MAȘINI SI ECHIPAMENTE INDUSTRIALE PROIECT DE DIPLOMĂ Sibiu 2018 UNIVERSITATEA „LUCIAN BLAGA” DIN SIBIU FACULTATEA DE INGINERIE MAȘINI SI ECHIPAMENTE… [304626]

UNIVERSITATEA „LUCIAN BLAGA” DIN SIBIU

FACULTATEA DE INGINERIE

MAȘINI SI ECHIPAMENTE INDUSTRIALE

PROIECT DE DIPLOMĂ

Sibiu

2018

UNIVERSITATEA „LUCIAN BLAGA” DIN SIBIU

FACULTATEA DE INGINERIE

MAȘINI SI ECHIPAMENTE INDUSTRIALE

Modernizare presă hidraulică PH80-ELT

Sibiu

2018

Introducere

Presele hidraulice sunt mașini prelucrătoare. [anonimizat], se transformă în energie de mișcare a organului de lucru ( lucru mecanic) al receptorului (cilindru hidraulic).

Presele hidraulice se construiesc pentru forțe mari începând de la 2* la 15* [anonimizat], [anonimizat], care se cunosc la ora actuală.

[anonimizat] a berbecului este produsă da acționarea fluidului aflat sub presiune. Pentru a [anonimizat].

Presele hidraulice au o [anonimizat], [anonimizat].

Avantajele acestor mașini în comparație cu ciocanele sunt:

– dezvoltă forțe mari de presare și fac deformarea materialului în profunzime;

– forțele dezvoltate nu sunt în funcție de înălțimea piesei de forjat ;

– nu au pierderi de energie mari în batiu sau fundație (ca la ciocane);

– permit importante acumulări de energie;

Principalul dezavantaj al acestor mașini este viteza relativ mica de deplasare a [anonimizat]. Un dezavantaj este și faptul ca lucrează cu presiuni de lucru mari (300 kgf/cm2 la presele curente și chiar 1000 kgf/cm2 la presele mari) ceea ce duce la unele inconveniente privind protecția muncii.

Instalațiile preselor hidraulice sunt însă mai complicate și deci mai costisitoare dacât ale celorlalte prese. Opririle din funcționare și stricăciunile preselor hidraulice pot influența serios producția uzinelor. întreținerea și exploatarea atentă a preselor, revizia periodică a [anonimizat],[anonimizat] a preselor hidraulice.

1.1 Principiul de funcționare

Principiul de funcționare al preselor hidraulice se bazează pe legea lui Pascal și constă în generarea unor forte mari cu ajutorul presiunilor ridicate ale mediilor lichide de acționare. [anonimizat]. [anonimizat] a căror deplasare rezultă puterea; lichidele pot transmite numai presiuni.

Transmiterea presiunii cu ajutorul lichidelor se bazează pe două însușiri principale ale acestora:

[anonimizat].

[anonimizat], [anonimizat] o [anonimizat], [anonimizat].

Clasificare

Presele hidraulice se clasifică în principal după trei criterii și anume:

a. După modul de acționare:

b. După mediul hidraulic utilizat:

c. După numărul generatoarelor și receptoarelor folosite:

Domeniul de utilizare al presei PH80 poate fi utilizată la fabricarea celor mai diverse piese, pentru operații de termoformare.

1.2. Scurt istoric al hidraulicii și al acționărilor hidraulic

Acționările fluidice s-au dezvoltat împreună cu civilizația. Mișcările naturale ale aerului și apei au fost, probabil, primele surse de putere utilizate de primii oameni. Unii cercetători afirmă că ambarcațiunile cu pânze ar putea fi printre primele utilizări concrete ale mișcării naturale ale aerului, utilizări care ar fi condus în final la apariția morilor de vânt și a morilor de apă.

Primele cunoștințe de hidraulică datează din vremuri străvechi și sunt atestate de existența unor baraje, apeducte, diguri de protecție împotriva inundațiilor, canalizări, băi publice, care au fost construite începând din mileniul 3 î.e.n. în Asia Mică, India, Egipt, China, iar mai apoi în Grecia și Roma antică. Aceste realizări, asociate cu cele din domeniul navigației, conferă hidraulicii, în această lungă perioadă, un caracter predominant experimental.

Cu toate că realizările din domeniul hidraulicii nu au beneficiat la început de documente scrise care să clarifice principiile ce guvernează transmiterea energiei prin fluide sau comportamentul curgerii fluidelor, totuși descoperirile arheologice au scos la iveală un lucru absolut remarcabil: primul sistem automat realizat de oameni a fost un sistem hidraulic, și anume ceasul cu apă. Mult mai târziu, datorită progreselor remarcabile realizate în construcțiile ulterioare ale ceasurilor cu apă, istoria consemnează un alt eveniment deosebit: primul sistem considerat a fi părintele sistemelor automate programabile are la bază tot un sistem hidraulic.

Oricât ar părea de ciudat, ceasul cu apă1 este o invenție de la începuturile civilizației umane și un obiect foarte căutat și apreciat și astăzi, pentru că intră în categoria tehnologiei ecologice.

Primele instrumente de măsurare a timpului au apărut în urmă cu aproximativ 6000 de ani, în Babilonul antic, și erau niște cadrane solare, care indicau ora din timpul zilei în funcție de umbra unei săgeți de bronz, proiectată pe un cadran rotund, din piatră. Pentru măsurarea timpului nocturn, se foloseau cadrane lunare/stelare, ora determinându-se prin observarea stelelor fixe.

O mie de ani mai târziu (deși nu se știe cu certitudine data apariției lui), ceasul cu apă s-a dovedit a fi mult mai exact. Numit și clepsidră (din grecescul “klepsydra” – “kleptein”, “a scăpa, a se goli” și “hydor”/”hydatos”- “apă”), este, probabil, cel mai vechi instrument de măsurare a timpului independent de astronomie, și apariția lui se leagă tot de civilizația babiloniană, precum și de cea egipteană. Principiul de funcționare a ceasului cu apă era destul de simplu, bazându-se pe scurgerea continuă, printr-un orificiu, a unei cantități constante de apă, dintr-un rezervor în altul (gradat), în care se afla un indicator, căruia i se imprima o mișcare uniformă (ca a apei) indicând, în felul acesta, orele. Cea mai veche clepsidră (ceas cu apă), care s-a păstrat, a fost descoperită la Karnak, în 1904. Aceasta datează din mileniul al II-lea î.Hr. și se află expusă la Muzeul civilizației egiptene din Cairo (fig. 2). Clepsidra este formată dintr-un vas conic, prevăzut, la bază, cu un orificiu pentru scurgerea apei. Un astfel de ceas putea avea o abatere de maximum 5-10 minute pe o perioadă de o zi.

Grecii și romanii au adăugat ceasurilor cu apă, pe care și ei le foloseau, diverse angrenaje, care au dat mecanismelor mai multa precizie. Aceste invenții s-au amplificat și transmis, în diferite zone ale Europei, prin Bizanț, în timp ce în Asia se făceau, de asemenea, progrese semnificative. Ceasurilor cu apă li sau adăugat “clichete”, niște pârghii atașate unor rotițe care se mișcau numai până la un punct, producând un fel de “tic-tac”

Modele de ceasuri cu apă modernizate

Ctesibius poate fi considerat, prin invențiile adăugate ceasului cu apă, părintele automaticii. Acesta a găsit o rezolvare ingenioasă pentru a avea un nivel constant al apei introducând un plutitor cu supapă (fig. 4)3. În plus el a adăugat sistemului o serie de dispozitive și angrenaje care permiteau reglarea ceasului pentru compensarea diferențelor între mărimea zilelor pe parcursul unui an, respectiv pentru indicarea zilelor și lunilor din an. Toate modificările aduse ceasului cu apă de Ctesibius au condus la obținerea unui automat care avea o funcționare destul de precisă și care permitea reglaje destul de precise, impuse de necesitatea indicării corecte a timpului pe perioade nelimitate.

Ceasul cu apă a lui Ctesibius

Bazele științifice ale dinamicii fluidelor perfecte incompresibile sunt puse în secolul al XVIII-lea de către matematicianul elvețian Leonhard Euler (1707…1783) și fizicianul elvețian de origine belgiană Daniel Bernoulli (1700…1782).

Leonhard Euler și-a desfășurat activitatea la Sankt Petersburg, unde a funcționat ca profesor la invitația țarului Petru Cel Mare (1682…1725) și a avut realizări științifice remarcabile în matematică, mecanică și fizică, care au fost concretizate în domeniul hidraulicii prin stabilirea ecuațiilor fundamentale ale staticii și dinamicii fluidelor perfecte, demonstrarea ecuației de continuitate și formularea teoremei impulsului, pe care a aplicat-o roților hidraulice, creând teoria turbinelor. Daniel Bernoulli a publicat, în anul 1738, primul tratat de hidraulică și a stabilit ecuația energiei pentru un fluid în mișcare staționară, cunoscută sub numele de ecuația lui Bernoulli.

