Comment concevoir une presse hydraulique

Comment concevoir une presse hydraulique ? -Équation de Lame

Vous êtes-vous déjà demandé comment concevoir une presse hydraulique ?? Nous utilisons la presse hydraulique pour de nombreuses applications du point de vue de la fabrication au compactage. Dans cet article, nous allons comprendre comment concevoir une presse hydraulique en découvrant les paramètres nécessaires tels que le diamètre du vérin, les colonnes verticales et la pression du vérin hydraulique. Nous allons en discuter en résolvant un problème simple sur une presse hydraulique.

Dans l’article précédent, nous avons discuté des différents types de contraintes induites dans les cylindres en raison des pressions de fluide internes, nous avons également discuté des contraintes dans le cylindre épais à l’aide de l’équation de Lame, à partir de ces équations uniquement, nous allons résoudre un problème sur une presse hydraulique.

Voici l’énoncé du problème de la presse hydraulique.

Problème: La presse hydraulique, ayant une pression de travail de l’eau de 16 N/mm2 et exercer une force de 80 kN est nécessaire pour presser des matériaux jusqu’à une taille maximale de 800 mm × 800 mm et 800 mm de haut, la longueur de course est de 80 mm.

Concevoir et dessiner les parties suivantes de la presse :

  1. Conception de bélier
  2. Cylindre
  3. Piliers
  4. Glande

Undire :

Sachant que la presse hydraulique travaillera sous une pression de P = 16 N/mm2
Une force exerçante F = 80 kN = 80×103 N

Voici la représentation schématique de la presse hydraulique.

Presse hydraulique
Figure : Représentation schématique de la presse hydraulique

1. Conception du bélier

Supposons r est le Diamètre du bélier.

On sait que la force maximale à exercer par le vérin (F)
80 × 103 = /4 (r)2 P = /4 (r)2 16 = 12,57 (r)2

(r)2 = 80×103/12.57 = 6364
r = 79,8

Disons que 80 mm est le diamètre du bélier.

Dans le cas où le vérin est creux pour réduire son poids, il peut alors être conçu comme un cylindre épais soumis à une pression externe. Nous en avons déjà parlé dans l’article précédent sur les contraintes dans le cylindre épais, selon l’équation de Lame,

La contrainte tangentielle maximale (en considérant uniquement la pression externe) est donnée par

Contrainte tangentielle maximale pour cylindre épais

Et la contrainte radiale maximale est donnée par

??r(max) = – po (compressif)


ro = Diamètre extérieur du vérin = r = 80 mm
ri = Diamètre intérieur du vérin
po = Pression externe = p = 16 N/mm2 …(ces valeurs sont données dans l’énoncé du problème)

Maintenant, selon la théorie de la contrainte de cisaillement maximale pour les matériaux ductiles, la contrainte de cisaillement maximale est écrite comme suit

Conception du vérin pour la presse hydraulique

Nous savons que la contrainte de cisaillement maximale est la moitié de la contrainte principale maximale (qui est en compression), donc

Conception du vérin pour la presse hydraulique

Le vérin est généralement en acier doux pour lequel la contrainte de compression (σc) peut être pris comme 75 N/mm2. En substituant cette valeur de contrainte dans l’expression ci-dessus,

Conception du vérin pour la presse hydraulique

(réri)2 = = 2,34 [6400 – (dri)2] = 14 976 – 2,34 (dri)2
(réri)2 = 14 976/3,34 = 4484
ri = 67

nous obtenons le diamètre intérieur du bélier ri = 67mm

De plus, nous avons calculé que le diamètre extérieur du vérin est ro = r = 80 mm

2. Desgin du cylindre

Concevons maintenant le cylindre avec les principaux paramètres de conception du cylindre

ci = Diamètre intérieur du cylindre

co = Diamètre extérieur du cylindre

Supposons un jeu de 15 mm entre le vérin et l’alésage du cylindre.

Par conséquent, le diamètre intérieur du cylindre sera
ci = ro + Dégagement (∴ ro = diamètre extérieur du vérin)
ci = 80+15 = 95

Le diamètre intérieur du cylindre est ci = 95 mm

Le cylindre est généralement en fonte pour laquelle la contrainte de traction peut être prise à 30 N/mm2.

