An automated Regulator for the Excess Amount of Oil for the Hydraulic Press Assembly

Abramov I.V., Abramov A.I., Bashar S., Romanov A.V.

Abstract


This paper presents an automated regulator for maintaining oil pressure during press-fitting of the parts assembles using the hydraulic press method to improve the stability of the hydraulic press assembly process and the quality of the assembled joints with guaranteed interference fit. The regulator is based on a hydraulic accumulator and a power mechatronic mechanism with a forward movement of the support in the vertical direction. The power mechanism ensures the displacement of the plunger of the accumulator, which allows regulating the working volume of the accumulator cavity, which receives the oil resulting from coupling zone parts during press-fitting process and thus regulate the oil pressure in the system. Further in this paper the design, structure and kinematic schemes of the developed regulator are presented. The force sensor serves as a feedback and provides automatic control over the stroke of the power mechanism and the connected in series hydraulic accumulator plunger. To regulate the speed of the motor, a frequency converter is used which is set to operate in the scalar and inertial stop mode to ensure smooth acceleration and rapid braking of the hydraulic station engine. The testing results of the regulator for the ability to maintain pressure in a given range confirm its performance and compliance with the requirements imposed by the hydraulic press assembly of the interference fits.

Keywords


hydraulic press assembly; oil volume regulator; hydraulic accumulator; oil pressure maintenance; power mechatronic mechanism

Full Text

При использовании технологической схемы подвода масла с торца образуется значительный избыточный объем масла, который необходимо отводить из полости втулки [1]. Для решения данной задачи неообходим регулятор, поддерживающий постоянное давление на протяжении всего процесса запрессовки [2]. Проведенный анализ схем устройств для поддержания и регулирования давления масла показал, что решение данной задачи возможно применением гидроаккумулятора грузового типа, преимуществом которого является поддержание постоянного рабочего давления и простота конструкции [3]. На рис. 1 представлена конструктивная схема регулятора, основными элементами которого являются силовой мехатронный механизм 8 и гидроаккумулятор 3, установленные на основаниях 9 и 2, жестко связанные между собой стойками 1. Плунжер 4 гидроаккумулятора воздействует на датчик силы 5, установленный на силовом механизме. Рис. 1. Конструктивная схема регулятора: 1 - стойка; 2 - верхнее основание; 3 - гидроаккумулятор; 4 - плунжер; 5 - датчик силы; 6 - двигатель; 7 - редуктор; 8 - силовой механизм; 9 - нижнее основание Регулятор работает следующим образом. Избыточное масло из технологического блока во время запрессовки поступает в полость корпуса гидроаккумулятора [4]. Затем по мере заполнения полости корпуса маслом плунжер, к которому приложена противодействующая сила F, создаваемая двигателем и усиливаемая редуктором и силовым механизмом, под давлением масла P начинает перемещаться, освобождая пространство для подаваемого масла. Техническим результатом этой операции является поддержание постоянного давления до 200 МПа. Регулирование давления осуществляется перемещением силового механизма для обеспечения требуемой силы давления на плунжер, измеряемой с помощью датчика силы. Давление масла расcчитывается по формуле: F = PS, (1) где P - давление масла, МПа; F - противодействующая сила, создаваемая силовым механизмом, Н; S - площадь сечения плунжера, мм2; S = π D2 / 4 = 63,585 мм2, где D = 9 мм - диаметр плунжера. Структурная и кинематическая схемы разработанного регулятора давления представлены на рис. 2 и 3 соответственно. В качестве основного элемента гидроаккумулятора используется плунжерная пара дизельной аппаратуры автомобиля КамАЗ, выдерживающая давление до 300 МПа [5]. Для оценки качества работы предлагаемого регулятора избыточного объема масла проведены тестовые испытания. От гидростанции через обратный клапан 12 в рабочую полость гидроцилиндра 10 подавалось масло под давлением 120 МПа. Регулировочным клапаном 8 экспериментально подбирался расход масла, идентичный по величине условиям гидропрессовой сборки. Величина давления масла поддерживалась в диапазоне 115-140 МПа, достаточного для обеспечения жидкостного режима трения для широкого спектра стандартных натягов. График изменения давления масла представлен на рис. 4. Рис. 2. Структурная схема регулятора давления Рис. 3. Кинематическая схема регулятора давления: 1 - двигатель постоянного тока; 2, 4 - муфты; 3 - редуктор; 5 - подшипник; 6 - нижнее основание; 7 - передача винт-гайка; 8 - регулировочный клапан; 9 - штуцер для подвода масла; 10 - гидроцилиндр; 11 - плунжер; 12 - обратный клапан Рис. 4. График изменения давления масла Из графика следует, что регулятор избыточного объема масла обеспечивает поддержание давления масла в заданных пределах. Падение давления на первом (I) участке обусловленно расходом жидкости в рабочей зоне. Скорость роста давления на втором участке (II) связана с быстродействием исполнительного силового механизма. Падение давления на третьем участке (III) аналогично по характеру участку (I), что сведетельствует о стабильности работы регулятора. Разработанный регулятор давления обладает следующими преимуществами по сравнению с грузовым регулятором [6]: - отсутствием груза для создания силы давления на плунжер, что уменьшает погрешность при расчете масс груза, платформы и рычажного механизма; - автоматическим управлением давлением масла в заданном диапазоне на протяжении всего процесса сборки, что обеспечевает стабильность жидкостного режима трения и позволяет повысить скорость гидропрессовой сборки. В качестве возможных мер увеличения скорости регулирования перспективным является применение быстродействующих вентильных электродвигателей вместо двигателей постоянного тока, замена передачи «винт - гайка скольжения» на шариковинтовую или роликовинтовую передачи либо разработка конструкции регулятора давления с прямым приводом плунжера.

Galleys

PDF (Русский)
References References

Автоматизация гидропрессовой сборки соединений с натягом на основе адаптивной (интеллектуальной) системы управлении / А. И. Абрамов, И. В. Абрамов, Е. М. Петелев, А. В. Романов // Сборник инновационных проектов. ФГБОУ ВПО «Ижевский государственный технический университет», ноябрь - декабрь 2011. - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM).

Абрамов И. В., Абрамов А. И., Романов А. В. Научно-технические аспекты автоматизации гидропрессовой сборки соединения с натягом // Сборка в машиностроении и приборостроении. - 2103. - № 1. - С. 16-9. - ISSN 0203-3350.

Теоретическое обоснование новых способов сборки и разборки соединений с натягом / И. В. Абрамов, А. И. Абрамов, А. Н. Синицын, В. В. Синицына // Сборка в машиностроении и приборостроении. - 2011. - № 3. - С. 11-15. - ISSN 0202-3350.

Регулятор избыточного объема масла : пат. / Абрамов А. И., Абрамов И. В., Петров А. В., Романов А. В., Степанов А. Н. - Патент на полезную модель № 134677.

Там же.

Там же.




DOI: http://dx.doi.org/10.22213/2410-9304-2017-2-10-13

Article Metrics

Metrics Loading ...

Metrics powered by PLOS ALM

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Copyright (c) 2017 Абрамов И.В., Абрамов А.И., Салама Б., Романов А.В.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

ISSN 1813-7911