Пневмакс

8 (495) 739-39-99

mail@pneumax.ru

Гидропривод для ковочных прессов и манипуляторов

Гидропривод для ковочных прессов и манипуляторов 08.02.2012

На протяжении сотен лет ковка была очень эффективным методом для производства высококачественной стали. Только подумайте о боевых мечах, которые с незапамятных времен изготавливались опытными кузнецами, применявшими для этого угольный горн, молот и наковальню. Данный процесс, пройдя через паровые молоты во время промышленной революции, дошел и до наших дней за счет возможности получения большой мощности в современных технологических процессах. Вместо мечей, весящих несколько килограмм, сегодня ковкой можно изготавливать детали весом в десятки тонн. Сегодня опытные кузнецы не сжимают в руках молот и щипцы с раскаленным металлом, а легко работают точными джойстиками, которые благодаря шинному интерфейсу позволяют управлять следящими системами, способными развивать усилия равные тысячам тонн при точности перемещения в одну десятую долю миллиметра. В настоящее время старые методы кузнечного дела используются только для художественной ковки. В наши дни ковка все больше и больше применяется для производства высококачественных металлических деталей различных форм. 

По сравнению со сплавами, специальная микроструктура волокон детали, полученная в процессе ковки, позволяет ей выдерживать большие механические нагрузки. Это основная причина применения кованых деталей во всех областях промышленности: от космоса до энергетики (в частности в ветровой и ядерной), от военно-морского до основного машиностроения и во многих других. Благодаря гидравлике с пропорциональным управлением и цифровой технике, компания ООО «Пневмакс» гарантирует высокий уровень производительности и надежности во всех вышеперечисленных областях. 

Основными особенностями современного ковочного производства являются надежность, скорость, точность и малое энергопотребление. Высокая скорость ковки позволяет обрабатывать детали до момента их остывания, поэтому быстродействующие ковочные прессы могут создавать детали сложной формы за одну стадию термообработки, что значительно экономит энергию и время. Рассматриваемый нами пресс имеет максимальную рабочую скорость 100 мм/с, максимальное усилие 2200 тонн и установленную мощность 1200 кВт и может обрабатывать заготовки весом до 25 тонн. Машина была разработана и произведена на заводе Vecchiato Valter в Италии.

Пресс состоит из основного плунжерного гидроцилиндра, перемещающего траверсу вниз и двух гидроцилиндров для обратного хода. Когда траверса под собственным весом перемещается вниз, клапан наполнения большого типоразмера, способный пропускать расход до 15 000 

литров в минуту, обеспечивает  заполнение основного цилиндра маслом. Когда пуансон касается заготовки, клапан автоматически закрывается, и расход поступает в цилиндр только от насосов. Давление возрастает до величины необходимой для преодоления предела текучести раскаленной стали. В гидросистеме применены аксиально-поршневые насосы с регуляторами мощности. Это позволяет работать прессу с большой скоростью при малых и средних нагрузках (завершающая стадия) и в то же время на определенных стадиях процесса деформации пресс может развивать большие усилия. Особенностью системы является отсутствие управляющих клапанов между насосами и основным гидроцилиндром. Это позволяет уменьшить потери давления, что приводит к повышению общего КПД системы. Клапанный блок обеспечивает защиту системы от перегрузок, согласовывает работу насосов, суммирует и направляет поток от всех насосов к основному цилиндру. 

Опускание цилиндра контролируется бесконтактными магнитострикционными датчиками. Когда цилиндр достигает заданного положения, то есть когда оператор решил остановить процесс деформации, быстродействующий сервоклапан обеспечивает декомпрессию в цилиндре. Декомпрессия – очень важный процесс для данных систем. Он должен проходить быстро для получения хорошей точности кованых деталей, и в то же время не вызывать гидроударов, приводящих к поломкам и разрушению трубопроводов. Применяемые клапаны позволяют управлять расходами порядка тысячи литров в минуту с быстродействием 10 мс. В результате чего система позволяет получать гладкие заготовки с точностью 0,5 мм. Обратный ход цилиндра управляется пропорциональным распределителем с обратной связью по положению золотника модели DSPE8G. Пресс также может работать в автоматическом режиме, при этом задача оператора сводится только к контролированию правильной последовательности операций. При определенных условиях частота работы пресса может превышать 80 циклов в минуту, при сохранении плавности и согласованности движений. В этом случае точность и малое время срабатывания клапаном Duplomatic играет решающую роль. Помимо главного движения пресс оснащен подвижной кареткой для перемещения нижнего молота. Каретка управляется следящей гидросистемой, основу которой составляют гидроцилиндр и пропорциональный распределитель DSPE8G со встроенной электроникой и обратной связью по положению золотника. Данная гидросистема позволяет достичь согласования усилий и скорости даже при применении дифференциального гидроцилиндра. Это решение подходит для подобных специфичных систем, требующих управление мощностью в обоих направлениях. Последней частью гидросистемы являются две оси для автоматической смены оборудования. Данные оси также включают в себя точные и надежные клапаны DSPE8G. 

