Оборудование заводов по переработке пластмасс

КОНСТРУКЦИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРЕССА

Привод гидравлического пресса состоит из цилиндра с порш­нем и насоса. Создавая сравнительно небольшим усилием вы­сокое давление в рабочем цилиндре насоса, одновременно создают такое же давление и в рабочем цилиндре пресса; при _ этом усилие, развиваемое в цилиндре пресса, во столько раз больше усилия, действующего на поршень насоса, во сколько

Раз площадь поршня рабочего цилиндра больше площади порш­ня насоса.

Номинальное усилие смыкания гидравлического. пресса без учета потерь на трение в уплотнениях можно определить по формуле

Л D2

Т = —5-р (10.1)

Где D — диаметр плунжера гидроцнлиндра; Р — давление гидравлической жидкости.

В соответствии с ГОСТ 8200—70 гидравлические прессы, предназначенные для прессования изделий из пластмасс, вы-

Пускаются с номинальным усилием кН (тс) : 100(10), 160(16); 250(25); 400(40); 630(63); 1000(100); 1600(160); 2500(250); 4000(400); 6300(630). Для каждого типоразмера ГОСТ регла­ментирует: ход подвижной плиты, наибольшее расстояние меж­ду неподвижной и подвижной плитой, размеры стола, номи­нальное усилие и ход выталкивателя, скорость подвижной траверсы (плиты) при холостом, рабочем и возвратном ходах, скорость выталкивателя при рабочем ходе.

Четырехколонный одноэтажный гидравлический пресс (см. рис. 10.1, а) состоит из замкнутой силовой рамы, образованной нижней 17 и верхней 3 траверсами и соединяющими их четырь­мя цилиндрическими колоннами 10. Крепление колонн к тра­версам осуществляется при помощи массивных гаек 4. Главный цилиндр 1 неподвижно закреплен в верхней траверсе (архи­траве). К плунжеру 2 главного цилиндра 1 при помощи бол­та 18 крепится подвижная траверса (плита) 9, перемещающая­ся по колоннам пресса, как по направляющим. На краях по­движной траверсы укреплены штоки 19 возвратных (ретурных) цилиндров 12, закрепленных в гнездах нижней траверсы 17. В отверстиях подвижной траверсы запрессованы направляю­щие втулки 8, которые при движении траверсы скользят по колоннам. Крайнее нижнее положение траверсы ограничивается съемными упорами 11, предотвращающими выталкивание глав­ного плунжера из цилиндра. В проточке главного цилиндра установлены грундбукса (направляющая втулка) 5 и уплот­няющая манжета 6. Для защиты поверхности плунжера и ман­жет от попадания на них мелких абразивных частиц перед манжетами устанавливают эластичный пыльник. Манжета и пыльник удерживаются в гнезде при помощи втулки с флан­цем 7, укрепленной посредством шпилек.

Движение плунжера вниз (рабочий ход) происходит под давлением жидкости, подаваемой в главный цилиндр пресса. При этом полости ретурных цилиндров соединяют со сливом. Открытие пресса происходит под действием усилия, развивае­мого ретурными цилиндрами. В это время рабочую полость главного цилиндра" соединяют со сливом. На поверхность стола подвижной траверсы и на опорную поверхность неподвижной обычно устанавливаются обогреваемые плиты с паровым или электрическим обогревом. Пресс-форма с подлежащим формо­ванию материалом устанавливается на поверхность нагретой плиты и пресс закрывается под действием давления жидкости, подаваемой в рабочую полость цилиндра. Тепло, подаваемое к материалу от горячей плиты, расплавляет его, и расплав вдавливается пуансоном в матрицу формы.

Рамный гидравлический пресс (рис. 10.1,6) отличается от колонного тем, что силовая конструкция в нем образована двумя стальными рамами 1, в которые вставлены и укреплены верхняя 2 и нижняя 3 траверсы.

На некоторых типах прессов применяют стационарные

Рис. 10.3. Колонный четырехэтажный пресс:

1 — цилиндр; 2 — плунжер: 3 — станина; 4— подвижная траверса; 5 — колонна; 6 — плнта с паровым обогревом; 7 — верх­няя траверса (архитрав); 8 — трубы паро­проводов; 9 — паровой коллектор; 10 — манжета уплотнения.

Пресс-формы, которые крепятся непосредственно к поверхности стола специальными монтажными болтами, вставленными в специальные Т-образные пазы (рис. 10.2), размеры которых унифицированы и определяются ГОСТ 16114—80 и ГОСТ 1574—75.

В столах прессов с усилием прессования от 100(10) до 400(40) кН(тс) делают по два паза, проходящих по диагона­лям стола. В столах прессов с усилием прессования свыше 400(40) и до 1600(160) кН(тс) к двум диагональным пазам добавляется третий, проходящий через центр стола параллель­но одной из его сторон. В столах прессов свыше 1600(160) и до 6300(630) кН(тс) пазы располагают параллельно более короткой стороне с шагом 150 мм.

