Учебное пособие

Шлифовальные работы

16.2. Основные элементы гидропривода и их условные обозначения на схемах

Входным элементом гидропривода являются насосы, которые преобразуют механическую энергию движения ведущего звена в гидравлическую энергию потока масла. Это достигается за счет переноса рабочей жидкости из камеры всасывания в камеру нагнетания и вытеснения ее в напорную линию гидросистемы станка.

Насосы характеризуются производительностью Q_H и давлением р_Н. Производительность насоса (л/мин) —это количество масла, которое насос подает в едуницу времени при определенной частоте вращения. Кроме того, в качестве характеристики насоса используют объемную постоянную насоса — количество масла, подаваемое насосом за один оборот вала (см³/об).

При изменении давления в насосе изменяются внутренние утечки и, следовательно, его производительность. Поэтому обычно указывают производительность Q_H при определенном давлении. Отношение производительности Q_H насоса, работающего под давлением р_H к производительности Q_о при давлении, равном нулю, называют объемным КПД насоса (η_об) Объемный КПД увеличивается с увеличением объемной постоянной, частоты вращения вала насоса и вязкости масла.

Обычно в гидроприводах станков применяют шестеренные, пластинчатые и поршневые насосы. Условные обозначения этих насосов приведены на рис. 16.1, а более детальное описание их устройства приводится в § 16.3.

Рис. 16.1. Обозначение насосов на принципиальных гидравлических схемах: а — шестеренный, 6 — пластинчатый, в — радиально-поршневой, г — аксиально-поршневой

Преобразование энергии потока масла в энергию движения выходного звена осуществляется с помощью объемного гидродвш ателя. Гидродвигателями для осуществления поступательного движения выходного звена (стола, суппорта станка и др.) являются гидроцилиндры, а для вращательного движения —гидромоторы. По направлению действия рабочей жидкости на выходное звено различают цилиндры одностороннего и двустороннего действия. Условные обозначения основных типов гидродвигателей приведены на рис. 16.2.

Рис. 16.2. Обозначение гилродвигателей на принципиальных гидравлических схемах: гидромоторы; а — нерегулируемые с одним направлением потока, б — нерегулируемые с двумя направлениями потока, в — регулируемые с двумя направлениями потока, г — поворотный гидродвигатель: гидроцилиндры; д — основного исполнения, е — одностороннего действия, ж — одностороннего действия с возвратной пружиной. з — плунжерный, и — двустороннею действия с односторонним штоком

Для обеспечения заданного режима (цикла) работы станка производится регулирование параметров (давления, скорости, частоты вращения) для установления заданных параметров в каждый момент цикла. Механизм станка, который необходимо регулировать, называют при этом регулируемым объектом, устройство, осуществляющее процесс регулирования, — регулятором. Совокупность объекта и регулятора составляет систему регулирования. В этом случае гакие параметры, как давление, скорость и т. д., называют регулируемыми параметрами.

Скорость гидродвигателя регулируют изменением расхода жидкости, протекающей в единицу времени через гидродвигатель, и осуществляют либо изменением режима работы насоса — регулированием его производительности, либо изменением сопротивлениями участка трубопровода при постоянном давлении жидкости. Первый способ регулирования называют объемным, второй — дроссельным.

Объемное регулирование характеризуется тем, что при постоянной нагрузке выходная мощность гидродвигателя пропорциональна расходу насоса. При дросселировании давление и расход насоса постоянны, а скорость гидродвигателя зависит от величины сопротивления дросселя. Дросселем называется местное гидравлическое сопротивление, предназначенное для регулирования скорости гидродвигателя и установленное на пути потока жидкости. Отличительная особенность дросселя от обычных местных сопротивлений, например клапанов, заключается в том, что его проходное сечение изменяется только в результате внешнего воздействия на него. Клапан же изменяет свое проходное сечение под действием проходящего через него потока жидкости. Обозначение элементов регулирующей гидроаппаратуры на гидросхемах показано на рис. 16.3.

Рис 16.3. Обозначение элементов регулирующей гидроаппаратуры (слева — полуконструктивное, справа — по ГОСТ): а — гидроклапан давления, б — предохранительный клапан, в — дроссели, г — регуляторы потока, д — дросселирующий гидрораспределигель

В системах автоматического регулирования работы станков применяют гидроусилители — гидравлические механизмы, которые при малых габаритах обладают большим коэффициентом усиления, быстродействием и высокой надежностью. Гидроусилители усиливают слабый сигнал с задающего устройства до величины, способной приводить в движение рабочий орган станка. Их применяют в механизмах подач, в копировальных, программных устройствах, а также в устройствах синхронизации движений и многих других устройствах станков.

