Konstruktion av hydraulsystem till smidespress

[Spadertvå]

Tjenare, ny medlem här på forumet, har ofta varit hjälpt av trådarna här under årens lopp, det vill jag tacka för . Nu har jag lite huvudbry över ett projekt och undrar om det finns någon som har lite kunskap och erfarenhet att dela med sig av.
Jag delar smedja tillsammans med några kollegor och har tagit mig an uppgiften att bygga om en havererad excenterpress till en smidespress. Jag har inte jättemycket erfarenhet av hydraulsystem och har kört fast lite i bygget och skulle behöva lite hjälp

Lite bakgrundsinfo:
- Vi har ett ganska rejält hydraulaggregat som levererar 40 l/m med 200 bars tryck för att cylindern ska bli så snabbgående som möjligt(det gäller ju att smida medans järnet är varmt )
- Hydraulcylindern som ska monteras i pressen har en innerdiameter på 100 mm och kolvstång på 55 mm.
- Vi har även en riktningsventil från någon HIAB anordning som plockats av från en vedklyv.

Några saker som jag funderar på:

1. För att flödeshastigheten i slangarna inte ska bli för hög så behövs en slangdiametern från aggregatet på minst 3/4”. Men, anslutningarna på cylindern som vi fått tag på är 3/8”, antagligen är den gjord för ett mindre aggregat. Är det rimligt att kapa bort anslutningarna, borra upp och svetsa på större? Jag är rädd att anslutningar annars kan bli en rejäl strypning, eller tänker jag fel här? Behöver vi kanske en annan cylinder?

2. HIAB - ventilen är markerad med 10 Mpa, alltså ca 100 bar. Tror ni att den pallar om man matar den med 200 bars tryck? Eller bör jag köpa en ny riktningsventil?

Jag ska ordna lite fler bilder, men här är en på cylindern och en på anslutningarna!

[magloman]

Jag har bytt anslutningar så jag säger ja. Men inga fel att dra ur kolven så det blir enklare att städa efter operationen.

Tycker 40 minutliter låter för lite. Kanske komplettera med en ack? Borde bli 1.2sek för att flytta kolven 1dm utåt. Kanske räcker?

Jag skulle inte använda det ventilpaketet.

Nu är jag bara lekman så ta detta med lite nypa salt.

[Jac]

Att använda ett 100 bars ventilpaket till 200 bar kan bli spännande. Har du testat att bildgoogla hydraulic injury?

Ta gärna en bild på ventilpaketet, det låter lite märkligt att det bara skulle klara 100 bar. Alternativt är det så gammalt att det borde vara på museum.

3/4" till 40 lpm, var har du fått det ifrån?
3/8" till 40 lpm är lite på gränsen med en flödeshastighet på 9,5 m/s (beroende på vem du frågar rekommenderas vanligtvis max 7m/s). I tillägg blir det kanske upp till en halv kW värme som tillförs kontinuerlig, beroende på slanglängd och kopplingar. Men om aggregatet inte körs kontinuerligt utan bara några minuter då och då så kan man nog leva med 3/8" på slangarna till cylindern.

Jag gissar att aggregatet är av konstantflödestyp och då är det inte så enkelt att boosta hastighet med en ackumulator. I industrin används mycket konstanttryckssystem, på ett sånt system blir det betydligt enklare att lägga till en ackumulator.
Ta gärna bild på aggregatet.

Edit: justerat värde. 10mm ger 8,5m/s men 3/8" (9,53mm) ger 9,5m/s.
Hydroscand säger max 4,2 m/s
Tess säger 7 m/s
Parker säger 7,6 m/s
GS-Hydro (Gates) säger 10,5 m/s
enligt mina gamla notat.

