Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
В современных машинах литья под давлением применяется преимущественно гидравлическое давление; обеспечивая большую мощность при сравнительно малых габаритах цилиндров и плавную подачу давления, гидравлическая энергия имеет большие преимущества перед другими видами энергии. Особое значение это имеет в связи с переходом на более высокие давления, при которых достигаются лучшие качественные показатели.
Питание машины для литья под давлением от центральной общезаводской гидравлической сети не применяется, так как вода (как рабочая жидкость) непригодна при работе с жидким металлом. Кроме того, вода, вызывая коррозию точных распределительных механизмов, нарушает их бесперебойную работу.
Для машин литья под давлением применяют отдельные насосы, работающие на масле или эмульсии. Так как в процессе литья под давлением в доли секунды расходуется значительное количество жидкости, то применяются аккумуляторы, обеспечивающие питание машин на несколько операций.
В машинах последних конструкций с холодной горизонтальной камерой прессования насосы с двигателями встроены в машину, причем их производительность и давление точно соответствуют условиям работы машин.
Насосный агрегат состоит из двух спаренных центробежных насосов, установленных последовательно в одном корпусе и приводимых от одного вала. Малый насос создает высокое давление, большой (производительность которого в несколько раз больше) более низкое давление.
Жидкость под высоким давлением поступает в баллоны аккумулятора (также встроенного в машину) и расходуется на запрессовку металла и на установку в конечное («мертвое») положение шарнирно-рычажного механизма.
Во время подачи жидкости под высоким давлением в аккумулятор насос низкого давления работает на бак. Когда баллоны аккумулятора наполнились, насосы малого давления используются для обратного ненагруженного хода машины и для подачи шарнирно-рычажного механизма.
Машины с холодной вертикальной камерой прессования (512, Полак и др.) получают гидравлическую энергию от насосов; их производительность выше той, которая необходима для питания одной машины.
Энергетический агрегат (насос и аккумуляторы) должен удовлетворять следующим требованиям.
1. Насос должен быть снабжен баком достаточной емкости для всей отработанной жидкости, поступающей по обратным трубопроводам от машин. При большом количестве машин целесообразна установка отдельного сборника с отстойником и фильтром для сбора всей отработанной жидкости. Из этого сборника жидкость подкачивается в баки насосов по мере необходимости посредством насоса.
2. Насос должен быть снабжен автоматическим переключателем, прекращающим подачу жидкости в аккумуляторы при увеличении давления выше установленного.
3. Аккумуляторы должны быть снабжены автоматической аппаратурой, прекращающей расходование жидкости при падении давления ниже допускаемого. Это необходимо для того, чтобы сжатый газ (образующий газовую подушку) не мог прорваться в трубопровод через чрезмерно понизившийся слой жидкости. Прорвавшийся газ, быстро расширяясь и проходя по трубам с огромной скоростью, может их разорвать.
В качестве типовых установок можно принять насос и аккумуляторы, входящие в состав машин для литья под давлением 512 и Полак, наиболее распространенные на отечественных заводах. Описание их приводится ниже.
Насос. Применяется трехплунжерный насос (фиг. 25) с числом оборотов 340 в минуту и производительностью 60 л/мин; рабочее давление 120 ат. Насос состоит из следующих узлов:
а) кривошипной коробки с тремя горизонтальными плунжерами 10; б) клапанной коробки; в) автоматического переключателя (фиг. 26); г) электродвигателя с приводом через шкив 6 тексропными ремнями и д) резервуара 18 (см. фиг. 25) для жидкости.
Картер насоса состоит из корпуса 1 и крышки 3, скрепленных шпильками. В корпусе находится масло, которое, разбрызгиваясь во время работы, смазывает трущиеся шейки коленчатого вала, ползуны 4 и сухари 5. Уровень масла в картере контролируется поднимающимся стержнем 2, на котором указаны предельные уровни масла.
Клапанная коробка 9 состоит из всасывающих клапанов 14, трубы 16 для подачи жидкости из резервуара 18 нагнетательных клапанов 12, трубы подачи жидкости под давлением 11 и автоматического переключателя (показанного отдельно на фиг. 26).
Над каждым всасывающим клапаном имеется вентиль 13, укрепленный на корпусе 15.
