книги / Металлорежущие станки Краткий курс

воспроизведения профиля, реагирует на очень малое смещение золотника (порядка 0,025 мм). Золотник изготовляют с высо­ кой точностью и тщательно притирают к отверстию в корпусе. Кромки золотника и выточки (см. рис. 65, б) практически имеют зазор порядка а — b = 0,016-т-0,020 мм.

В схеме гидроусилителя с однокромочным золотником и диф­ ференциальным цилиндром (рис. 66) в отличие от предыдущего слежение осуществляется за счет разного значения площадей сечения поршня и регулирования слива масла из цилиндра. Масло по каналу 4 поступает в верхнюю полость цилиндра, а из нее через отверстие 2 в

и диаметра золотника. При дальнейшем перемещении плунжера вверх проходное сечение в золотнике увеличивается, давление р2 снижается, и силовой цилиндр движется вверх.

Данная система имеет менее сложную конструкцию; ее досто­ инство — простота; она уступает предыдущей системе по точно­ сти. Несмотря на это, система находит широкое применение в то­ карных и фрезерных копировальных станках. Устойчивая работа привода зависит от правильного подбора проходных сечений в поршне и золотнике.

Гидроусилители характеризуются коэффициентом усиления /ср, который определяется как отношение выходного усилия Р(на поршне силового цилиндра) к входному усилию С (на штоке зо­ лотника). Величина кр может достигать больших значений (кр *> ^>3-105). Другим показателем работы гидроусилителя является

Ш

коэффициент добротности D = -~ ; Т = 0,005 ч- 0,01 сеи — посто­

янная времени [1].

В схеме усилителя крутящих моментов (рис. 67) в качестве силового органа применен гидромотор 7, выходной вал которого соединен с исполнительным механизмом. Чувствительным эле­ ментом является крановый золотник. Втулка 2 золотника жестко соединена с правым концом вала

угол б (см. рис. 67). Величина угла б зависит от числа оборотов вала гидромотора, нагрузки, давления масла.

Рабочие органы станков при вращении входного вала пере­ мещаются вручную при помощи гидроусилителей совместно с винтовой и реечной парами или от электродвигателя малой мощ­ ности. Если входной вал вращается при помощи импульсного электродвигателя, гидравлический двигатель работает как ша­ говый.

§ 1 1 . ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

Аккумуляторы. Аккумуляторы применяют для поддержания постоянства давления и расхода жидкости в гидросистеме при выключенном насосе. В этот период обеспечивается кратковре­ менная работа силовых органов.

На рис. 68, а показана схема устройства пневмогидравлического аккумулятора. Нод действием давления масла, подво-

Щ

димого к аккумулятору, перемещается поршень, сжимая воздух, находящийся в верхней полости. Вследствие этого аккумулятор запасает некоторый объем масла, на которое через поршень дей­ ствует сила давления сжатого воздуха. При отключении насоса

>< 10б н/м2. Сжатый воздух может быть отделен от жидкости не только поршнем, но и мембраной, резиновым мешком.

В пружинных аккумуляторах (рис. 68, б) давление на поршень создается одной или несколькими пружинами. Условия равно­ весия при перемещении поршня на величину h можно записать в следующем виде:

рации: всего потока масла или части его, поступающей в ответ­ ственные гидроагрегаты. Целесообразно применять в сочетании обе схемы.

Чаще всего фильтры устанавливают на нагнетательном и реже на сливном трубопроводе на таких участках, на которых направ­ ление потока масла не меняется. Фильтры создают сопротивление на пути потока масла. Поэтому следует применять их таким об­ разом, чтобы скорость прохождения масла через фильтр не пре­ вышала 0,5—1 м/сек, а перепад давления не превосходил (0,3-*■ 0,7) -105 н/м2.

Трубопроводы. При раздельном монтаже гидросистем отдель­ ные гидроагрегаты соединяют трубопроводом. Он должен обла­ дать достаточной прочностью, герметичностью, минимальной по­

терей давления. Обычно используют сварные газовые и бесшовные стальные трубы в зависимости от давления масла. Медные трубы применяют для внутреннего монтажа и в местах стесненных и труднодоступых. Концевые и промежуточные присоединения тру­ бопроводов осуществляют с помощью специальных присоедини­ тельных устройств, отличающихся конструкцией и размерами в зависимости от давления масла, направления оси трубопровода относительно оси входного отверстия и т. п.