Presa hidraulică una dintre cele mai importante

realizări ale inginerie hidraulice a cărei funcționare se bazează pe principiul lui Pascal

1.3. Domenii de utilizare ale acționărilor hidraulice

Sistemele de acționare hidraulică au un vast domeniu de aplicabilitate. Apa fiind un element indispensabil vieții, primele așezări omenești au fost condiționate de prezența ei. În timp au apărut primele lucrări hidrotehnice: diguri, stăvilare, apeducte, sisteme de irigații. Mai târziu rezervele mari de apă strânse în lacurile de acumulare au putut fi utilizate după dorință pentru irigații, navigație, pentru scopuri industriale sau energetice.

Domeniul de aplicabilitate al hidraulicii s-a extins considerabil. La ora actuală nu există nici o ramură a tehnicii unde să nu își găsească aplicabilitatea.

Aria de dezvoltare a echipamentelor și sistemelor de acționare și automatizare hidraulice este practic nelimitată. Astăzi nu se mai concepe proces sau utilaj tehnologic fără înglobarea în construcția acestuia a unui sistem de acționare sau automatizare hidraulică.

Viitorul tehnicii acționărilor cu fluide se poate anticipa simplu: în orice domeniu unde este necesară transmiterea de forțe sau de momente prin mișcări de translație sau de rotație se vor găsi mereu aplicații și soluții de acționare hidraulică sau pneumatică.

Menținerea și creșterea competitivității acestora în raport cu celelalte tipuri de acționări se poate obține numai prin inovare și dezvoltare permanentă. Parametrii funcționali ai componentelor sistemelor de acționare hidraulică au fost îmbunătățiți mereu în ultimele decenii.

Turațiile și presiunile de lucru au crescut, masa și volumul componentelor au fost reduse, precizia și calitățile dinamice au crescut. Progresele tehnice au fost realizate prin: soluții constructive noi, introducerea de senzori electrici sau electronici, cartele electronice de reglare, convertoare electromecanice de ultimă tehnologie, utilizarea de materiale sintetice și ceramice, precizie de prelucrare mărita și îmbunătățirea performanțelor funcționale ale mediului fluid prin mărirea duratei de exploatare la temperaturi ridicate.

În etapa actuală, sistemele de acționare hidraulică sunt încorporate în sistemul de acționare sau comandă a mașinilor-unelte, a liniilor automate, a preselor, în componența mașinilor de construcții, de ridicat și transportat, a motostivuitoarelor și excavatoarelor, a echipamentelor hidromecanice ale centralelor hidroelectrice, a autovehiculelor, tractoarelor și mașinilor agricole, a utilajelor siderurgice și metalurgice, a utilajelor miniere, în industria lemnului, industria chimică, petrolieră și a materialelor plastice, cît și în domeniile de vârf, construcții navale și în tehnica aerospațială, a rachetelor și tehnica spațială, a tehnicii militare de vârf, robotică industrială cât și în construcția calculatoarelor electronice.

Aplicații tipice ale acționărilor hidraulice

2. Introducere în teoria și practica acționărilor hidraulice

2.1. Generalități

Hidraulica generală este disciplina care studiază legile echilibrului și mișcării fluidelor în natură și în construcțiile tehnice concepute și realizate de societatea umană. Termenul românesc hidraulică provine din cuvântul francez hydraulique care, la rândul său, își are etimologia în cuvântul grecesc hidraulis, derivat din hidor (apă) și aulos (tub). Hidraulis era un instrument muzical folosit în antichitate, precursor al orgii, la care un rezervor cu apă stabiliza presiunea aerului furnizat tuburilor. Ulterior, acest termen a fost atribuit ca denumire științei care se ocupa de folosirea apei de către om (alimentări cu apă, sisteme de irigații, poduri, baraje, canale pentru navigație, amenajarea cursurilor de apă, etc.). Prin extinderea treptată a preocupărilor hidraulicii la studiul întregului domeniu al lichidelor și gazelor, a apărut necesară folosirea unei noi denumiri: mecanica fluidelor. Mecanica fluidelor, ca subdiviziune a mecanicii (care are ca obiect studiul mișcării și echilibrului corpurilor solide sub acțiunea forțelor exercitate asupra lor), studiază repausul și mișcarea corpurilor fluide, precum și interacțiunea lor mecanică cu corpurile solide cu care vin în contact. Corpurile fluide sunt acele medii, înzestrate cu proprietatea de a se deforma în mod continuu și nelimitat, sub acțiunea unor forțe (oricât de mici ar fi acestea), distribuite în mod uniform. Această proprietate poartă numele de fluiditate. În prezent, sintagma mecanica fluidelor este folosită pentru partea cu caracter pronunțat teoretic a disciplinei menționate, iar termenul hidraulică desemnează partea preponderent aplicativă a acesteia, care utilizează metode experimentale și formule empirice, alături de metodele teoretice. Hidraulica este disciplina care se ocupă cu studiul legilor de repaus și de mișcare ale fluidelor, precum și cu aplicarea acestor legi la rezolvarea problemelor inginerești. Domeniul ei de aplicabilitate corespunde mărimii parametrilor la care lichidele și gazele se supun unor legi comune. La alți parametri se vorbește de mecanica lichidelor, mecanica gazelor, pneumatică, etc. Din definiția hidraulicii rezultă dublul ei caracter, referitor la studiile și cercetările pe care le efectuează: caracterul fundamental, în sensul că primul său obiectiv este stabilirea legilor de bază și a modelelor fluidelor și caracterul aplicativ, în sensul că al doilea obiectiv este aplicarea legilor, modelelor, relațiilor de calcul în soluționarea problemelor inginerești. În timp, hidraulica s-a dezvoltat în două ramuri: hidraulică teoretică (ramură a mecanicii fluidelor), care utilizează metodele și rezultatele mecanicii fluidelor și hidraulică aplicată, care rezolvă probleme practice cu ajutorul studiului teoretic (însă accesibilă inginerilor și tehnicienilor) și experimental. Dezvoltarea tehnicii de calcul diminuează diferențele între cele două ramuri, fiindcă există condiții de renunțare la ipoteze simplificatoare și se pot elabora noi modele de calcul – descrise de relații complicate, care însă se pot soluționa operativ. Hidraulica teoretică este împărțită în mai multe diviziuni: – hidrostatica, care studiază starea de repaus a fluidelor și acțiunea lor asupra solidelor cu care sunt în contact; – hidrocinematica, care se ocupă cu mișcarea fluidelor fără să se țină seama de forțele care determină mișcarea și de transformările energetice produse; – hidrodinamica, care studiază mișcarea fluidelor ținând seama de forțele care le produc și de transformările energetice în fluidele în mișcare.

Hidraulica aplicată este împărțită și ea în diviziuni în funcție de domeniul de activitate.

2.2. Tendințe în domeniul acționărilor hidraulice

De la începutul timpului, cu mult înainte de istoria scrisă, omenirea a căutat diverse modalități pentru a transmite energia convenabil, de la sursa primară la locul de utilizare și apoi de a o converti în forma utilă pentru satisfacerea necesității. Primele forme de energie utilizate de om în starea primară în care se regăsesc în natură au fost cele ale apei și vântului. Ulterior oamenii au conștientizat faptul că pentru creșterea eficienței utilizării energiei, cât și pentru a diversifica posibilitățile de utilizare ale acesteia, era necesară folosirea unui mijloc eficient de a transfera, de control, și de conversie a energiei. A apărut astfel transmisia și sistemul de acționare sau acționarea mecanică, acționarea electrică și acționarea fluidică (tabelul 1).

Figură 1 Comparație între principalele tipuri de acționări

Omenirea a utilizat și utilizează în principal trei modalități de transmitere, de control și de conversie a energiei: mecanică, electrică și fluidică. Indiferent de soluția considerată, energia de la sursa primară (convertită sau nu de un element motor) era transmisă (cu sau fără conversie) la un element final care executa un lucru mecanic. Acționarea hidraulică constituie modalitatea de transport, de reglare sau de distribuție a energiei cu ajutorul unui fluid sub presiune (majoritar ca fluid de lucru acționările hidraulice utilizează lichidele). În cadrul acționărilor hidraulice pentru transmiterea energiei mecanice de la elementul motor la elementul acționat se folosește energia hidraulică a unui mediu lichid, sub formă de presiune hidrodinamică sau hidrostatică și debit. În funcție de modul în care se folosește energia hidraulică, se disting două tipuri de sisteme de acționări: sisteme de acționare hidraulică de tip hidrodinamic și sistem de acționare hidraulică de tip hidrostatic. Sistemele de acționare de tip hidrodinamic (fig.1, b) au fost folosite pentru prima dată la începutul secolului al XX-lea la navele militare pentru cuplarea arborelui motorului Diesel cu arborele elicei, în scopul reducerii turației acestuia din urmă. Extinderea folosirii acestor sisteme a fost favorizată de faptul că îndeplinesc două funcții: aceea de cuplare a arborelui conducător cu cel condus, înlocuind funcția ambreiajului mecanic și aceea de variație a turației arborelui condus, înlocuind funcția cutiei de viteze. Principiul de funcționare constă în transformarea energiei mecanice furnizate de arborele motor în energie cinetică a lichidului și apoi din nou în energie mecanică, acționând arborele condus. Folosirea acestui sistem în acționarea mașinilor unelte este limitată din cauza variației considerabile a vitezei la variația sarcinii, complexității sistemelor de reglare și comandă, greutății inversării sensului de mișcare, precum și randamentului redus la puteri mici de acționare.