Особое внимание было уделено циркуляции рабочей жидкости. Масло от циркуляционного насоса сначала поступает в напорный фильтр, а после – в теплообменники. Температура и чистота (наличие частиц загрязнения и воды) рабочей жидкости постоянно контролируется датчиками в различных точках гидросистемы, что обеспечивает нормальные рабочие параметры масла, за счет чего достигается высокая надежность всей гидросистемы. 

Ковочный манипулятор – это очень сложная машина, которая должна свободно перемещать раскаленные заготовки и жестко удерживать их в процессе ковки. Также манипулятор должен быть быстрым и точным при транспортных перемещениях (вперед и назад) и при движениях схватом (вертикальное, угол отклонения, вращение, управление схватом, горизонтальная подача). Помимо этого манипулятор должен быть компактным для того, чтобы легко перемещаться в ограниченном пространстве. Манипулятор включает в себя замкнутую гидросистему для транспортных перемещений, разомкнутую систему для всех движений схвата и систему управления. Также имеются автономная система фильтрации и охлаждения на основе гидростатического привода вентилятора. Данный привод регулирует обороты вентилятора в зависимости от температуры рабочей жидкости. В результате чего система работает с низким уровнем шума и с небольшим энергопотреблением при режимах, не требующих большого теплоотвода.

В разомкнутой гидросистеме применена технология «Load Sensing» (чувствительный к нагрузке), которая позволяет регулировать расход и давление в зависимости от потребностей рабочих органов системы. Потребляемая мощность при этом немного выше полезной. Основные преимущества – машинное управление (регулирование рабочего объема насоса) и экономия энергии. Такая технология обычно предполагает применения многосекционных блоков клапанов, подобно установленным на землеройных машинах. Такое применение имеет некоторые ограничения в плане динамического регулирования и компактности, так как блок требуется размещать, как правило, в ограниченном пространстве. 

Данная проблема была решена компанией Duplomatic за счет применения специального клапана вместе с компенсатором давления и несколькими линиями управления. Этот клапан, выполненный в виде промежуточной плиты с присоединительными размерами по стандарту Cetop 08 (условный проход 25 мм), предназначен для совместной работы с пропорциональными распределителями модели DSPE8G. Такая компоновка позволяет поддерживать постоянный перепад давления на распределителе, обеспечивая тем самым постоянную скорость перемещения рабочего органа вне зависимости от нагрузки. Это является значительным преимуществом для системы управления и динамики процесса. Внутри блока установлен 

специальный логический элемент для пилотного управления , который позволяет насосу работать в режиме Load Sensing и, тем самым, обеспечивать требуемое максимальное давление для каждой величины нагрузки. 

Сразу же после ввода в эксплуатацию данная система показала отличную устойчивость и динамику работы, в качестве лучшего элемента машины. Применение клапанов Duplomatic позволило объединить все функции разомкнутой гидросистемы в одном блоке, что в свою очередь привело к уменьшению гидравлических магистралей, увеличению надежности, уменьшению габаритных размеров и к снижению стоимости системы. Кроме того, быстродействующие пропорциональные клапаны, такие как клапаны DSPE8G со встроенной электроникой, позволили применить следящий привод для некоторых специфичных движений. Это значительно упростило работу оператора во время определенных циклических процессов. Привод манипулятора может быть осуществлен через электродвигатель, который питается по средствам самонесущего кабеля или генератора (дизель или газ), для достижения большей свободы движений. Все манипуляторы оборудованы кабиной оператора, которая позволяет работать персоналу в комфортных условиях, с точки зрения шума и температуры, также кабина оснащена сенсорной панелью для настройки параметров рабочего процесса и его диагностики. Эти и другие особенности позволяют операторы получать хорошие результаты работы на протяжении всей смены.


Возврат к списку