Практичне заняття № 9

Спеціалізоване пресове обладнання на базі гідроімпульсного приводу ІВПМ

За замовленням ВІЛС [260] розроблена технічна документація на гідроімпульсну вібромашину ГІВ-10 (на базі ІВПМ-10), призначену для встановлення в автоматичну лінію з виробництва газотурбінних дисків з жароміцних сплавів. Замовленням передбачено використання ГІВ-10 на позиції віброущільнення в капсулах гранул порошків жароміцних сплавів перед спіканням. Вібромашина може бути використана також для попереднього ущільнення інших  порошкових  матеріалів.

Гідроімпульсна вібромашина ГІВ-10 (див. рис. 9.1) змонтована на станині, що складається з основи 1, яка, в свою чергу, спирається на віброізольований фундамент 2, сферичної плити 3, з’єднаної з опорною   плитою   4.   Опорна   плита   4   колонами   5     пов'язана   з монтажною плитою 6. Бак 7 вібромашини встановлений поряд із нею на тумбі 8 і з’єднується з гідронасосом 9 та віброзбуджувачем 23 всмоктувальним патрубком 10 і зливним трубопроводом 11 через крани 12. Привод гідронасоса 9 здійснюється від електродвигуна 13, установленого за допомогою стакана 14 і тяг 15 на монтажній плиті 6. Вали електродвигуна 13 і гідронасоса 9 з’єднані муфтою. Додатково електродвигун 13 кріпиться до кронштейна 16, встановленого на опорній плиті 4. З розподільною плитою 17 гідронасос 9 зв’язаний напірним патрубком 18. Плита розподільника 17 разом з гідроциліндром 19, пружинами повернення 20 та плитою 21 складають вузол гідроциліндра з механізмом повернення. Передача вібраційного впливу на стіл з капсулою, що знаходиться у вакуумній камері, здійснюється через трубу 22. До розподільної плити 17 кріпиться віброзбуджувач 23, який може мати одне з двох конструктивних виконань. Регулятори частоти та тиску (амплітуди) віброзбуджувача 23 оснащені електромеханічними приводами зміни частоти – 24 та тиску – 25. Привод регулятора тиску 25 кріпиться на кронштейні 16, а регулятора частоти на віброзбуджувачі 23.

До плити 17 приєднана перехідна плита 26, на якій встановлені: регулятор потоку 27 (ЭПГ55-24); датчик тиску 28 (ДТ-250); гідромеханічний датчик частоти 29 (перетворювач). До тильної сторони перехідної плити 26 кріпиться зливний трубопровід.

На нижній площині розподільної плити 17 встановлений розподільник 30 (P202AЛ4512A220-50) з електрогідравлічним керуванням, а на задній площині –кріпиться запобіжний клапан 20-200-2 ГОСТ 21248-75 (на рис. 9.1 не показаний). Гідравлічний датчик амплітуди 31 закріплений на монтажній плиті 6 і своїм рухомим елементом взаємодіє з плитою 21. Керування гідроімпульсною вібромашиною може здійснюватись з пультів керування: стаціонарного 32, встановленого на тумбі 8 та дистанційного, який разом з шафою керування входить до комплекту вібромашини.

 

Рисунок 9.1 – Загальний вигляд вібромашини ГІВ-10 для ущільнення в капсулах гранул жароміцних сплавів

 

Співвісність осей вібромашини та вібростола, що знаходиться у вакуумній камері, регулюється гайками різьбового з'єднання 33 при повороті сферичної плити 3 (жорстко з’єднана з опорною плитою 4) відносно основи 1. Після виставлення осі вібромашини вона кріпиться на фундаменті 2 анкерними шпильками.

Контроль параметрів вібрації і тиску відкриття віброзбуджувача здійснюється за допомогою датчиків 28, 29, 31 та індикаторного блоку, який виконаний знімним і може встановлюватися як на стаціонарному, так і на дистанційному пультах керування. На стаціонарному пульті 32 індикаторний блок кріпиться на період пуско-налагоджувальних і ремонтних робіт, а в процесі експлуатації він знаходиться на пульті дистанційного керування.

