Aantal Bladeren:150 Auteur:Site Editor Publicatie tijd: 2024-07-11 Oorsprong:aangedreven
In een poging om het probleem van het gebrek aan apparatuur in onze laboratoria in de meeste van onze hogere instellingen te verlichten, is een 30 ton wegende hydraulische pers is ontworpen, gebouwd en getest met lokaal geproduceerde materialen.De belangrijkste parameters van het ontwerp waren onder meer de maximale belasting (300 kN), de afstand die de belastingsweerstand moet afleggen (zuigerslag, 150 mm), de systeemdruk, het cilinderoppervlak (zuigerdiameter = 100 mm) en het luchtvolume. van de werkvloeistof.De belangrijkste componenten van de ontworpen pers omvatten de cilinder- en zuigeropstelling, het frame en het hydraulische circuit.De prestaties van de machine werden getest met een belasting van 10 kN, geleverd door twee drukveren van constant 9 N/mm, elk parallel opgesteld tussen de bovenste en onderste platen, en deze bleken bevredigend te zijn.een stalen bout die aan de bodemplaat van een hydraulische pers is bevestigd, wordt blootgesteld aan hoge slagkrachten.deze bout heeft een grote diameter van 14 mm en een steek van 2 mm.Het is 300 mm lang en de moer heeft een slagenergie van 4500 N-mm.De gebruikte bout wordt getoond in figuur 1b.De draad wordt afgesneden voor de volledige diameter van 14 mm.gebruik de dfm-principes om een betere schroef te ontwerpen die de spanning in het wortelgebied kan verminderen tot 245 MPa, vergeleken met de standaard spanning in het wortelgebied van 290 MPa.laat de berekeningen zien.
De ontwikkeling van de techniek door de jaren heen is de studie geweest van het vinden van steeds efficiëntere en gemakkelijkere middelen voor het duwen en trekken, draaien, stoten en controleren van lasten, variërend van een paar kilogram tot duizenden tonnen.Om dit te bereiken worden persen veel gebruikt.
Persen, zoals gedefinieerd door Lange, zijn werktuigmachines die druk uitoefenen.Ze kunnen worden ingedeeld in drie hoofdcategorieën: hydraulische persen die werken volgens de principes van hydrostatische druk, schroefpersen die krachtschroeven gebruiken om kracht over te brengen en mechanische persen die gebruik maken van kinematische koppeling van elementen om kracht over te brengen.
Bij hydraulische persen worden de krachtopwekking, -overdracht en -versterking bereikt met behulp van vloeistof onder druk.Het vloeistofsysteem vertoont de kenmerken van een vaste stof en biedt een zeer positief en stijf medium voor krachtoverbrenging en versterking.Bij een eenvoudige toepassing brengt een kleinere zuiger vloeistof onder hoge druk over naar een cilinder met een groter zuigeroppervlak, waardoor de kracht wordt vergroot.Er is een gemakkelijke overdraagbaarheid van grote hoeveelheden energie met vrijwel onbeperkte krachtversterking.Het heeft ook een zeer laag traagheidseffect.
Een typische hydraulische pers bestaat uit een pomp die de aandrijfkracht voor de vloeistof levert, waarbij de vloeistof zelf het medium is voor krachtoverbrenging via hydraulische leidingen en connectoren, bedieningsapparatuur en de hydraulische motor die de hydraulische energie op het punt omzet in nuttig werk. van belastingsweerstand.
De belangrijkste voordelen van hydraulische persen ten opzichte van andere typen persen zijn dat ze een positievere reactie geven op veranderingen in de ingangsdruk, dat de kracht en druk nauwkeurig kunnen worden gecontroleerd en dat de volledige grootte van de kracht beschikbaar is gedurende de gehele werkslag van de pers. ram reizen.Hydraulische persen hebben de voorkeur wanneer een zeer grote nominale kracht vereist is.