Отработанная жидкость сливается из машины в бак по трубе 21.
Уровень жидкости в резервуаре 18 контролируется указательной трубкой 19, а пополнение производится через сетку люка, закрытого крышкой.
Давление насосной установки регулируется переключателем. Когда в аккумуляторе давление повышается сверх нормы, насос благодаря действию переключателя подает жидкость не в аккумулятор, а в приемный бак. При падении давления в аккумуляторе насос снова включается на аккумулятор. Через вентиль. 11 переключателя (фиг. 26) нагнетаемая насосом жидкость поступает в аккумулятор. Другой вентиль 10 служит для передачи жидкости в приемный бак насоса; он может открываться только тогда, когда закрыт вентиль 11. Открывают и закрывают вентили 10 и 11 два стержня, укрепленные на рычаге 4, качающемся около оси 9; положение стержней регулируется болтами 7, 8, 17 и 20.
Резервуар переключателя соединен с аккумулятором. Когда в аккумуляторе повышается давление выше нормы, штифт 6 опускает большое плечо рычага 4. Тогда вентиль 11 закрывается, а вентиль 10 открывается. Для уравновешивания давления служит пружина 5, которую регулируют подтягиванием гаек 3.
В корпусе переключателя имеются предохранительный клапан 1 и грязеуловитель 2.
Аккумулятор. Расход жидкости в машине неравномерен и составляет, например, для машины Полак № 900 около 12—15 л на один ход машины. Наибольший кратковременный расход жидкости (7—8 л) приходится на горизонтальный цилиндр. Насос за время прессования (~0,5 сек.) подает только 1 л; остальная жидкость расходуется из аккумулятора.
Аккумулятор (фиг. 27) состоит из двух или трех баллонов 1, изготовленных из стальных бесшовных труб. Баллоны аккумулятора заряжаются вначале сжатым азотом до давления 60 ат, затем от насоса в баллоны накачивается рабочая жидкость до давления 120 ат, Таким образом, в нормальном рабочем состоянии баллоны наполовину наполнены жидкостью и наполовину — газом.
Через один вентиль корпуса вентиля 12 рабочая жидкость поступает от насоса, а через другой идет на машину. При расходе жидкости на каждую операцию давление в аккумуляторе несколько уменьшается; при этом азот, объем которого увеличивается, способствует быстрому проталкиванию жидкости от аккумулятора к машине. Давление в аккумуляторе по мере расхода жидкости не должно значительно падать (ниже 80 ат), так как это может привести к тому, что азот (впущенный в баллон предварительно сжатым до 60 ат) прорвется через жидкость и с большей скоростью, свойственной сжатому газу, устремится в трубопровод. Для предупреждения этого на станине аккумулятора помещен запорный вентиль 3. В одном корпусе с вентилем 3 находится автоматический клапан 4 (фиг. 27), закрывающийся под воздействием груза 7 при падении давления в аккумуляторе ниже допускаемого.
В корпусе вентиля аккумулятора имеется один боковой кран для заполнения аккумулятора азотом и второй кран для разгрузки аккумулятора.
Кроме автоматического переключателя, имеющегося на насосе, на аккумуляторе устанавливается инспекторский предохранительный клапан на 120 ат.
В цехах, где работают несколько машин, следует, как правило, централизовать выработку и подачу гидравлической энергии.
Насосное отделение располагают в отдельном помещении и каждый насос обслуживает спаренный с ним аккумулятор (имеются в виду насосы и аккумуляторы того типа, который принят для обычных агрегатов машин для литья под давлением). Жидкость из всех аккумуляторов поступает в сборный коллектор (в котором она находится под рабочим давлением) и от него в распределительный коллектор, расположенный около литейных машин и соединенный с ним рядом вентилей, включаемых при пуске каждой машины.
Отработанная жидкость поступает через фильтр в бак-сборник, откуда производится питание насосов.
При подобной схеме обеспечивается равномерное и бесперебойное снабжение литейных машин жидкостью высокого давления. Значительное расстояние от насосной (доходящее до 20 м) и ряд промежуточных сборников не нарушают нормального снабжения рабочей жидкостью, но путевые потери в некоторой степени отражаются на величине рабочего давления, регистрируемого непосредственно около машин.