Figură 2 Tipuri de acționări hidraulice.

Sistemele de acționare de tip hidrostatic (fig. 1, a), folosesc energia potențială a lichidului de lucru sub formă de presiune hidrostatică. Acestea corespund mult mai bine cerințelor de stabilitate a vitezei care se impun mașinilor-unelte, condițiilor de reglare, inversare, sunt mult mai simple din punct de vedere constructiv. Un sistem de acționare hidrostatic se compune dintr-o pompă și un motor hidraulic de tip volumic, adică dintr-un grup generatormotor ce modifică starea energetică a lichidului de lucru prin variațiile de volum cuprins între organele sale mobile și cele fixe.

Dezvoltarea actuală a construcțiilor de mașini este marcată tot mai pregnant de prezența acționărilor hidraulice și pneumatice, care intervin la mijloacele de transmitere a energiei de la sursă la organul de lucru, cu avantajul de a obține ușor, pe lângă nivelul valoric ridicat și deplin

Acționare hidraulică Hidrostatică Hidrodinamic a controlabil al energiei, și posibilitatea realizării unei variații continue, precise și în limite largi a forțelor, cuplurilor, vitezei și poziției.

Astăzi ar fi dificil de a identifica un produs sau o tehnologie care nu are incidență cu acționările hidraulice la un moment dat de-a lungul traseului de la materia primă până la finalizarea procesului de producție sau tehnologic.

Acționările hidraulice sunt regăsite în domeniile care solicită forțe mari și forțe foarte mari până la domenii la care poziționarea extrem de precisă este dezideratul principal. Utilizarea tot mai largă a acționărilor și automatizărilor hidraulice se explică și prin perspectiva oferită în privința creșterii productivității mașinilor, utilajelor și instalațiilor, a performanțelor lor statice și dinamice, a fiabilității și randamentului global. Preferința pentru astfel de sisteme este atestată de creșterile producției acestor echipamente înregistrate în țările dezvoltate din punct de vedere industrial, cum sunt: S.U.A., Germania, Japonia, Rusia.

Tendința de dezvoltare a echipamentelor hidraulice se manifestă în direcția creșterii presiunilor de lucru (concentrarea în spațiu), creșterii frecvenței de rotație și vitezelor de deplasare (concentrare în timp), asigurarea unei funcții multiple pentru o anumită construcție de element sau modul (concentrare funcțională), creșterea indicatorilor energetici (concentrare de putere), creșterea fiabilității și durabilității.

Extinderea utilizării acționărilor hidraulice se explică și printr-o calitate deosebită a acestora, apreciată în special de constructorii de mașini, și, anume ușurința și simplitatea cu care se realizează sinteza oricărei mașini sau instalații, precum și a modificărilor și trecerii de la o structură la alta în acord cu schimbările intervenite pe parcurs.

Se constată extinderea mijloacelor de comandă și de reglare automată cu utilizarea echipamentelor hidraulice și pneumatice, în special a sistemelor de urmărire automată și a servo sistemelor electrohidraulice de reglare automată. Conducerea numerică, cu calculatorul și cu microprocesoare, reprezintă mijloace moderne actuale de perfecționare continuă a echipamentelor hidraulice. Aparatura proporțională cunoaște o importantă extindere în ultima vreme, preluând în multe situații funcțiile servovalvelor ca elemente de interfață, fiind mai simplă și mai sigură în exploatare. O altă direcție importantă de perfecționare a acționărilor hidraulice o constituie ameliorarea indicatorilor energetici, având în vedere că, atât la servovalve cât și la aparatura proporțională, funcționarea are loc pe baza metodei rezistive de reglare (deci prin deversarea permanentă a unei cantități de lichid și deci prin pierderi energetice apreciabile).

Ca o concluzie ce se desprinde din cele prezentate anterior, la folosirea sistemelor de acționare hidraulice și pneumatice se va ține seama de avantajele și dezavantajele ce le prezintă aceste sisteme de acționare sub aspect economic, constructiv și al exploatării.

2.3. Transmisii hidraulice

Principial, o transmisie hidraulică este alcătuită din două componente de bază:

– transformatorul și transmițătorul de energie (TT), care au rolul de a prelua energia mecanică, de la mașina de forță, și de a o transmite la mașina de lucru;

– blocul elementelor de control și reglare (ECR), care are rolul de a regla parametrii de bază ai energiei mecanice transmise mașinii de lucru, respectiv de a distribui energia către elementele de execuție ale mașinii de lucru, conform ciclogramei de funcționare a acesteia.

Figură 3 Structura transmisiei hidraulice

EF (MF) – element (mașină) de forță (motor electric sau motor cu combustie internă); EE (ML) – element de execuție (mașină de lucru); EP – element primar (pompă hidraulică); ES – element secundar (motor hidraulic); TT – transformator și transmițător de energie; ECR – element/bloc de comandă și reglare (asigură modificarea și adaptarea parametrilor de bază); TH – transmisie hidraulică.

Elementul de bază al unei acționări hidraulice îl constituie ansamblul/sistemul format din transformatorul și transmițătorul de energie TT (transmisia hidraulică/hidrostatică), unde au loc două conversii energetice, cu ajutorul a două mașini hidraulice:

– transformarea energiei mecanice, furnizate de mașina de forță, în energie hidraulică (1), cu ajutorul pompelor hidraulice (elementele primare ale TT, mașini hidraulice de tip generator hidraulic);

– transformarea energiei hidraulice în energie mecanică (2), cu ajutorul motoarelor hidraulice (elementele secundare ale TT, mașini hidraulice de tip motor hidraulic). Mașinile hidraulice sunt sisteme tehnice străbătute de fluide considerate incompresibile care pot transforma energia mecanică primită din exterior în energie hidraulică pe care o cedează fluidului transportat (mașini de lucru), energia hidraulică preluată de la fluidul transportat în energie mecanică pe care o cedează în exterior (mașini de forță), precum și energie mecanică sau energie hidraulică tot în energie de același tip, dar având alți parametri (transformatoare). Transformările energetice sunt afectate de pierderi inerente de energie. Ecuația energetică a celor două tipuri de transformări derivă din aplicarea legii fundamentale a mașinilor hidraulice, lege care, la rândul ei, rezultă din aplicarea legii generale de transformare

– conservare a energiei

– la procesul acțiunii reciproce dintre mediul fluid și mașină

Dacă se iau în considerare punctele caracteristice de pe fluxul mediului fluid: 1, la intrarea în mașină, și 2, la ieșirea din aceasta, legea de conservare a energiei poate fi exprimată astfel:

Ef1 = ± l + Ef2 +ΔE (3),

– în care: – Ef1, Ef2 reprezintă energia conținută în unitatea de masă a mediului fluid, în punctul 1, respectiv în punctul 2;

– l – lucrul mecanic elementar ce se introduce din afară într-o unitate de masă a mediului fluid, cu ajutorul mașinii hidraulice de tip pompă;

– + l – lucrul mecanic elementar ce se obține spre afară dintr-o unitate de masă a mediului lichid, cu ajutorul mașinii hidraulice de tip motor;

– ΔE – pierderea de energie a unității de masă a mediului fluid, pe traseul 1-2.

Figură 4 Schema bloc a unei mașini hidraulice

2.3. Structura și rolul sistemelor de acționare hidraulică

Sistemul de acționare hidraulică este sistemul de acționare în cadrul căruia între mașina de forță și mașina de lucru transportul, reglarea parametrilor de bază și distribuția energiei se realizează prin intermediul unui lichid aflat sub presiune.

Din structura globală a unui sistem de acționare hidrostatic (transmisia hidraulică este de tip hidrostatic), se disting cele trei părți componente/subsisteme ale acestuia:

– mașina de forță (MF);

– mașina de lucru (ML); – transmisia hidrostatică

– subsistemul de acționare hidraulică (TH).

