книги / Металлорежущие станки Краткий курс
..pdfВыход штоков по обе стороны цилиндра увеличивает габа риты станка. Поэтому указанные цилиндры применяют в тех случаях, когда требуется одинаковая скорость в обоих направ лениях и если габариты силового цилиндра ничем не ограничи ваются.
В цилиндрах с односторонним штоком скорости перемещения будут различны. Если расход масла, поступающего в левую или правую полости, одинаков (см.
рис. 51, б и в), то
nD2
|
1 |
4 |
4 |
|
где yl7 v2 — скорости движения |
|
|||
поршня |
(цилиндра) при подаче |
|
||
масла в левую и правую по |
|
|||
лости. |
|
|
|
|
Отсюда |
|
3 : |
||
|
|
D2— d2 |
1 D2 * (46) |
|
|
|
D2 |
|
|
Диаметр штока обычно при |
|
|||
нимают в пределах (0,25-ь0,4)£), |
|
|||
что дает |
|
— = 0,94 -f- 0,84. |
Рис. 51. Схемы силовых цилиндров |
|
|
|
г>2 |
|
Данная схема установки си ловых цилиндров является наи
более распространенной, особенно в тех случаях, когда один из ходов ускоренный.
Особым подключением цилиндра с односторонним штоком мож но получить одинаковые скорости движения штока в обоих на правлениях (рис. 52, а). Для осуществления правого и левого хо-
Рис. 52. Схема включения цилиндра
дов штока, а вместе с ним и рабочего органа нужны различные объемы масла. При перемещении поршня вправо требуется боль ший объем масла, так как рабочая площадь поршня слева больше, чем справа. Если соединить обе полости между собой, то масло, вытесняемое из правой полости, поступит в левую, компенсируя тем самым недостающий объем. В правую полость цилиндра масло
подается от насоса в объеме Qn (рис. 52, б). Следовательно, ско рость поршня при движении справа налево
|
|
|
|
|
(47) |
Здесь F0 — площадь сечения |
поршня справа. |
|
|||
При движении поршня вправо со скоростью v2 в левую полость |
|||||
цилиндра необходимо подать объем масла |
|
||||
|
|
Q= |
F V2. |
(48) |
|
Здесь F — площадь сечения |
поршня слева. |
QH — |
|||
Пусть поршень движется вправо со скоростью у2. Е сли |
|||||
объем масла, нагнетаемого |
насосом, |
a Q0 — объем масла, |
вытес |
||
няемого из правой полости за этот же период времени, то |
|
||||
|
Q= Qu + Qo- |
т |
|||
Так как поршень движется со скоростью у2, объем вытесняе |
|||||
мого масла |
|
|
|
|
|
|
|
<?о = |
^ о - |
(50) |
|
Таким образом, |
на основании |
уравнений (48) — (50) |
насос |
||
должен подать в |
правую |
полость |
недостающий объем |
масла: |
Qn = Q -Q o = vt iF - Fob
Отсюда скорость поршня
Приравнивая правые части |
уравнений (47) и (51), получим |
F — F0 = F0 и FQ= 0,5F, т. е. |
скорость движения поршня (или |
цилиндра) в обоих направлениях одинакова при условии, если рабочая площадь сечения поршня со стороны штока равна по ловине площади сечения поршня.
Силовые цилиндры с сообщающимися полостями называют дифференциальными. Они с успехом применяются и в тех слу чаях, когда один из ходов нужно получить ускоренным, при этом уменьшают диаметр штока. Разделив уравнение (51) на уравне ние (47), получим
|
|
у2_ |
Fo _ D 2— d2 _ D 2 , |
|
|
|||
|
|
vi |
F — FG |
d2 |
d2 le |
|
|
|
Если принять |
d = |
0,3Z), |
как для |
обычных |
цилиндров, |
то |
||
v2: ^1 ^ 1 0 , |
т. е. |
скорость |
движения поршня вправо в 10 |
раз |
||||
превзойдет |
скорость |
его |
перемещения |
влево. |
Следовательно, |
при подаче насосом постоянного объема масла можно получить медленный рабочий ход (см. рис. 52, б) и ускоренный обратный (см. рис. 52, а).
Нормализованный силовой цилиндр (рис. 53) состоит из сталь ной гильзы 1 и кронштейнов 2, 3, с помощью которых закрепляют цилиндр. Крышки 4 и 5 крепятся винтами к кронштейнам 2 и 3.
6 7
Рис. 53. Силовой цилиндр
Уплотнительные кольца 6 обеспечивают герметичность соединения корпуса цилиндра с крышками. На штоке 7 установлен поршень 8. Уплотнение поршня 8 может осуществляться с помощью чугун ных поршневых колец 9, колец и манжет из маслостойкой резины или кожи.