[akkamaan]

3/8" ledning ger ca 10 m/s vilket är högt, speciellt vid kontinuerlig drift. 1/2" ledning i stort sett halverar oljehastigheten. Om aggregatet går intermittent och du har en 40-50 L tank så borde det inte vara nåt problem att ansluta 1/2" ledning till 3/8" anslutning.
Alla hydraulsystem är fulla av korta strypningar i anslutningar, ledningsböjar, vinklar etc. Om du ha smärre strypningar mellan pump och kolv så visst påverkar de utgående mekanisk effekt på en hydraul kolv, men bara när du behöver BÅDE max hastighet OCH max kraft samtidigt. Max hastighet på kolven kommer du alltid (bortsett från ökat inre läckage vid ökat tryck) att erhålla så länge tryckbegränsningsventilen inte öppnar. Strypningar reducerar bara hastigheten i såna här konstantflödessystem när oljan ges en alternativ flödesväg, som i en riktningsventil som inte helt blockerar genomgångsflödet till tank, eller en tryckbegränsningsventil som tvingas öppna eller andra inre/yttre läckage.

40 L/min kommer att ge en utåtgående rörelse (teoretiskt utan att ta hänsyn till inre läckage) på ca 0.57 m/s, och en inåtgående rörelse på ca 0.81 m/s. När kolven går in så får du ett returflöde från kolvsidan på ca 57 L/min vilket skulle ge en oljehastighet på 8.1 m/s i en 1/2" ledning. Det mottryck som detta medför kan du nog bortse ifrån om inte kolven behöver uträtta tungt arbete vid inåtgående.

Generellt så kommer du nog att få större förluster i en riktningsventil än i en enstaka slangkoppling.

Om hydraul kolven skall uträtta en längre tids kontinuerligt hamrande så kan du kanske förvänta dig uppvärmning av oljan, så en stor tank med stor ytterarea hjälper till med temperaturkontrollen.
Tycker du ska prova detta innan du börja "operera in" större anslutningar på kolven. Du kan alltid uppgradera kolven i efterhand, och mer än 1/2" ledning kommer du inte att behöva.

[Spadertvå]

Tack för svaren, jag lär mig massor, uppskattas verkligen!

Ja, jag har nog fått en del saker om bakfoten när det kommer till slangdiameter. Ringde och pratade med närmsta Specmacenter och fick även där svaret att 3/4" var en väldigt grov dimension för de flödena. Kollade även upp vad en riktningsventil kostar och tänker nu att jag ska köpa en ny riktningsventil istället för att krångla med Hiab - paketet, känns skönt att veta att allt är riktigt dimensionerat.
HIAB - ventilerna är märkta med 10 Mpa, så antagligen är väl fjädrarna i paketet då anpassat för ett lägre tryck förmodar jag? Annars är ju själva höljet bastant byggt!

Aggregatet har en stor tank på 200 liter och oljekyl, så jag hoppas att värme inte kommer att bli något större problem. Motorn är en rejäl klump på 11 KW, men det förvånar mig att den ger såpass lågt flöde för att vara så stor, men jag har uppenbarligen inte koll på proportionerna här

Har även fått information om att cylindern ska passa till en Vreten skogsvagn, så det kanske förklarar de lite märkliga anslutningarna till en annars ganska stor cylinder. Dock så mätte jag hålet i anslutningen och upptäckte att det bara var 8 mm i diameter vilket då skapar en flödeshastighet på 13,3 m/s enligt den kalkylatorn jag hittade. Ska man borra upp godset till 9,5(3/8) eller bara prova ändå och se om det blir värmeutveckling?

Är det något annat som jag bör tänka på när jag bygger ihop slangar med aggregat, riktningsventil och cylinder? Bör jag ha någon slags säkerhets- eller backventil någonstans i systemet eller så?

Ska fota Hydraulaggregatet också, det är undanställt i ett förråd, så ska bara ta mig dit. En bild på Hiab-ventilerna kommer här så länge.

[fretchi]

Montera en 3/8"-1/2" adapter på cylindern och skruva på 1/2" slang. Tvivlar på att du kommer märka av den strypningen. Och om du ändå skulle göra det är det ju ingen konst att korrigera det i efterhand.

Det kanske kan vara bra med en typ vedklyvsventil, alltså med automatisk återgång, i denna tillämpning?

Edit:
40 l/min och 200 bar kräver lite drygt 11 kW, så det är helt rimligt dimensionerat.