Figură 5 Schema bloc a unui sistem de acționare hidraulic

Subsistemul hidraulic de acționare, format din cele două elemente de bază ale transmisiei hidrostatice, generatorul-pompa și motorul hidrostatic, mașini care realizează dubla conversie de energie (mecanică-hidrostatică, hidrostatică-mecanică), primește și transmite o energie mecanică. De menționat este însă că, în interiorul sistemului de acționare hidraulică, între cele două elementele care realizează conversia energetică, se află și echipamente complementare de comandă, de reglare și de control, care conferă mărimilor mecanice de ieșire valori de mișcare și efort necesare elementului final – elementului de execuție. Calitatea deosebită a acestui subsistem hidraulic de acționare, care va fi numit, în continuare, „sistem”, constă tocmai în ușurința cu care se realizează variația/modificarea mărimilor de mișcare și efort.

În figurile de mai jos sunt reprezentate schemele bloc ale unui sistem de acționare hidraulică cu motor hidraulic rotativ MHR, respectiv ale unui sistem de acționare hidraulică cu motor hidraulic liniar (cilindru hidraulic, MHL)..

Figură 6: Sistem de acționare de tip hidrostatic, cu motor hidraulic rotativ

Din cele două figuri se constată că acționarea unui element de execuție oarecare final (ax principal – fig. 6 sau sanie activă – fig. ) constă în rotirea sau deplasarea acestuia cu viteza unghiulară  sau cu viteza v, de către motorul hidraulic rotativ MHR sau liniar MHL, pentru care trebuie să învingă cuplu Mt, respectiv forța F, în care scop este necesară prezența debitului Q și a presiunii p furnizate de generatorul hidraulic hidrostatic – pompa hidraulică volumică PH. La rândul său, pentru generarea energiei hidrostatice la parametrii Q și p, pompa PH este antrenată de motorul electric de acționare ME, care absoarbe din rețea tensiunea U și curentul I, pentru a putea furniza energie mecanică cu parametrii ni și Mi.

Figură 7: Sistem de acționare de tip hidrostatic, cu motor hidraulic liniar

În cadrul transmisiilor hidrostatice, se disting, din punctul de vedere al teoriei sistemelor automate, sisteme de acționare, sisteme de comandă și sisteme de reglare automată.

Sistemele de acționare și comandă hidrostatice sunt sisteme cu circuit deschis, în sensul că mărimea de intrare, care impune regimul de funcționare al sistemului, nu este influențată de efectul acțiunii sale; datorită perturbațiilor inerente, mărimea de ieșire nu poate fi corelată, în mod univoc, cu mărimea de intrare.

Sistemele de acționare hidrostatice transmit, în general, puteri mari, randamentul lor fiind un parametru important, utilizat obligatoriu în comparația cu alte tipuri de transmisii. Sistemele de comandă hidrostatice transmit, în general, puteri mici, iar motoarele acestora acționează asupra elementelor de comandă ale altor transmisii care vehiculează puteri mult mai mari.

Sistemele de reglare automată hidrostatice sunt sisteme cu circuit închis, deci conțin o legătură de reacție care permite compararea (fig.8 ), continuă sau intermitentă, a mărimii de intrare (xi) cu cea de ieșire (xe; xr); diferența dintre acestea (eroarea, e) constituie semnalul de comandă al amplificatorului sistemului, care alimentează elementul de execuție în scopul anulării erorii; astfel, precizia acestor sisteme este ridicată (în regim staționar, relația dintre mărimea de intrare și cea de ieșire este practic biunivocă).

Parametrii reglați uzual sunt: poziția, viteza unghiulară (liniară), momentul arborelui (forța tijei) motorului hidrostatic, puterea consumată de transmisie de la mașina de forță etc. Un sistem hidraulic de acționare îndeplinește cel puțin una din următoarele funcții:

– funcția de transmisie sau de acționare propriu-zisă, care se caracterizează prin transfer de energii mari la elementul de execuție al mașinii de lucru;

– funcție de comandă, în care se operează cu energii mai reduse, de regulă sub forma unor impulsuri de comandă, și care se transmit unui element al sistemului hidraulic de forță;

– funcția de reglare și control, care are drept scop modificarea unor parametri mecanici ai sistemului, discret sau continuu.

Transmisia hidrostatică de tip acționare se caracterizează prin:

– energii transferate mari (energii de lucru);

– lanț deschis de comandă, în sensul că sistemul de acționare este sensibil numai la comenzile de intrare xi (programatoare), rămânând indiferent la efectele acțiunii sale (mărimea de reacție xr = 0 și, în consecință, comparatorul nu există, iar mărimea de intrare în blocul de control și reglare este e = xi).

Transmisia hidrostatică de tip comandă se caracterizează prin:

– energii transferate relativ mici (pentru semnale de comandă);

– lanț deschis de comandă; – element de execuție constituit din camera de comandă a unui organ de distribuție (și nu dintr-un motor hidrostatic, ca în cazul acționării).

Transmisia hidrostatică de tip reglare automată se caracterizează prin:

– energii transferate relativ mari (energii de lucru);

– lanț închis de comandă, în sensul că sistemul de acționare este, de data aceasta, sensibil nu numai la comenzile de intrare xi (programatoare), ci și la efectele acțiunii sale, adică la evoluția mărimii de ieșire xe, convertită de traductorul de poziție sau de forță/cuplu într-o mărime de reacție xr ≠ 0 (în consecință, datorită acțiunii comparatorului, mărimea de intrare în blocul de control și reglare este e = xi – xe.)

Figură 8: Schema bloc a unui sistem de reglare automată hidraulic

2.4. Sistemele de acționare hidrostatice: aparate hidraulice și elemente componente

Majoritatea sistemelor de acționare hidraulică sunt cu circuit deschis, din punct de vedere al transmiterii agentului motor. De exemplu, în sistemul din figura 22 mediul hidraulic este aspirat din rezervorul 11 prin conducta de aspirație 12 de către pompa 4, antrenată prin intermediul cuplajului 3 de motorul electric 2, și transmis motorului hidraulic 9 prin distribuitorul 8. Evacuarea lichidului din motorul hidraulic se face spre același rezervor pe traseul distribuitorul 8 și filtrul 10. Acest sistem are avantajul important al prezenței unei cantități de lichid ce întrece de câteva ori, debitul maxim necesar, rezervă ce permite continua împrospătare a lichidului aspirat, răcire și decantare, dar în schimb gabaritul instalației este mai mare. Un astfel de sistem poartă denumirea de sistem deschis.

Controlul presiunii de lucru sau limitarea presiunii maxime a agentului motor, presiune a cărei valoare poate fi citită cu ajutorul manometrului 5, este asigurat de către supapa de presiune 7.

Figură 9: Sistem hidraulic deschis

1 – panou electric de comandă; 2 – motor electric; 3 – cuplaj mecanic; 4 – pompă hidraulică; 5 – manometru; 6 – robinet de izolare; 7 – supapă de presiune; 8 – distribuitor hidraulic; 9 – cilindru (motor) hidraulic; 10 – filtru; 11 – rezervor; 12 – conductă de aspirație.

În figura 10 este reprezentat un alt sistem hidraulic, în care lichidul refulat de pompa hidraulică 2 este transmis motorului hidraulic 6. Evacuarea din motorul hidraulic 6 se realizează pe circuitul de aspirație al pompei 2. Spre deosebire de schema precedentă:

– în acest caz conducta de evacuare din motor este racordată direct la pompă, aceasta devenind conductă de aspirație; – schimbarea sensului de rotație al motorului hidraulic nu se realizează cu ajutorul unui distribuitor hidraulic, ci prin inversarea sensului de rotație a pompei hidraulice 2.

Figură 10: Sistem hidraulic închis

1 – sistem de acționare al pompei hidraulice; 2 – pompă hidraulică principală; 3 – pompă hidraulică de compensație; 4 – supapă de presiune; 5 – supape de sens unic; 6 – motor hidraulic rotativ; 7 – troliu (mașină de lucru); 8 – rezervor; 9 – ulei hidraulic; 10 – filtru; 11 – supapă distribuitor cu comandă electronică.

Aceste sisteme au avantajul unei compactități mai mari, randament energetic mai bun, dar lichidul circulând în flux continuu între pompă și motor este supus unei încălziri și degradări mai mari. Aceste sisteme poartă denumirea de sisteme închise sau cu „circuite închise”. Pentru compensarea pierderilor volumice sistemul este prevăzut cu un circuit de compensare de la pompa hidraulică 3.

Principalele componente ale sistemelor de acționare hidrostatice sunt:

Pompele volumice (PH) – sunt ansambluri care imprimă mediului hidraulic de lucru energie hidrostatică caracterizată prin presiune (pP) și debit (QP). Ele recepționează energia mecanică produsă de o mașină de forță, caracterizată de momentul Mi și turația ni, și o transformă în energie hidrostatică. Aproape toate pompele sunt acționate în mișcare de rotație.