§ 8. КОНТРОЛЬНО-РЕГУЛИРУЮЩАЯ АППАРАТУРА
Аппаратура для контроля и регулирования давления масла. Данная аппаратура предназначена для защиты гидросистем от перегрузки, поддержания определенного давления, отвода из гидросистем лишнего ко личества масла, разгрузки систем от давления в слу чаях, когда расход жидко сти не используется.
На рис. 54 показан на порный золотник. В рас точке корпуса! установлен золотник 2. При помощи пружины 3 он прижимает ся к крышке 4 и занимает такое положение, при ко тором камеры 5 и 6 разоб щены. Масло подводится к камере 6, а отсюда одно
временно через отверстия 7 — 9 в камеру 10. Рабочая площадь золотника со стороны камеры 10 больше, поэтому масло стремит ся переместить золотник вправо. Его давление уравновешивается
пружиной 3. Когда давление в гидросистеме возрастает, золот ник, сжимая пружину, перемещается вправо, соединяет камеры 5 и 6, открывая путь маслу на слив.
При больших давлениях и расходах масла для уменьшения усилий и размеров пружины применяют предохранительные кла паны с переливным золотником (рис. 55). В расточке корпуса 9 установлен золотник 8, над которым расположен шариковый предохранительный клапан. Шарик 11 пружиной 10 прижима
|
ется |
к седлу 14. Масло под |
|||||
|
водится в камеру 4 и через |
||||||
|
отверстие 3 в камеру 2; через |
||||||
|
отверстия 6 и 19 в камеру 18 |
||||||
|
и далее через отверстия 7 и 17 |
||||||
|
в камеру 1. Так как камеры |
||||||
|
сообщаются, |
давление в них |
|||||
|
одинаково |
|
и |
золотник |
при |
||
|
жимается |
вниз собственным |
|||||
|
весом и слабой пружиной 16. |
||||||
|
При |
повышении |
давления в |
||||
|
камере 1 шарик 11 подни |
||||||
|
мается, и масло из камеры 1 |
||||||
|
через каналы 13, 12 и 15 по |
||||||
|
ступает на слив. В резуль |
||||||
|
тате этого давление в ка |
||||||
|
мере 1 резко падает. На пути |
||||||
|
масла из камеры 18 в ка |
||||||
|
меру 1 имеется демпфер 7 |
||||||
|
(пробка с малым отверстием), |
||||||
|
создающий |
|
гидравлическое |
||||
|
сопротивление, |
и давление |
|||||
|
масла в камерах 2 и 18 под |
||||||
|
нимает золотник вверх, а ка |
||||||
Рис. 55. Предохранительный клапан |
меры |
4 |
и |
|
5, |
соединяясь, |
|
с переливным золотником |
открывают |
путь |
маслу |
на |
слив. Таким образом, на пере грузку реагирует шариковый клапан, а излишки масла сбрасы вает золотник. После снижения давления пружина 16 возвращает золотник, а пружина 10 — шарик в первоначальное положение.
В практике применяют устройства, которые, реагируя на по вышение давления, замыкают или размыкают электроконтакты переключателей, включенных в сеть различных исполнительных механизмов и устройств. Такие устройства называются реле давления (рис. 56). В нижней половине корпуса 1 при помощи кольца 2 закреплена мембрана 3. Внутри кольца 2 на мембране установлена шайба 4, к которой с помощью пружины через седло 5 прижат рычаг 6. На правом конце рычага имеется винт, упираю щийся в кнопку переключателя 7 Масло подводится к отверстию 8.
понижение давления, стабилизируя его на выходе, в то время как предохранительный клапан реагирует и срабатывает только после достижения давления наибольшей величины.
Аппаратура для регулирования расхода масла. На рис. 58 пока зана одна из распространенных конструкций щелевого дросселя.