Принципова гідравлічна схема гідроімпульсної вібромашини ГІВ-10 показана на рис. 9.2.

Гідросистема складається з бака Б, сітчастого фільтра Ф (вбудованого в бак і включеного у всмоктувальну гідролінію), який з’єднаний через кран BH1 з гідронасосом Н. Гідронасос Н через напірну гідролінію (напірний патрубок 18, див. рис. 9.2) з'єднується з напірними гідролініями зворотного клапана КО, запобіжного клапана КП, розподільника Р, регулятора потоку РП, віброзбуджувача A3 та виконавчого гідроциліндра з механізмом повернення А4. До напірної гідролінії підключені також реостатний датчик тиску А1 відкриття віброзбуджувача та гідромеханічний датчик частоти А2 (перетворювач). Зливні гідролінії перерахованих пристроїв з’єднані між собою і за допомогою крана ВН2 – з баком Б.

 

Рисунок 9.2 – Принципова гідросхема ГІВ-10

 

Гідромеханічний датчик амплітуди А5 механічно зв'язаний з гідроциліндром А4 вібромашини і має окрему замкнену гідросистему, що включає: резервуар А5.3, в який вбудовані плунжер А5.5, жорстко з’єднаний з плитою гідроциліндра та з механізмом повернення; гвинт А5.6 попереднього натягу; зворотний клапан A5.1; дросель А5.2. Зворотний клапан A5.1 та дросель А5.2, приєднані до реостатного датчика тиску A1. Попереднє підвищення тиску в порожнині резервуара А5.3 контролюється манометром А5.4.

Гідромеханічний датчик частоти проходження імпульсів тиску А2 включає демультиплікатор А2.2, контур високого тиску якого підключений до напірної гідролінії, а контур низького тиску (пружинна порожнина над поршнем низького тиску) – з’єднується з реостатним датчиком тиску A1. Віброзбуджувач A3 складається з модуля пілота A3.1 та основного каскаду A3.2. Зливні гідролинії модуля пілота A3.1 та основного каскаду А3.2 між собою з’єднані через регульований дросель А3.3.

В результаті перемикання розподільника Р1 в закрите положення, тиск в гідросистемі підвищується. Після подолання сил стаціонарного опору, плунжер гідроциліндра А4 приходить в рух і переміщує вібростіл з капсулою (на схемі не показаний). При величині тиску р₁ модуль пілота A3.1 перемикається, що викликає спрацьовування основного каскаду А3.2. Напірна гідролінія та порожнина гідроциліндра А4 з'єднуються зі зливною гідролінією і виконавчий гідроциліндр вібромашини під дією сил тяжіння та сили пружності елементів повернення переміщується в нижнє положення.

При зменшенні тиску в гідросистемі до величини р₂ модуль пілота A3.1 та основний каскад віброзбуджувача A3.2 перемикаються у вихідне положення після чого цикл повторюється.

Принцип дії гідромеханічного датчика частоти полягає у перетворенні пульсуючого тиску в гідросистемі (контур високого тиску) в пульсуючий потік рідини через постійний дросель А2.1 розрахункового перерізу, перепад тиску на якому є функцією частоти проходження імпульсів тиску. Дросель A2.1 разом з дроселем, вбудованим в датчик тиску A1, згладжують пульсації тиску, що надходять у вхідний канал датчика A1, де тиск рідини перетворюється в електричний сигнал, що фіксується відповідним вимірювальним приладом індикаторного блоку [245].

Дія гідромеханічного датчика амплітуди А5 основана на стисненні робочої рідини в об'ємі резервуара 5.3 при переміщенні в ньому плунжера А5.5. Через зворотний клапан A5.1 і дросель А5.2 рідина під тиском, що дорівнює тиску в резервуарі, надходить до чутливого елемента датчика A1, в якому тиск, пропорційний амплітуді, перетворюється в електричний сигнал, що реєструється індикаторним блоком. Завдяки наявності дроселя А5.2 при зворотному русі плунжера А5.5, тиск рідини в порожнині чутливого елемента датчика A1 змінюється несуттєво.