De hydraulische pers is van onschatbare waarde in de werkplaats en laboratoria, vooral voor perspassingen en voor de vervorming van materialen, zoals bij metaalvervormingsprocessen en materiaaltesten op sterkte.Een blik op de werkplaats in Nigeria leert dat al deze machines in het land worden geïmporteerd.Daarom is het hier de bedoeling een pers te ontwerpen en te vervaardigen, die goedkoop is en hydraulisch wordt bediend met behulp van lokaal geproduceerde materialen.Dit zal niet alleen helpen om het geld dat verloren is gegaan in de vorm van deviezen terug te winnen, maar zal ook het niveau van onze lokale technologie bij de exploitatie van hydraulische vloeistofkrachttransmissie verhogen.
Vloeistofkrachtsystemen zijn ontworpen door Objective.Het belangrijkste probleem dat moet worden opgelost bij het ontwerpen van het systeem is het omzetten van de gewenste prestatie van het systeem in de hydraulische systeemdruk.
Fig. 1. Schematisch diagram van de hydraulische pers.volumestroom en het matchen van deze kenmerken met een beschikbare input voor het systeem om de werking te ondersteunen.
De belangrijkste parameters van het ontwerp waren onder meer de maximale belasting (300 kN), de afstand die de belastingsweerstand moet afleggen (zuigerslag, 150 mm), de systeemdruk, het cilinderoppervlak (zuigerdiameter = 100 mm) en het luchtvolume. van de werkvloeistof.De kritische componenten waarvoor ontwerp nodig was, waren onder meer de hydraulische cilinder, het frame en het hydraulische circuit (Fig. 1).
2.1.Componentontwerp
● Hydraulische cylinder:
Hydraulische cilinders hebben een buisvormige structuur waarin een zuiger schuift wanneer er hydraulische vloeistof in wordt toegelaten.De ontwerpeis omvat de minimale wanddikte van de cilinder, de eindafdekplaat, de flensdikte en de specificatie en selectie van aantal en maten bouten.De benodigde uitgangskracht van een hydraulische cilinder en de daarvoor beschikbare hydraulische druk bepalen het oppervlak en de boring van de cilinder en de minimale wanddikte.
● Cilinder eindplaat:
De dikte T van de eindafdekplaat, die aan de omtrek wordt ondersteund door bouten en wordt onderworpen aan een interne druk die gelijkmatig over het gebied is verdeeld, wordt gegeven door Vgl.(2) uit Khurmi en Gupta (1997), als: T = KD(P/δt) 1/2, (2) waarbij: D = Diameter van eindafdekplaat (m), 0,1;K = Coëfficiënt afhankelijk van het plaatmateriaal, 0,4, uit Khurmi en Gupta (1997);P = Interne vloeistofdruk (N/m2), 38,2;δt = Toegestane ontwerpspanning van de afdekking.plaatmateriaal, 480 N/m2;waaruit bleek dat de dikte van de plaat 0,0118 m bedroeg.
● Bout:
Het cilinderdeksel kan worden vastgezet door middel van bouten of tapeinden.De mogelijke opstelling voor het bevestigen van het deksel met bouten wordt getoond in Fig. 2. Om de juiste maat en het juiste aantal te gebruiken bouten, n, te vinden, moeten de volgende Vgl.(3) werd gebruikt zoals overgenomen uit Khurmi en Gupta (1997): (πDi 2 /4)P = (πdc 2 /4)δtbn, (3) waarbij;P = Interne vloeistofdruk (N/m2);Di = Binnendiameter van cilinder (m);dc = Kerndiameter van de bout (m), 16 × 10-3 m;δtb = Toegestane treksterkte van de bout.
Als de maat van de bout bekend is, kan het aantal bouten worden berekend en omgekeerd.Als de waarde van n echter wordt verkregen.hierboven oneven of een breuk is, dan wordt het eerstvolgende hogere even getal overgenomen.Het aantal bouten werd berekend op 3.108, daarom werden er vier bouten gekozen.De dichtheid van de verbinding tussen de cilinder en de eindafdekplaat hangt af van de omtrekspoed, Dp, van de bout, die werd verkregen als 0,0191 m uit Vgl.(4): Dp = Di + 2t +3Dc, (4) waarbij: t = dikte van de cilinderwand (m), 17 × 10-3.