А-А
ц | А1
Рис. 58. Дроссель
В расточке корпуса 1 смонтирована пробка 2, имеющая щель 3. Масло подводится к отверстию 4, проходит через поперечные от верстия во внутреннюю полость дросселя и через щель 3 выходит в отверстие 5 и далее через отверстие 6 на выход. Изменение рас-
|
гъ |
хода масла достигается пово- |
||||||
1 |
2 3 4 § I 5 6 |
ротом лимба 7 вместе с проб |
||||||
|
|
кой 2. При этом щель 3 меняет |
||||||
|
|
свое |
положение |
относительно |
||||
|
|
отверстия |
5, увеличивая |
или |
||||
|
|
уменьшая величину проходного |
||||||
|
7 |
сечения. |
|
|
|
|
||
|
На рис. 59 показан регуля |
|||||||
|
|
тор |
скорости, |
состоящий |
из |
|||
|
|
дросселя и редукционного кла |
||||||
|
|
пана. Масло подводится к от |
||||||
|
|
верстию 5 и через кольцеоб |
||||||
|
|
разную щель 4 поступает в по |
||||||
|
|
лость 7 перед дросселем 9, а |
||||||
Рпс. 59. Регулятор скорости |
также в полости 2 и б . Давление |
|||||||
масла |
уравновешивается |
пру |
||||||
сель, масло |
|
жиной |
7. |
Пройдя |
через дрос |
|||
через отверстие 8 сбрасывается на слив. |
Золотник 3 |
регулятора самоустанавливается, поддерживая постоянное давле ние в полости 7. При изменении давления перед клапаном сила давления масла в полостях 2, 6 и пружина 1 перемещают золот ник 3 в соответствующую сторону, уменьшая или увеличивая величину проходного сечения кольцеобразной щели 4.
т
Применяемые в станкостроении дроссели обеспечивают наи меньший расход масла (0,00116—0,16) -10 3 м21сек, наибольший до 1,16 •10~3 м2/сек, давление масла до 64 •105 н/м2, перепад давления (2-т-3,5)-10б н/м2.
§ 9. РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
Эти устройства предназначены для направления потоков масла в различные участки гидравлической системы привода. Получили распространение обратные клапаны, пропускающие масло только в одном направлении, реверсивные и вспомогательные устрой ства, изменяющие направление потоков масла.
На рис. 60 показана конструкция обратного клапана. В рас точке корпуса смонтирован конический клапан 3, прижимаемый пружиной 4 к седлу 2. Масло, поступая в отверстие 7, преодоле
Рис. 60. Обратный клапан |
Рис. 61. Схема трехпозициониого |
|
реверсшшого золотника |
на рис. 61 приведена принципиальная схема работы трехпо зиционного реверсивного золотника. Корпус 1 имеет пять камер 2—6. К камере 4 через отверстие 7 подводится масло. Камеры 3 и 5 связаны с полостями силового цилиндра, а камеры 2 и 6 — со сливом через отверстия 10. Когда золотник 11 находится в сред нем положении, все камеры сообщаются между собой, и масло, поступающее в камеру 4, сливается в бак. При перемещении зо лотника влево разобщаются камеры 3 и 4, 5 и 6. Масло из камеры 4 через отверстие 9 нагнетается в правую полость силового цилин дра. Масло, вытесняемое из левой полости через отверстие <5, по ступает в камеру 3 и оттуда на слив. Перемещение золотника вправо изменяет направление потоков масла.
По количеству положений золотники делятся на двух-, трех- и многопозиционные. По способу перемещения различают золот ники с ручным, электрическим и гидравлическим управлением. Рис. 62, а поясняет схему ручного управления. Крайние поло жения золотника устанавливаются и фиксируются рукояткой 2. Возвращение золотника в среднее положение осуществляется пружинами 3. На рис. 62, б показана схема двухпозиционного золотника с электрическим управлением. Золотник перемещается двумя толкающими соленоидами 2, следовательно, управление сводится к включению и выключению соленоидов при помощи воз
Нцилиндру |
действия упорных планок на пу- |
||||||
тевые переключатели. Крайние |
|||||||
|
позиции |
обеспечивают |
подачу |
||||
|
масла в силовой орган и сбра- |
||||||
|
сывние масла из него на слив. |
||||||
|
Для остановки привода требует |
||||||
а) .Слив |
ся дополнительное |
устройство. |
|||||
В схеме |
двухпозиционного |
||||||
Кцилиндру |
золотника |
с гидравлическим |
|||||
|
управлением (рис. 62, в) пере |
||||||
|
мещение |
золотника |
1 происхо |
||||
|
дит под давлением масла. Если |
||||||
|
полости |
у |
торцов |
золотника |
|||
|
непосредственно |
соединить |
с |
||||
|
подводящим |
и сливным |
трубо |
||||
|
проводами, то золотник получит |
||||||
|
быстрое |
перемещение. Это мо |
|||||
|
жет привести к удару торца |
||||||
|
золотника о крышку корпуса и |
||||||
|
гидравлическому |
удару |
в гид |
||||
|
росистеме. Для устранения ука |
||||||
|
занных явлений с обеих сторон |
||||||
Рис. 62. Схемы управления золот |
корпуса |
золотника |
устанавли |
||||
никами |
вают дроссели 2 и обратные |
||||||
в золотник, проходит через |
клапаны 5. Масло, поступающее |
||||||
обратный |
клапан |
3 |
(дроссель |
2 |
имеет значительное сопротивление), а масло, вытесняемое из противоположной полости, — через дроссель 2. В результате этого золотник переместится плавно.