Motoarele hidrostatice (MH) – sunt ansambluri care primesc energia hidrostatică produsă de pompă (presiune x debit) și o transformă în energie mecanică de rotație (moment x turație) la motoarele rotative sau de translație (forță x viteză) la motoarele hidraulice liniare (cilindri de forță), pentru antrenarea elementului de execuție (EE). Uneori aceleași ansamble pot fi atât pompe cât și motoare, depinzând de modul în care sunt montate. Unele pot funcționa întrun singur sens (nereversibile), altele în ambele sensuri (reversibile).

Elementele de distribuție au rolul de a dirija agentul motor spre diferitele conducte ale schemei hidraulice. Echipamentul de distribuție al acționării hidrostatice este constituit din: robinete distribuitoare, distribuitoare cu bilă, distribuitoare cu sertar (sertărașe distribuitoare) și supape de sens unic (supape de blocare).Supapele de blocare asigură transmiterea debitului întro singură direcție pe conductele pe care se montează. Sub aspect constructiv, supapele de blocare se întâlnesc în varianta cu scaun. Pe scaun poate presa o bilă sau un taler conic.

Supapele de presiune sunt destinate asigurării presiunii dorite pe anumite circuite hidraulice. Ele pot fi în poziție normală, neacționate, normal închise sau normal deschise. Cele normal deschise au rol de supape de deversare (de descărcare) iar cele normal închise au rol de supape de siguranță.

Echipamentul de reglare a debitului pe circuitele hidraulice constă în montarea unor rezistențe fixe sau reglabile (drosele) pe circuit, care laminează debitul de agent motor, fracționându-l și administrându-l la valoarea dorită motorului hidraulic.

Echipamentul auxiliar al schemelor hidraulice se compune din: conducte, filtre, acumulator, rezervor (tanc), schimbător de căldură.

Conductele asigură circulația agentului motor către diferitele elemente ale schemei.

Filtrele sunt elemente destinate purificării agentului motor. Ele au rolul să rețină atât particulele mecanice cât și produsele de oxidare din agent. Într-o schemă hidraulică trebuie să existe minim trei filtre și anume: filtrul de umplere și aerisire, filtrul pe conducta de aspirație a pompei și un alt filtru montat în schema hidraulică.

Acumulatoarele sunt elemente care înmagazinează o parte a energiei hidrostatice furnizată de pompe, constituind pentru schema hidraulică o rezervă de energie hidrostatică. Acestea se montează pe o derivație a conductei de refulare a pompei. Scopul acumulatoarelor hidraulice este de a prelua volume de lichid sub presiune și de a le restitui ori de câte ori este necesar.

Rezervorul (tancul) are rolul de a furniza agentul motor (lichidul de lucru) schemei hidrostatice precum și de a limita temperaturile de funcționare ale acesteia.

Aparatele de măsură și control au rolul de a măsura și indica parametrii de lucru ai agentului motor: presiunea se măsoară cu manometrul, debitul cu debitmetrul iar temperatura cu termometrul.

Un sistem hidraulic poate fi considerat ca un bloc prevăzut cu intrări și ieșiri (fig. 24); intrările sunt comenzile și alimentarea cu energie, iar ieșirile sunt reprezentate de mișcările actuatoarelor. Această abordare a sistemului hidraulic ne va ușura, mai târziu, tratarea unor aspecte importante ale proiectării schemelor hidraulice.

Figură 11: Structura bloc a unui sistem hidraulic

Un astfel de sistem hidraulic conține șapte tipuri de elemente interconectate astfel încât să realizeze funcțiile cerute de utilizator (fig. 24):

1. Elemente care asigură alimentarea instalației cu energie la parametrii ceruți de sistem.

2. Elementele de comandă, care permit dialogul om-mașină: comenzi de pornire-oprire, selectare pentru diferite funcții sau moduri de lucru, etc. De obicei, toate aceste elemente sunt grupate într-un panou (tablou) de comandă, separat sau alipit instalației.

3. Elementele de procesare sunt echipamentele care asigură procesarea (interpretarea și reglarea) semnalelor primite în instalație: atât a celor de comandă, provenite de la tabloul de comandă, cât și a celor de reacție, care sunt de obicei semnale de confirmare a efectuării unor secvențe de mișcare. Elementele de procesare prelucrează toate aceste semnale fie unitar, fie în anumite combinații, realizând diferite funcții logice: DA, NU, ȘI, SAU, NON ȘI, temporizare, memorie, etc.

4. Elementele de comandă finală sunt echipamente de distribuire a energiei hidraulice și reprezintă etajul din care semnalele de comandă sunt transmise direct elementelor de execuție (motoare liniare, rotative, oscilante, mixte, etc.).

Figură 12 Elementele interconectate ale unui sistem hidraulic

5. Elemente de execuție (actuatoarele) sunt echipamente care convertesc energia de presiune a agentului de lucru în energie mecanică pentru efectuarea de lucru mecanic. Pot fi numite și convertoare hidro – mecanice.

6. Elementele de transmitere a semnalelor în instalație; acestea sunt fitingurile și conductele pentru energia hidraulică, conductorii electrici pentru energia electrică și pot fi asimilați unui „sistem circulator”, care asigură comunicare între diferite „organe” hidraulice ale sistemului.

7. Matricea mecanică, este ansamblul de piese și elemente mecanice care servesc drept suport (batiul), elemente de fixare (bride, articulații) pentru echipamentele hidraulice, elemente care asigură legăturile cinematice între actuatoare și organele de lucru ale sistemului (tije, pârghii, arbori, roți dințate, curele de transmisie, în general transmisii mecanice).

În figura 12 se poate observa că structura descrisă este dispusă de nivele, în conformitate cu sensul de deplasare a semnalelor (de jos în sus).

Schema hidraulică obținută prin utilizarea de simboluri și reguli de reprezentare a unui sistem hidraulic descrie cu acuratețe funcționarea acestuia. Elaborarea schemei hidraulice este al doilea pas făcut în proiectarea unui sistem hidraulic de acționare și, odată ce utilajul a fost realizat, este unul din instrumentele de bază pentru operațiunile de punere în funcțiune, reglare a parametrilor de funcționare, diagnosticare și reparare.

Fiind o reprezentare a sistemului hidraulic, în principiu schema are o structură identică acestuia, însă în ea nu sunt reprezentate elementele mecanice, cu excepția celor direct intercondiționate cu cele pneumatice.

Reprezentarea schematică a unui sistem hidraulic se întâlnește în două variante: reprezentarea pe nivele, fiind cea rezultată din proiectare; cunoașterea modului de dispunere a elementelor într-o schemă ușurează mult aplicarea algoritmilor de proiectare, înțelegerea și interpretarea schemelor dar, în activitatea industrială, acest tip de reprezentare, la confruntarea cu instalația reală, produce dificultăți în localizarea echipamentelor și urmărirea funcționării lor: arhitectura schemei nu este în corelație cu arhitectura reală a instalației, deoarece rareori elementele hidraulice pot fi așezate în instalație în structură pe nivele de care s-a vorbit mai sus; din acest motiv, în documentația ce însoțește o instalație se utilizează un alt tip de reprezentare; reprezentarea elementelor hidraulice se face ținând seama de poziția lor reală pe utilaj (desigur, în limitele posibilităților); astfel, se ține seama de poziția de lucru a actuatoarelor (orizontală, verticală, oblică), de poziția și modul de grupare a celorlalte elemente, luând ca reper diferite părți din instalație scopul acestui mod de reprezentare este ușurarea lucrului cu schema, și nu complicarea ei.

2.5. Reprezentarea, simbolizarea și notarea componentelor și circuitelor hidraulice

2.5.1. Semnificația culorilor utilizate în reprezentarea componentelor și circuitelor hidraulice

Figură 13: Semnificația culorilor.

Figură 14: Exemplu de utilizare a culorilor la reprezentarea grafică a circuitelor acționărilor hidraulice.

2.5.2 Reguli privind identificarea componentelor în cadrul circuitele de acționări hidraulice

Pentru identificarea componentelor în cadrul circuitelor de acționări hidraulice se utilizează în mod curent următoarele două elemente:

a. Simbolul grafic al componentei, reprezentat conform reglementărilor stipulate în standardul ISO 1291-1:1995.

b. Codul alfanumeric de identificare asociat simbolului grafic al componentei, cod stabilit conform ISO 1291-2:1995.

Codul de identificare devine obligatoriu, dacă nu sunt prevăzute alte reguli de notare prin documentația de proiectare a acționării hidraulice, și însoțește componenta în toate documentele înrudite elaborate, specifice circuitului acționării hidraulice în cauză.

