Causa Análise e solução de quebra e queda do fundo do cilindro do cilindro da máquina de flexão

Depois que uma certa máquina de flexão foi usada por vários meses, verificou -se que o fundo do cilindro quebrou e o fundo do cilindro caiu e a válvula de enchimento também quebrou.

A parte inferior do cilindro é mostrada na Figura 1 e o dano da válvula de enchimento é mostrado na Figura 2. A vibração do impacto e o som de batimento de metal da válvula de enchimento podem ser claramente sentidos durante o trabalho da máquina de flexão.

（1) positivo （2） negativo

Figura 1 - - quebra do fundo do cilindro da máquina de comer

Figura 2— - preencher a quebra do assento da válvula

1. Análise de força do fundo do cilindro

A Figura 3 mostra a estrutura e as dimensões principais da parte inferior do cilindro da máquina de flexão. A Figura 4 mostra a estrutura e as dimensões principais da válvula de enchimento. A válvula de enchimento é instalada no orifício de φ105h8 na parte inferior do cilindro e é pressionada pela placa de cobertura. A placa de tampa e a parte inferior do cilindro são conectados por parafusos e o orifício de entrada de óleo é aberto na placa de cobertura. A válvula de enchimento é de uma estrutura de tipo normalmente aberta, em que a porta A é um orifício de enchimento líquido (orifício φ63) e o espaço anular do anel externo do assento da válvula se comunica com o orifício de enchimento líquido do cilindro de óleo e o A porta B se comunica com o cilindro de óleo através do orifício do fundo do cilindro. A porta X é a porta de controle hidráulica e o óleo de pressão da porta X empurra o núcleo da válvula para se mover, de modo que a superfície do cone do núcleo da válvula coopere com a superfície do cone para o assento da válvula para obter vedação. Como o diâmetro do núcleo da válvula é maior que o diâmetro da face do cone, o núcleo da válvula é fechado sob a pressão do óleo de controle, sua taxa de controle de pressão: i = 662/622 = 1,133

Figura 3 - - Estrutura e tamanho do fundo do cilindro da máquina de comer

Figura 4— - Estrutura da válvula preenchendo e as principais dimensões

1.1 Força de cisalhamento no fundo do cilindro

Para remover completamente o fundo do cilindro, ele pode ser calculado de acordo com a força de cisalhamento:

F = πdtrm （1）

D ——— O diâmetro do orifício de enchimento da válvula de enchimento;

t --—— A espessura do fundo do cilindro,

Rm ——— A resistência à tração do material do cilindro, RM ≈ 450mpa

Então: f ≈ 1780kn

Portanto, para remover completamente o fundo do cilindro, é necessária uma força de 1780 kN.

Calcule a carga estática do bobo de acordo com o diâmetro do plugue da válvula:

F1 = PA = pπd2/4 （2）

P ——— Pressão máxima do sistema hidráulico, p = 20mpa

d --—— diâmetro da válvula, d = φ66mm

Substituindo os dados: F1 = 68KN

Ou seja, a força de carga estática F1 ≤ F do núcleo da válvula não é a principal causa do fundo do cilindro.

1.2 Teorema do Impulse

F2*△ t = m*△ v (3)

Tempo de colisão entre corpos rígidos: △ t = 0,01 ~ 0,1s

Qualidade do carretel: M = 1kg

Velocidade do movimento da bobina:

V = 10*qn/60/π*[(d1/20) 2 - (d1/20) 2] (4)

q ——— Deslocamento da bomba, q = 80ml/r;

n ——— Velocidade do motor, n = 1750r/min;

D1 ——— Diâmetro da bobina;

D1 ——— Diâmetro da haste da mola.

Substituindo dados: v = 682 mm/s

O número de válvulas de enchimento de líquido é 2, porque a resistência do movimento do corpo da válvula da válvula de enchimento é grande, o movimento da válvula de enchimento dos dois cilindros tem uma sequência; portanto, o núcleo de bombeamento de uma válvula de enchimento é calculado de acordo com o fluxo total da bomba, v = 682 mm/ s.

Então, de acordo com a fórmula (3):

F2 = m · △ v/△ t ≈ 6,8 ~ 68n

Pode -se saber que F2 ≤ F, ou seja, a qualidade da bobina não é a causa da fratura do fundo do cilindro.

1.3 Impacto da pressão hidráulica

Depois que o líquido empurra o carretel, feche a pressão hidráulica do carretel:

F3 = pπd2/4 (5)

A pressão hidráulica é transmitida ao fundo do cilindro através da sede da válvula da válvula de enchimento. Depois que a bobina está fechada, a superfície ativa do óleo é o diâmetro externo máximo de todo o assento, e o impulso contínuo pode ser equivalentemente considerado como a massa m do objeto.

Portanto, pode ser obtido: m = f3 ≈ 173kn = 17300kg

De acordo com a fórmula (3) Teorema do Impulse:

F4 = 117kn ~ 1179kn

Em condições graves, a força de impacto F4 está próxima da força de cisalhamento F, e quanto menor o tempo de colisão entre os corpos rígidos, maior a força de impacto hidráulica. Embora a força seja menor que a força de cisalhamento, o fator de segurança é baixo em condições graves (s = 1780/1179 = 1,5).

