Гидравлический пресс обычно приводится в действие промышленной гидравлической силовой установкой, также часто называемой гидравлической станцией или гидравлической силовой станцией. В сравнении с мини-гидравлической силовой установкой, гидравлическая станция пресса обычно требует большего резервуара, большей мощности двигателя, более сложного управления клапанами, лучшего охлаждения и более высокой способности к рабочему циклу. Гидравлическая силовая установка создает давление, контролирует движение цилиндров, поддерживает усилие прессования и поддерживает каждую стадию рабочего цикла. Если установка недостаточно мощная, пресс может двигаться медленно, не достигать требуемой силы или перегреваться. Если она избыточна, машина может потреблять ненужную энергию и стоить больше, чем необходимо.
Выбор правильной промышленной гидравлической силовой установки не является просто вопросом выбора насоса и двигателя. Полная установка должна соответствовать тоннажу пресса, размерам цилиндра, рабочей скорости, времени удержания давления, рабочему циклу, последовательности управления и условиям эксплуатации.
Рассчитайте давление и силу, необходимые для гидравлического пресса
Первым шагом является подтверждение максимальной силы, которую должен производить пресс. Вместимость пресса обычно указывается в тоннах или килоньютонах, но гидравлическая система должна рассчитываться исходя из диаметра цилиндра и рабочего давления.
Сила цилиндра определяется гидравлическим давлением, умноженным на эффективную площадь поршня. Более крупный цилиндр может производить ту же силу при более низком давлении, в то время как меньшему цилиндру требуется более высокое давление.
Расчет должен учитывать механическое трение, потери давления, сопротивление инструментов и разумный запас безопасности. Максимальное давление в системе также должно оставаться в предельных значениях цилиндра, насоса, клапанов, шлангов, уплотнений и трубопроводов.
Не выбирайте гидравлическую силовую установку только по заявленному тоннажу пресса. Ч чертеж цилиндра и фактические требования к силе являются более надежными инженерными данными.
Пример: Расчет силы, потока и мощности двигателя для гидравлического пресса
Связь между размером цилиндра, гидравлическим давлением, расходом и мощностью двигателя можно проиллюстрировать простым примером.
Предположим, что гидравлический пресс использует цилиндр с диаметром отверстия 250 мм и максимальным рабочим давлением 200 бар.
Площадь цилиндра можно рассчитать следующим образом:
Площадь цилиндра = π × Диаметр² ÷ 4
Поскольку 250 мм диаметра равны 25 см:
Площадь цилиндра = 3.1416 × 25² ÷ 4 ≈ 490.9 см²
Теоретическая прессовочная сила составляет:
Прессовочная сила (кН) = Давление (бар) × Площадь цилиндра (см²) ÷ 100
Следовательно:
Прессовочная сила = 200 × 490.9 ÷ 100 ≈ 981.8 кН
Это примерно равно 100 метрическим тоннам прессовочной силы. В реальном гидравлическом прессе также следует учитывать механическое трение, потери давления и требуемый запас прочности.
Необходимый гидравлический поток зависит от целевой скорости цилиндра:
Поток (л/мин) = Площадь цилиндра (см²) × Скорость (см/с) × 0.06
Если цилиндр должен подходить к заготовке со скоростью 50 мм/с, или 5 см/с:
Поток при подходе = 490.9 × 5 × 0.06 ≈ 147.3 л/мин
Однако, если скорость прессования составляет только 5 мм/с, или 0.5 см/с:
Поток при прессовании = 490.9 × 0.5 × 0.06 ≈ 14.7 л/мин
Это означает, что пресс требует примерно в десять раз больший поток во время быстрого подхода, чем во время фактической стадии прессования под высоким давлением.
Мощность мотора можно оценить по формуле:
Мощность мотора (кВт) = Давление (бар) × Поток (л/мин) ÷ 600 ÷ Общая эффективность
Предполагая общую гидравлическую эффективность 85%, приблизительная мощность мотора, необходимая на стадии прессования, составляет:
Мощность мотора = 200 × 14.7 ÷ 600 ÷ 0.85 ≈ 5.8 кВт
Если системе нужно было бы обеспечить полный поток при подходе 147.3 л/мин при 200 бар, требуемая мощность мотора увеличилась бы до примерно 57.8 кВт. Однако в большинстве гидравлических прессов максимальное давление и максимальный поток не требуются одновременно.
Во время быстрого подхода цилиндр обычно работает на высоком потоке, но при относительно низком давлении. Во время прессования он работает при высоком давлении, но с гораздо более низким потоком.