Codul de identificare alfanumeric al componentelor hidraulice se utilizează pentru toate componentele incluse în circuit și are o structură conform celei prezentate în figura 26 (informații suplimentare pot fi obținute din Anexa A a standardului ISO 1291-2:1995).

Figură 15: Structura codului alfa numeric de identificare al componentelor hidraulice

1 – codul corespunzător grupei funcționale din care face parte circuitul hidraulic; 2 – codul circuitului hidraulic; 3 – codul componentei hidraulice; 4 – codul numărului componentei hidraulice.

Cele patru componente ale codului alfanumeric de identificare semnifică și se formează conform următoarelor reguli:

1. Codul corespunzător grupei funcționale din care face parte circuitul hidraulic:

– se utilizează numai dacă circuitul hidraulic reprezentat are un fol funcțional bine precizat, în practică el presupunând mai mult decât o simplă instalare; codul este alcătuit dintr-un număr întreg

– este format dintr-un număr întreg, numerele codului începând de regulă cu numărul 1.

2. Codul circuitului hidraulic:

– un circuit reprezintă totalitatea componentelor/echipamentelor hidraulice care deservesc integrat un singur motor hidraulic;

– codul reprezintă un număr întreg care începe cu zero, iar numerotarea se realizează continuu pentru fiecare circuit cu numere crescătoare.

3. Codul componentei hidraulice:

– este un cod literar;

– dacă nu sunt alte coduri impuse prin documentația de proiectare ale acționării hidraulice, pentru codificarea componentelor unui circuit hidraulic vor fi utilizate următoarele litere:

P: pompe hidraulice și compresoare;

A: motoare hidraulice (actuatori hidraulici);

M: motoare primare pentru antrenarea pompelor hidraulice sau ale compresoarelor;

S: senzori, traductoare, limitatoare, etc.;

V: aparatele pentru distribuție, reglare și control (distribuitoare, supape, drosele, etc.);

Z: alte componente/echipamente hidraulice.

4. Codul numărului componentei hidraulice:

– este un cod numeric (se recomandă să se înceapă cu cifra zero) și se aplică componentelor hidraulice și echipamentelor auxiliare care fac parte din același circuit;

– numerotarea se realizează progresiv și începe cu elementele aflate lângă pompă, numerotarea urmărind traseul fluidului hidraulic pompă-motor.

2.5.3.Simboluri grafice convenționale utilizate în acționările hidraulic

1. Conversia energiei.

2 Motoare rotative și liniare

3. Distribuitoare

4.Supape de sens și derivate

5. Supape pentru controlul presiunii

6.Componente pentru controlul debitului

7.Transmisia energiei

8. Metode de comandă manuală

9. Comenzi mecanice

10.Comenzi electrice

11.Comandă pneumatică

12. Comenzi combinate

13. Alte echipamente

3. Presa hidraulică

Domeniu de utilizare,

Presa PH80 poate fi utilizata la fabricarea celor mai diverse piese, pentru operatii de termoformare.

Presa este utilizată pentru termoformare și are:

-un platou superior mobil încălzit cu termorezistenta și termostat la o temperatură reglabilă

-un platou inferior fix încălzit cu termorezistența și termostat la o temperatură reglabilă

-un aruncător hidraulic

În cadru lucrării se va urma modernizarea unei prese hidraulice PH 80 și va cuprinde următoarele etape;

3.1 Proiectare hidraulică;

3.2 Caracteristici tehnice principale;

3.3 Descrierea mașinii;

3.4 Ciclu de lucru;

3.5 Componentele presei hidraulice;

3.6.Compomentele schemei hidraulice.

3.7.Compomentele panoului electric (Aparatajul electric)

3.8 Schema hidraulică;

3.9 Scheme electrice;

3.1 Proiectare hidraulică;

Presele hidraulice dezvoltă forțe mari pe toata lungimea cursei culisoului și asigură viteze de lucru relativ constante pe tot timpul de presare, forța nominală a presei ( are o valoare de 80 de tone echivalent a 800 KN. În funcție de valoarea forței nominale care reprezintă de fapt forța pană la care poate fi încărcată presa și care este stabilită în raport cu forța de deformare maximă necesară pentru realizarea presării pieselor .

Presiunea nominală ( la care se realizează forța nominală în cilindrii de lucru pentru presa PH 80 este de: ,

Diametrele cilindrilor:

Plunjer presare 250×400

Doi cilindrii de ridicare x400

Un cilindru aruncător x200

3.1Formule de calcul:

3.1.1Cilindru hidraulic (berbec).250×400

– Suprafața pistonului:

[]; unde d1= Diametru pistonului [mm]; de unde rezulta A=490.625 [];

Forța pe cilindru:

[KN]; de unde rezulta =80.953125 Tforță.

Forța:

F=p*A unde, F= Forța [ daN ];

p= Presiunea de lucru [ bar ];

A= Suprafața activă []; de unde rezultă F=809.531 [daN].

Presiunea:

, = presiunea teoretică fară a lua în considerare pierderile din frecare, de unde rezultă .

Viteza cursei:

rezultă v=0,274871 ; sau

Debitul necesar: = []; de unde rezulta =20.3 [].

=*60 [];

Q= [];

Timpul cursei: [ s ] unde : t – timpul cursei [ sec ];

h – cursa [ mm ];

A – suprafața activă []; de unde rezultă timpul cursei de 5.8 [ s ] .

– Cilindrea: [ l ] , rezultă cilindrea V=19.625 [ l ].

3.1.2 Cilindru hidraulic 2xcilindrii ridicare x400

– Suprafața pistonului:

[]; unde d1= Diametru pistonului [mm]; de unde rezulta A=24.6176 [];

Suprafața tijei pistonului:

[]; unde d2= Diametru pistonului [mm]; de unde rezulta A= 8.0384 [];

Suprafața inelara a pistonului:

[]; unde = Suprafața inelară a pistonului [mm]; de unde rezultă A= 16.57 [];

Forța pe cilindru

Forța de împingere :

[KN]; de unde rezulta =0.4061904 [KN];

Forța de împingere :

[KN]; de unde rezulta =0.2735568 [KN];

Forța tijei :

[KN]; de unde rezulta =0.1326336 [KN];

Forța:

F=p*A unde, F= Forța [ daN ];

p= Presiunea de lucru [ bar ];

A= Suprafața activă []; de unde rezultă F=809.531 [daN].

Presiunea:

, = presiunea teoretică fară a lua în considerare pierderile din frecare, de unde rezultă .

Viteza cursei:

rezultă v=0.2982684269 ; sau

Debitul necesar:

= []; de unde rezulta =20.3 [].

=*60 [];

Q= [];

Timpul cursei : [ s ] unde : t – timpul cursei [ sec ];

h – cursa [ mm ];

A – suprafața activă []; de unde rezultă timpul cursei de 2.91 [ s ] .

Cilindrea:

[ l ] , rezultă cilindrea V=0.984704 [ l ].

3.1.3 Cilindru hidraulic cilindru aruncător x200

– Suprafața pistonului:

[]; unde d1= Diametru pistonului [mm]; de unde rezulta A= 226.865 [];

Suprafața tijei pistonului:

[]; unde d2= Diametru pistonului [mm]; de unde rezulta A= 50.24 [];

Suprafța inelara a pistonului:

[]; unde = Suprafata inelara a pistonului [mm]; de unde rezulta A= 176.625 [];

Forța pe cilindru:

Forța de împingere :

[KN]; de unde rezulta = 3.7432725 [KN];

Forța de impingere :

[KN]; de unde rezulta = 2.9143125 [KN];

Forța tijei :

[KN]; de unde rezulta = 0.82896 [KN];

Forța:

F=p*A unde, F= Forța [ daN ];

p= Presiunea de lucru [ bar ];

A= Suprafata activă []; de unde rezultă F=8.2896 [daN].

-Presiunea:

, = presiunea teoretică fară a lua în considerare pierderile din frecare, de unde rezultă .

Viteza cursei:

rezultă v=0,274871 ; sau

Debitul necesar:

= []; de unde rezulta =20.3 [].

=*60 [];

Q= [];

Timpul cursei:

[ s ] unde : t – timpul cursei [ sec ];

h – cursa [ mm ];

A – suprafața activă []; de unde rezultă timpul cursei de 1.34 [ s ] .

-Cilindrea:

[ l ] , rezultă cilindrea V=4.5373 [ l ].

3.2 Caracteristici tehnice principale:

3.3 Descrierea mașinii;

Presa PH80-ELT , este o presă cu acționare electrohidraulică, care se compune dintr-un batiu pe coloane, pe care sunt montate diverse alte ansamble.

La partea superioară, pe platoul fix superior este amplasat cilindrul de presare cu supapă de umplere și bazinul de umplere.

