Шпоры по гидравлике. шпоры по ГиПс. 1 Общие сведения о гидросистемах
 Скачать 3.16 Mb.
|
2. Способы активации СОЖЭффективность действия СОЖ зависит от их химического состава, путем изменения которого можно регулировать взаимодействие СОЖ с инструментальным и обрабатываемым материалами. К настоящему времени наработано множество составов СОЖ, эффективно действующих при резании различных групп металлов и материалов. Другим путем повышения эффективности действия подаваемых поливом СОЖ является их активация внешними энергетическими воздействиями. Механическая активацияможет осуществляться путем интенсивного перемешивания СОЖ в течении установленного времени или путем пропускания ее через ультразвуковой активатор. Термическая активациязаключается в нагревании жидкости до температуры близкой к температуре ее кипения, в результате которого уменьшается вязкость жидкости и увеличивается ее проникающая и реакционная способность. Недостатком этого способа является необходимость нагревания СОЖ в ходе выполнения технологической операции, непосредственно на рабочем месте, что требует повышенных мер предосторожности и ухудшает санитарно-гигиенические условия работы оператора. Облучение СОЖ ультрафиолетовыми лучамипроизводится под ртутно-кварцевыми лампами, в тонком слое жидкости, стекающей по лотку. В результате облучения СОЖ улучшаются ее смачивающие свойства, усиливается ее способность к образованию прочных смазочных слоев на поверхностях трения. Магнитная активацияпроисходит при протекании СОЖ через магнитное поле постоянных магнитов или электромагнитов. Такому виду активации подвергаются жидкости на водной основе. Электрохимическая активация гальваническимиэлементамиосуществляется с помощью специального соплового насадка, устанавливаемого на выходе СОЖ из системы ее подачи. Насадок представляет собой трубку с установленными в ней перфорированными дисками из разнородных металлов. Такому виду активации могут подвергаться жидкости на водной основе, обладающие свойствами электролита. Способ не требует подвода электроэнергии и изменения системы подачи СОЖ. Насадок прост по своему устройству и легко устанавливается на станке. Активация СОЖ происходит в результате образования в ней перекиси водорода под влиянием электролитического выделения кислорода из воды и насыщения ее ионами металла анода. Пропускание электрического тока через жидкостьприводит к ее нагреванию и термической активации, насыщению ее кислородом и ионами металла анода. Производится в сопловом насадке с одной или несколькими парами электродов. 3. Нетрадиционные способы подачи СОЖ в зону резания и новые технологические средыСпособ подачи СОЖ поливом свободно падающей струей прост и удобен, привычен и традиционно широко применяется при обработке материалов на металлорежущих станках. Однако, в практике машиностроительного производства есть много случаев где применение СОЖ поливом неудобно или недостаточно эффективно и обработка резанием ведется “всухую”. Так, например, полив СОЖ не применяется на тяжелых продольно-строгальных, карусельных, продольно-фрезерных и других станках из-за вымывания смазки с их направляющих. При обработке по разметке полив не применяется, так как струя СОЖ закрывает разметку. При обработке чугунных заготовок образующаяся стружка сильно загрязняет рабочее место и слеживаясь затрудняет ее уборку. Анализ работы машиностроительных предприятий показывает, что число операций, где резание ведется “всухую”, в массовом производстве составляет 10…30%, в серийном производстве 30…40%, в индивидуальном – 40…60%, а на предприятиях тяжелого машиностроения – до 90% от общего числа операций механической обработки. Поиски путей повышения эффективности механической обработки привели к разработке новых более эффективных или удобных способов подачи СОЖ и новых технологических сред. В 1952 году предложенаподача СОЖ в виде пены, которая образуется в результате продувания объема СОЖ сжатым воздухом и подается в зону обработки тем же путем, что и жидкость при ее поливе. Пена действует в зоне резания менее эффективно, чем струя СОЖ, коэффициент повышения стойкости находится в пределах 1,2 – 1,5. Пена не растекается так свободно по поверхностям обрабатываемой заготовки и деталей станка, не разбрызгивается и потому меньше загрязняет рабочее место. Этот метод