Введение в конструкцию гидравлического пресса

Будучи «носителем власти» в промышленном производстве, за мощными функциями гидравлического пресса скрывается точно скоординированная структурная система. От основной выходной мощности до мельчайших компонентов управления, каждая часть берет на себя уникальные обязанности, совместно обеспечивая эффективную передачу энергии и точное регулирование.

Ⅰ. Основной блок: «Стальной скелет» Несущая сила

Основная рама является физической основой гидравлического пресса, состоящей в основном из рамы, гидравлического цилиндра, подвижной поперечины, рабочего стола и других компонентов, а также является носителем, который непосредственно завершает обработку заготовок.

1. Стойка: стабильное ядро ​​поддержки.

Функция рамы – выдерживать огромную силу реакции, создаваемую гидравлическим прессом во время работы, обеспечивая жесткость и устойчивость всей машины. По различиям конструктивных форм стеллажи можно разделить на четыре основные категории:

(1) Четырехколонная рама: это наиболее распространенная форма рамы, состоящая из верхней перекладины, нижней перекладины и четырех колонн. Перекладины и колонны скреплены между собой гайками, образуя замкнутый силовой каркас. Верхняя поперечина служит для установки главного гидроцилиндра, нижняя поперечина служит основанием рабочего стола, а колонна обеспечивает направление подвижной поперечины. Преимущество этой конструкции заключается в равномерном распределении усилий и высокой жесткости, что позволяет эффективно распределять нагрузку во время работы. Он широко используется в таких сценариях, как ковка и штамповка, требующих высокого давления.

(2) Однорычажная рама (тип C): общая форма имеет С-образную форму, с одной колонной и одной перекладиной, выполненными как одна деталь. Его наиболее характерной особенностью является то, что он открыт с трех сторон, что обеспечивает большое рабочее пространство и облегчает извлечение и размещение заготовок сбоку. Он особенно подходит для таких процессов, как запрессовка и правка длинных деталей в форме полос. Однако из-за силы с одной стороны его жесткость относительно слабая, и его обычно используют в гидравлических прессах среднего и малого тоннажа.

(3) Рама рамного типа: образуется путем сварки или болтового соединения левой и правой колонн, а также верхних и нижних поперечин, образуя замкнутую прямоугольную раму. Эта конструкция обладает чрезвычайно высокой жесткостью и отличной устойчивостью к эксцентричным нагрузкам. Он может поддерживать высокую точность в сложных силовых условиях и часто используется в таких областях, как автомобилестроение и аэрокосмическая промышленность, где точность обработки очень высока.

(4) Горизонтальная рама: в отличие от вертикальной рамы, на которую действует вертикальная сила, гидравлические цилиндры горизонтальной рамы расположены горизонтально. В основном он используется для экструзии и правки длинных деталей вала, а также для вытягивания и формования металлических профилей. Его структура компактна, что удобно для использования с производственными линиями для автоматизации операций.

2. Гидравлический цилиндр: прямой выходной конец мощности.

Гидравлический цилиндр — это основной компонент, преобразующий гидравлическую энергию в механическую, что эквивалентно «силовому сердцу» гидравлического пресса. В основном он состоит из цилиндра цилиндра, поршня, штока поршня, уплотнительного устройства и т. д. Под давлением гидравлического масла поршень движется вперед и назад, приводя в движение подвижную перекладину для выполнения таких действий, как нажатие и обратный ход. В соответствии с различными рабочими требованиями гидравлические цилиндры можно разделить на цилиндры одностороннего и двойного действия. Цилиндр одностороннего действия может двигаться только в одном направлении под действием гидравлического масла, а его обратному ходу способствуют пружины, сила тяжести или внешняя сила. Цилиндры двустороннего действия обеспечивают двунаправленное движение поршня за счет контроля направления входа и выхода гидравлического масла и используются более широко. Для больших гидравлических прессов также применяется многоцилиндровая комбинированная форма. Благодаря технологии синхронного управления гарантируется точность движения нескольких гидравлических цилиндров и создается более равномерное давление.

3. Подвижная перекладина и рабочий стол: «сцена» для обработки заготовки.

Подвижная траверса жестко связана со штоком поршня и перемещается вверх и вниз (или горизонтально) вдоль колонны или направляющей под приводом гидроцилиндра. Его нижняя поверхность используется для установки верхней формы. Для обеспечения точности перемещения между подвижной траверсой и колонной обычно используются высокоточные направляющие втулки или линейные направляющие в сочетании с системой смазки для уменьшения трения и износа. Рабочий стол закреплен на нижней перекладине станины и служит для установки нижней формы и размещения заготовки. Некоторые рабочие столы гидравлических прессов также имеют мобильную функцию. Приводимые в движение гидравлическими цилиндрами, они могут перемещаться вперед и назад или влево и вправо, облегчая снятие и размещение заготовок и замену форм, тем самым повышая эффективность производства.