По этой причине гидравлические прессы обычно используют:
- Схема с двумя насосами высокого и низкого давления
- Насос с переменным объемом
- Цепь с аккумуляторной подпоркой
- Отдельное управление скоростью быстрого подхода и прессования
Эти конфигурации позволяют гидравлическому агрегату обеспечивать быстрое движение цилиндра без необходимости в чрезмерно большом двигателе или постоянного генерации избыточного тепла.
Рассчитайте поток гидравлического насоса для каждого цикла Press
Как показывает приведенный выше пример, гидравлическому прессу обычно требуются различные скорости потока во время быстрого подхода, прессования, удержания давления, разряжения и возврата. Поэтому поток насоса должен рассчитываться для каждого этапа рабочего цикла, а не из одного максимального значения скорости цилиндра.
Большинство гидравлических прессов не работают на одной постоянной скорости. Типичный рабочий цикл включает:
- Быстрый подход
- Медленное прессование
- Удержание давления
- Декомпрессия
- Быстрый возврат
Каждый этап может требовать различной комбинации давления и потока.
Необходимый поток рассчитывается на основе площади цилиндра и целевой скорости движения. Большой цилиндр может нуждаться в высоком потоке во время быстрого подхода, но только в низком потоке во время высоконапорного прессования.
Один фиксированный насос, выбранный для максимальной скорости движения, может тратить энергию и генерировать избыточное тепло во время этапа прессования. В зависимости от рабочего цикла система может использовать цепь с двумя насосами, насос переменной вытеснительной способности, систему с аккумулятором или пропорциональное управление потоком.
Цель состоит в том, чтобы обеспечить достаточный поток во время быстрого движения, избегая ненужного высокого давления во время этапов прессования и удержания. Поэтому насос и гидравлическая схема должны быть выбраны из полного цикла давления и потока, а не только из максимального давления или максимальной скорости.
Выберите правильный гидравлический насос для пресса
Общие варианты насосов для гидравлических прессов включают шестеренные насосы, лопаточные насосы и поршневые насосы.
Шестеренные насосы экономичны и подходят для многих стандартных прессов с умеренным давлением и прерывистой работой. У них относительно простая структура и они легки в обслуживании.
Лопаточные насосы обеспечивают более плавный поток и менее шумную работу в пределах подходящих диапазонов давления. Их можно выбрать для прессов, где важны стабильное движение и низкий уровень шума.
Осевые поршневые насосы часто используются для высоконапорных, непрерывных, переменной потока или энергоэффективных систем гидравлических прессов.
Насос поршневого типа с переменной вытеснительной способностью может уменьшить свою выработку после достижения необходимого давления, снижая потери энергии и образование тепла. Однако он обычно дороже и требует лучшей чистоты масла, чем базовый шестеренный насос.
Подходящая конфигурация насоса и схемы также зависит от того, как работает гидравлический пресс:
| Требования к гидравлическому прессу | Рекомендуемая гидравлическая конфигурация |
|---|---|
| Небольшой пресс с прерывистой работой | Фиксированный шестеренчатый насос |
| Быстрый подход и медленное высоконапорное прессование | Цепь с двумя насосами высокого и низкого давления |
| Частые производственные циклы | Насос с переменным объемом |
| Длительное время удержания давления | Схема разгрузки насоса с клапанами удержания давления |
| Движение на высокой скорости и короткой продолжительности | Схема с аккумулятором |
| Точный контроль силы и скорости | Пропорциональная или сервоприводная гидравлическая система |
| Непрерывная работа с высокой нагрузкой | Переменный насос с улучшенным охлаждением и фильтрацией |
При выборе насоса следует учитывать:
- Непрерывное и пиковое давление
- Необходимый диапазон потока
- Эффективность насоса
- Рабочий шум
- Вязкость гидравлического масла
- Чувствительность к загрязнению
- Ожидаемый срок службы
- Доступность запасных частей
Насос не должен работать непрерывно на своем абсолютном максимальном давлении или потоке. Подходящий рабочий запас помогает повысить надежность и срок службы.
Соответствие мощности двигателя фактическому циклу пресса
Электродвигатель должен обеспечивать достаточную мощность для привода насоса при фактических сочетаниях давления и потока, необходимых для цикла прессования. Как показано в примере расчета, максимальное давление и максимальный поток могут возникать на разных стадиях, поэтому их не следует автоматически комбинировать при подборе двигателя.
Увеличение мощности мотора таким образом может привести к повышению стоимости покупки, электрической нагрузки и потребления энергии без улучшения фактических показателей пресса.