Управление гидравлическим золотником осуществляется вспо могательными золотниковыми устройствами. К числу таких уст ройств относится кран управления (рис. 63). Внутри корпуса 7, Имеющего четыре выходных отверстия, смонтирован кран. Он имеет два сквозных отверстия В, оси которых перпендикулярны и расположены в разных плоскостях (см. сечение Б — Б). На конце стержня крана крепится рукоятка 2 с рычагом 3. Поворот крана может осуществляться вручную рукояткой 2 или при воздействии
движущихся упоров на рычаги 3. Когда кран находится в поло жении, показанном на рис. 63 (сечение Б—Б), масло, подводи мое к левому нижнему отверстию, выходит через правое нижнее отверстие в одну из полостей цилиндра или золотника. Масло, вытесняемое из противоположной полости, входит через правое верхнее отверстие и, пройдя через кран, сливается в бак. При повороте крана на 45° по часовой стрелке потоки масла меняют направление.
На рис. 64 представлена конструкция четырехходового зо лотника, выполняющего те же вспомогательные функции. В кор-
Рис. 63. Кран управления |
Рис. 64. Четырехходовоы зо |
|
лотник |
пусе 1 помещается золотник 2, занимающий под действием пру жины верхнее положение. Один поток масла, подводимый к по лости 5, направляется в полость 4, другой проходит через полость 5 в камеру 6, а оттуда через отверстие 7 или 8 на слив. При пере мещении золотника под действием упора вниз сообщаются по лость 3 с полостью 5, а полость 4 через отверстие 9 и канал внутри золотника с камерой 6 и отверстием 7 или 8.
Применяемые распределительные устройства рассчитаны на расход масла 0,13^8,3 л/сек при давлении (З-т-100) *10б н/м2. Перепад давления масла при прохождении через золотник состав ляет (1,5 -г-2) -105 н/м2. Поскольку краны управления и четырех ходовые золотники используются во вспомогательных цепях гидропередачи, они работают при малых расходах масла: 0,13-г- 0,16 л/сек.
Усилительное гидравлическое устройство, сообщающее ве домому звену исполнительного механизма движения, согласо ванные с перемещением ведущего звена чувствительного элемента, называют гидроусилителем или следящим приводом. Обладая высокой точностью согласованных движений, надежностью ра боты, быстродействием, малыми габаритами, большим коэффици ентом усиления, они получили широкое распространение в гидро
копировальных |
станках. Незначительные силы, действующие на |
|||||
|
|
чувствительный |
элемент, |
|||
|
|
позволяют |
использовать |
|||
|
|
копиры, |
изготовленные не |
|||
|
|
только из металла, но и |
||||
|
|
из пластмасс, дерева, гипса |
||||
|
|
и других |
легкообрабаты- |
|||
|
|
ваемых |
материалов. |
|
||
|
|
На рис. 65, а показана |
||||
|
|
принципиальная |
схема |
|||
|
|
гидроусилителя |
с четы |
|||
|
|
рехкромочным |
золотни |
|||
|
|
ком. В нейтральном поло |
||||
|
|
жении |
четыре |
кромки |
к |
|
|
|
следящего |
золотника |
1 |
||
|
|
совпадают |
с |
кромками |
||
11гИИГтя |
выточек 3 и 5 корпуса 2. |
|||||
Пружина 6 прижимает зо |
||||||
Е = "-= "Н"— |
|
лотник к копиру 7 и удер |
||||
Blgr'iiiiiilJ* |
||||||
—■5 |
живает его в заданном по |
|||||
Т Т |
Рис. 65. Схема гидро- |
/усилителя с четырех- ложении. Силовой цилиндр
/ |
кромочным золотыи- |
(преобразующий или уси |
6) |
ком |
лительный орган) жестко |
|
|
связан с суппортом и кор |
пусом 2 (жесткая обратная связь). При нейтральном положении золотника масло, подводимое по каналу 4, выхода не имеет. Если переместить золотник вверх и удерживать его в новом положении, то масло через образованную кольцевую щель по ступит в верхнюю полость цилиндра и сообщит ему движение в том же направлении. Вместе с цилиндром начнет перемещаться и корпус 2. Движение его будет происходить до тех пор, пока корпус и золотник снова не окажутся в нейтральном положении. Аналогичное движение произойдет при смещении плунжера вниз. Таким образом, силовой цилиндр повторяет движения золот ника 1.
Задающим устройством является копир 7; его рабочий профиль устанавливает золотник в заданное положение (при движении по стрелке s). Рассмотренная система обладает большой точностью