Способи гідравлічного гальмування поршня
Гальмування гідроциліндра наприкінці ходу необхідно для зменшення удару поршня об кришку циліндра, що викликає, знос деталей і високі напруги в матеріалах.
Гальмування звичайне
вводиться в гідроциліндри, які переміщають
великі маси, важкі деталі, масивні столи
з великим прискоренням, при яких сили
інерції досягають значних величин,
наприклад, у протяжливих,
повздовжньо-стругальних, фрезерних,
шліфувальних і інших верстатах при
швидкості
>0,3
.
Гідравлічне демпфірування поршня і ненаголошений реверс його здійснюється звичайно за допомогою пристроїв, що створюють гідравлічний опір потоку рідини. При цьому відбувається поглинання (демпфірування) кінетичної енергії маси шляхом зміни її стану (перетворення в тепло).
Найбільш простий спосіб гальмування здійснюється шляхом запирання масла наприкінці ходу поршня з наступним повільним продавлюванням його через гідравлічні опір, наприклад, кільцевий зазор, утворений між паском на штоку і глухому отворі в кришці (рисунок 9.12, а).
Недолік цього способу в неможливості забезпечити регулювання часу гальмування і величини протистискання.
На такому ж принципі гальмування виконані пристрої з регульованим демпферним отвором (рисунок 9.12, б).
Величина протистискання регулюється шляхом зміни прохідного перетину дроселя, наприклад, голчастого типу. Іноді застосовують замість дроселя кульковий підпружинений клапан, що наладжується на задану величину протитиску.
а)
дросель, що регулюється
б)
Рисунок 9.12 Схеми гідроциліндрів із пристроями гальмування поршня наприкінці ходу:
а) з постійним дроселем,
б) з регульованим дроселем.
Гальмування по шляху
Гальмування гідроциліндрів за допомогою шляхового дроселя (рисунок 9.13) дозволяє робити також зупинку поршня в будь-якім його положенні (гальмування “по шляху”). Як шляховий дросель застосовується дросель моделі МДО.
Гальмовий золотниковий пристрій дроселює масло на вході в циліндр у залежності від профілю кулачка, дозволяючи одержувати різні закони руху поршня. Кулачок приводиться в дію від штока.
підвід
Рисунок 9.13 Схема гальмування поршня “по шляху”
Розрахунок гальмових пристроїв
Кінетична енергія частин, що рухаються, дорівнює роботі, яка затрачується на видавлювання рідини з демпфера:
,
де
маса частин,
що рухаються, приведена до поршня;
швидкість руху поршня;
сила, що діє на поршень при гальмуванні;
шлях гальмування поршня.
Якщо крива швидкості в період гальмування має форму параболи, рівняння якої
,
то швидкість убуває за законом
(9.1)
Диференціюючи цей
вираз як
,
одержимо функцію уповільнення у вигляді
(9.2)
Визначаючи величину фокального параметра з рівняння (9.1), одержимо
.
Підставляючи її в рівняння (9.2) маємо
;
звідки
,
де
час уповільнення
поршня від
до нуля.
Витрата рідини через кільцеву щілину:
;
через діафрагму
,
де
діаметр гальмового кільця;
розмір щілини на сторону;
перепад тиску на дросельному пристрої;
динамічний коефіцієнт в'язкості;
довжина щілини;
коефіцієнт витрати;
обсяг рідини, укладена у демпферному
пристрої.
площа прохідного перетину діафрагми.
Звідси
,
(9.3)
.
(9.4)
З урахуванням рівнянь (9.3 ) і (9.4) запишемо:
,
чи після спрощень
;
(9.5)
(9.6)
Якщо
прийняти у формулі (9.5)
і
,
а у формулі (9.6)
одержимо наближені формули для розрахунку
і
:
,
,
де
перепад тиску на
дроселі, що відповідає робочої швидкості
поршня, прийнятий рівним
≈0,3-0,4
МПа для різних
.
Граничні
значення максимального прискорення
в залежності від швидкості
руху столу і від
ст
ваги столу
приведені на рисунку 9.15.
Якщо прискорення столу не перевищують величин, обмежених кривими на рисунку, то реверс відбувається плавно, без відчутних поштовхів:
,
де
рев
вага реверсуємих
вузлів,
ст вага верстата.
Графіки зміни швидкості поршня при різних гальмових пристроях показані на рисунку 9.14.
а)
б)
в)
Рисунок 9.14 Графіки зміни швидкості поршня при гальмуванні:
а) без гальмового пристрою,
б) з гальмовим пристроєм у виді постійного дроселя,
в) з гальмовим пристроєм у виді регульованого дроселя.
Рисунок 9.15 Залежність прискорення столу від швидкості його руху