[akkamaan]

HIAB - ventilerna är märkta med 10 Mpa, så antagligen är väl fjädrarna i paketet då anpassat för ett lägre tryck förmodar jag? Annars är ju själva höljet bastant byggt!

Står det 10MPa eller 100 bar? Har ju ingen större betyelse men kan ge en vink om hur gammal ventilen är

Aggregatet har en stor tank på 200 liter och oljekyl, så jag hoppas att värme inte kommer att bli något större problem.

Låter riktigt rejält och jag tror inte en 11kW motor kommer att kunna värma upp oljan till några skadliga nivåer.

Motorn är en rejäl klump på 11 KW, men det förvånar mig att den ger såpass lågt flöde för att vara så stor, men jag har uppenbarligen inte koll på proportionerna här

Vilket varvtal arbetar motorn på?
Vid vilket varvtal är pumpen specad för 40 L/min?

Rent teoretiskt så kommer 11 kW bara att orka med ca 16 MPa vid 40 L/min vilket ger ca 12.5 ton tryckkraft på kolven. Med en mindre pum kand du öka trycket. T ex en 20 L/min pump så kan du köra 32 MPa och 25 ton tryckkraft på kolven (förutsatta att pump och alla andra komponenter är specade för så högt tryck.

För en press så skulle jag välja en tvåstegspump som varierar flödesnivån beroende på vilket tryck som behövs. Det gör tt du kan köra kolven snabbt på högt flöde för ren "kolvtransport". Sen växlar pumpen autmatiskt ned till lågt flöde och högt tryck när arbete skall utföras. Tvåstegspumpar trivs bra upp till 200 bars maxtryck, 3600 rpm och med 11 kW kan du erhålla drygt 100L/min och 60 bar eller drygt 25 L/min vid 200 bar

Dock så mätte jag hålet i anslutningen och upptäckte att det bara var 8 mm i diameter vilket då skapar en flödeshastighet på 13,3 m/s enligt den kalkylatorn jag hittade. Ska man borra upp godset till 9,5(3/8) eller bara prova ändå och se om det blir värmeutveckling?

Det finns ingen som helst anledning att borra upp hålen i det här läget. Prova och kör. Om kolven bara gör korta sla några dussin gånger per dag så kommer du inte att kuna måta upp nån temperaturhöjning på oljan i tanken,
Tips; Skaffa en IR tempmätare om du är nyfiken på vart du har ev värmeutveckling

Är det något annat som jag bör tänka på när jag bygger ihop slangar med aggregat, riktningsventil och cylinder? Bör jag ha någon slags säkerhets- eller backventil någonstans i systemet eller så?

Anslut en tryckmätare på pumpens tryckledning, eventuellt också en på hydraulcylinderns tryckledning
Finns det returfilter på aggregatet?
Kommer aggregatat att arbeta i rumstemperatur eller utomhus med slangarna indragna till verkstaden?
Eftersom det här är en anordning som du kommer arbeta med nära intill så skulle jag inte snåla med slangkvaliteten, ta gärna en slang specad för en bra bit högre tryck änd det som används. Montera som skydd plåtskärmar som hindrar att en operatär utsätts för spray-injection om något brister. Det finns "slappa" damasker att dra över slangarna för att förhindra olje-spray.

Om du funderar på en större tvåstegspump så måste du räkna med att uppgradera ventil och slangdimensionerna.

Glöm inte att dimensionera returslangen från ventilpaketet till tank så att den är god för 1.33X pumpflödet....

[tracker]

https://www.hydraulikbutiken.se/ved-mas ... 12-60lmin/

[Jac]

Vad är dimensionen på cylindern?

[tracker]

Lite bakgrundsinfo:
- Hydraulcylindern som ska monteras i pressen har en innerdiameter på 100 mm och kolvstång på 55 mm.

[Jac]

Intressant hur många gånger man kan scanna en text med ögonen utan att se det man faktiskt vill se...

Nåväl, kör man cylindern regenerativt (alltså med en ventil som kopplar ihop stångsidan med kolvsidan) så ökar hastigheten 3,3 gånger. Det låter kul men flödet som ska genom ventilen (och 3/8" porten) blir då 132 lpm, det funkar dåligt.
Alltså en sån ventil som tracker länkade till funkar dessvärre dåligt på denna cylindern, kolvstången är alltför tunn i förhållande till cylinderdiametern, det måste till en betydligt större ventil. På en cylinder med tjockare stång hade det funkat bättre.

