Разработка и исследование многоступенчатого гидравлического редукторно-мультипликаторного привода металлургических прессов

В работе представлена разработка одного из решений снижения установочной мощности и повышения коэффициента полез- ного действия гидравлического насосного привода прессового оборудования большой мощности, используемого на металлургических заводах. Разработан и исследован многоступенчатый редукторно-мультипликаторный насосный гидропривод на базе блочного редуктора- мультипликатора. Плунжеры всех цилиндров образуют подвижный блок, цилиндры – неподвижный. Режим функционирования (редукция, мультипликация) обеспечивается сочетанием выходных цилиндров, подающих жидкость в силовой цилиндр, путем переключения части из них на слив. Представлен анализ четырехступенчатого привода с трехступенчатым редуктором-мультипликатором в сравнении с простым насосным приводом. Четырехступенчатый привод с двумя выходными цилиндрами обеспечивает редукторную и две мультипликаторные ступени, с которыми сочетается ступень подачи жидкости в силовой цилиндр напрямую от насосов (насосная ступень). Силовые и кинематические параметры привода определяются силовым нагружением при рабочем ходе и скоростным режимом в течении рабочего цикла: прямой (холостой и рабочий) и обратный ход. Многоступенчатый привод целесообразно использовать при плавно возрастающей нагрузке на всей величине рабочего хода (операции осадки, вытяжки). Выполнен анализ базового и дополнительного сочетания ступеней для линейно возрастающей силовой нагрузки, которую определяют давление в начале Р₀ и максимальное давление в конце рабочего хода Р_max . При базовом варианте последовательно сочетаются редукторная ступень (холостой ход), насосная и две мультипликаторные (рабочий ход). При дополнительном сочетании редукторная ступень перекрывает холостой ход и начальную часть рабочего хода. Анализ выполнен при условиях равенства давления и мощности насосов по ступеням и равенства времени прямого хода сравниваемых приводов. Проведена оценка соотношения мощностей насосов. Получены зависимости основных параметров разработанного привода, коэффициенты редукции и мультипликации. При принятых исходных данных возможно снижение давления и мощности насосов разработанного привода (по сравнению с простым) на 28 – 37 % при дополнительном сочетании ступеней (увеличивается с увеличением холостого хода). Для базового сочетания – на 5 – 9 % ниже (снижение больше при меньших величинах холостого хода). Использование дополнительного сочетания ограничивается соотношением Р₀/Р_max ≤ 0/4.

1. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы / Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др. Москва: Машиностроение, 1982. 423 с.

2. Навроцкий К.Л. Теория и проектирование гидро- и пневмоприводов. Москва: Машиностроение, 1991. 384 с.

3. Гидравлика, гидромашины и гидропривод / Т.В. Артемьева, Т.М. Лысенко, А.П. Румянцева, С.П. Стесин; под ред. С.П. Стесина. М.: Академия, 2005. 336 с.

4. Akers A., Gassman M., Smith R. Hydraulic Power System Analysis. New York: Taylor and Francis, 2006. 400 p. http://doi.org/10.1201/9781420014587

5. Bhandari V.B. Design of Machine Elements. 3rd Edition. Tata McGraw-Hill Education India Pvt. Ltd., 2012. P. 768–796.

6. Wu Y., Li S., Liu S., Dou H.-S., Qian Z. Vibration of Hydraulic Machinery. Springer, 2015. 500 p.

7. Бочаров Ю.А., Прокофьев В.Н. Гидропривод кузнечно-прессовых машин. Москва: Высшая школа, 1969. 247 с.

8. Singal R.K., Singal M., Singal R. Hydraulic Machines: Fluid Machinery. International Publishing House, 2009. 328 p.

9. Добринский Н.С. Гидравлический привод прессов. Москва: Машиностроение, 1975. 222 с.

10. Singh Sadhu. Fluid Machinery: Hydraulic Machines. Khanna Book Publishing Co., 2014. 478 p.

11. Modi P.N., Seth S.M. Hydraulics and Fluid Mechanics Including Hydraulic Machines. Rajsons Publications Pvt. Ltd., 2015. 1406 p.

12. Rajput R.K. Fluid Mechanics and Hydraulic Machines. New Delhi,

13. Jathar Avinash, Kushwaha Avinash, Singh Utkarsh, Kumar Subhash. Fabrication and review of hydraulic heavy sheet metal cutting machine // Journal of Emerging Technologies and Innovative Research (JETIR). 2016. Vol. 3. No. 4. P. 37–41.

14. Krantikumar K., Saikiran K.V.S.S., Sathish Jakkoju. Pneumatic sheet metal cutting machine // Int. Journal and Magazine of Engineering, Technology, Management and Research. 2016. Vol. 3. No. 3. P. 501–509.

15. Sermaraj M. Design and fabrication of pedal operator reciprocating water pump // Journal of Mechanical and Civil Engineering. 2013. Vol. 2. No. 1. P. 64–83.

16. Нехай С.М. Проектирование гидроприводов прессов. Москва: Машгиз, 1963. 156 с.

17. Потапенков А.П., Пилипенко С.С., Серебренников Ю.Г., Степнов С.М., Сосновская Л.В. Разработка и исследование гидравлического редукторно-мультипликаторного привода металлургических машин // Известия вузов. Черная металлургия. 2009. T. 52. № 8. С. 54–59.

18. Пилипенко С.С., Байгузин М.Р., Потапенков А.П., Разработка и исследование гидравлического редукторно-мультипликаторного привода с блочными дозаторами // Известия вузов. Черная металлургия. 2016. Т. 59. № 10. С. 720–726. http://doi.org/10.17073/0368-0797-2016-10-720-726

19. Патент 2731468 РФ. Гидравлический пресс / С.С. Пилипенко, А.П. Потапенков, Я.Ю. Янко. Заявлено 21.11.2019; опубликовано 03.09. 2020. Бюллетень № 25.

20. Патент 2733234. РФ Гидравлический пресс / А.П. Потапенков, С.С. Пилипенко, Я.Ю. Янко. Заявлено 24.06.2019; опубликовано 30.09.2020. Бюллетень № 28.