不銹鋼管擠壓機(jī)的動(dòng)力源是高壓液體,如水或油。其壓力為20~32MPa,這是在生產(chǎn)實(shí)踐中,權(quán)衡各種利弊因素所得到的結(jié)果。因?yàn)橐后w壓力過(guò)低,擠壓機(jī)的結(jié)構(gòu)和閥門管道的尺寸都要增大,設(shè)備變得十分笨重。反之,如果液體壓力過(guò)高,水的流速過(guò)快,流動(dòng)的沖擊力增大,設(shè)備和管道容易損壞,密封也較困難。但是,隨著擠壓機(jī)噸位的增大,要滿足特大噸位擠壓機(jī)的需要,液體的壓力必須增高,不然,大型擠壓機(jī)的外形尺寸就很大。近代已經(jīng)出現(xiàn)超高壓擠壓機(jī),其液體工作壓力達(dá)到100MPa.因此,對(duì)擠壓機(jī)的管道,閥門以及其密封都提出了更高的要求。
提供擠壓機(jī)動(dòng)力源高壓水(油)的液壓系統(tǒng)是擠壓機(jī)的中樞。由水泵房的高壓水泵、高壓空氣罐、水一空氣罐(即蓄勢(shì)器)、空壓機(jī)、水箱、各種閥門、控制系統(tǒng)等組成。高壓水泵產(chǎn)生的高壓水送入水罐。在擠壓時(shí),水罐中的高壓水和高壓水泵的高壓水同時(shí)供應(yīng)給擠壓機(jī)??諝夤?、水罐(即氣一水罐)是一個(gè)蓄能器,起著擠壓力和擠壓速度的補(bǔ)償作用,以減小水泵的負(fù)荷。
為了在擠壓不銹鋼管過(guò)程中,保持高的和穩(wěn)定的擠壓速度,動(dòng)力源的壓力降不能超過(guò)10%.
擠壓機(jī)高壓管道系統(tǒng)的主要任務(wù)是要在一般的工作條件下,確保操作速度達(dá)到0~400mm/s,即便是在使用主柱塞的情況下也是如此。
液壓系統(tǒng)工作性能好壞的標(biāo)志是管道和控制器系統(tǒng)內(nèi)傳遞壓力介質(zhì)的速度。所有流過(guò)橫截面的尺寸應(yīng)該這樣確定:即使阻止流動(dòng)而引起的壓力下降不超過(guò)合理而又可以容許的限度,在閥門和管道中的磨損率保持在最小值,以及磨損不是由于流量的超速所造成。
如果是以水作為傳遞壓力的介質(zhì)時(shí),進(jìn)口閥流速的經(jīng)驗(yàn)公式如下:
對(duì)于3150t擠壓機(jī),主柱塞直徑為DKR=1150mm,主柱塞截面積FKR=103869c㎡,主柱塞的速度vkR=300mm/s,則所需要的水的流量為QKR=FKRDKR=311.607L/s.
1. 擠壓機(jī)主缸
傳壓介質(zhì)水或油在擠壓機(jī)主缸中經(jīng)過(guò)加壓后被壓縮,主缸壁認(rèn)為是剛性的。則其中傳壓介質(zhì)的壓縮體積為:
ΔQ = QKΔp
對(duì)于水而言,K=44×10-6(101.325kPa下);對(duì)于油而言,K=70×10-6(101.325kPa下)。
實(shí)際上,在擠壓過(guò)程中,主缸的容積是稍有增大的。因此,分別計(jì)算在擠壓開始時(shí),即最大坯料長(zhǎng)度下主缸容積的壓縮體積以及在擠壓柱塞最大行程時(shí),主缸容積的壓縮體積。
壓縮體積的作用如同機(jī)械彈簧,而此等效彈簧對(duì)于所計(jì)算的5000t擠壓機(jī)(水壓機(jī))為:
2. 擠壓機(jī)管道系統(tǒng)
擠壓機(jī)的管道系統(tǒng)的體積,對(duì)于所有的擠壓機(jī)都小于擠壓缸容積的15%。
5000t擠壓機(jī)在最大壓力下,所有高壓系統(tǒng)滑閥漏油量為油泵裝置最大輸送量的5%。
3. 擠壓機(jī)閥門與滑閥
在水壓擠壓機(jī)中,采用的閥門的漏損幾乎不影響擠壓速度。而在油壓擠壓機(jī)中控制系統(tǒng)則采用滑閥,滑閥與滑閥外殼之間的縫隙的漏損由下式求出:
一般漏損與壓力成正比,與油的黏度成反比,因而也與工作溫度有關(guān)。擠壓機(jī)的液壓控制系統(tǒng)是擠壓機(jī)的中框,起著控制、協(xié)調(diào)各主輔機(jī)械動(dòng)作的作用。
現(xiàn)代擠壓機(jī)的液壓控制是通過(guò)“電磁閥一單頂缸”系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的,老式擠壓機(jī)則是通過(guò)“手柄一凸輪”系統(tǒng)控制。
采用“電磁閥一單頂缸”控制液壓系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化操作,并且通過(guò)液壓連鎖可以防止事故發(fā)生。而“手柄一凸輪”控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,安全可靠,但不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。
圖8-32所示為1500t臥式擠壓機(jī)的控制系統(tǒng)圖。