● Cilinderflens:
Het ontwerp van de cilinderflens is in wezen bedoeld om de minimale dikte tf van de flens te verkrijgen, die kan worden bepaald op basis van buigoverwegingen.Er zijn hier twee krachten aan het werk, één als gevolg van vloeistofdruk en de andere die de neiging heeft de flens te scheiden als gevolg van afdichting die moet worden weerstaan door de spanning die in de bouten wordt geproduceerd.De kracht die probeerde de flens te scheiden werd berekend op 58,72 kN uit Vgl.(5): F = (π/4)D1 2 P, (5) waarbij: D1 = buitendiameter van de afdichting, 134 × 10-3 m.
● Bepaling van de flensdikte:
De dikte van de flens, tf, kan worden verkregen door de buiging van de flens rond sectie AA te beschouwen, zijnde de sectie waarlangs de flens het zwakst buigt (Fig. 3).Deze buiging wordt veroorzaakt door de kracht in twee bouten en de vloeistofdruk in de cilinder.
Daarom, vgl.(6) gaf een flensdikte van 0,0528 m: tf = (6M)/(bδf), (6) waarbij: b = Breedte van de flens bij sectie AA, 22,2×10-3 m;δf = schuifspanning van flensmateriaal, 480N/m2;M = Resulterend buigmoment, 5.144,78 Nm.
● Zuiger:
De vereiste afmeting van de zuigerstangkolom die nodig is om de uitgeoefende belasting te ondersteunen en die in lijn ligt met de hartlijn van de cilinderboring, wordt beïnvloed door de sterkte van het stangmateriaal, de kracht die op de stangkolom wordt uitgeoefend in compressie, de montagesituatie van de cilinder zelf en de slag waarover de belasting moet worden uitgeoefend.
De procedure voor het berekenen van de afmetingen van de zuigerstangkolommen en de cilinderlengtes onder eindkrachtomstandigheden werd uitgevoerd met behulp van de door Sullivan voorgestelde procedure.Hierdoor was de afmeting van de zuigerstang met een diameter van niet minder dan 0,09 m voldoende geacht voor het ontwerp.
● Selectie van afdichtingen:
Afdichtingen worden gebruikt om interne en externe lekkages in het systeem te voorkomen onder variërende bedrijfsomstandigheden van druk en snelheid.De geselecteerde statische afdichting maakt gebruik van het groef- en ringprincipe om een afdichting te beïnvloeden.De groefafmeting wordt berekend zodanig dat de geselecteerde Oring 15-30% in één richting moet worden samengedrukt en gelijk is aan 70-80% van de vrije dwarsdoorsnedediameter.Het probleem bij de keuze van een statische afdichting is om de groef zo te specificeren dat een O-ring kan worden samengedrukt in de ene richting en uitgebreid in de andere, daarom;Voor de afdichting werd een groefafmeting van 4 mm x 3 mm gespecificeerd.
Het frame biedt bevestigingspunten en behoudt de juiste relatieve posities van de eenheden en onderdelen die erop zijn gemonteerd gedurende de gebruiksperiode onder alle gespecificeerde werkomstandigheden.Het zorgt ook voor algemene stijfheid van de machine (Acherkan 1973).De ontwerpoverweging is die van directe spanning die op de pilaren wordt uitgeoefend.Andere framedelen zoals de platen (zoals in ons geval) worden onderworpen aan eenvoudige buigspanningen.
● Glasplaat:
De bovenste en onderste platen bieden een direct contactpunt met het voorwerp dat wordt samengedrukt.Daarom worden ze onderworpen aan pure buigspanning als gevolg van een gelijk en tegengesteld koppel dat in hetzelfde longitudinale vlak werkt.Het ontwerp de overweging heeft hoofdzakelijk betrekking op buiging en bestaat voornamelijk uit de bepaling van de grootste waarde van het buigmoment (M) en de schuifkracht (V) gecreëerd in de balk, die respectievelijk 45 kN/m en 150 kN bleek te zijn.Deze werden berekend volgens de vastgestelde procedure.