рекомендуется применять при обработке несимметричных деталей, выступающие части которых отбрасывают или сбивают подаваемую поливом струю СОЖ, или в других случаях, где применение более эффективных способов подачи СОЖ неудобно или невозможно по каким-либо причинам. В начале 50-х годов разработан и исследованспособ охлаждения и смазки зоны резания высоконапорной струей жидкости. При этом способе СОЖ подается в зону резания со стороны задней поверхности резца в виде тонкой струи под давлением 20 – 30 атмосфер. Первые работы по исследованию эффективности этого метода показали, что он позволяет многократно повысить стойкость режущего инструмента по сравнению с резанием при поливе СОЖ. Дальнейшие исследования этого метода были посвящены изучению влияния скорости истечения струи, расхода жидкости, ее температуры и других параметров, на 47 Система подготовки сжатого воздуха В настоящее время трудно представить предприятие, где не использовался бы сжатый воздух, как один из основных источников энергии для большинства производственных процессов. В этой статье мы постараемся ответить на вопрос, почему необходимо использовать системы подготовки сжатого воздуха, расскажем о новых тенденциях и разработках в этой области. При сжатии окружающего нас воздуха в нем резко увеличивается концентрация водяных паров и твердых частиц. Конденсирующиеся пары масла и воды образуют капли, которые смешиваются с твердыми частицами. Как результат появляется абразивная суспензия. Без специального оборудования для очистки сжатого воздуха большая часть этой суспензии попадет в пневмосеть. Надежное и эффективное оборудование для подготовки воздуха – очень верное и необходимое вложение денег - ведь снижается загрязненность воздуха, которая могла бы привести к коррозионному разрушению трубопроводов, выходу из строя пневматического оборудования и ухудшению качества выпускаемой продукции. При расчете стоимости пневматической системы, снабжающей оборудование сжатым воздухом, часто забывают о воздушной магистрали. Не учитывается, что агрессивный конденсат будет выводить из строя трубопроводы, приводить к утечкам и повышенному расходу энергии. Например, через отверстие диаметром 3 мм при давлении в сети 7 бар бесцельно пропадает такое количество воздуха, которое обеспечивает компрессор мощностью 3,7 кВт. Утечки в пневмомагистрали приводят к повышенному потреблению энергии. Утилизация неочищенного конденсата неблагоприятно сказывается на окружающей среде. Как следствие, оба этих фактора заметно влияют на стоимость выпускаемой продукции. Компрессор, не оборудованный концевым доохладителем (либо другим осушающим устройством), выдает в сеть сжатый воздух со 100% влажностью. В пневмолинии воздух охлаждается, и образуется конденсат. Количество сконденсированной влаги при этом будет прямо пропорционально расходу воздуха. Концевой доохладитель, установленный между компрессором и пневмомагистралью, позволяет удалить около 75% влаги, но, оставшиеся 25% могут нанести значительный ущерб пневмооборудованию, сыпучим материалам при их транспортировке и технологическим процессам. Для удаления влаги, масла и механических примесей были созданы системы подготовки сжатого воздуха, которые традиционно состоят из концевых охладителей, циклонных влагосепараторов, фильтров, систем осушки воздуха и блоков очистки конденсата. Ведущие производители компрессорного оборудования включают в состав компрессорной станции первые два компонента – концевой охладитель и циклонный влагосепаратор. После сепарации капельной влаги устанавливается система фильтрации, которая позволяет удалить твердые частицы, а также мельчайшие капли влаги и масла, не отделенные влагосепаратором. Наиболее эффективными являются коалесцирующие фильтры, в которых пыль задерживается в элементе, имеющем заданный уровень фильтрации, а частицы масляного тумана и воды сливаются и укрупняются, в результате чего конденсат скапливается в резервуаре. Это происходит благодаря феномену, известному как «броуновское движение». Частицы, проходя через фильтрующий элемент, имеют мало шансов не столкнуться с волокном. Очень лёгкие частички, соударяясь с молекулами воздуха, совершают колебательные движения во всех направлениях. Таким образом, вероятность того, что они не столкнутся с волокном, сведена практически к