Очень близкое расположение аккумулятора около машины хотя и уменьшает трение, но имеет другие недостатки: опыт показывает, что когда имеется аккумуляторная система с газовой подушкой, расположенная в непосредственной близости от литейной машины, то всякое увеличение сопротивления в форме вследствие трения, торможения и противодавления отражается (вследствие сжатия газа в аккумуляторе) на скорости хода поршня, особенно в конце литейной операции.
Необходимо учитывать, что режим работы машин в отношении применяемых давлений неодинаков, поэтому целесообразно иметь две группы насосов и аккумуляторов или выделить один насос и аккумулятор для работы при более высоких давлениях. В соответствии с этим насосы для машин с вертикальной камерой сжатия в настоящее время настраиваются для работы при давлении до 150 ат, а аккумуляторы для работы при указанных давлениях испытываются на 225 ат.
На фиг. 28 показана гидравлическая схема одного из цехов литья под давлением, эксплуатирующих машины при одинаковом давлении и оборудованных насосами и аккумуляторами, входящими в агрегат машин. Производительность насосов 1 и 2 — 40 и 60 л/мин. Жидкость поступает через аккумуляторы 3 и 4 в общий коллектор 5. Из него жидкость передается по трубе диаметром 75 мм в распределительный коллектор, установленный в зале литейных машин, отработанная жидкость поступает в бак 7, с которым соединен насос 6. Распределение жидкости по машинам может производиться по двум вариантам.
Целесообразно устанавливать вентили не на коллекторе (фиг. 29), а около каждой машины (фиг, 30). При втором варианте от коллектора в обе стороны литейного зала пойдут две магистрали диаметром 75 мм с отростками к машинам. Магистрали включаются общими вентилями, отростки — местными вентилями, установленными на каждом из них.
Отработанная жидкость поступает в обратную трубу. Давление в обратной трубе достаточно для подачи ее в бак-сборник, установленный на высоте около 2 м от пола. Такое расположение бака необходимо для того, чтобы жидкость из него к насосам поступала под определенным давлением самотеком.
Закрытый бак для сбора отработанной жидкости, рассчитанный на питание централизованной установки, обслуживающей ряд машин, снабжен фильтром и водомерным стеклом. Для добавки в бак свежего масла или эмульсии установлен насос двукратного действия, производительностью 20—25 л/мин.
При применении в качестве рабочей жидкости масла для предотвращения его потерь необходимо устраивать масляную канализацию или устанавливать около всех мест сопряжения маслоуловители.
При расчете гидравлических энергоустановок необходимо также предусмотреть расход жидкости в гидравлических прессах, применяющихся для кристаллизации под давлением (около 200 л в час на один пресс).
При применении в качестве рабочей жидкости масла обеспечивается лучшая сохранность всех частей насоса и машины, соприкасающихся с жидкостью. Чтобы пары масла не могли быть причиной взрыва при взаимодействии со сжатым воздухом, рекомендуется при работе с маслом применять в качестве газовой подушки азот.
При работе с эмульсией в качестве газовой подушки может применяться сжатый воздух, подаваемый из баллонов или от специального компрессора, установленного в насосном отделении.
В качестве рабочей жидкости в машинах с вертикальной камерой сжатия широко применяется вместо масла эмульсия, так как масло при его утечке (вследствие неисправности трубопровода, сальниковых уплотнений или деталей машины), попав на раздаточную печь, может воспламениться. При работе на машинах с горизонтальной камерой возможен выброс масла из аккумулятора в тех случаях, когда объем масла в последних чрезмерно мал. Замена масла эмульсией в указанных машинах еще встречает ряд затруднений из-за наличия большого количества маслопроводов весьма тонкого сечения. Однако работы и в этом направлении уже ведутся.
При применении эмульсии бесперебойная работа может быть обеспечена при соблюдении специальных условий.
Положение о централизованной выработке энергии в полной мере относится и к компрессорным машинам.
При оборудовании компрессорной станции высокого давления следует предусмотреть также получение сжатого воздуха низкого давления (4—5 ат) для обдувки форм.
Воздух низкого давления поступает из воздухосборника высокого давления после соответствующего редуцирования. Воздухосборники должны находиться за пределами помещения компрессорного отделения.