Конструктивне виконання віброзбуджувача АЗ [46] (рис. 9.3) типа А1К1-БК1 передбачає фасочну герметизацію його запірних елементів 4 (ІІ-й каскад) та 2 (І-й каскад), при якій забезпечується їх висока швидкодія.

Оригінальність конструктивного рішення віброзбуджувача полягає в тому, що перепад тиску на дроселі 1, що виникає у момент відкриття запірного елемента 2 для тиску р₁, забезпечує відкриття запірного елемента 4 за рахунок створення на його штовхачі 3 осьового зусилля, яке перевищує сумарне зусилля пружини 5 та зусилля, створюваного тиском в гідросистемі по кільцевому пояску "К". Для забезпечення стійкої роботи віброзбуджувача АЗ осьове зусилля на штовхачі 3 для тиску р₂ повинно бути меншим, ніж зусилля, що притискає до сідла запірний елемент 4. Для регулювання амплітуди і частоти вібрацій у віброзбуджувачах такого типу служать, відповідно, пружина 7 і дросель 6, параметри яких (зусилля і площа прохідного перерізу) змінюються дистанційно за допомогою електромеханічних приводів (на схемі не показані). Фотографія віброзбуджувача ГІВ-10 показана на рис. 9.4, а його технічні дані наведені в табл. 9.1.

 

Рисунок 9.3 – Конструктивна схема віброзбуджувача типу А1К1-БК1

 

Рисунок 9.4 – Фотографія віброзбуджувача типу А1К1-БК1

 

Таблиця 9.1 – Технічні дані гідроімпульсної вібромашини ГІВ-10

Найменування та розмірність параметрів	Значення параметрів, варіанти виконання
1.Параметри вібрацій при дистанційному керуванні: частота, Гц амплітуда, мм	20...100 0,2...2
2. Насосна станція: подача насоса, м3/с робочий тиск, МПа	2,3·10-3 10
3. Потужність гідродвигуна, кВт	18,5
4. Маса машини з рухомим блоком фундаменту, кг	14570
5. Тип віброізолятора	Гумогравієва подушка
6. Орієнтовний ресурс до капітального ремонту, мотогодини	1500
8. Максимальна маса робочої ланки, кг	2000

На замовлення Івано-Франківського заводу "Автоливмаш" [241] розроблена вібропресова установка на базі ІВПМ (рис. 9.5) для ущільнення формувальних сумішей. В якості віброзбуджувача „на виході” використаний кульковий вібратор оригінальної конструкції [26] (рис. 9.6), вбудований в нижній привід робочого столу 3, що закріплений на корпусі гідроциліндра 2. Кульковий запірний елемент 4 перекриває доступ робочій рідині з напірної магістралі і порожнини А через осьовий отвір С в нерухомому плунжері 1, змонтованому на нижній поперечині станини, на злив. Величина вільного ходу робочого столу 3 вверх при підвищенні тиску в порожнині А і стисненні пружин 5 визначається зазором Д між кулькою 4 і штовхачем 6, пружний елемент 7 якого закріплений на корпусі гідроциліндра 2. У момент відривання кульки 4 від сідла відкривається прохід робочій рідині з порожнини А на злив, що забезпечує падіння тиску в гідросистемі практично до нуля [143]. З поверненням робочого столу 3 з кулькою 4 у вихідне положення і посадкою останньої на сідло починається повторне збільшення тиску.

Фотографія загального вигляду дослідного зразка вібропресової установки (ВПУ) вантажопідйомністю 15 кН, виготовленої на "Автоливмаші", показана на рис. 9.7. В процесі випробувань відзначена надійна робота вузлів установки, а форми з піщано-глинистих сумішей, що відпресували на ній, мали якісну поверхню з твердістю   80...85  умовних   одиниць   [241].   Істотними   перевагами розробленої установки у порівнянні зі звичайними пневматичними установками є значне збільшення вантажопідйомності і зниження металоємності (табл. 9.2).