Tvåstegspumpen som akkamaan föreslog är en bättre idé men även här får man fundera på om 3/8" porten då blir för liten.

Slaglängden är jag ganska säker på inte finns med i texten, vad är den?

[fretchi]

Frågan är om det är så viktigt att få den att gå fortare? Ø100 cylinder och 40 l/min ger en hastighet på ca 8,5 cm/s. Man vill ju hinna med att se vad som händer också. Dessutom (antar jag) kommer man inte köra fulla slag utan kanske rörelser på +/-5 cm. Jag tror den kommer gå nog fort ändå.

[Jac]

Ja det var därför jag frågade om slaglängden också. Jag har aldrig jobbat med en smidespress så det blir lätt feltänk då.

[Jac]

Borde gurglat smidespress först. Är det ganska likt den här?

[Spadertvå]

Borde gurglat smidespress först. Är det ganska likt den här?

Ja, precis, finns många olika designer på pressar beroende på vem som bygger dem och vad för material vederbörande har tillgängligt. Många smeder i Sverige är fortfarande trogna sina gamla luft- och fjäderhammare från 40-talet och framåt, men i USA verkar det som att pressen är vanligt förekommande i många smedjor, framförallt om du arbetar med avancerat knivsmide och gör damaskerade knivstål och liknande.
Här är en tillverkare som säljer fina pressar för smidesbruk i USA, kostar nog en rejäl slant att exportera hit dock..
https://coaliron.com/

Vilket varvtal arbetar motorn på?
Vid vilket varvtal är pumpen specad för 40 L/min?

Rent teoretiskt så kommer 11 kW bara att orka med ca 16 MPa vid 40 L/min vilket ger ca 12.5 ton tryckkraft på kolven. Med en mindre pum kand du öka trycket. T ex en 20 L/min pump så kan du köra 32 MPa och 25 ton tryckkraft på kolven (förutsatta att pump och alla andra komponenter är specade för så högt tryck.

För en press så skulle jag välja en tvåstegspump som varierar flödesnivån beroende på vilket tryck som behövs. Det gör tt du kan köra kolven snabbt på högt flöde för ren "kolvtransport". Sen växlar pumpen autmatiskt ned till lågt flöde och högt tryck när arbete skall utföras. Tvåstegspumpar trivs bra upp till 200 bars maxtryck, 3600 rpm och med 11 kW kan du erhålla drygt 100L/min och 60 bar eller drygt 25 L/min vid 200 bar

Hmm, mycket att fundera över här, så jag har gjort lite mer research i helgen om vad det faktiskt är för pump som vi har stående.
Jag hittade en manual på tillverkarens hemsida efter många om och men.

Det är alltså en Vickers hydraulpump(eaton-vickers idag) med variabelt displacement. Kod: PVB15-RSY-31-C11
Enligt koden på pumpen kan jag utläsa följande i manualen:
- Displacement: 33 cm3/r.
- Utrustad med tryckkompensator. Vad innebär det?
- max varvtal: 1800 rpm
- max tryck på 1800 rpm: 140 bar
Det stod även i manualen att tryckinställningen på PVB15 inte får överstiga 140 bar på tryckkompensatorn, även om den går att ställa upp till 210 bar.

På pumpen står det skrivet med tuschpenna: 200 bar/40 l/m, detta verkar alltså inte stämma.. Verkar också som att vårt aggregatet är gjort för en applikation där det ska stå och jobba länge med stora flöden. Vilket inte kommer vara fallet för oss. Dessutom kommer den väl att dra stora mängder ström helt i onödan tänker jag?

Så frågan är om vi inte ska satsa på ett mindre aggregat istället, då förlorar vi i flöde, men vinner i tryck istället.
En tvåstegspump hade ju varit grymt, men budgeten tillåter nog inte det tyvärr

Skjutmåttet i bilden har jag placerat som skalreferens