Следящие гидроприводы
Следящим называют гидропривод, в котором движение выходного звена меняется по определенному закону, задаваемому звеном управления. К этой функции добавляется усиление управляющего сигнала. Они являются эффективным средством автоматизации производственных процессов, в том числе в пищевой промышленности. В машиностроении такие приводы используются в копировальных устройствах металлорежущих станков, обрабатывающих центрах, технологическом оборудовании с числовым программным управлением, автоматических линиях.
Функциональная схема следящего гидропривода приведена на рис.39. В чувствительный элемент ЧЭ поступает сигнал х о перемещении щупа, отслеживающего форму копира. Этот сигнал передается в датчик рассогласования ДР. Сюда же по цепи обратной связи поступает измеренная каким-либо устройством выходная величина у (перемещение рабочего органа). Сигнал рассогласования х-у усиливается в гидроусилителе, рабочая жидкость из которого поступает в гидродвигатель исполнительного механизма.
Рис. 39
Н
а
рис.40 представлена в качестве примера
принципиальная схема следящего
гидропривода копировального токарного
станка. Жидкость под давлением рн
поступает в штоковую полость цилиндра,
выполненного в подвижной каретке 1,
на которой укреплен резец 2. В
поршневую полость жидкость перетекает
через канал 8. Эта полость соединяется
со сливной линией через дросселирующую
щель s, образованную
рабочей кромкой золотника 6 и
расточкой в каретке.
Рис.40
В нейтральном положении золотника, когда дросселирующая щель перекрыта, цилиндр находится в равновесии (рF=pнF′) и следящая каретка неподвижна. Когда обрабатываемая деталь 3 начинает вращаться, а продольный суппорт 7 перемещаться, то выступ на копире 4, воздействуя на щуп 5, перемещает золотник вверх, сжимая пружину. При этом дросселирующая щель увеличивается, давление в поршневой полости падает и каретка перемещается вверх. Одновременно уменьшается площадь щели и золотник стремится занять нейтральное положение. Этим обеспечивается обратная связь при обработке детали.
Элементы гидроприводов
К основным элементам гидроприводов относятся насосы, гидродвигатели, распределители потоков жидкости и гидроусилитетели, а к вспомогательным – запорные, предохранительные, редукционные, обратные и дроссельные клапаны, фильтры, манометры и др.
Как правило, в состав гидроприводов входят насосы объемного типа, рас-смотренные выше. В качестве гидродвигателей в зависимости от назначения гидропривода применяются гидроцилиндры возвратно-поступательного движения, вращательные и поворотные гидромоторы.
Гидроцилиндры подразделяются на:
– одностороннего действия, в которых поршень или плунжер возвращаются в исходное положение пружиной или силами тяжести (рис.41,а-б);
– двухстороннего действия, в которых поршень перемещается в прямом и обратном направлениях жидкостью под давлением (рис.41, в-г);
По конструктивному исполнению гидроцилиндры делятся на поршневые со штоком и плунжерные без него.
a) б)
в) г)
Рис.41
Усилие, развиваемое гидроцилиндром при неравномерной скорости передвижения поршня определяется нагрузкой со стороны рабочего органа, силами трения, инерции и тяжести (если цилиндр расположен вертикально). Под действием значительных сжимающих усилий может произойти прогиб штока и даже разрушение цилиндра. Для предотвращения этих явлений необходимо выдерживать определенные соотношения между диаметрами цилиндра и штока и величиной хода поршня.
Гидроцилиндры выпускаются на расход 0,3-20 л/c с давлением до 10 МПа и толкающим усилием на штоке 7-800 кН.
Роторные радиально-поршневые, аксиально-поршневые и пластинчатые моторы вращательного движения по сути являются обращенными насосами такого же типа, т.е. осуществляют преобразование потенциальной энергии жидкости под давлением в механическую энергию вращения ротора. Они развивают мощность до 20 кВт, имеют широкий диапазон регулирования час-тоты вращения (от 0,3 до 40 об/c), допускают изменение крутящего момента от 5 до 200 Н·м и реверсирование, имеют достаточно высокий КПД, отличаются быстродействием, по габаритам меньше электродвигателей в 3 раза, а по массе в 15 раз.
П
оворотные
гидродвигатели предназначены для
осуществления перемещений на угол до
270º. На рис.42 приведены схемы двигателей
пластинчатого (а) и поршневого типа с
зубчатой рейкой, находящейся в зацеплении
с зубчатым колесом (б).
Рис.42
Гидрораспределители предназначены для пуска гидропривода, изменения направления движения рабочей жидкости и прекращения ее подачи в гидро-двигатель при остановке. С их помощью осуществляются и другие функциональные операции. В зависимости от принципа действия различают золотниковые и крановые распределители. Преимущественное применение находят первые из них, как достаточно простые в конструктивном отношении, имеющие малое время реверса (0,01-0,02 сек с соленоидным приводом) и разгруженные от гидростатического давления. По числу положений золотника различают двух-, трех- и многопозиционные распределители. Число поясков золотника определяется количеством присоединенных к нему гидролиний. Схема четырехлинейного золотника с двумя поясками представлена на рис.43.
1
2 3
4
Рис. 43
Рабочая жидкость подводится к золотнику через канал 1, каналы 2 и 3 соединены с полостями гидроцилиндра. Слив жидкости в бак осуществляется через канал 4. При нейтральном положении золотника каналы 2 и 3 перекрыты и жидкость в цилиндр не поступает. В крайних положениях золотника полости цилиндра сообщаются с нагнетательной и сливной линиями гидропривода и происходит прямой или обратный ход поршня.
Золотники изготавливают из низкоуглеродистой цементированной стали. Для обеспечения герметичности зазор между шлифованным пояском и цилиндрической расточкой корпуса находится в пределах 4-10 мкм. В хорошо изготовленном распределителе усилие перемещения золотника не превышает 1Н.
Рабочими элементами крановых распределителей являются цилиндричес-кие, реже конусные пробки с отверстиями, совершающие поворотное движение в расточке корпуса и переключающие имеющиеся в нем каналы. Как правило, они изготавливаются на небольшой расход и давление жидкости.