Во многих гидравлических пресса требуется высокая подача во время стадии низкого давления, в то время как высокая давление требуется во время стадии прессования с низким потоком. Правильно спроектированная гидравлическая схема может уменьшить необходимую мощность мотора без снижения производительности пресса.
Поставщик гидравлической силовой установки должен рассмотреть продолжительность каждой стадии рабочего цикла перед выбором двигателя.
Технические характеристики двигателя также должны соответствовать местному электрическому снабжению и рабочей среде, включая:
- Напряжение и частота
- Номинальная мощность двигателя
- Скорость двигателя
- Класс изоляции
- Уровень защиты
- Способ пуска
- Местные электрические стандарты
Некоторые гидравлические прессовые установки используют преобразователь частоты для улучшения контроля скорости или снижения потребления энергии. Однако привод, мотор, насос и стратегия управления должны быть выбраны как единая система.
Определите объем гидравлического резервуара и мощность охлаждения
Гидравлический резервуар для масла делает больше, чем просто хранит масло. Он также помогает высвобождать тепло, отделять воздух, осаждать загрязняющие вещества и обеспечивать стабильное поступление масла в насос.
Недостаточный по размеру резервуар может привести к быстрому повышению температуры масла, образованию пены, захвату воздуха, плохой сепарации загрязняющих веществ и нестабильным условиям на входе насоса.
Объем резервуара следует подбирать в зависимости от:
- Потока насоса
- Общего объема масла в цилиндре
- Режима работы пресса
- Требований к охлаждению
- Доступное пространство для установки
Не существует единого правила по размеру резервуара, подходящего для каждого гидравлического пресса. Окончательный объем следует проверять по изменениям объема масла, тепловому балансу, времени высвобождения воздуха, пространству для обслуживания и ожидаемому режиму работы.
Производственный пресс, работающий непрерывно, как правило, требует большего объема резервуара и охлаждения, чем пресс для редкого использования в мастерской.
Тепло генерируется из-за неэффективности насоса, внутреннего утечки, потерь давления и дросселирования через управляющие клапаны. Если резервуар не может естественным образом рассеивать достаточное количество тепла, гидравлической силовой установке может потребоваться охладитель масла или водяной охладитель.
Резервуар также должен содержать практичные элементы обслуживания, такие как индикатор уровня и температуры масла, воздухоотделительный фильтр, дренажный порт, крышку для очистки и правильно расположенные всасывающие и возвратные соединения.
Выберите гидравлические клапаны и метод управления
Гидравлический распределительный блок клапанов управляет направлением цилиндра, скоростью, давлением, удерживанием и разряжением. Его конфигурация должна соответствовать фактической последовательности работы гидравлического пресса.
Гидравлическая силовая установка пресса может включать в себя:
- Направляющих клапанов
- Клапанов сброса давления
- Обратные клапаны
- Обратные клапаны с пилотным управлением
- Клапаны редукции давления
- Клапаны разгрузки
- Клапаны управления потоком
- Пропорциональные клапаны давления или потока
Для приложений, связанных с удержанием давления, внутренние утечки клапанов должны контролироваться очень тщательно. Для длительных периодов удержания давления насос не обязательно должен оставаться под нагрузкой. Правильно спроектированная схема может использовать клапаны обратного действия, клапаны с низкими утечками, аккумуляторы или управление разгрузкой насоса для поддержания давления при снижении потребления энергии и генерации тепла.
Потеря давления во время удержания может быть вызвана утечками уплотнений цилиндров, утечками клапанов, сжатием масла, расширением шланга или изменениями температуры масла. Поэтому допустимое падение давления и требуемое время удержания должны быть определены до проектирования гидравлической схемы.
Для пресса, который переходит от быстрого подхода к медленному прессованию, гидравлическая схема должна переключаться плавно, не создавая резких перемещений цилиндра или давления.
Большие цилиндры высокого давления могут потребовать контролируемой декомпрессии перед изменением положения направляющего клапана. Это особенно важно, когда цилиндр содержит большой объем сжатого масла или когда пресс удерживает высокое давление в течение продолжительного времени.
Плохой дизайн декомпрессии может вызвать ударное давление, шум, вибрацию трубопроводов и повреждение клапанов, уплотнений или соединительных компонентов. Поэтому декомпрессию следует учитывать на стадии первоначального проектирования гидравлической системы, а не добавлять позже.
Укажите фильтрацию и чистоту масла
Гидравлические прессы могут использовать прецизионные клапаны, датчики давления и высоконапорные насосы, чувствительные к загрязнению.
