4.5.3 Гидравлические приводы
Гидравлический привод – самостоятельная установка, состоящая из гидродвигателя, рабочего цилиндра, насоса для подачи масла в цилиндр, емкости для масла, аппаратуры управления и регулирования и трубопроводов.
Гидравлические приводы по сравнению с пневматическими имеют ряд преимуществ:
Высокое давление масла на поршень гидроцилиндра создает большую осевую силу на штоке поршня;
Вследствие высокого давления масла в полостях гидроцилиндров можно уменьшить размеры и массу гидроцилиндров;
Возможность бесступенчатого регулирования сил зажима и скоростей движения поршня со штоком.
К недостаткам гидроприводов относятся:
Сложность гидроустановки и выделение площади для их размещения;
Утечки масла, ухудшающие работу гидропривода.
В качестве рабочей жидкости в гидравлических приводах используют веретенное масло под давлением Р = 2…8 МН/м2 (20…80 кгс/см2).
Конструктивные параметры гидравлических приводов и методика расчета приведены в справочной литературе [2,3,4,5,11,13].
По конструктивному исполнению гидроцилиндры гидроприводов на гидроцилиндры одностороннего действия с возвратной пружиной и двустороннего действия. Гидроцилиндры одностороннего действия в зависимости от направления перемещения поршня со штоком бывают толкающими (рисунок 5.4,а) и тянущими (рисунок 5.4,б). Масло под давлением поступает через штуцер 1 в полость «А» цилиндра и перемещает поршень 2 со штоком 4 вправо в толкающем и влево в тянущем гидроцилиндрах при зажиме заготовки в приспособлениях.
Рисунок 5.4 – Гидроцилиндры одностороннего действия
В гидроцилиндрах двустороннего действия (рисунок 5.5) масло под давлением последовательно поступает в левую и правую полость гидроцилиндра и перемещает поршень 2 со штоком 1 в обе стороны при зажиме и разжиме.
Сила Q на штоке для гидроцилиндров одностороннего действия при подаче масла:
в бесштоковую полость
;
в штоковую полость
.
Для гидроцилиндров двустороннего действия при подаче масла:
в бесштоковую полость
;
в штоковую полость
,
где D – диаметр поршня гидроцилиндра, см; d – диаметр штока, см; Р – давление масла на поршень, МН/м2(кгс/см2); = 0,85…0,9 – КПД гидроцилиндра; Q – сила сопротивления сжатой пружины при крайнем рабочем положении поршня, Н(кгс).
Рисунок 5.5 – Гидроцилиндр двустороннего действия
Диаметр гидроцилиндра при известных значениях силы на штоке Q и давлении масла Р:
.
Рассчитанное значение D выбирают из нормализованного диапазона диаметров: 25,40,63,80,100,125,150 мм.
Производительность насосов гидравлических приводов:
,
где F – площадь поршня гидроцилиндра, см2; L – длина рабочего хода поршня гидроцилиндра, см; Q – требуемая сила на штоке гидроцилиндра, Н(кгс); р – давление масла в гидроцилиндре МН/м2(кгс/см2); t – время рабочего хода поршня гидроцилиндра, мин; = 0,85 – объемный КПД гидросистемы, учитывающий утечки масла в золотнике и гидроцилиндре.
Время срабатывания (мин.) гидроцилиндра:
,
где D – внутренний диаметр гидроцилиндра, см; L – длина хода поршня, см; V – производительность насоса, л/мин.
Мощность (кВт), расходуемая на привод насоса:
;
,
где V – производительность насоса, (см3/с); 2 – КПД насоса и силового узла.