нулю. Мельчайшие капли воды или масла, проходя сначала через жесткий (сетчатый) слой при ударе о волокно мгновенно оседают на нем. По мере продвижения они сливаются с другими частицами, а затем, попадая на мягкий слой, под действием силы тяжести и напора воздуха, формируют плёнку, которая медленно течёт вниз и в конце концов стекает в резервуар, где происходит удаление посредством автоматической системы слива конденсата. При выборе фильтров нужно обратить внимание на перепад давления через фильтр и срок службы сменного картриджа. Для удобства эксплуатации фильтры снабжают элементами помогающими определить время смены фильтрующего элементы и минимизировать возможность отказа элемента. Например, фильтры Ceccato снабжены автоматическими отводчиками конденсата и индикаторами перепада давления сигнализирующими о необходимости технического обслуживания. Необходимо помнить, что фильтры могут удалять только капельную влагу, но они не понижают точку росы. Поэтому после системы фильтрации требуется установка системы осушки сжатого воздуха. В большинстве случаев, когда компрессоры установлены в одном здании с потребителем или система не эксплуатируется при отрицательных температурах, можно ограничиться точкой росы +3оС. Принцип действия осушки холодильного типа заключается в охлаждении воздуха до 2-3оС и отделении сконденсировавшейся влаги. После отделения влаги воздух нагревается входным воздухом через дополнительный теплообменник. От качества теплообменников зависит энергоэффективность осушителя и как следствие эксплуатационная стоимость. Еще один немаловажный параметр – наличие системы регулирования производительности холодильного контура и стабильность работы осушителя при отклонении от стандартных условий. Многие дешевые системы осушки не оборудованы таким контуром, и их производители рекомендуют использовать осушители меньшей по отношению к компрессору производительности. В противном случае воздушный тракт перемерзает, растет перепад давления через осушитель, вплоть до полного блокирования прохода сжатого воздуха. Это означает, что даже в самом идеальном случае вы не получите на таком осушителе точку росы 3оС. В этом случае точка росы может быть на уровне 10 или даже 20оС (в летнее время), обеспечивая разность температур между точкой росы и окружающей средой в 5оС, а этого в большинстве случаев не достаточно. При централизованном снабжении сжатым воздухом, когда компрессорная станция находится в отдельном здании, во избежание появления воды в трубопроводах в зимнее время необходимы системы адсорбционной осушки. Не секрет, что это дорогой, но самый эффективный способ осушения и только он может гарантировать полное отсутствие влаги в пневматической магистрали. Обычно такая осушка состоит из двух колонн, заполненных адсорбентом – одна находится в режиме поглощения влаги, другая – в режиме регенерации. Регенерация может проводиться продувкой сжатым воздухом (в этом случае расходуется не менее 18% осушаемого воздуха) или теплом. Если выбран осушитель с холодной регенерацией, то необходимо учитывать, что могут возникать дополнительные потери. Как правило, осушитель подбирается под максимальную производительность компрессора, а после монтажа, так как компрессор обычно выбирают «с запасом», он работает не на полную мощность. В этом случае, если осушитель не снабжен прямым или косвенным измерителем точки росы, регенерация идет с расчетом полной мощности и теряется в процентном выражении от производимого сжатого воздуха гораздо больше. Например, для компрессора производительностью 5,5 м3/мин подобрали адсорбционную осушку производительностью 6 м3/мин. Потери на регенерацию в этом случае составят около 1 м3/мин, что равно 18%. На выходе из осушителя в этом случае мы получаем 4.5 м3/мин. Если потребителю нужно только 3 м3/мин, то на регенерацию будет тратиться все тот же 1 м3/мин, но в этом случае потери составят уже 25% от вырабатываемого сжатого воздуха. Во избежание ненужных потерь осушитель должен быть оснащен измерителем точки росы, тогда на регенерацию будет тратиться столько, сколько необходимо в данный момент – то есть практически всегда менее 18% от производимого сжатого воздуха. В случае если необходимо поддерживать заданную точку росы без потерь сжатого воздуха, то выбирается адсорбционный осушитель с горячей