РАЗДЕЛ 2
ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЙ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЙ, ОСОБЕННОСТИ РЕГУЛИРУЕМЫХ В СОПРЯЖЕНИЯХ ВТУЛОК КУЗНЕЧНО-ПРЕССОВЫХ МАШИН
2.1. Повышение качества, точности, надежности, долговечности, экономия ресурсов, основные направления научных исследований в области гидрофицированных кузнечно-прессовых машин, автоматов и оснастки
В условиях перехода к рыночной системе хозяйствования наиболее актуальными являются проблемы своевременного и максимального удовлетворения потребителей продукцией, способной конкурировать с продукцией других производителей, прежде всего, по качеству, цене, точности, надежности.
Для процессов ОМД это высококачественные поковки, штамповки, заготовки по форме и размерам максимально приближенные к готовым деталям и с полным использованием прочностных свойств материала. Эти факторы предъявляют высокие требования к перерабатывающему КПО - прессам, молотам, кузнечным автоматам, штампам и т.п., которые обеспечивают получение качественных заготовок и изделий. В гидрофицированном КПО главными исполнительными механизмами являются гидроцилиндры, гидроаппаратура, основное влияние на качественную работу которых оказывают уплотнения - устройства, обеспечивающие герметичность и точность работы механизмов. Высокую точность, качество и долговечность работы колонных гидропрессов, кузнечных автоматов, штампов и т.п. обеспечивают направляющие.
Таким образом, можно считать, что основными направлениями совершенствования гидроцилиндров, гидроагрегатов и гидроаппаратуры в КПО является повышение качества, надежности и долговечности уплотнений, что позволит получить экономию ресурсов за счет уменьшения сил трения, утечек жидкости и межремонтных простоев КПО.
Направляющие в КПО обеспечивают точность движения и позиционирования инструмента, что в свою очередь влияет на точность получаемых изделий. Направляющие нагружаются силами, перпендикулярными оси деформирования, и подвергаются интенсивному износу. Защитить их от загрязнений в атмосфере кузнечно-прессовых цехов, где работает КПО, весьма проблематично. Поэтому форма и конструкция направляющих в КПО имеют большое значение.
Для КПО с ГУП важным элементом являются удерживающие устройства. Наиболее простой конструкцией может быть удерживающее устройство в виде сопряженной с цилиндрическим стрежнем втулки с регулируемым в сопряжении зазором - натягом (см. рис. 1.36 - 1.38).
Выше, в разделе 1, было показано, что наиболее перспективными являются щелевые втулки-уплотнения, цилиндрические направляющие и удерживающие устройства в виде втулок с изменяющимся зазором (натягом). Одним из направлений их совершенствования является поиск возможностей регулирования величины зазора в сопряженной щели, что так же важно и в случае применения цилиндрических направляющих и удерживающих устройств, которые конструктивно идентичны щелевым уплотнениям.
2.2. Новые технические решения по регулированию уплотнений, направляющих и удерживающих устройств
Известны щелевые уплотнительные устройства для гидропневмоцилиндров, где применяются цилиндрические втулки-уплотнения с радиальными щелями (зазорами), в которых используются плавающие кольца и втулки, обеспечивающие самоцентрирование (само- установку) относительно уплотняемой детали гидропневмоцилиндра [37].
Такие уплотнения успешно используются при высоких перепадах давления (до 40 МПа) и скоростях (до 250 м/с), низких и высоких температурах (от 20 до 650оК), в различных средах, что характерно для гидропневмоцилиндров, применяемых в различных машинах.
Основным их недостатком является отсутствие регулирования зазора в зависимости от величин утечки жидкости через уплотнение и износ.
В качестве основы для разработки принято щелевое уплотнительное устройство в виде втулки-уплотнения, установленной на штоке или поршне гидропневмоцилиндра и снабженной неподвижными уплотнениями на ее концах, образующими герметичную щель между втулкой-уплотнением и деталями гидроцилиндра и удерживающими втулку - уплотнение в осевом направлении. При этом герметичная щель связана с источником давления гидролинией, выполненной в виде радиального отверстия в стенке втулки [41].
Втулка-уплотнение деформируется под действием постоянного по длине втулки давления среды в уплотненной наружной щели и переменного по длине втулки давления среды в щели утечек, через которую идет утечка жидкости из рабочей полости цилиндра, отводимая гидролинией на слив. Менять величину давления в уплотненной щели можно только новым радиальным отверстием в стенке, т.е. меняя втулку или заглушив старое отверстие и просверлив новое (см. рис. 1.26) [41].
Недостатком такого уплотнительного устройства является отсутствие возможности регулирования давления в уплотненной щели, невозможность изменения утечек и компенсации износа втулки в процессе эксплуатации. Усовершенствование щелевого уплотнительного устройства выполнено путем установки на линии между герметичной щелью втулки-уплотнения и источником давления регулятора давления (напорного золотника). Это обеспечивает ручное регулирование давления в герметичной щели и соответствующую степень деформации втулки-уплотнения в сторону щели утечек, что создает изменение радиальных размеров щели утечек (вплоть до натяга) и соответственно величины утечек через втулку-уплотнение. Такая регулировка позволяет также компенсировать износ втулки-уплотнения в процессе работы, что повышает долговечность щелевого уплотнительного устройства.
Если на сливной линии щелевого уплотнительного устройства дополнительно установить датчик утечек и связать его с управляющим элементом регулятора давления, то регулирование давления в герметичной щели втулки-уплотнения, а значит, деформация втулки и изменение размеров щели утечек и самих утечек будут проводиться автоматически и пропорционально величине утечек, что также повышает долговечность втулки и надежность уплотнения.
Схема разработанного регулируемого щелевого направляющего и уплотнительного устройства
- Київ+380960830922