D’après l’équation de Lame, nous savons que l’épaisseur de paroi d’un cylindre,

Desgin du cylindre

t = 47,5 (1,81–1) = 38,5

Disons 40mm

Le cylindre est composé de 40 mm d’épaisseur.

Maintenant, nous devons calculer le diamètre extérieur du cylindre.

Le diamètre extérieur du cylindre est co = ci + 2t = 95 + 2×40 = 175 mm

3. Conception des piliers

Supposons que le diamètre du pilier est p

La fonction principale des piliers est de soutenir la plaque supérieure et de guider la plaque coulissante.

Lorsque le matériau est pressé, les piliers seront sous tension directe.

Considérons qu’il y a quatre piliers et que la charge est également partagée par ces piliers.

∴ Charge sur chaque pilier = (80×103)/4 = 20×103 N ……. (je)

On sait que charge sur chaque pilier = (π/4) (p)2 ??t
= (π/4) (p)2 75
= 58,9 (p)2 …… (ii)

A partir des équations (i) et (ii),

58,9 (p)2 = 20×103
(p)2 = 20 × 103/58,9 = 340
p = 18,4 mm

Le diamètre des piliers doit être d’au moins 18,4 mm pour résister aux charges indiquées dans l’énoncé du problème.

À partir de fines séries de filetages métriques, adoptons les filetages sur les piliers en M20 × 1,5 ayant un diamètre principal de 20 mm et un diamètre de noyau de 18,16 mm du livre standard de conception.

4. Conception de la glande

Voici la représentation schématique de la glande avec les paramètres empiriques.

Conception de la glande

w = largeur de l’emballage en U-cuir
g = Diamètre extérieur du presse-étoupe
F = Diamètre extérieur de la bride presse-étoupe
PCD = diamètre du cercle primitif de la glande
c = diamètre du noyau du goujon
r = Diamètre extérieur du vérin = 80mm on le savait déjà

La largeur (w) de la garniture en cuir en U pour un bélier est donnée empiriquement par 2√r à 2.5√r.

Considérons w = 2.2√r = 2,2 80 = 19,7

Disons la largeur de l’emballage en U-cuir pour le bélier w est de 20 mm.

Le diamètre extérieur du presse-étoupe Dg = r +2w = 80+2×20 = 120mm

Nous savons que la charge totale vers le haut sur le presse-étoupe

= Surface du presse-étoupe exposée à la pression du fluide × Pression du fluide

= π (r + w) wp = (80 + 20) 20 × 16 = 100 544 N
Supposons que 8 goujons équidistants sur le cercle primitif de la bride du presse-étoupe soient utilisés pour

en maintenant la glande.
∴ Charge sur chaque goujon = 100 544 / 8 = 12 568 N

Si c est le diamètre du noyau du goujon et σt est la contrainte de traction admissible pour le matériau du goujon, alors

Charge sur chaque montant,
12 568 = (π/4) (c)2 ??t = (π/4) (c)2 75 = 58,9 (c)2
(c)2 = 12568/58,9 = 213,4
c =14.6mm

A partir de fines séries de filetages métriques, adoptons les goujons de taille M18 × 1,5 ayant un diamètre majeur de 18 mm et un diamètre d’âme (c) comme 16,16 mm.

Diamètre du cercle primitif de la bride presse-étoupe (PCD) = g +3c =120+3×16,16 = 168,5 mm

Diamètre extérieur de la bride presse-étoupe (F) = g +6c =120+6×16,16 = 216,96 ou 217 mm

et l’épaisseur de la bride presse-étoupe = 1,5 c = 1,5 × 16,16 = 24,24 ou 24,5 mm

Avec ces paramètres, nous pouvons concevoir le presse-étoupe qui supporte les charges exercées par le vérin par les charges données dans l’énoncé du problème.

Conclusion

Nous avons résolu le problème de l’échantillon sur la presse hydraulique et calculé les paramètres de conception pour le vérin, le cylindre, les piliers et le presse-étoupe à l’aide de l’équation de Lame qui est utilisée pour les cylindres épais. S’il vous plaît laissez-nous savoir ce que vous pensez dans la section commentaire ci-dessous.

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