Схема простейшего гидравлического усилителя с замкнутой циркуляцией рабочей среды (масла) показана на рис. 16.4. Поршень 7, имеющий, например, площадь А₁ = 1 см² (10⁴ м²), под действием нагрузки F₁ — 20 Н создает давление, равное p = F₁/А₁ = 20/10⁴ = 2 • 10⁵Н/м² = 0,2МПа. Это давление будет одинаковым во всех направлениях (если пренебречь собственным весом рабочей среды). Поэтому подъемная сила, действующая на поршень 2, имеющии площадь A₂ = 50 см² x (5 • 10³ м²), будет равна F₂ = рА₂ = 0,2 - 10⁶ - 5 • 10³ = 1000 Н. Сила F₂ в 50 раз больше силы F₁. Но при этом следует учесть, что перемещение S₁ поршня 1 должно быть соответственно в 50 раз больше перемещения S₂ поршня 2, так как объем рабочей среды остается неизменным S₁A₁ = S₂A₂.

Рис 16.4. Схема действия гидравлического усилителя

Эффективная мощность (Вт) гидропривода (без учета потери напора и утечек жидкости) определяется по соотношению: Р_эф = pQ = pA₂v₃.

В момент движения тяговое усилие F₂ на поршне 2 должно быть меньше соответствующей силы в статике (при неподвижных поршнях). Это связано с тем, что для прохождения потока масла через трубопровод 3 необходимо создать разность давлений Δ_р между входом и выходом, которая зависит от скорости движения и гидравлического сопротивления трубопровода 3.

Для управления направлением потока масла, пуском, остановом или изменением направления потока масла путем полного или частичного открытия (или закрытия) рабочего проходного сечения служат распределительные устройства. По типу управления эти устройства можно классифицировать на распределители с электро- или гидроуправлением, с управлением от кулачка или ручным. По конструктивным признакам распределительные устройства делятся на юлогники и краны. Условные обозначения некоторых распределительных устройств приведены на рис. 16.5.

Рис. 16.5. Обозначение гидрораспределителеи (слева лолуконструктивное, справа — по ГОСТ): а — с ручным управлением, б — с гидравлическим управленисм, в — с управлением от кулачка, г — с электрическим управлением, л — с элекгрогидравлическим управлением, с — кран управления

Для связи всех элементов гидропривода в единую систему служат трубопроводы. Гидросистемы станков обычно имеют трубопроводы малой протяженности, следовательно, наибольшая доля потерь давления обусловлена местными сопротивлениями. Обозначения трубопроводов на гидросхемах станков приведены на рис. 16.6.

Рис. 16.6. Обозначение трубопроводов в гидроприводах: а — линии связи всасывания, напора, слива (толстые линии), управления (тонкие линии), дренажные (пунктирные линии), б — соединение линий связи, в — перекрещивание линий без соединения. г — подвод и слив жидкости из системы

Гидропривод имеет также вспомогательные элементы, основными из которых являются: гидробаки, устройства для очистки масла, аккумуляторы, уплотнения, аппараты и приборы для контроля давления. Условные обозначения некоторых вспомогательных элементов гидропривода приведены на рис. 16.7.

Рис. 16.7. Обозначение вспомогательных элементов гидропривода (слева — полуконструктавное, справа - по гост): а - гидробак, б — аккумулятор, в — фильтр, г — маслоохладитель, д — нагреватель масла, е — заливная горловина

Основные функциональные части гидропривода и взаимосвязи между ними изображают с помощью структурных схем. Функциональные части изображают в виде прямоугольников с указанием наименования каждой части или в виде условных графических обозначений. Наибольшее применение получили принципиальные гидравлические схемы, на которых все элементы или устройства и связи между ними изображают в виде условных графических обозначений, приведенных выше. Каждый элемент имеет буквенно-цифровое или только цифровое обозначение, которое наносится по определенным правилам.

Рис. 16.8. Принципиальная гидравлическая схема гидропривода

Для примера на рис. 16.8 приведены два варианта принципиальной гидравлической схемы одного и того же гидропривода с сохранением их цифровых обозначений 1—26: с условными графическими обозначениями (рис. 16.8, а); с полуконструкгивными обозначениями тех же элементов (рис. 16.8, б).