờ dầm cố định 6. Hành trình đẩy về của trục đột đ−ợc thực hiện từ xi lanh đẩy về nằm trong xi lanh đột. Dầm cố định tr−ớc 3 bao gồm có ba tấm thép đúc đ−ợc liên kết với nhau bằng các bulông. ở giữa dầm 3 bố trí đầu mỏ có một bộ các vòng và cối. Khi ép chảy thì đầu mỏ sẽ tỳ vào các tấm chắn có cơ cấu nâng thuỷ lực. Nằm giữa dầm cố định 3 và dầm di động 5 là buồng ép 4 và cơ cấu giữ buồng ép. Đặc điểm của kết cấu máy ép là có hệ thống đột độc lập, đảm bảo cho trạm máy ép khả năng công nghệ lớn hơn. Máy ép có thêm các thiết bị phụ và vận chuyển để đ−a các phôi đúc từ lò điện và buồng ép 4. Kéo cắt 2 dùng để cắt phần ép d− ra khỏi sản phẩm ép. Máy còn đ−ợc trang bị cơ cấu để đẩy các chi tiết đã đ−ợc gia công xong. Các profil hoặc các ống đã gia công xong đ−ợc chuyển tới bàn nhận 1 của máy ép. Việc điều khiển các thao tác chính và phụ đ−ợc thực hiện từ bàn điều khiển chính qua hệ thống theo dõi thừa hành điện cơ. Dẫn động của máy ép theo kiểu bơm-bình tích áp. Chất lỏng công tác là n−ớc pha thêm 2-4% dầu khoáng. Vì có 3 xi lanh công tác nên nó tạo cho máy ép có khả năng làm việc với ba mức lực: 50 MN, 70 MN, 120 MN và các tốc độ hành trình công tác tới 30 mm/s. 143
6. 144 Hình 7-4. Máy ép thuỷ lực nằm ngang lực ép 120MN dùng để ép ống
7. 7.4. Máy ép thuỷ lực dập tấm Các thông số cơ bản của máy ép thuỷ lực dập tấm đ−ợc xác định theo ΓOCT 7901 - 56 với máy có lực ép đến 2000 T và ΓOCT 9753 - 61 có lực ép đến 250 T. Trên hình 7-5 là sơ đồ dạng máy ép thuỷ lực dập tấm, có tốc độ đầu tr−ợt khi hành trình làm việc đến 14,5 mm/s. Máy ép thuỷ lực dùng dập tấm th−ờng có hành trình ngắn, bàn máy lớn và có cơ cấu chặn phôi. Loại máy này đ−ợc sản suất có 2 tác động hoặc 3 tác động. Ngoài tác động chính là ép tạo hình chi tiết, còn có động tác chặn phôi. Lực chặn phôi th−ờng bằng 40% lực ép chính. Máy ép dập tấm dùng vuốt sâu có thể có dạng nằm ngang và có hành trình lớn. Tuỳ theo công dụng có thể có kết cấu khác nhau. 7.5. máy ép gia công chất dẻo Để gia công chất dẻo, ng−ời ta sử dụng rộng rãi các máy ép thuỷ lực chuyên dùng. Kết cấu máy sử dụng kiểu dẫn động bằng bơm dầu. Hình 7-5. Máy ép thủy lực dập Các quá trình công nghệ gia công các loại chất dẻo khác nhau có những điểm riêng, yêu cầu phải giảm đột ngột thời gian đóng các khuôn ép, điều này chỉ có thể thực hiện khi tăng tốc dộ công tác của bàn tr−ợt máy ép tới 160 ữ 200mm/s. Do nguyên nhân này ng−ời ta đã chế tạo các máy ép có xi lanh kiểu pittông, có các van nạp và xi lanh đẩy về. Khi bàn tr−ợt chuyển động xuống, d−ới tác dụng của trọng lực, ở thời kỳ hành trình không tải, do có bình tích áp kiểu khí - thuỷ lực, kết cấu của máy cho phép tăng đột ngột tốc độ chuyển động của các bộ phận công tác của máy ép mà không cần tăng (thậm chí có tr−ờng hợp lại giảm) công suất dẫn động. 145
8. 146 Hình 7-6. Máy ép thuỷ lực để gia công chất dẻo
9. Sơ đồ thuỷ lực dẫn động các máy ép bán tự động (hình 7-6) đảm bảo cho máy làm việc ở các chế độ ép và đúc. ở vị trí ban đầu, các nam châm điện của bộ phân phối không đ−ợc cấp điện, còn các van tr−ợt của bộ phân phối nằm ở vị trí trình bày trên hình 7-6. Bơm 1 không làm việc. Con tr−ợt 6 đ−ợc giữ ở vị trí trên bằng các xi lanh đẩy về 7. Máy ép bắt đầu làm việc khi đóng mạch các nam châm điện 2E và 5E của các bộ phân phối 15 (1) và 11. Bộ phân phối 11 sẽ đ−a dầu từ hệ thống điều khiển tới van nạp 9 và khoá thuỷ lực 12, bộ phân phối 15 (1) sẽ mở đ−ờng xả dầu từ các xi lanh đẩy về. Do có tác dụng của trọng l−ợng đầu tr−ợt, dầu đ−ợc đẩy ra khỏi các xi lanh đẩy về 7, qua khoá thuỷ lực 12 mở và van tiết l−u 13. Thể tích đ−ợc giải phóng của xi lanh chính 8 đ−ợc nạp chất lỏng từ bơm 1(2) qua van nạp 9. Tốc độ của hành trình không tải của đầu tr−ợt đ−ợc xác định bằng điều chỉnh van tiết l−u 13. 7.6. Triển vọng phát triển của ngành chế tạo máy ép Các máy ép thuỷ lực cho phép tạo ra các lực lớn và hành trình dài của dầm một cách t−ơng đối dễ dàng, tạo lực ở bất cứ điểm nào của hành trình, loại trừ quá tải; thực hiện việc kiểm tra trị số của lực tạo ra; giữ chi tiết ở d−ới áp suất; điều chỉnh t−ơng đối đơn giản tốc độ của hành trình công tác. Nh−ng về tốc độ thì các máy ép thuỷ lực có kết cấu thông th−ờng sẽ thua xa so với các máy ép cơ khí vì có hành trình của dầm di động lớn hơn, có tổn hao về thời gian để nâng và hạ áp suất ở các xi lanh công tác, có tốc độ chậm trong việc chuyển các cơ cấu phân phối và không có tốc độ đủ cao của hành trình không tải. Để tăng hiệu quả hiệu quả sử dụng của các máy ép thủy lực ta có thể thực hiện bằng cách chọn lựa một cách tối −u các thông số và kết cấu t−ơng ứng. Lựa chọn tối −u các thông số chính bằng chính bằng cách sử dụng ph−ơng pháp tiếp cận hệ thống kết hợp với ph−ơng pháp lập trình động. Ph−ơng pháp này đ−ợc dùng để tạo ra thiết bị dập thuỷ lực có hiệu quả cao, có xét đến môi tr−ờng xung quanh của hệ thống, các yêu cầu của quá trình công nghệ và các chi tiết riêng của máy ép, ngoài ph−ơng pháp này còn cho phép đ−a ra các nhận định triển vọng phát triển của ngành chế tạo máy ép. 147