3.5.3. Расчет гидродинамических параметров протяжного станка при выполнении операции протягивания (рабочего хода)

В соответствии с принципиальной гидравлической схемой, приведенной на рис. 35, операцию протягивания обрабатываемой детали начинают с включения электромагнита Y7. При этом гидрораспределитель 2 переключается влево, рабочая жидкость от насоса 6 подводится под давлением через гидрораспределитель 2 в штоковую полость силового гидроцилиндра 1, который осуществляет рабочий ход протяжки (вправо). Из поршневой полости гидроцилиндра 1 рабочая жидкость через гидрораспределитель 2 поступает на вход насоса 6, а ее избыток – через распределитель 18 (в левом положении) и клапан 19 сливается в бак.

Характеристика реверсивного регулируемого насоса 6 апроксимируется кусочно-линейной функцией, приведенной в таблице 23, а его объемный КПД составляет -

Таблица 23

Характеристика реверсивного регулируемого насоса

	32	24	0
	0/0	42/33,6	60/48

Поскольку объемный КПД характеризует собой утечки и перетечки рабочей жидкости в насосе, то, при построении действительной характеристики насоса 6, необходимо пользоваться реальными значениями подач, которые определяются по формуле

. (3.43)

Результаты расчета действительных подач насоса 6 по уравнению (3.43) приведены в знаменателе таблицы 23. Пользуясь значениями узловых точек, строим расходную характеристику реверсивного регулируемого насоса 6, которая представлена на рис. 39.

Для нахождения гидродинамических параметров привода в период выполнения операции протягивания преобразуем данный участок принципиальной гидравлической схемы протяжного станка к эквивалентной расчетной схеме (см. рис. 40).

Расчетная эквивалентная схема (рис. 40) содержит четыре участка простых трубопроводов (1-2, 3-4, 4-5 и 4-6), соединенных последовательно и с разветвлением. Трубопроводы 1-2 и 3-4 соединены между собой последовательно через силовой гидравлический цилиндр 1, который в данном случае можно рассматривать как местное сопротивление , равное

, (3.44)

откуда

, (3.45)

где - площадь шток-поршня силового гидроцилиндра со стороны поршневой камеры;

Рис. 39. Гидродинамические характеристики гидропривода при выполнении технологической операции протягивания

Рис. 40. Эквивалентная расчетная схема гидропривода

в период выполнения операции протягивания

- площадь шток-поршня со стороны штоковой камеры;

R – рабочая нагрузка на шток-поршень силового гидроцилиндра от силы резания (протягивания);

- КПД силового гидроцилиндра.

Взаимосвязь давлений на концах простого трубопровода 1-2 описывается уравнением

, (3.46)

где - гидравлические потери на трение и местные сопротивления, зависящие от режима течения жидкости в трубопроводе и определяемые по уравнению (3.23), причем для простого трубопровода 1-2 расход рабочей жидкости равен подаче насоса , т. е.

. (3.47)

Аналогично уравнению (3.46), давление на конце простого трубопровода 3-4 будет описываться выражением

; (3.48)

где коэффициенты m и определяются выражениями (3.25) - (3.26), а расходы рабочей жидкости в простых трубопроводах 1-2 и 3-4 будут связаны между собой уравнением

. (3.49)

В узловой точке 4 (рис. 39) расход рабочей жидкости будет делиться на два потока: расход , равный подаче насоса , т.е.

, (3.50)

и расход , величина которого определяется выражением

. (3.51)

Для простых трубопроводов 4-5 и 4-6 взаимосвязь между давлениями на их концах будет выглядеть следующим образом

; (3.52)

. (3.53)

Поскольку давление на выходе из насоса равно сумме давлений на входе в насос и , развиваемого насосом, т.е.

, (3.54)

то, решая совместно уравнения (3.45)-(3.46), (3.48) и (3.52)-(3.54), находим

, (3.55)

или с учетом выражений (3.47) и (3.49)-(3.51)

. (3.56)

Анализ уравнения (3.56) показывает, что давление в насосе складывается из суммы статической нагрузки на силовом гидравлическом цилиндре , подпора давления масла в баке и потерь давления в простых трубопроводах 1-2, 3-4, 4-5 и 4-6 (суммы характеристик простых трубопроводов, соединенных последовательно). Поэтому, воспользовавшись графо- аналитическим методом, рассчитаем значения гидродинамических параметров простых трубопроводов с учетом корректирующих поправок (см. таблицу 24), построим их характеристики (рис. 39) и, после графического сложения характеристик простых трубопроводов, получим суммарную характеристику потребного давления.

Таблица 24

№№ трубопр.			МПа	МПа	МПа
1	2	3	4	5	6
	0,637	159,6	0,102	-	-
1-2	0,720	297589	0,154	-	-
	0,800	294451	0,188	-	-
	0,900	291027	0,236	-	-
	0,478	159,6	-	0,136	-
	0,580	296733	-	0,237	-
3-4	0,690	291027	-	0,328	-
	0,800	285320	-	0,433	-
	0,900	282467	-	0,542	-
	0,637	16,9	0,011	-	-

Окончание табл. 24

1	2	3	4	5	6
4-5	0,720	41847	0,022	-	-
	0,800	40896	0,026	-	-
	0,900	39945	0,032	-	-
4-6	0,900	111,2	-	-	0,011

Точка пересечения характеристик потребного давления гидросети и насоса (рабочая точка А, рис. 39) будет описывать условия их совместной работы в период выполнения технологической операции протяжки. При расчете параметров простых трубопроводов будем учитывать, что при ламинарном режиме течения жидкости характеристики простых трубопроводов имеют линейный вид и для их построения достаточно всего двух точек: при ; и при , рассчитываемому по уравнениям, аналогичным (3.23) и (3.25). Значение определяется выражением (3.36) и составляет величину , а избыточное давление в узловой точке 6 (на входе сливной магистрали в масляный бак) примем равным . Для случая турбулентного течения жидкости при построении характеристик простых трубопроводов необходимо выполнить расчеты по уравнениям, аналогичным (3.23) и (3.26). В таблице 24 представлены результаты расчетов гидродинамических параметров при ламинарном и турбулентном режимах течения рабочей жидкости в простых трубопроводах гидропривода в период выполнения технологической операции протягивания.

Характеристики рабочей точки А при выполнении операции протягивания в соответствии с рис. 39 составляют

; .

Мощность гидропривода, затрачиваемая на выполнение данной операции, находится по формуле

. (3.57)

Скорость перемещения шток-поршня при выполнении операции протягивания определяется уравнением

. (3.58)

Полезная мощность гидропривода при выполнении операции протягивания определяется выражением

. (3.59)

КПД гидропривода при выполнении данной операции составляет

. (3.60)

Длительность перемещения протяжки в период рабочего хода находится по формуле

. (3.61)

Циклограммы работы гидропривода при выполнении операции протягивания представлены на рис. 41.

Рис. 41. Циклограммы , и

при протягивании