Ⅱ. Энергосистема: «Станция снабжения» энергии

Функция силовой системы заключается в обеспечении непрерывной и стабильной гидравлической энергии для гидравлического пресса. В основном он состоит из таких компонентов, как электродвигатель, гидравлический насос и масляный бак.

1. Гидравлический насос: основа преобразования энергии

Гидравлический насос является ядром силовой системы. Он преобразует механическую энергию, вырабатываемую двигателем, в гидравлическую энергию и обеспечивает подачу масла под высоким давлением во всю гидравлическую систему. Существует три распространенных типа гидравлических насосов:

Шестеренчатые насосы: они имеют простую конструкцию, низкую стоимость и надежную защиту от загрязнения. Однако их выходное давление относительно низкое, а пульсация потока велика. Чаще всего они используются в небольших гидравлических прессах, где требования к давлению и точности невысоки.

(2) Лопастные насосы: они отличаются равномерным потоком, низким уровнем шума и плавной работой. Они могут обеспечивать среднее давление и подходят для сценариев с высокими требованиями к рабочей стабильности, таких как растяжение тонких листов и формование порошка.

(3) Плунжерный насос: он обеспечивает всасывание масла и давление за счет возвратно-поступательного движения плунжера внутри цилиндра. Он может создавать чрезвычайно высокое давление и имеет широкий диапазон регулирования расхода, что делает его предпочтительным выбором для больших и высокоточных гидравлических прессов. Однако к плунжерным насосам предъявляются относительно высокие требования к чистоте гидравлического масла, а затраты на их обслуживание также относительно высоки.

2. Режим привода: схема питания выбирается по мере необходимости.

В основном существует два способа привода гидравлических прессов:

(1) Прямой привод насоса: Гидравлический насос напрямую подает масло под высоким давлением в гидравлический цилиндр. Давление в системе регулируется через предохранительный клапан, а направление масла меняется с помощью распределительного клапана. Этот метод имеет простую структуру и малые потери энергии. Он может автоматически регулировать давление в зависимости от нагрузки и в основном используется в гидравлических прессах малого и среднего размера.

(2) Привод насоса-аккумулятора: в систему добавляется аккумулятор. Когда подача масла гидравлическим насосом превышает потребность, избыточная гидравлическая энергия сохраняется в аккумуляторе. Когда системе требуется внезапный большой расход, аккумулятор высвобождает накопленную энергию, чтобы помочь гидравлическому насосу подавать масло. Такой подход позволяет снизить мощность гидравлического насоса и двигателя, снизив потребление энергии. Однако его структура относительно сложна, и он в основном используется в тех случаях, когда большие гидравлические прессы или несколько гидравлических прессов разделяют мощность.

3. Масляный бак: «Центр хранения и очистки» гидравлического масла.

Масляный бак используется не только для хранения гидравлического масла, но также служит для отвода тепла, осаждения примесей и отделения пузырьков воздуха в масле. Внутренняя часть масляного бака обычно оборудована перегородкой, отделяющей зону всасывания масла от зоны возврата масла, предотвращая попадание примесей из возвратного масла непосредственно в гидравлический насос. Между тем, топливный бак также оснащен такими принадлежностями, как воздушные фильтры, указатели уровня масла и термометры, которые облегчают мониторинг и техническое обслуживание. Для обеспечения чистоты гидравлического масла на обратном канале масляного бака установлен фильтр. Фильтрующий элемент следует регулярно заменять, чтобы предотвратить попадание загрязнений в систему и повреждение прецизионных компонентов.

Ⅲ. Гидравлическая система управления: точный «командный центр»

Система гидравлического управления отвечает за регулирование давления, расхода и направления гидравлического масла, управление последовательностью действий, скоростью и давлением гидравлического пресса и является эквивалентом «мозга» гидравлического пресса. В основном он состоит из различных гидравлических клапанов, датчиков, компонентов электрического управления и т. д.

1. Гидравлический клапан: «Регулирующий клапан» для масла.

Гидравлические клапаны являются основными компонентами систем управления и могут быть разделены на три категории в зависимости от их функций:

(1) Клапаны регулирования давления: используются для регулирования и контроля давления в системе, включая предохранительные клапаны, редукционные клапаны, клапаны последовательности и т. д. Функция предохранительного клапана заключается в ограничении максимального давления в системе и предотвращении перегрузки. Редукционный клапан может снизить давление масла под высоким давлением до стабильного давления, необходимого системе. Клапан последовательности может управлять последовательностью действий нескольких гидравлических цилиндров в зависимости от величины давления.

(2) Клапан регулирования потока: изменяя площадь поперечного сечения потока масла, он регулирует поток гидравлического масла, тем самым контролируя скорость движения гидравлического цилиндра. Распространенные типы включают дроссельные клапаны и клапаны регулирования скорости, среди которых клапаны регулирования скорости могут поддерживать стабильный расход при изменении нагрузки и достигать равномерного движения.

