Гидравлические приводы.
Гидравлические приводы по сравнению с другими типами обладают одним важнейшим достоинством, а именно, высокой удельной мощностью, т.е. мощностью, приходящейся на единицу массы или объема привода, что объясняется высокими уровнями давления в гидросистеме. Это обстоятельство обуславливает широкое применение гидроприводов в станках тяжелого типажа или в роботах, где при многих степенях свободы требуюется минимизация инерционных масс элементов приводов. Как видно из классификации гидроприводы по виду исполнительных элементов бывают двух типов: возвратно - поступательные и вращательные. К первым относятся различного типа гидроцилиндры, осевое перемещение поршня в которых является и исполнительным, т.е. силовым. К вращательным относятся различного типа гидромоторы, например, аксиальные. Схематичное изображение аксиального насос - мотора приведено на рис.6.3. При вращении корпуса агрегата каким - либо внешним, например, электромотором, аксиальные поршни, вследствие наклона опорной поверхности начинают возвратно - поступательно перемещаться в осевом направлении , создавая давление жидкости в напорной магистрали и разрежение в сливной. И, наоборот, подавая давление в напорную магистраль поршни начинают вращать наклонную опорную поверхность или корпус агрегата, который таким образом превращается в гидромотор.
Рис.6.3. Принцип работы аксиального гидравлического мотор-насоса.
Крутящий момент или осевое усилие гидроприводов зависит от геометрических размеров и, главное, от величины давления в гидросистеме, которое может достигать нескольких десятков, а то сотен атмосфер. Однако регулирование скорости представляет определенные трудности, поскольку скорость зависит от величины расхода рабочей жидкости через агрегат. Регулирование расхода производится специальными устройствами, которые представляют собой также механические агрегаты и для своей автоматической работы требуют дополнительных, хотя и меньшей мощности, приводов, например, электрических. Все это обусловило использование гидроприводов прямого действия только в оборудовании тяжелого типа с высоким мощностями и небольшими диапазонами регулирования скорости. Для использования в оборудовании среднего класса более широкое распространение получили гидроприводы со следящими золотниками. Принцип работы возвратно - поступательного гидропривода со следящим золотником показан на рис. 6.4. Основной рабочий гидроцилиндр с поршнем совмещается в одном корпусе со следящим золотником, представляющим собой гидроцилиндр небольшого диаметра с поршнем, имеющим, как правило, два пояска. В исходном положении пояски золотника перекрывают входной и выходной каналы основного цилиндра, заполненного рабочей жидкостью. В таком положении возникает так называемый «гидравлический замок», прочно удерживающий рабочий орган в неподвижном состоянии, что исключает необходимость применения различных тормозных механизмов. При перемещении золотника, например, вправо на какую либо величину входной канал основного цилиндра соединяется с напорной магистралью, а выходной – со сливной. Происходит перемещение корпуса основного цилиндра вправо, а поскольку цилиндр золотника совмещен с корпусом основного цилиндра, то цилиндр золотника также перемещается вправо и снова поясками золотника перекрываются оба канала основного цилиндра. При перемещении золотника влево основой цилиндр также переместится влево, отслеживая таким образом перемещения золотника. При непрерывном перемещении золотника с определенной скоростью с такой же скоростью будет перемещаться и корпус основного цилиндра. Поскольку рабочий напор жидкости проходит по полости между двумя поясками золотника, осевые усилия на поясках уравновешивают друг друга, поэтому при перемещении золотника нужно преодолеть практически только силы трения на стенках между цилиндром и золотником. Эти силы незначительны, поэтому для перемещения золотника можно использовать маломощные приводы, например, на основе шаговых двигателей или маломощных приводов постоянного тока. Гидроприводы со следящим золотником бывают и вращательного типа в виде так называемых гидроусилителй момента (ГУМ). Их принцип работы аналогичен рассмотренному.
Рис. 6.4. Схема работы гидроцилиндра со следящим золотником.
Пневматические приводы несколько уступают гидравлическим по удельной мощности, но имеют преимущество перед последними в части подготовки рабочего тела, так как используемый в приводах воздух постоянно обновляется и не возникает проблема его охлаждения, как в случае с гидравлическими. Однако проблема регулирования скорости в пневматических приводах также имеет место, по этой причине в приводах оборудования с ЧПУ среднего класса в настоящее время наибольшее распространение получили электрические приводы.
4.2. Электрические приводы.
Как видно из классификации электрические приводы в зависимости от рода используемого тока бывают двух типов: постоянного тока и переменного тока.