Portanto, a principal causa do fundo do cilindro é o controle da pressão do óleo e a velocidade do movimento do carretel. Como a pressão hidráulica do núcleo da válvula atinge continuamente o fundo do cilindro em alta velocidade, o fundo do cilindro é fino e o fundo do orifício é uma estrutura em ângulo direito e há concentração de estresse. A concentração de tensão gerada pela força de impacto hidráulica no ângulo direito do fundo do orifício é maior que a força de ruptura do material e o ângulo reto no fundo do cilindro. As rachaduras são geradas até que estejam completamente quebradas.

Também pode ser visto no fundo do cilindro que o fundo do cilindro foi completamente deformado sob o impacto de alta velocidade do choque hidráulico, e a forma do fundo do cilindro é alterada para a mesma forma que o fundo da tigela e a deformação flexível do fundo do cilindro também é grande.

2. Análise de condição de trabalho do sistema hidráulico

Análises adicionais são realizadas em conjunto com o princípio hidráulico abaixo. O princípio hidráulico do bloco de válvula de origem da bomba é mostrado na Figura 5. A porta P é a porta de entrada de óleo, a porta T é a porta de retorno de óleo, a porta P2 é conectada ao bloco de válvula de cilindro principal, a porta E1 é conectada para a porta de controle da válvula de enchimento x e F1 é a válvula de pressão. Defina a pressão máxima de trabalho da porta da bomba como 20MPa, F2 é a válvula de pressão proporcional e defina a pressão de trabalho do sistema através do eletroímã proporcional 1Y1.

Figura 5—— Princípio hidráulico da válvula de válvula de bomba

No programa de controle da válvula de enchimento, os eletroímãs 1Y1 e 1Y2 são energizados ao mesmo tempo, F2 é construído alta pressão e a pressão de fechamento da válvula da válvula de enchimento é alta pressão. Neste momento, a válvula solenóide 1Y2 é selada com um amortecimento N1 (φ1,2mm). A taxa de fluxo do amortecimento a 20 MPa é calculada por orifícios de paredes finas.

CD ——— Coeficiente de fluxo de orifícios pequeno, CD = 0,7

A ——— Área de fluxo de orifícios

ρ ——— A densidade do óleo hidráulico, ρ = 900kg/m3

△ ρ ——— Diferença de pressão, △ ρ = 20mpa

Taxa de fluxo da bomba: q '= ηqn = 0,9 × 80 × 1,75 = 126L / min

η ——— Eficiência de volume da bomba de engrenagem

Pode -se saber que q> q ', ou seja, sob a alta pressão de 20MPa, a saída de fluxo da bomba de engrenagem pode passar completamente pelo orifício de amortecimento de 1,2 mm e a taxa de fluxo é alta.

Portanto, para resolver a força de impacto da válvula de enchimento no fundo do cilindro, é necessário reduzir a pressão de fechamento e a taxa de fluxo da válvula de enchimento.

3. Solução

(1) Modifique o programa de controle do PLC para que a válvula solenóide proporcional 1Y1 e o ElectroMagNet 1Y2 sejam energizados ao mesmo tempo, mas a pressão da válvula de pressão proporcional de controle 1Y1 não é ajustada para 20 MPa por vez A configuração de cerca de 5 MPa é de cerca de 0,4 s, de modo que, após a válvula de enchimento completamente fechada a baixa pressão, a pressão do sistema é aumentada para alta pressão. Isso reduz o impacto hidráulico da bobina da válvula de enchimento no fundo do cilindro em aproximadamente quatro vezes.

(2) Reduza a velocidade de movimento do plugue da válvula da válvula de enchimento, controle em v = 80 mm/s e reduza F4 em 8,5 vezes. A distância do movimento da bobina é de 25 mm. Calculado a essa velocidade, o tempo de fechamento é de cerca de 0,31s. O amortecimento inverso pode ser selecionado de acordo com a Equação (6) para selecionar o amortecimento apropriado N1.

Os dados de substituição podem ser obtidos: d '= 0,79 mm.

Portanto, o diâmetro do amortecimento N1 pode ser selecionado para ser φ0,8 mm.

(3) A espessura do fundo do cilindro é pequena e o fundo do orifício é um ângulo reto e há concentração de estresse. O cálculo da força pela força estática é suficiente, mas o projeto estrutural do cilindro também deve considerar as condições adversas sob impacto dinâmico. Portanto, a espessura do fundo do cilindro deve ser aumentada adequadamente para 20 mm, e a parte inferior do orifício de montagem da válvula de enchimento é arredondada e o assento da válvula de enchimento é chanfrado.

4. Conclusão

Através das duas medidas acima (1) e (2), a força de impacto hidráulica da válvula de enchimento pode ser reduzida em cerca de 34 vezes. Depois que o programa de controle é modificado, a vibração de choque da válvula de enchimento é fechada após o amortecimento, o cilindro e a válvula de enchimento são substituídos. O som é significativamente reduzido. Depois que a máquina de flexão é usada por vários meses, a parte defeituosa é removida, não são vistas marcas de dano e deformações e o fundo do cilindro não está quebrado. A medida foi mínima, mas o efeito foi muito bom.