(3) Распределительный клапан: используется для управления направлением потока гидравлического масла, позволяя запускать, останавливать и реверсировать гидравлические цилиндры. Наиболее часто используемый тип – гидрораспределитель. Перемещая сердечник клапана, он меняет путь масла, позволяя гидравлическому цилиндру выполнять такие действия, как движение вперед и назад. В современных гидравлических прессах в основном используются электромагнитные распределительные клапаны, которые обеспечивают дистанционное управление и автоматизацию работы с помощью электрических сигналов.

2. Электрическое и интеллектуальное управление: гарантия точности и эффективности. С развитием промышленной автоматизации система управления гидравлическими прессами постепенно перешла от традиционного релейного управления к управлению ПЛК (программируемому логическому контроллеру) и сервоуправлению. Система управления ПЛК может реализовать сложную логику действий посредством программирования, поддерживать полуавтоматические и полностью автоматические циклические операции, а также может интегрировать сенсорный экран, чтобы облегчить операторам настройку параметров процесса, таких как давление, ход и время удержания давления. Система сервоуправления представляет собой современную высокотехнологичную технологию. Он обеспечивает точное регулирование расхода и давления гидравлического масла в замкнутом контуре за счет привода регулируемого насоса с серводвигателем. По сравнению с традиционными системами управления точность регулирования давления сервогидравлических прессов может достигать ±0,5%, а точность смещения - 0,001 миллиметра. В то же время он может регулировать мощность в реальном времени в зависимости от нагрузки, достигая значительного эффекта энергосбережения, при этом удельное энергопотребление снижается более чем на 30%. Кроме того, интеллектуальный гидравлический пресс также может быть оснащен датчиками и технологией Интернета вещей для мониторинга рабочего состояния оборудования в режиме реального времени, выдачи предупреждений о неисправностях и проведения удаленной диагностики, что значительно повышает надежность и эффективность обслуживания оборудования.

Ⅳ. Вспомогательные системы: «Закулисная гарантия» стабильной работы

Помимо основной машины, системы питания и системы управления, гидравлический пресс также оснащен рядом вспомогательных систем, включая систему охлаждения, систему смазки, защитные устройства и т. д. Хотя они не участвуют непосредственно в преобразовании энергии, они имеют решающее значение для стабильной работы и срока службы оборудования.

1. Система охлаждения: «Чудо охлаждения» для контроля температуры масла.

Когда гидравлический пресс работает, при циркуляции гидравлического масла в системе выделяется тепло, вызывающее повышение температуры масла. Чрезмерно высокая температура масла приведет к снижению вязкости гидравлического масла, ускорению старения уплотнений и даже повлияет на нормальную работу системы. Функция системы охлаждения заключается в поддержании температуры гидравлического масла в разумном диапазоне (обычно 30–50 ℃) с помощью радиаторов или устройств водяного охлаждения, обеспечивая стабильность и надежность системы.

2. Система смазки: «Смазка» для снижения износа.

Подвижные части гидравлического пресса (например, между подвижной перекладиной и колонной, а также между направляющими) во время движения создают трение. Система смазки образует масляную пленку за счет регулярного и количественного добавления смазочного масла в трущиеся детали, что снижает износ и продлевает срок службы компонентов. Методы смазки можно разделить на ручную смазку и автоматическую смазку. В больших гидравлических прессах обычно используются централизованные автоматические системы смазки, в которых смазочное масло подается к каждой точке смазки через масляные насосы для достижения точной подачи масла.

3. Защитные устройства: «Защитный щит» для операторов. Когда гидравлический пресс работает, он развивает огромную силу, поэтому защита безопасности имеет жизненно важное значение. Общие устройства безопасности включают в себя:

(1) Устройство защиты от перегрузки: когда давление в системе превышает заданное значение, предохранительный клапан автоматически открывается, чтобы сбросить давление и предотвратить повреждение оборудования из-за перегрузки. (2) Устройство ограничения хода: с помощью переключателей хода или фотоэлектрических датчиков диапазон перемещения подвижной поперечины ограничивается во избежание столкновения оборудования или повреждения заготовки из-за чрезмерного перемещения.

(3) Световая завеса безопасности: установлена ​​в рабочей зоне гидравлического пресса. Когда часть тела оператора попадает в опасную зону, световая завеса немедленно посылает сигнал, останавливающий работу оборудования и предотвращающий несчастные случаи.

(4) Кнопка аварийной остановки: кнопка аварийной остановки установлена ​​в ключевом положении оборудования. В случае возникновения чрезвычайной ситуации оператор может немедленно нажать кнопку, чтобы отключить электропитание оборудования и обеспечить безопасность персонала и оборудования.