Цилиндр выталкивателя 14 (см. рис. 10.1, а) укреплен в цент­ральном окне на нижней траверсе на стойках 15. Выталкива­ние изделия производит дифференциальный плунжер 13, пере­мещающийся во время выталкивания вверх под действием давления жидкости, подаваемой в нижнюю полость цилиндра. Пресс крепится к фундаменту при помощи литых стоек 16. Если главный цилиндр пресса располагается снизу (рис. 10.3), то плунжер и подвижная траверса могут возвращаться в ниж­нее положение под действием собственного веса. Принудитель­ное обратное. перемещение рабочего стола может производить­ся либо при помощи ретурных цилиндров, либо при помощи ступенчатых (дифференциальных) главных плунжеров двух­стороннего действия.

При установке ретурных цилиндров во избежание перекосов их размещают попарно по диагонали или на средней линии пресса.

Дифференциальные цилиндры компактнее и менее металло­емки. Недостаток их — необходимость шлифовки внутренней поверхности цилиндра по всей его длине и повышенные требо­вания к надежности подвижных уплотнений, в качестве кото­рых чаще всего применяют поршневые кольца. Замена износив­шихся уплотнений дифференциального плунжера требует прак­тически. полной разборки цилиндра и занимает гораздо больше времени, чем замена манжет на обычном гидроцилиндре.

Цилиндр пресса обычно изготавливают из стального литья (при давлении жидкости не более 32 МПа). Заготовки, из ко­торых изготавливают цилиндры, тщательно проверяют на на­личие раковин, трещин или волосных трещин, присутствие которых недопустимо. Кованые цилиндры изготавливают из углеродистых или низколегированных сталей. Поковки перед механической обработкой для снятия внутренних напряжений и улучшения структуры металла подвергают нормализации (разновидность термообработки).

Цилиндры прессов изготавливают по 3 классу точности. Шероховатость поверхности глухих цилиндров должна соответ­ствовать 6 классу чистоты, сквозных — 7—8 классу. Направ­ляющую втулку (грундбуксу), через которую плунжер контак­тирует с цилиндром, изготавливают из оловянистой бронзы или антифрикционного чугуна. Втулки большого диаметра для экономии бронзы выполняют биметаллическими с толщиной слоя бронзы 2—4 мм. Хорошо себя зарекомендовали и втулки с тонким полимерным покрытием (например, капрографитом), нанесенным центробежным методом. Срок службы металло- полимерных втулок в несколько раз выше, чем бронзовых. Длина направляющей втулки составляет от 0,6 до 1,0 диамет­ра плунжера, при этом большие значения соответствуют мень­шим диаметрам плунжера. Если диаметр направляющей втулки не превышает 700 мм, то обычно ее устанавливают в цилиндре по напряженной посадке; при большем диаметре для облегче­ния сборки втулку устанавливают по скользящей посадке. Сопряжение плунжера с направляющей втулкой обычно осуще­ствляется по ходовой посадке 3 класса точности.

Плунжер гидравлического пресса воспринимает от гидрав­лической жидкости рабочее усилие и передает его на подвиж­ную траверсу. Основные требования, предъявляемые к плун­жеру — повышенная твердость и чистота поверхности, посколь­ку от соблюдения этих требований зависит срок службы уплот­нений и направляющей втулки. Поэтому поверхность плунжера обычно шлифуют и полируют.

Плунжеры малого диаметра изготавливают сплошными из углеродистой стали. Плунжеры больших диаметров часто де-

Рис. 10.4. Эластичные уплотнительные кольца:

А__ начальное положение О-образного кольца;

G__ положение О-образного кольца при действии

Давлення»; в — Х-образное кольцо; г — Т-образноё кольцо.

Лают полыми из стального литья, рассчитывая их как толстостенные сосуды, работающие под внешним давлением.

Уплотнения гидравлического пресса должны сводить до минимума утечки рабочей жидкости из полости цилиндра. Одновременно они должны предотвра­щать попадание в цилиндр пыли и песка, абразивное действие которых может вызвать преждевременный износ рабочих орга­нов. Уплотнение неподвижных соединений (труб, фланцев, кры­шек и т. п.) осуществляют при помощи различных прокладок, манжет и неразрезных колец. Зазоры между подвижными де­талями уплотняют манжетами, сальниками, резиновыми коль­цами и поршневыми (разрезными) кольцами.