Уплотнительные устройства. Уплотнительные устройства пред­ назначены для предотвращения утечек масла через зазоры и стыки подвижных и неподвижных деталей привода. Уплотнения непо­ движных частей привода осуществляют при помощи сварки, при-

\ЧЧЧ\\\\\\чЧХЧЧЧЧ

1

V ж ■V

1 ;

ччччччччччччччччч

5)

Рис. 70. Уплотнители

работки деталей, эластичных прокладок различной формы из мяг­ ких материалов: картона, асбестового прессшпана, фибры, кожи, резины, полихлорвинила и других пластиков. Находят приме­ нение медные и алюминиевые прокладки. Для уплотнения подвиж­ ных элементов (поршней и цилиндров, штоков и крышек цилинд­ ров) широко применяют металлические (чугунные и бронзовые) поршневые кольца, кожаные, резиновые и пластмассовые ман­ жеты и кольца различной формы (прямоугольного сечения, круг­ лые, V-образные, шевронные и др.). К уплотнительным устрой­ ствам предъявляют высокие требования герметичности и высокой эксплуатационной надежности. Они должны быть износостойкими, не создавать больших сил трения. Выбор уплотнительных средств зависит от вязкости масла, давления, скорости движения. На рис. 70 показаны некоторые примеры применения уплотнителей в неподвижных (а) и подвижных (б) соединениях.

Гидравлические схемы станков. Гидравлические схемы делят На раздельные и монтажные. Первые характерны тем, что вся гидроаппаратура монтируется отдельно, в местах, удобных для эксплуатации, и соединяется трубопроводом. Монтажные схемы применяют в виде гидравлических панелей, представляющих собой самостоятельные агрегаты, в которые вмонтирована гидроаппа­ ратура. Все элементы гидропанели связаны между собой каналами.

Достоинством гидропанелей являются малые габариты, отсут­ ствие труб, удобство монтажа на станке и ремонта гидроаппара­ туры, упрощенная герметизация.

По своему назначению гидросхемы станков могут быть разде­ лены на несколько групп: для привода главного движения, чаще всего прямолинейного (строгальные и протяжные станки), для привода подачи, в основном прямолинейной (фрезерные, шлифо­ вальные, агрегатные и другие станки); для систем управления движения исполнительных органов станка; для осуществления работы вспомогательных устройств (зажимных, тормозных и транспортных устройств, устройств для поворота делительных сто­ лов, барабанов, командоаппаратов).

Применяемые в практике гидравлические схемы рассмотрены при описании конкретных станков.

§ 12. ЭЛЕМЕНТЫ РАСЧЕТА ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРИВОДОВ

Определение тяговых усилий поршня. При осуществлении рабочих движений поршень силового цилиндра должен преодо­ леть: полезное сопротивление в виде наибольшей величины сос­ тавляющих сил резания, действующих в направлении подачи Рх; силы трения в направляющих FH; силы трения поршня в ци­ линдре и штока в уплотнении Рц; силы инерции при трогании с места или при изменении скорости движения Ри\силы противо­ давления Pvd.

Таким образом, тяговое усилие поршня

Р = + F n + Рц + Ри + Рпд Н• (54)

Силу подачи Рх находят по формулам теории резания метал­ лов, а величину сил трения в направляющих и сил инерции при трогании стола — как указано в главе VI.

Силы трения поршней с поршневыми кольцами или без уплот­ нения в цилиндре незначительны, и ими обычно пренебрегают. При наличии уплотнения поршня и штока, сила трения в цилиндре

F4= Nnfn + Nmfxu= nDbPfn + ndhPfm «.

где Nn и Nm — нормальная сила от давления масла на манжету

Величина силы противодавления

^ п д Р и д ^ о»

где рпд == (2 -т- 3) •105 — противодавление в н/м2;

Fa — рабочая площадь сечения поршня со стороны противо­ давления в м2.