Instalația hidraulică constă dintr-o electropompă, un bloc hidraulic de control al presiuni și acționare aruncător, un bloc hidraulic de distribuție prins de rezervorul de umplere și alte aparate și conducte amplasate pe rezervorul hidraulic .

Echipamentul electric este amplasat intr-un dulap montat pe batiul presei si este destinat actionarii motorului pompei hidraulice și celorlalte aparate hidraulice ce conduc la funcționarea presei, precum și a rezistențelor de încălzire

3.4 Ciclu de lucru

3.4.1 Ciclul 1-semiautomat

Condiții inițiale.

Platoul superior sus , tija aruncator jos

La cobararea si presarea cu platoul mobil trebuie apăsate ambele butoane de pe pupitru concomintent și tinute apăsate pâna la trecerea la viteză lentă,

1.Coborare rapidă platou mobil

Cama de schimbare viteza se va amplasa astfel incit operatorul sa nu poată introduce mana intre semimatrița de sus si cea de jos.

2.Coborare lentă și presare pana la atingerea presiunii P1=maxim160 bar.

3.Ridicare aruncator si presare pana se atinge o presiune reglata la un presostat (presiune limitata prin supapa de reducere)

3.Menținere presare cu aruncatorul timp de 5-10 minute (timp reglabil dT1)

4.Menținere in poziție a platoului mobil si a aruncatorului ,fara presiune la pompă timp de 20 minute pentru coacere (dT2)

In timpul de coacere daca presiunea în cilidrul de presare este între limitele programate la pesostaul H6 (SP1 si RP1) motorul se oprește, Când presiunea scade sub RP1, motorul repornește automat și funcționează până când presiunea crește la valoarea SP1.

La expirarea timpului programat pentru coacere mașină continua ciclul conform ciclogramei programului respectiv.

3.4.2 Ciclul 2-semiautomat (selectorul pe pozitia 4)

Condiții inițiale: platoul mobil sus, aruncător jos

La coborârea si presarea cu platoul mobil trebuie apăsate ambele butoane de pe pupitru concomitent si ținute apăsate pana la trecerea la viteza lentă.

1.Coborare rapidă platou mobil

Comanda se da de la pupitrul la 2 mâini.

Daca platoul mobil a ajuns in zona cursei de lucru se continua presarea și urmează ridicarea.

2. Coborâre lentă și presare pana la atingerea presiunii P1=160 bar.

Menținere in poziție a platoului mobil, fără presiune la pompa timp de 20 minute pentru coacere

În timpul de coacere dacă presiunea în cilindrul de presare este între limitele programate la presostatul H6 (SP1 si RP1) motorul se oprește. Când presiunea scade sub RP1 motorul repornește automat și funcționează până când presiunea crește la valoarea SP1.

La expirarea timpului programat pentru coacere mașina continua ciclul conform ciclograma programului respectiv.

3. Ridicare platou mobil pana pe limitator.

4. Extragere piesă prin ridicare tijă aruncător pană pe limitator.

5. Coborâre tijă aruncător în poziție inițială pe limitator.

3.4.3 Ciclul 3-semiautomat (selectorul pe poziția 5)

1.Coborare rapidă platou mobil

Cama de schimbare viteza se va amplasa astfel încât operatorul sa nu poată introduce mana intre semimatrița de sus si cea de jos.

Comanda se da de la pupitrul la 2 mașini. Daca platoul mobil a ajuns in zona cursei de lucru se continua presarea si urmează ridicarea.

2.Coborare lenta si presare pana la atingerea presiunii P1max=160 bar.

Menținere in poziție a platoului mobil fără presiune la pompa pompa-timp de 20 minute pentru coacere

In timpul de coacere daca presiunea in cilindrul de presare este intre limitele programate la presostatul H6 (SP1 si RP1) motorul se oprește, Când presiunea scade sub RP1 motorul repornește automat si funcționează până când presiunea creste la valoarea SP1.

La expirarea timpului programat pentru coacere mașina continua ciclul conform cicloramei programului respectiv.

3.Ridicare platou mobil pană pe limitator

4.Extragere piesa prin ridicare tija aruncător pana pe limitator la comanda manuala din butonul de pe pupitru.

5.Coborare tija aruncător in poziție inițiala pe limitator limitator la comanda manuala din butonul de pe pupitru.

3.4.4 Comenzi manuale:

Se vor prevedea butoane pentru comenzi manuale pentru mișcările sus-jos ale platoului mobil și ale aruncătorului, la coborârea și presarea cu platoul mobil trebuie apăsate ambele butoane de pe pupitru concomitent și ținute apăsate pană la trecerea la viteză lentă . Pentru platoul mobil comenzile se dau din butoanele de pe pupitru, iar pentru aruncător se prevăd alte doua butoane.

La comenzile manuale mișcarea se va sfârși la atingerea limitatorilor

Scoatere piesei si introducerea noului semifabricat-material se face manual de catre operator, utilizând scule care sa evite introducerea mâinilor in zona periculoasa dintre semimatriță de sus si cea de jos.

3.4.5 Punerea în funcțiune a presei se va face cum urmează:

– se trece întreruptorul general Q0 pe poziția acționat;

– se comandă pornirea pentru un scurt timp a motorului de antrenare a pompei hidraulice pentru a verifica sensul de rotație al motorului.

– Sensul corect, dreapta este indicat printr-o săgeată înscripționată pe motor. Daca sensul de rotație este greșit, se schimba doua faze ale rețelei de alimentare a presei.

În nici un caz nu se vor efectua modificări în cutia de borne a motorului.

– se va elimina aerul din instalația hidraulică prin efectuarea câtorva curse maxime;

– se vor executa reglajele cursei de lucru, a cursei de revenire, a presiunii de lucru

– se comanda începerea lucrului.

In funcție de regimul de lucru selectat presa va funcționa conform ciclogramei din schema hidraulica si conform descrierii de la partea electrica

3.4.6 Pornirea după o oprire de urgenta

Presa este prevăzută cu 2 butoane de oprire în caz de urgenta, cu ciuperca si colorate în roșu, poziționate unul pe pupitrul de comanda, al doilea pe dulapul electric.

În caz de urgența pentru oprirea presei se acționează unul dintre aceste butoane. Pentru pornirea presei trebuie deblocat butonul care a fost acționat, se înlătură cauza ce a generat urgența și apoi se trece mașina pe programul REGLAJ (selectorul pe poziția 2 ) , se pornește electropompa și se aduce mașina in starea necesara pentru pornirea unui nou ciclu semiautomat.

3.4.7 Oprirea

Oprirea normala

După încetarea lucrului se va proceda după cum urmează:

– se ridica platoul mobil

– se opresc motoarele electrice de antrenare a pompelor

– se trece selectorul pe poziția 0;

– se trece întreruptorul principal pe poziția 0 .

Oprirea de urgență

Oprirea de urgență a presei se poate realiza:

– Prin trecerea întreruptorului general pe poziția 0;

– Prin apăsarea unuia din butoanele cu ciuperca roșie.

3.4.8 . Reglare si rodaj:

Reglarea presiunii de lucru a presei.

Prin modernizarea presei –prin montarea unei noi pompe cu roti dințate, se poate utiliza o presiune de lucru de maxim 160 bar corespunzătoare unei forțe de 80 tone..

Cu supapa H2 se reglează presiunea de lucru din cilindrul principal în funcție de forța dorită.

P[bar] = F [tone] / 0,5

P=80 tone/0,5=160 bar

P=40 tone/0,5=800 bar

Presiunea se citește la manometrul H12.

Reglarea cursei de lucru,

Cursa se reglează prin poziționarea limitatorului S3 sau , in cazul când se presează până la o presiune reglată, prin reglarea presiunii maxime admise (presiunea de lucru) la supapa H2 si prin reglarea presostatului H6 sa dea semnal la presiunea de lucru dorită minus 10 bar. La presostat se reglează SP1 la presiunea de lucru minus 10 bar conform instrucțiunilor din cartea tehnica a presostatului si RSP1=SP1-20bar.

Rodaj,

În vederea rodajului, presa va fi amplasată și montată conform indicațiilor, după care presa va lucra în regim normal de lucru timp de 600 ore.

În timpul rodajului se va acorda o atenție deosebită următoarelor aspecte:

– promptitudinea răspunsului la comenzi;

– precizia si calitatea operațiilor efectuate;

După 600 ore se spală bazinul și se înlocuiește uleiul.

3.5 Componentele presei hidraulice

1. Batiu în construcție cu coloane

2.Cilindrul

3.Platou fix superior

4.Platou mobil

5.Masa fixa

6.Aruncător

7.Pupitru comanda

8.Instalația hidraulică

9.Instalația electrică

.

3.5.1Constructia, descrierea si funcționarea principalelor elemente ale presei

1. Batiul

Batiul este o construcție cu coloane și platouri fixe.