регенерацией адсорбента. Это осушитель, у которого влагопоглотитель регенерируется посредством электрического нагрева, без расхода осушенного воздуха, что делает процесс более экономичным. Осушитель воздуха состоит из двух сушильных башен, содержащих силикагель. В то время, когда одна башня поглощает влагу, вторая башня регенерируется. Когда точка росы превышает заданное значение, башни меняются функциями. Влажный воздух из компрессора проходит через фильтры на входе, отсекающие масло, и через трехходовой клапан направляется в осушающую колонну. При прохождении воздуха через адсорбирующую колонну из него удаляется водяной пар, после чего осушенный воздух поступает в пневмосеть через выпускной клапан. Вентилятор с высоким КПД, установленный в нижней части осушителя, забирает воздух из окружающей среды и нагнетает его через нагревательный элемент в башню с насыщенным влагой адсорбентом. Во время движения горячего воздуха по колонне, силикагель регенерируется, а воздушный поток затем выпускается через нижний клапан в атмосферу. Процесс длится до тех пор, пока датчик температуры не выключит нагреватель. Затем колонна с адсорбентом охлаждается сухим сжатым воздухом. После регенерации, давление в башне уравнивается с давлением системы путем закрытия клапана регенерации. Готовая к работе колонна находится в “режиме ожидания”, не потребляя энергию. Когда датчик точки росы установит, что влажность превышает заданное значение, происходит переключение функций обеих башен. Стоит отметить основные преимущества данного типа осушителя: компактность, простота установки и эксплуатации, возможность горизонтального и вертикального монтажа. Он не потребляет электроэнергию, не требует постоянного обслуживания, имеет возможность понижения точки росы до - 40оС и ниже, широкий температурный диапазон подаваемого сжатого воздуха на вход (от 1оС до 65оС), отсутствует шум при работе устройства, не подвержен коррозии, экологически чистый. Это конструктивное решение получило очень широкое распространение для мобильных установок и для тех случаев, когда необходимо обеспечить компактность. Можно заметить, что в основном, все вышеперечисленное оборудование предназначено для удаления воды и загрязнений из сжатого воздуха. Конденсат из компрессоров с впрыском масла загрязнен маслом, которое нужно удалять до того, как конденсат попадет в систему канализации. И соответственно, возникает вопрос, а куда и как сливать продукты очистки? Для того чтобы система подготовки воздуха выглядела комплексным решением, необходимо устанавливать блоки очистки конденсата. Это безопасный и дешевый способ обработки конденсата в полном соответствии с требованиями законодательства по охране окружающей среды. В качестве основных преимуществ данного метода можно отметить следующее: гарантированная чистота стока, не нужны дополнительные химикаты или активированный уголь, простота и надежность конструкции, легкий монтаж и техническое обслуживание. Ввиду того, что для производственных процессов, где используется сжатый воздух, все более важным становится обеспечение гарантий качества конечного продукта, то для получения наиболее оптимальных результатов, желательно при выборе систем фильтрации и осушки руководствоваться не только спецификацией, но и обращаться к техническим специалистам за консультацией. Компания “Астар” обладает значительными возможностями и многолетним опытом, чтобы найти точное решение и предложить действительно необходимое оборудование из обширного ассортимента изделий для производства качественного воздуха. Все поставляемое оборудование протестировано в фирменном сервисном центре с измерением основных параметров, включая точку росы. 48 Динамические компрессоры Динамические компрессорыДинамические компрессоры Общие сведения Динамические компрессоры (называемые также «турбокомпрессоры») бывают осевой и радиальной конструкций. Компрессоры радиальной конструкции называют центробежными. Динамический компрессор работает с постоянным давлением в противоположность объемным компрессорам, работающим с постоиянной производительностью. Производительность динамического компрессора подвержена внешним условиям, например, небольшое изменение давления на входе приводит к большому изменению производительности. Центробежные компрессоры Центробежные компрессоры