Определение давления масла и размеров силового цилиндра. Величина давления масла в цилиндре может быть определена двумя способами. В ряде случаев оказывается удобным предва­ рительно выбрать силовой цилиндр исходя из конкретных усло­ вий и габаритных размеров. Если F — рабочая площадь сечения поршня, Р — тяговое усилие, определяемое уравнением (54),

Подобрав значение р по уравнению (55), находят площадь пор­ шня и диаметр цилиндра:

Диаметр штока, если его размеры не были предварительно приняты, определяют в зависимости от заданного соотношения между скоростями прямого и обратного ходов поршня с учетом прочности и устойчивости.

Для обычных цилиндров (см. рис. 51, б, в) диаметр штока вы­

числяется по уравнению (46). Принимая — = к и решая это уравvi

нение относительно d, получим

<г= ° / т -

Для дифференциальных цилиндров (см. рис. 52), согласно урав­ нению, (46), при отношении большей скорости к меньшей, равной /с,

Vk + 1 ’

Определение параметров насоса. Основными параметрами на­ соса являются производительность и давление. При определении потребной производительности исходят из наибольшей заданной скорости поршня УшахСогласно уравнению (40а),

@inax == ^тах^1-

Найденное количество масла увеличивают на 15—20%, учи­ тывая неизбежные утечки в цилиндре, клапанах, трубопроводах

ит. д.

Таким образом, искомая производительность насоса

Для упрощения расчетов при определении давления, разви­ ваемого насосом, при подборе гидроаппаратуры и расчете трубо­ проводов исходят из наибольшего давления в полости цилиндра со стороны штока, т. е. принимают

где т]к — механический к. п. д. насоса.

Определение размеров трубопроводов. Внутренний диаметр

и — скорости движения масла в трубе в м/сек.

Скорость движения масла в системе при расчете принимают для всасывающих трубопроводов 1,5—2 м/сек, для нагнетающих 3,5 м/сек и для мест сужения на коротких участках до 5,5 м/сек.

§ 13. ВЫБОР МАСЛА И ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Выбор масла. Основной характеристикой для выбора масла является его вязкость. Ее величина зависит от рабочего давле­

1707—51 [v = (0Д7 -г- 0,23) 10 4 м21сек\. При давлении р < 70 х X 10б н/м2требуется более высокая вязкость v = (0,35 ч- 0,65) X Х10 4 м2/сек, а при р ^ 100 10б н/м2 v = (1 ч 2) 10 * м2/сек. Такой вязкостью обладает масло «Турбинное 22» по ГОСТу 32—53 [v = (0,17 ч- 2) 10“4 м2/сек\, которое применяют также для гид­ роприводов вращательного движения и при меньших давлениях.

Выбор насоса обусловлен рядом параметров и показателей.

К числу важнейших следует отнести потребные тяговые усилия

идавление, рабочую скорость силовых органов и способ ее регу­ лирования, мощность гидропривода и расход. На основе прак­ тики эксплуатации гидропривода можно руководствоваться сле­ дующими рекомендациями:

а) по величине тяговых усилий и давлений рекомендуются:

б) по величине скоростей силового органа: при малых ско­ ростях (скоростях рабочих подач) рекомендуются шиберные на­ сосы; при средних скоростях (скоростях быстрых перемещений, рабочих продольных подачах в шлифовальных и хонинговальных

янной производительности: шиберные и шестеренчатые, при объ­ емном — регулируемые поршневые насосы.

Выбор гидродвигателя. При выборе гидродвигателя вращатель­ ного движения можно использовать предыдущие рекомендации. Для прямолинейного перемещения рабочих органов следует при­ менять силовые цилиндры при условии L ^ 20D (L и D — длина и диаметр цилиндра). Если необходимая длина хода требует уве­ личения L выше указанного предела, то лучше использовать гид­ ромотор в сочетании с винтовой или реечной передачами.

Выбор гидроаппаратуры производится с учетом условий ее работы по каталогу [42|. Основными характеристиками являются наибольший расход масла через гидроаппарат и давление. По ним подбираются соответствующие модели и позиции аппаратов. По рекомендации ЭНИМСа при необходимости расход масла в гидроаппаратах (кроме дросселей с регулятором) может быть уве­ личен, но не более 40% по сравнению с наибольшим расходом.