 

Рисунок 9.5 – Вібропресова установка для ущільнення формувальних сумішей

 

Рисунок 9.6 – Конструктивна схема вбудованого кулькового віброзбуджувача „на виході”

 

Рисунок 9.7 – Загальний вигляд дослідного зразка вібропресової установки вантажопідйомністю 15 кH

 

Таблиця 9.2 – Технічна характеристика вібропресової установки

Найменування та розмірність параметрів	Значення параметрів, варіанти виконання
1. Габарити опок, м: в плані по висоті	0,4×0,5 0,22×0,25
2. Вантажопідйомність, кН	15
3. Параметри вібрацій: частота, Гц амплітуда, мм	3...35 0,8...10
4. Насосна станція: подача насоса, м3 робочий тиск, МПа	1,6·10-3 10
5. Габарит обладнання*, м	1,0×0,8×1,8
6. Маса установки*, кг	350

Примітка. Значення параметрів вказані без врахування значень відповідних параметрів насосної станції.

 

Розширення технологічних можливостей та підвищення ефективності обладнання для ущільнення формувальних сумішей в результаті збільшення вантажопідйомності, зниження металоємності, забезпечення регулювання параметрів вібраційного навантаження досягнуто в результаті модернізації існуючих пневматичних віброструшувальних столів формувальних машин (ФМ) шляхом оснащення їх ГІП [241].

Модернізація струшувального столу ФМ моделі ІА 225М (рис. 9.8) здійснена з якнайменшими конструктивними змінами струшувального механізму: в ударнику 3 виконана глуха осьова циліндрична розточка, в якій встановлений штовхач 5; утворена при цьому порожнина А з’єднана радіальним каналом з напірною магістраллю гідросистеми та віброзбуджувачем 6 “на виході”.

 

Рисунок 9.8 – Конструктивна схема модернізованої ФМ ІА22 МГ

 

При подачі робочої рідини в порожнину А штовхач зі столом 1 зміщуються вверх, стискаючи пружини 7, а ударник 3 переміщується вниз, стискаючи пружину 4. У момент спрацьовування віброзбуджувача 6 порожнина А з'єднується зі зливом і рухомі ланки

(стіл 1 та ударник 3) переміщуються назустріч до зіткнення, відтворюючи умови роботи виброструшувального механізму ФМ моделі ИА 225М з пневмоприводом.

ГІП модернізованого варіанту ФМ (модель ІА 225МГ) оснащений віброзбуджувачами двох нових конструкцій, в яких використаний принцип зворотного зв'язку за тиском [46] (див. рис. 5.5) та за переміщенням (див. рис. 9.6) [47]. Розробка даних віброзбуджувачів дозволила використовувати ФМ не тільки за основним призначенням, але і в якості вібростолу для попереднього ущільнення і розрівнювання формувальних сумішей що швидко твердіють.

На фотографії (рис. 9.9) показаний вигляд дослідного зразка гідравлічного струшуючого столу ФМ моделі ІА 225МГ, виготовленого на заводі "Автоливмаш". Зіставлення характеристик ФМ моделей ІА 225МГ та ІА 225М приведено в табл. 9.3.

 

Рисунок 9.9 – Фотографія загального вигляду дослідно-го зразка ФМ ІА22 МГ

 

Таблиця 9.3 – Технічна характеристика віброструшувального столу ФМ моделі ІА 225МГ

Найменування та розмірність параметрів	Значення параметрів, варіанти виконання
1. Габарити опок, м: в плані по висоті	1,2×1,0 (1,0×0,8)* 0,4 (0,36)
2. Вантажопідйомність, кН	40 (9)
3. Параметри вібрацій: частота, Гц амплітуда, мм	1...20/5...50 (10...12)** 3…20/0,5…25 (15...25)
4. Насосна станція: подача насоса, м3/с робочий тиск, МПа	1,6·10-3 10
5. Діаметр струшувального поршня (плунжера), мм	100 (400)
6. Металоємність, кг/кВт	90 (160)

Примітки:

1. Значення параметрів до модернізації вказані в дужках.

2. Чисельнику вказані значення параметрів машини при її використанні в якості ФМ, а в знаменнику – в якості вібростолу.