● Sectiemodulus:
De verkregen waarden van V en M vergemakkelijken de berekening van de doorsnedemodulus van de platen.Dit geeft de minimale diepte (dikte) d, en werd berekend op 0,048 m uit vergelijking.(7): d = [(6M)/(δb)]1/2, (7) waarbij;M = Maximaal buigmoment, 45 kN/m;b = 600 × 10-3 meter;δ = 480 × 106 N/m2 .
2.3.Pomp
De initiële parameter in het ontwerp is het schatten van de maximale vloeistofafvoerdruk die vereist is bij de cilinder en er wordt vervolgens een factor toegevoegd om rekening te houden met wrijvingsverliezen in het systeem.Dit bleek 47,16 x 106 N/m2 te zijn.
De pompwerking wordt bediend door een hefboomsysteem.De werkelijke lengte van de hefboom bleek 0,8 m te zijn.Dit werd berekend door uit te gaan van een maximale theoretische inspanning en rekening te houden met het draaipunt.
U-kanaalprofielstaal van 200 mm x 70 mm werd lokaal verkregen van de leverancier van constructiestaal en twee stalen platen van 200 x 400 x 40 mm werden verkregen van een schroothoop in Benin City, Nigeria.Na het bepalen van de hoofdafmetingen van de Vanwege de cruciale ontwerpsecties werden twee secties van 2.800 mm uit het staal gesneden met behulp van een elektrische ijzerzaag in de werkplaats waar het frame werd vervaardigd.Er werd ook een pijp met een diameter van Φ150 mm en een interne diameter van Φ90 mm verkregen van de schroothoop werd geboord en gelept tot Φ100 mm op de draaibank.Er werd ook een buisvormige buis van zacht staal met een dikte van Φ70 mm en 15 mm verkregen, die aan één uiteinde was gedraaid tot Φ60 mm om de afdichting en het afdichtingshuis te huisvesten.De zuiger en cilinder werden gemonteerd en gemonteerd op de basis van het frame met bouten die eerder aan elkaar waren gelast.Er werd ook voorzien in een geleidingsstang gemaakt van stalen buis om de rechte verticale beweging van de plaat mogelijk te maken.De platen werden uit het staal vervaardigd plaat en aan beide uiteinden werden twee gaten van Φ20 mm geboord voor de doorgang van de geleidestang.De onderste plaat werd op de bovenkant van de zuiger gemonteerd en op zijn plaats gehouden door een daarop machinaal bewerkte uitsparing.Er werd ook een kalibratiering geproduceerd van een 10 mm dikke plaat van zacht staal en werd tussen de bovenste plaat en de dwarsbalk van de pers geplaatst, zoals weergegeven in figuur 1.
3.1. Prestatietestresultaat
Het is een normale praktijk om technische producten na de productie aan testen te onderwerpen.Dit is een belangrijke stap in het productieproces.Bij tests wordt het product gecontroleerd om te zien of aan de functionele eisen wordt voldaan productieproblemen, het vaststellen van de economische levensvatbaarheid, enz.
Er worden daarom tests uitgevoerd om de effectiviteit van het product te bewijzen.Voor de hydraulische pers is de test op lekkage de belangrijkste test.De test begon met het aanzuigen van de pomp.Daarna werd de vloeistof verpompt. Dit gebeurde onder onbelaste toestand.De machine liet men twee uur in deze positie staan.
De machine werd vervolgens onderworpen aan een belasting van 10 kN, geleverd door twee drukveren van constant 9 N/mm, elk parallel tussen de platen opgesteld.Vervolgens werden de veren axiaal samengedrukt tot een lengte van 100 mm.Deze regeling was twee uur met rust gelaten en gecontroleerd op lekkages.Er werd geen lekkage in het systeem aangegeven, aangezien de onderste plaat niet uit de oorspronkelijke positie viel.
Er werd een hydraulische pers van 30 ton ontworpen, vervaardigd en gekalibreerd.De machine werd getest om de conformiteit met de ontwerpdoelstellingen en het onderhoudsgemak te garanderen.De machine bleek bevredigend te zijn bij een proefbelasting van 10 kN.Verder testen op de ontwerpbelasting moeten nog worden uitgevoerd.
