1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ – ТРЕБОВАНИЯ К САР, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ГП СТАНКОВ, ПЛОТНОСТЬ КАК РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПАРАМЕТР

1.1 Классификация регуляторов потока в гидроприводах металлорежущих станков

Гидропривод является одним из основных элементов станков. Поэтому для обеспечения нормальной работы станков необходимо, чтобы при изменениях нагрузки на рабочие органы и тем­пературы жидкости при работе станка получалась требуемая скорость движения рабочего органа, причем в большинстве случаев настроенная скорость движения (подача и частота вращения) должна оставаться постоянной.

Гидропривод токарного станка с ЧПУ обеспечивает подачу инструмента в продольном и поперечном направлениях, а также поворот 8-позиционной резцедержки.

Гидропривод фрезерного станка обеспечивает подачу и ускоренные перемещения стола, салазок и шпиндельной бабки, разжим инструмента и шпиндельной бабки, переключение скоростей вращения фрезы, вертикальное перемещение и поворот инструментального магазина, а также перемещение захватов.

Гидравлические приводы широко используются в шлифовальных станках всех типов для возвратно-поступательного движения стола или шлифовальной бабки, механизмов подач, устройств правки шлифовального камня и устройств автоматического контроля, а также для различных блокировок, выборки люфтов в кинематических цепях, работы подшипников шпинделя, смазочных устройств и тому подобное. Гидропривод плоскошлифовального станка с прямоугольным столом обеспечивает возвратно-поступательное движение стола с регулируемой скоростью, прерывистую и непрерывную подачи шлифовальной бабки, вертикальную подачу, а также блокировку маховичка ручного поперечного перемещения шлифовальной бабки.

В зубообрабатывающих станках с ЧПУ возможно изменение по программе

кинематических соотношений между вращением инструмента и всеми движения-

Лист

УИТС.423311.086.ПЗ

м и подачи. Такое техническое решение позволяет повысить производительность зубообработки в условиях единичного и мелкосерийного производства в 3-4 раза.

Гидроприводы резьбонарезных станков выполняют, как правило, вспомогательные функции (зажим, ускоренное перемещение рабочих органов, выработка люфтов в кинематических цепях, переключение скоростей, эвакуация стружки).

Гидроприводы сверлильных станков широко используются для автоматизации смены инструмента и обрабатываемой детали, уравновешивания вертикально расположенных рабочих органов, в фиксирующих и зажимных механизмах, устройствах выборки люфтов в кинематических цепях, в приводах механизмов переключения скоростей, гидростатических подшипниках и направляющих, в блокирующих механизмах, иногда – в приводах подач.

Гидропривод многоинструментного сверлильно-фрезерно-расточного станка с ЧПУ осуществляет уравновешивание шпиндельной бабки, переключение механических ступеней главного привода, отжим инструмента в шпинделе, ориентацию шпинделя, работу механизмов манипулятора, фиксацию инструментального магазина, зажим и отжим поворотного стола и столов- спутников.

---

Из повседневного опыта хорошо известен способ ре­гулирования расхода рабочей жидкости путем изменения открытия проходного сечения в регулирующем устройстве, про­стейшим из которых является кран. Однако рас­ход жидкости зависит не только от проходного сечения.

Промышленностью выпускаются различные модификации регуляторов потока, которые могут дополнительно выполнять функции предохранительного клапана непрямого действия; иметь встроенный обратный клапан; ограничивать одновре­менно расход и давление масла в отводимом потоке; комплектоваться обратным клапаном и механически управляемым распределителем, позволяющим реализо­вать цикл движения рабочего органа: быстрый подвод — рабочая подача — быстрый отвод (возможно с регулированием скорости отвода); иметь дистанционное электрическое управление.

Регуляторы потока с предохранительным клапаном типов ПГ55-1 и МПГ55-

1 имеют три исполнения по номинальному давлению – до 6,3; до 10 и до 20 Мпа.

Лист

УИТС.423311.086.ПЗ

Дроссели и регуляторы потока имеют различные исполнения по диаметру условного прохода, присоединению, номинальному давлению и типу управления.

Применяемые в станкостроении дроссели и регуляторы потока имеют диаметры условных проходов 10, 16, 20 и 32 мм.

Используется конструкция регулятора потока с обратным клапаном типа МПГ55-3, в котором обеспечивается свободный проход рабочей жидкости из каналов.

Рассмотренные регуляторы потока с редукционным клапа­ном поддерживают постоянный расход так, чтобы изменение давления на выходе не вызывало изменения дав­ления на входе. Благодаря этому, такие регуля­торы потока можно подключать каналами к одной напорной гидролинии по несколько штук одновременно и питать от них соответственно несколько гидродвигателей.В станках часто требуется ограничить расход на отдельных участках гидросистемы без необходимости его регулирования при работе. Для этих целей используют дроссельные сопротив­ления в виде отверстий малого диаметра в стенках заглушек, шайбах и других деталях. Если учесть, что коэффициент расхода равен 0,7, а плотность масла  = 900 кг/м³, для практических расчетов получаем фор­мулу:

Q = 2А√∆р, л/мин,

где р – в Мпа; А – в мм­².

При дроссельном способе регулирования в гидросистеме устанавливается регулируемое гидравли­ческое сопротивление - дроссель или регулятор потока, которое ограничивает расход масла, поступающего к гидродвигателю. Дроссельное регулирование скорости менее экономично, так как значительная часть энергии потока масла может быть потеряна в дросселе или регуляторе потока, что приводит к разогреву масла. Однако в этом случае не требуется применять регулируемые насосы и можно существенно увеличить быстродействие привода.