характеризуются радиальным выходным потоком. Воздух подводится в центр вращающегося рабочего колеса с радиальными лопатками (крыльчатки) и выбрасывается к периферии центробежными силами. Перед поступлением в центр следующей крыльчатки воздух проходит диффузор и спиральную камеру, где кинетическая энергия превращается в давление. Степень повышения давления на каждой ступени зависит от увеличения скорости воздуха после крыльчатки. Промежуточное охлаждение воздуха необходимо вследствии того, что его температура на выходе из каждой ступени накладывает ограничение на эффективность сжатия. Центробежный компрессор с числом ступеней вплоть до шести и давлением до 25 бар — не редкость. Крыльчатка может иметь либо открытую, либо закрытую конструкцию. Открытая конструкция характерна для воздушных компрессоров. Крыльчатка обычно изготовляется из специальной нержавеющей стали или из алюминия. Скорость вращения значительно выше, чем у других типов компрессоров, и обычно составляет 15 000 - 100 000 об/мин. Это значит, что вал компрессора вращается на подшипниках скольжения, а не качения. Подшипники качения используются в одноступенчатых компрессорах с низкой степенью повышения давления. Зачастую в многоступенчатых компрессорах для уравновешивания осевых нагрузок, вызванных разностями давлений, на каждый конец одного и того же вала устанавливается по крыльчатке. В основном минимальная объемная производительность центробежного компрессора определяется потоком, протекающим через последнюю ступень. Практический предел в 160 л/с на выходе разделенной по горизонтали машины определен эмпирическим способом. Каждый центробежный компрессор должен иметь выполненное подходящим способом уплотнение для уменьшения утечки вдоль вала в тех местах, где он проходит через корпус компрессора. В наши дни используются многие виды уплотнений, самые совершенные из которых можно обнаружить в компрессорах с высокой скоростью вращения, предназначенных для высоких давлений. Наиболее распространены уплотнения четырех типов: лабиринтные, кольцевые (обычно графитные, которые работают без смазки, но используются также уплотняющие жидкости), механические и гидростатические. Осевые компрессоры В осевых компрессорах осевой поток воздуха или газа проходит вдоль вала компрессора через ряд рабочих колес и направляющих аппаратов. При этом скорость движения воздуха постепенно возрастает, в то время как направляющие аппараты преобразуют кинетическую энергию в давление. Минимальная объемная производительность такого компрессора составляет примерно 15 м3/с. В компрессоре обычно устанавливается балансирный барабан для уравновешивания осевой нагрузки. Осевые компрессоры вообще меньше, чем эквивалентные центробежные компрессоры, и обычно работают со скоростью большей на 25%. Они используются для получения большой объемной производительности при относительно небольшом давлении. За исключением газотурбинных установок, степень повышения давления редко превышает 6. Обычная производительность таких компрессоров составляет 65 м3/с, а эффективное давление может достигать 14 бар (изб). 49 Объемные компрессоры Для объемных компрессоров характерно создание определенного замкнутого объема газа или воздуха и последующее повышение давления, которое достигается за счет уменьшения этого замкнутого объема. Поршневые компрессоры Поршневые компрессоры были изобретены первыми и являются самыми распространенными из всех компрессоров. Поршневые компрессоры очень разнообразны; одинарного или двойного действия, со смазкой или бессмазочные, с разным числом цилиндров и самых различных конфигураций. За исключением самых малых компрессоров с вертикальными цилиндрами, для небольших компрессоров наиболее часто применяется V-образное расположение цилиндров. В крупных компрессорах двойного действия наибольшими преимуществами обладает L-образная конфигурация с вертикальным цилиндром низкого давления и горизонтальным цилиндром высокого давления. Поэтому такая конструкция наиболее распространена. В маслосмазываемых компрессорах обычно применяют систему естественной подачи масла или систему подачи масла под давлением. В большинстве компрессоров используются самодействующие клапаны, которые открываются и закрываются в результате разности давлений по обе стороны пластины клапана. Безмасляные поршневые