Эластичные уплотнительные кольца, применяющиеся для уплотнения деталей возвратно-поступательного движения (рис. 10.4), обычно изготавливают из специальной резины. Наиболее распространены О-образные кольца (рис. 10.4, а), которые по­зволяют уплотнять зазоры при двухстороннем движении при давлении до 10 МПа. Кольца устанавливают в канавках пря­моугольной формы. Герметичность уплотнения достигается за счет предварительного (до 10%) сжатия начального диаметра сечения кольца при установке. Деформируясь при движении под влиянием перепада давлений, кольцо уплотняет зазор так, как показано на рис. 10.4,6. Если направление давления рабо­чей жидкости изменяется, кольцо перемещается в канавке и прижимается к другой стенке.

Х-образные кольца (рис. 10.4, в) с четырьмя округлыми ребрами применяют в тех же условиях, что и О-образные. По­скольку Х-образные кольца обладают устойчивостью к спи­ральному скручиванию, их целесообразно применять для уплот­нения вращающихся валов. Величина диаметрального сдавли­вания Х-образных колец составляет 5—10%. Для высоких дав­лений (до ГО0 МПа) применяют Т-образные кольца (рис. 10.4,г). При их монтаже необходимы металлические подклад­ные кольца, которые предотвращают выдавливание уплотне­ния в зазор.

Для нормального монтажа эластичных колец необходимо предусмотреть на цилиндре наличие входной фаски и закруг­лить все острые кромки, чтобы при сборке не защемить и не подрезать кольцо. Срок службы уплотнения сильно зависит от качества обработки канавки и рабочей поверхности, по кото­рой перемещается кольцо.

Рис. 10.5. Манжета воротниковая резиновая.

Манжетные уплотнения широко применяют для уплотнения плунжеров гидравлических прессов. По конструктивным осо­бенностям манжеты подразделяются на воротниковые (U-об- разные) (рис. 10.5), полуворотниковые (V-образные, шеврон­ные или кровлеобразные), штоковые и поршневые.

Пример шевронного уплотнения приведен на рис. 10.6. Уплотнение смонтировано на штоке 1, на котором штифтами 3 закреплены два стакана 2, образующие верх и низ поршня. Между стаканами и кольцами 7 расположены два шевронных уплотнения, каждое из которых состоит из подушки 4, ман­жет 5 и упора 6. Каждая из манжет вставляется в поршень так, чтобы действующее в цилиндре 8 давление жидкости при­жимало юбку манжеты к стенкам цилиндра. Для облегчения установки манжет в проточку цилиндра в нем предусматри­вают заходную фаску под углом 30° и высотой около 10 мм.

Теплостойкость манжет невелика. Так, кожаные манжеты растительного дубления можно применять при температурах до 40 °С, хромовые —до 70 °С, резиновые —до 80 °С, поливинил - хлоридные — до 60 °С.

Поршневые кольца широко применяют для уплотнения в компрессорах, насосах и гидравлических прессах с плунжера-

Ми дифференциального действия. Поршневые кольца изготав­ливают из кованой бронзы или перлитного чугуна с высокими механическими и антифрикционными свойствами. В некоторых случаях применяют графитизированный фторопласт. Материал колец обычно подбирают таким образом, чтобы он составлял с цилиндром и поршнем антифрикционную пару. Поршневые кольца имеют. прямоугольное. поперечное сечение и монтируют­ся на поршне в специальных кольцевых канавках. Наружные и боковые поверхности кольца работают в паре с внутренней поверхностью цилиндра и торцевой поверхностью канавки поршня. Поэтому их обрабатывают по 9—10 классу чистоты.

Начальное давление, с которым кольцо прижимается к стенке цилиндра, создается за счет упругой деформации коль­ца и составляет в зависимости от рабочего давления от 0,0& до 0,15 МПа. Под действием давления рабочей жидкости коль­цо оттесняется к боковой поверхности поршневой канавки и, раздвигаясь, сильнее прижимается к стенкам цилиндра. Место стыка кольца — замок (рис. 10.7) может быть выполнено пря­мым, косым и ступенчатым. Зазор в замке (стыке) установлен­ного в цилиндре кольца должен составлять So=0,l—0,6 мм. (Значение зазора следует сопоставить с удлинением кольца от температурного расширения при максимально возможном ра­бочем разогреве). Радиальная толщина кольца t составляет от 7го до 7зо диаметра цилиндра. Ширина кольца Ь=(1—1,2)/.. Число колец, устанавливаемых на поршне, зависит от рабоче­го давления. Если давление в цилиндре составляет 0,6—1 МПа,. то обычно устанавливают не более двух колец, при более вы­соких давлениях число колец увеличивается. Так, в машинах,, работающих при давлении 32 МПа, устанавливают от 3 до - 8 колец. При этом основное уплотнение создается тремя пер­выми кольцами. Остальные кольца включаются в работу пол мере износа первых, что существенно увеличивает межремонт­ный пробег.