Фильтрация возвратной линии является распространенной в гидравлических приводах, в то время как фильтрация на линии давления или оффлайн-фильтрация может быть добавлена для более требовательных приложений. Индикаторы состояния фильтра помогают обслуживающему персоналу заменять фильтрующий элемент до того, как система войдет в байпас.
Требуемый уровень чистоты масла должен основываться на самом чувствительном к загрязнению компоненте в системе.
Однако только фильтрация не может поддерживать систему в чистоте. Чистая сборка, правильная герметизация резервуара, промывка системы, корректная заправка масла и контролируемый ввод в эксплуатацию имеют одинаково важное значение.
Для критически важного производственного оборудования, высокоточных компонентов или гидравлических прессов, работающих непрерывно, онлайн-мониторинг чистоты масла также может быть интегрирован в гидравлическую станцию или систему управления машиной.
Включите мониторинг давления и функции гидравлической безопасности
Гидравлический пресс может накапливать значительную гидравлическую и механическую энергию. Гидравлическая силовая установка должна безопасно реагировать в нормальных условиях эксплуатации, при отключении электроэнергии, экстренной остановке, выходе шланга из строя или потере управляющего сигнала.
Типичные функции защиты и мониторинга включают:
- Основная защита от сброса давления
- Датчик давления и механический манометр
- Защита от перегрузки мотора
- Сигнализатор низкого уровня масла
- Сигнализатор высокой температуры масла
- Контролируемый сброс давления
- Функция безопасного удержания цилиндра
- Интерфейс аварийной остановки
- Сигналы блокировки защитного экрана и двери
Применимые требования к безопасности машин, гидравлическим и электрическим системам должны быть рассмотрены в зависимости от конструкции пресса, метода управления, эксплуатационной среды и целевого рынка.
Учтите тип гидравлического пресса
Разные типы гидравлических прессов могут требовать совершенно разных конфигураций гидравлических силовых установок.
Небольшой пресс для мастерской может использовать относительно простую систему шестеренчатого насоса, поскольку машина работает периодически и не требует сложного управления скоростью. Производственный формовочный пресс может требовать быстрого подхода, контролируемой скорости прессования, удержания давления, декомпрессии и быстрого возврата.
Пресс для упаковки или компрессии может требовать длинных ходов, больших объемов масла и длительных периодов удержания давления. Пресс для точной сборки может потребовать пропорционального контроля давления, точной обратной связи по перемещению и повторяемого контроля силы.
Многоцилиндровые гидравлические прессы также могут требовать делителей потока, датчиков положения, пропорциональных клапанов или управления по замкнутому циклу для поддержания синхронизации цилиндров.
Перед выбором гидравлической силовой установки поставщик должен понять, является ли оборудование мастерским прессом, формовочным прессом, прессом для упаковки, прессом для компрессионного формования, прессом для сборки или многоцилиндровым прессом.
Какая информация необходима для выбора гидравлической силовой установки пресса?
Чтобы получить точное предложение по гидравлической силовой установке, покупатели должны предоставить следующую информацию:
| Необходимая информация | Почему это важно |
|---|---|
| Необходимая сила прессования | Определяет необходимое давление в системе и силу цилиндра |
| Диаметр отверстия цилиндра и диаметра штока | Используется для расчета силы и потока масла |
| Ход цилиндра | Определяет смещение масла |
| Скорости подхода, нажатия и возврата | Определяет поток для каждой стадии |
| Время удержания давления | Влияет на утечку клапанов и конструкцию разгрузки |
| Циклы в час | Влияет на образование тепла и охлаждение |
| Напряжение и частота двигателя | Определяет электрическую схему |
| Метод управления | Определяет функции клапанов, датчиков и ПЛК |
Чертеж цилиндра, гидравлическая схема или схема цикла пресса могут значительно улучшить точность выбора и снизить риск неправильного подбора компонентов.
Заключение
AiSoar Hydraulics разрабатывает и производит индивидуальные промышленные гидравлические силовые установки для гидравлических прессов, формовочных машин, прессов для упаковки, сборочного оборудования и других промышленных применений.
Чтобы получить подходящее предложение по гидравлической станции, пожалуйста, предоставьте необходимые данные: приложенная сила, диаметр цилиндра, диаметр штока, ход, скорость подхода, скорость нажатия, скорость возврата, время удержания давления, коэффициент полезного действия и напряжение мотора. Наши инженеры могут изучить полный рабочий цикл и рекомендовать подходящие насос, мотор, резервуар, клапанную группу, охлаждение, фильтрацию и конфигурацию управления.