2. Cilindrul principal

Este de tip plunjer si asigura forța de presare.

3. Masa mobilă

Se montează solidar cu tija pistonului si pe ea se montează partea superioara a sculelor de lucru (semimatriță superioară).

4. Masa fixă

Constituie suportul parții inferioare a sculelor.

6. Instalația hidraulică

Instalația hidraulica cuprinde diferitele ansambluri hidraulice pe presă: electropompa, blocuri hidraulice, filtre, aparataj hidraulic tip traseu precum si racorduri, țevi si alte elemente auxiliare necesare realizării fizice a instalației. Schema hidraulica este prezentata în planșa 1 , iar ciclograma de lucru este prezentata în planșa 2 …. Presiunea maxima în circuitul de lucru este de 160 bar.

8.Electropompa

Electropompa e compusă dintr-un motor de 7,5 kw/1500rpm , un cuplaj elastic, un corp de legătură si o pompa cu roți dințate având 14 cm3/rot.

9.Aparatajul de reglare si distribuite

Pe circuitul de refulare din pompa principala este prevăzută o supapă de presiune cu comanda electrica H2 .

Presiunea se citește la manometrul H12 .

Supapa H2 se reglează la presiunea P1=maxim 160 bar.

Supapa de reducere H15 reglează presiunea de lucru dorita la aruncător.

Presostatul H17 se reglează la presiunea necesara a fi atinsa in circuitul aruncătorului.

La presostatul H6 se reglează presiunea necesară a fi atinsă și cea minimă necesară in timpul coacerii în circuitul cilindrului principal.

Pe circuitul prin care uleiul iese din cilindrii auxiliari la coborâre, este amplasată o supapă de siguranță H10, reglata la 100 bar.

10. Punctele de ungere

Punctele de ungere sunt cele prevăzute la platoul mobil.

11. Instalația electrică

– Tensiune comandă electromagneți: 24Vcc

– Rezistente încălzire:

– pe platoul mobil vor fi 3 rezistente de cate 600W ( cate una pe fiecare faza) si un termocuplu.

– pe masa presei vor fi 3 rezistente de cate 600W ( cate una pe fiecare faza) si un termocuplu.

3.6.Compomentele schemei hidraulice (Aparatajul hidraulic)

3.6.1 Descrierea aparatajul hidraulic

M1 Motor.

Figură

Motoarele hidraulice sunt echipamente care transformă puterea uleiului hidraulic generată de pompele hidraulice in forța de rotație, care la râdul sau asigură energia necesară angrenarii diferitelor componente.

Figură

Motoarele hidraulice retransforma energia potențiala a lichidului primită de la generator în energie mecanică cu care acționează apoi elementul final în mișcare de rotație, de translație sau oscilantă (alternativa). Deci, forma acestor motoare poate fi, după traiectoria mișcării pe care o realizează:

– circulare (rotative)

– liniare (rectilinii)

– oscilante (alternative)

H1 Pompă cu roți dințate

Pompă simplă

Figură

1-corpul pompei;

2- rotor conducator;

3- rotor condus;

4- capace laterale;

5-lagare;

6-garnitura de etansare; 7-capac;

A- camera de absorbtie;

B-R- camera de refulare;

n -turatia de antrenare;

Caracteristici : simplitate constructivă , cost redus , debit constant

Figură

• Pompele volumice (PH) – sunt ansamble care imprimă mediului hidraulic de lucru energie hidrostatică caracterizată prin presiune și debit . Ele recepționează energia mecanică produsă de o mașină de forță și caracterizată de momentul Mi și turația ni și o transformă în energie hidrostatică. Aproape toate pompele sunt acționate în mișcare de rotație.

Figură

Tabelul 1.1.

H2 Supapă de presiune

Figură

Supapele de presiune sunt destinate asigurării presiunii dorite pe anumite circuite hidraulice. Ele pot fi în poziție normală, neacționate, normal închise sau normal deschise. Cele normal deschise au rol de supape de deversare (de descărcare) iar cele normal închise au rol de supape de siguranță.

Tabelul 1.6.

H3 Supape de sens

Figură

Supapele de blocare asigură transmiterea debitului într-o singură direcție pe conductele pe care se montează. Sub aspect constructiv, supapele de blocare se întâlnesc în varianta cu scaun. Pe scaun poate presa o bilă sau un taler conic.

Tabelul 1.5.

H4 Distribuitor

Figură

Elementele de distribuție au rolul de a dirija agentul motor spre diferitele conducte ale schemei hidraulice. Echipamentul de distribuție al acționării hidrostatice este constituit din: robinete distribuitoare, distribuitoare cu bilă, distribuitoare cu sertar și supape de sens unic.

Figură

Sertărașele distribuitoare sunt cele mai răspândite elemente de distribuție din sistemele de acționare hidrostatică și se întâlnesc într-o gamă variată de soluții constructive de aceea, simbolizarea lor va cuprinde pe lângă simbolul propriu-zis și un cod numeric exprimat printr-o fracție ordinară unde la numărător se va înscrie numărul căilor hidraulice racordate la distribuitor iar la numitor, numărul fazelor de lucru pe care le poate realiza distribuitorul. Astfel că 4/3 înseamnă că distribuitorul are 4 căi de racordare și 3 faze de lucru.

H6 Presostat

Figură

Presostatele hidraulice, sunt folosite intr-o varietate de moduri. Acest tip de presostat face ca o lumina de avertizare sa se aprindă atunci când presiunea uleiului scade la un nivel care poate cauza probleme motorului

H8 Deblocabilă

Figură

Module de reținere – Supapa HR-014 (Pilot) – TN6, funcționează la presiuni de până la 350 bar și cu debit maxim de 60 litri pe minut

H9. Droser

Figură

Echipamentul de reglare a debitului pe circuitele hidraulice constă în montarea unor rezistențe fixe sau reglabile (drosele) pe circuit, care laminează debitul de agent motor, fracționându-l și administrându-l la valoarea dorită motorului hidraulic

Figură

Din punct de vedere constructiv și al poziției de montare în schema hidraulică, droselele sunt de două categorii:

drosele de traseu, care se montează direct pe conductele schemei hidraulice și care pot fi cu sau fără supapă de sens;

drosele de panou, care se montează pe panoul de comandă al instalației hidraulice și care sunt întotdeauna însoțite de supape de sens.

Simbolizarea acestor elemente de reglare a debitului este data în tabelul 1.7.

Tabelul 1.7.

Dimensiuni droser HQ-014

FiFigură

H11 Rubinet manometru

Figură

Un robinet manometru reprezinta instrumentul ideal pentru reducerea presiunii unui fluid, pana la atingerea valorii dorite. Acest produs hidraulic este utilizat în cazul lichidelor, in procese din diverse industrii..

Figură

H12 Manometru cu glicerină

Figură

Aparatele de măsură și control au rolul de a măsura și indica parametrii de lucru ai agentului motor: presiunea se măsoară cu manometrul, debitul cu debitmetrul iar temperatura cu termometrul. Simbolizarea acestor aparate este indicată .

H15 Supapă de reducere.

Figură

Rolul supapelor de reducere a presiunii este de a micșora presiunea de ieșire din aparat în aval de supapa, pe diferite circuite hidraulice. Aceasta presiune menține constanta presiunea de ieșire  indiferent de presiunea de intrare. Supapele de reducere a presiunii, din punct de vedere al montajului în instalație, sunt pe placa sau modulare. Din punct de vedere al comenzii, supapele de reducere sunt cu comanda directa sau pilotata.

Figură

H20 Răcitor

Figură

Răcitorul hidraulic are rolul de a menține uleiul la o temperatura care să asigure o bună funcționare într-o instalație hidraulică .

H21 Filtru retur

Filtrele sunt elemente destinate purificării agentului motor

Figură

Ele au rolul să rețină atât particulele mecanice cât și produsele de oxidare din agent. Într-o schemă hidraulică trebuie să existe minim trei filtre și anume: filtrul de umplere și aerisire, filtrul pe conducta de aspirație a pompei și un alt filtru montat în schema hidraulică.

Figură

H22 Sorb

Filtru grosier, în general cu ochiuri metalice. Sorbul poate constitui un filtru complet sau doar un element

Figură

Rezistență de încălzire cu protecție ceramica

Figură

Presa PH80 poate fi utilizată la fabricarea celor mai diverse piese, pentru operații de termoformare. Pentru operatile de termoformare este necesară ca suprafața de lucru să fie încalzită.

Rezistente încălzire:

– pe platoul mobil vor fi 3 rezistențe de câte 600W ( câte una pe fiecare fază) și un termocuplu

– pe masa presei vor fi trei rezistențe de câte 600W ( câte una pe fiecare fază) și un termocuplu

3.7.Compomentele panoului electric (Aparatajul electric)