不銹鋼管擠壓機的動力源是高壓液體,如水或油。其壓力為20~32MPa,這是在生產實踐中,權衡各種利弊因素所得到的結果。因為液體壓力過低,擠壓機的結構和閥門管道的尺寸都要增大,設備變得十分笨重。反之,如果液體壓力過高,水的流速過快,流動的沖擊力增大,設備和管道容易損壞,密封也較困難。但是,隨著擠壓機噸位的增大,要滿足特大噸位擠壓機的需要,液體的壓力必須增高,不然,大型擠壓機的外形尺寸就很大。近代已經出現超高壓擠壓機,其液體工作壓力達到100MPa.因此,對擠壓機的管道,閥門以及其密封都提出了更高的要求。
提供擠壓機動力源高壓水(油)的液壓系統是擠壓機的中樞。由水泵房的高壓水泵、高壓空氣罐、水一空氣罐(即蓄勢器)、空壓機、水箱、各種閥門、控制系統等組成。高壓水泵產生的高壓水送入水罐。在擠壓時,水罐中的高壓水和高壓水泵的高壓水同時供應給擠壓機。空氣罐、水罐(即氣一水罐)是一個蓄能器,起著擠壓力和擠壓速度的補償作用,以減小水泵的負荷。
為了在擠壓不銹鋼管過程中,保持高的和穩定的擠壓速度,動力源的壓力降不能超過10%.
擠壓機高壓管道系統的主要任務是要在一般的工作條件下,確保操作速度達到0~400mm/s,即便是在使用主柱塞的情況下也是如此。
液壓系統工作性能好壞的標志是管道和控制器系統內傳遞壓力介質的速度。所有流過橫截面的尺寸應該這樣確定:即使阻止流動而引起的壓力下降不超過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時,進口閥流速的經驗公式如下:
對于3150t擠壓機,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. 擠壓機主缸
傳壓介質水或油在擠壓機主缸中經過加壓后被壓縮,主缸壁認為是剛性的。則其中傳壓介質的壓縮體積為:
ΔQ = QKΔp
對于水而言,K=44×10-6(101.325kPa下);對于油而言,K=70×10-6(101.325kPa下)。
實際上,在擠壓過程中,主缸的容積是稍有增大的。因此,分別計算在擠壓開始時,即最大坯料長度下主缸容積的壓縮體積以及在擠壓柱塞最大行程時,主缸容積的壓縮體積。
壓縮體積的作用如同機械彈簧,而此等效彈簧對于所計算的5000t擠壓機(水壓機)為:
2. 擠壓機管道系統
擠壓機的管道系統的體積,對于所有的擠壓機都小于擠壓缸容積的15%。
5000t擠壓機在最大壓力下,所有高壓系統滑閥漏油量為油泵裝置最大輸送量的5%。
3. 擠壓機閥門與滑閥
在水壓擠壓機中,采用的閥門的漏損幾乎不影響擠壓速度。而在油壓擠壓機中控制系統則采用滑閥,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。擠壓機的液壓控制系統是擠壓機的中框,起著控制、協調各主輔機械動作的作用。
現代擠壓機的液壓控制是通過“電磁閥一單頂缸”系統實現的,老式擠壓機則是通過“手柄一凸輪”系統控制。
采用“電磁閥一單頂缸”控制液壓系統能夠實現自動化操作,并且通過液壓連鎖可以防止事故發生。而“手柄一凸輪”控制系統結構簡單,安全可靠,但不易實現自動化操作。
圖8-32所示為1500t臥式擠壓機的控制系統圖。