Лист

УИТС.423311.086.ПЗ

Для системы автоматического регулирования плотности моторных масел был выбран дроссель ПГ77–1. Схема с дросселем на выходе обеспечивает более плавное движение рабочего органа и может использоваться в гидроприводах с изменяющимися в процессе работы направлением действия нагрузки.

---

Т аблица 1 – Классификация регуляторов потока

Наименование станка	Марка регулятора	Регулируемый параметр	Диапазон регулирования
Токарный, фрезерный и шлифовальный	ПГ77-1	Расход масла Рабочее давление	0,06-20 (л/мин) 0,2-20 МПа
Зубообрабатываю-щий	ПГ55-1 и МПГ55-1	Расход масла Рабочее давление	0,1-20 (л/мин) 3-20 МПа
Сверлильный	ПГ55-2 и МПГ55-2	Расход масла Рабочее давление	0,15-40 (л/мин) 0,5-20 МПа
Резьбонарезной и отрезной	ПГ55-3 и МПГ55-3	Расход масла Рабочее давление	0,15-80 (л/мин) 0,8-20МПа
Поперечно-строгальный	ПГ55-4	Расход масла Рабочее давление	20 (л/мин) 1-6,3 МПа
Протяжный	ПГ55-6	Расход масла Рабочее давление	0,08-20 (л/мин) 0,6-20 МПа

Дроссельное регулирование не требует применения регулируемого насоса, что позволяет увеличить быстродействие привода.

Рабочая жидкость подводится к отверстию с давлением p₁ и выходит из отверстия в виде струи, превращаясь в поток жидкости с давлением р₂. Скорость истечения для расчета потерь давления в местных сопротивлениях:

υ_c = φ√(2Δр)ρ,

где  — безразмерный коэффициент скорости, учитывающий относительные потери давления и неравномерность скорости в сечении струи.

Расход жидкости в сечении струи с площадью поперечного сечения А_с:

Q = A_Cυ_C = φА_С√((2/ρ)∙Δр).

При истечении из отверстия струя несколько сужается и имеет наименьшую площадь поперечного сечения А_с на рас­стоянии меньше диаметра отверстия от его

УИТС.423311.086.ПЗ

Лист

п лоскости. Сжатие струи характеризуется коэффициентом сжатия  = А_с/А, где А – площадь поперечного сечения.

С учетом этого соотношения расход жидкости через от­верстие:

Q = φƐА√((2⁄ρ)∙Δр) = μА√((2⁄ρ)∙Δр),

где μ — коэффициент расхода.

В гидроприводах станков регулирование расхода использу­ется для получения требуемой скорости движения рабочего органа, причем в большинстве случаев настроенная скорость движения (подача и частота вращения) должна оставаться постоянной при изменениях нагрузки на рабочие органы и тем­пературы жидкости при работе станка.

Формула (3) позволяет определить требования к гидрав­лическим аппаратам для регулирования расхода: 1) измене­нием площади регулируемой рабочей щели аппарата должен обеспечиваться требуемый диапазон регулирования расхода; 2) при переменных нагрузках аппарат должен иметь клапан, автоматически поддерживающий постоянный перепад давле­ний на регулируемой рабочей щели; 3) конструктивное испол­нение рабочей щели должно обеспечивать максимально возмож­ное постоянство коэффициента расхода при изменении темпе­ратуры и вязкости рабочей жидкости.

Лист

УИТС.423311.086.ПЗ

В процессе эксплуатации гидросистем жидкость подвергается воздействию нагрева и охлаждения меняющихся давлений. Это существенно изменяет ее характеристики.

---

Влияние температур.

Повышение температуры увеличивает объем большинства рабочих жидкостей. Эта зависимость характеризуется температурным коэффициентом объемного расширения _Т, который равен отношению относительно изменения исследуемого объекта к изменению температуры Т при постоянном давлении:

_Т = (V₀ - V₁ ) / V₀ = (V / V₀)

Т₀ – Т₁ Т

где V₀ и V₁ – соответственно начальный объем и объем при повышении температуры; Т₀ и Т₁ – начальная и конечная температура жидкости; Т–при-

р ащение температуры жидкости. Отсюда можно найти приращение объема V и новый объем, занимаемый жидкостью V₁.

V = _Т Т V₀

V₁= V₀ + V = V₀(1 + _Т Т).

Поскольку плотность жидкости определяется объемом, который она занимает, то влияние температуры на эту характеристику может быть найдено из такого соотношения:

₁= ₀/ (1 + _Т Т).

где ₀ и ₁ - начальная и измеренная при изменении температуры жидкость.

Нагревание жидкости, находжящейся в закрытой жесткой емкости (резервуаре, силовом цилиндре и т. д.) может привести к возникновению недопустимо высоких давлений. Для предотвращения таких аварийных ситуаций в гидроситемах устанавливают гидроаппараты управления давлением жидкости.

Влияние давления.

Сжимаемость жидкости характеризуется коэффициентом объемного сжатия _, равного отношению относительного изменения ее объема к изменению давления пр постоянной температуре:

_= V₀ - V₁ 1 = V 1 ()

V₀ р V₀ р

где V₀ – начальный объем жидкости; V₁ – объем, занимаемый жидкостью при изменении давления на р.

Из зависимости (1), принимая _ посьтоянным,

V₁ = V₀ (1 -_р) (2)

С учетом (2) находим приближенное значение плотности при изменении давления на р:

_= ₀ (1 - _р).

где ₀ – начальная плотность жидкости; _ - плотность жидкости при изменении давления на р.

УИТС.423311.086.ПЗ

Лист

---

Смотрите также файлы

• ВВЕДЕНИЕ.doc

• doc3.doc

• БЖД .doc

• Бжд.doc

• doc2.doc