5. Foutanalyse
5.1 Overzicht
Om het falen van de hoofdcilinder van de vierkoloms hydraulische pers te analyseren, verdienen de volgende kwesties aandacht:
●Een diepgaande analyse van het hydraulisch systeemdiagram, gecombineerd met de relevante elektromagnetische actietabel en gerelateerde schakelschema's, werkt het volledige werkingsmechanisme van het circuit uit en begrijpt tegelijkertijd de bedoeling en ideeën van het circuitontwerp, de technische genomen maatregelen en de daarmee samenhangende achtergronden.
● Komt overeen met het werkprincipediagram van de hydraulische pers en het werkelijke object, om een specifieke indruk te vormen, de pijpleiding in het hydraulische circuit, het schematische diagram wijkt vaak sterk af van het werkelijke object.Maak, indien mogelijk, het verband duidelijk tussen de samenspanning tussen de klepgaten op de klepplaat en de barrièreweerstand.Deze factoren houden nauw verband met de circuitinspectie.
●Raadpleeg relevante boeken en materialen om de basis te vinden voor het beoordelen van de kenmerken van hydraulische apparaten, en beoordeel ze vervolgens.
●Verken aan de hand van relevante webpagina's, boeken en instructiehandleidingen voor apparatuur het faalmechanisme en de bijbehorende analytische testmethoden.
●Analyse van geen houddruk in de hoofdcilinder
Zoals weergegeven in de figuur, gebruikt de hoofdcilinder van de vierkoloms hydraulische machine een vloeistofvulklep om een snelle neerwaartse beweging te bereiken.De hoofdcilinder houdt vaak geen druk vast.Deze machine heeft vereisten voor drukbehoud en vereist doorgaans een drukval van <2 tot 3 MPa binnen 10 minuten.
Analyse: Als de hoofdcilinder geen druk behoudt, moet er sprake zijn van een drukolielek.Uit de schematische analyse blijkt dat dit verband houdt met het oliecircuit en dat er niet meer dan 5 componenten zijn die lekkage veroorzaken.
●Buizen en verbindingen: spanning, slecht laswerk, scheuren, enz.;
● Houddrukterugslagklep: slechte afdichting;
●Vulklephuis: slechte afdichting of losse klepzitting;
●Vulklepbediening oliedrukstang: iets langer, til de kleine spoel op en verwijder deze
●Hoofdcilinderzuiger (geleidebus): De afdichtring is beschadigd.
Uitsluitingsmethode: volgens de analyseresultaten controleren en uitsluiten van eenvoudig tot complex, van buiten naar binnen.
Controleer eerst de leidingen en verbindingen (van eenvoudig tot complex, van buiten naar binnen) en voer een eerste las uit op slecht laswerk en scheuren.Het is het beste om de O-ringafdichtingen bij de verbindingen te verwijderen en de bochten met zuurstoflassen te verwarmen zodat ze rood worden. Plaats de moer lichtjes, wacht tot deze is afgekoeld en uitgehard voordat u deze monteert.
Als er geen defecten aan de leidingen en verbindingen zijn, controleer dan de drukbehoudende terugslagklep (van buiten en van binnen), verwijder de terugslagklepplug, polijst de afdichtingslijn, slijp deze met de klepzitting, reinig deze en monteer deze.
Als de hoofdcilinder na controle van de terugslagklep de druk nog steeds niet kan handhaven, controleer dan de regelklep van de vulklep (van buiten en van binnen), verwijder de regeloliestaaf en blokkeer de regelolie om te controleren of de druk behouden blijft;Als het onmogelijk is om de druk vast te houden om te bevestigen of de putter lang is, schuur dan het uiteinde van de putter.Na controle van de duwstang kan de druk niet worden gehandhaafd.De vulklep moet worden gecontroleerd.Het belangrijkste doel is om te controleren of de afdichtingslijn en de zittingring los zitten.Polijst, slijp of monteer de zittingring opnieuw.
Nadat de vulklep is gecontroleerd, kan de druk niet worden gehandhaafd en kan worden vastgesteld dat de afdichtring van de hoofdcilinder beschadigd is, en kan deze worden verwijderd en vervangen.
Nederlands
Pусский