компрессоры Безмасляные поршневые компрессоры могут оснащаться поршневыми кольцами, изготовленными из политетрафторэтелена (ПТФЭ) или графита. В другом варианте исполнения в поршне и стенке цилиндра могут быть пазы, как в лабиринтных компрессорах. Более крупные машины оснащаются крейцкопфом и уплотнениями на штоке поршня, а также вентилируемым "фонарем" (промежуточным отсеком), предотвращающим перенос масла из картера коленчатого вала в камеру сжатия. Небольшие компрессоры зачастую оснащаются картером коленчатого вала с подшипниками, смазка которых рассчитана на весь срок службы. Мембранные компрессоры Мембранные компрессоры образуют другую группу компрессоров. Мембрана приводится в движение механическим или гидравлическим способом. Механические мембранные компрессоры используются при малых производительностях и низких давлениях или в качестве вакуумных насосов. Гидравлические мембранные компрессоры используются для получения высоких давлений. Винтовые компрессоры Принцип действия ротационных компрессоров объемного действия с поршнем в форме винта был разработан в 30-е годы, когда потребовались высокопроизводительные компрессоры, способные стабильно работать в различных условиях. Основными частями винтового компрессора являются ведущий и ведомый роторы, которые вращаются навстречу друг другу, в то время как пространство между ними и корпусом уменьшается. Каждый из винтовых элементов имеет постоянную, присущую ему степень повышения давления, которая зависит от их длины, шага пинта и формы выпускного отверстия. Для получения наибольшего кпд степень повышения давления должна соответствовать требуемому рабочему давлению. Винтовой компрессор не оснащен клапанами, и в нем отсутствуют механические силы, вызывающие разбалансировку. Это значит, что он может работать при высокой скорости вращения вала, и его конструкция позволяет получить высокую величину потока при малых габаритных размерах. Осевое усилие, зависящее от разности давлений между входом и выходом компрессора, должно приниматься подшипниками. Винт, который первоначально был симметричным, в дальнейшем видоизменился и приобрел различные асимметричные геликоидальные (спиральные) профили. Безмасляные винтовые компрессоры В первых винтовых компрессорах, так называемых безмасляных компрессорах, или компрессорах с сухим сжатием, винт имел симметричный профиль и в камере сжатия не использовалась жидкость. В конце 1960-х годов были внедрены высокоскоростные безмасляные винтовые компрессоры с асимметричным профилем винта. Новый профиль винта, благодаря уменьшению внутренних утечек, позволил значительно повысить кпд. В компрессорах с сухим сжатием для синхронизации вращающихся навстречу друг другу роторов используется внешняя зубчатая передача. Так как роторы не соприкасаются ни друг с другом, ни с корпусом компрессора, в камере сжатия отдельной смазки не требуется. Поэтому в сжатом воздухе совершенно отсутствует масло. Роторы и корпус изготавливаются с высокой точностью, чтобы уменьшить утечку воздуха со стороны нагнетания в сторону всасывания. Полная степень повышения давления ограничивается разностью температур на впуске и выпуске. Поэтому безмасляные винтовые компрессоры зачастую изготавливаются с несколькими ступенями. Безмасляные винтовые компрессоры с нагнетанием жидкости Винтовые компрессоры с нагнетанием жидкости охлаждаются и смазываются жидкостью, которая нагнетается в камеру сжатия, а также зачастую и в подшипники компрессора. Жидкость предназначена для охлаждения и смазки компрессорного элемента, а также для уменьшения обратной утечки воздуха в сторону воздухозабора. В настоящее время для этих целей чаще всего используется масло из-за его хороших смазочных свойств, но могут применяться и другие жидкости, например вода. Винтовые компрессорные элементы с нагнетанием жидкости могут изготавливаться с большой степенью повышения давления, и поэтому для давлений до 13 бар обычно достаточно одной ступени сжатия. Малые обратные утечки в элементе означает также, что эффективно работают даже относительно небольшие компрессоры. Зубчатый компрессор Компрессорный элемент зубчатого компрессора состоит из двух роторов, которые вращаются в камере сжатия навстречу друг другу. Процесс сжатия состоит из этапов впуска, сжатия и выпуска. 50 Охлаждение газа в компрессорах |