3.4.2 Гидравлический расчет приводов главного движения протяжных станков

Гидравлические приводы для перемещения рабочих органов, совершающих движение со скоростью резания (приводы главного движения), используют в станках в основном тогда, когда это движение поступательное и требуется обеспечивать достаточно большие тяговые усилия, например, в протяжных станках общего назначения, как горизонтальных, так и вертикальных. Гидросхема протяжного станка показана на рис. 35 в исходном положении, когда протяжка 10 закреплена в патроне 11 вспомогательной каретки, заготовка 12 - на столе 13, а шток рабочего цилиндра 1 с патроном 14 для захвата протяжки находится в переднем положении.

Рис. 35. Принципиальная гидравлическая схема

протяжного станка

Основными элементами гидропривода протяжного станка (рис. 35) являются: рабочий цилиндр 1, распределители 2 и 3 с электрогидравлическим управлением, предохранительные клапаны рабочего 4 и обратного 5 хода, регулируемый реверсивный аксиально-поршневой насос 6, двухпоточный пластинчатый насос с секциями 7 и 8 и гидроцилиндр вспомогательной каретки 9. Насос 6 установлен в положение нулевой подачи (работает на холостом ходу) и его выходной и входной каналы соединены через гидролинии и распределитель 2 (находится в средней позиции) между собой.

Секция 8 двухпоточного пластинчатого насоса поддерживает давление 1 - 1,5 МПа в линиях для питания схем управления распределителем 2 и аксиально-поршневым насосом 6. Это давление ограничивается настройкой клапана 15. Секция 7 двухпоточного пластинчатого насоса подает рабочую жидкость через фильтры грубой 16 и тонкой 17 очистки, распределитель 3 (в средней позиции) на слив. Итак, в исходном положении аксиально - поршневой насос 6 и секция 7 двухпоточного пластинчатого насоса разгружены, а секция 8 поддерживает требуемое давление управления.

Рабочий цикл начинают с включения электромагнита Y5, при этом распределитель 3 переключается влево, рабочая жидкость подводится под давлением в поршневую и штоковую полости гидроцилиндра вспомогательной каретки, который оказывается включенным по дифференциальной схеме и его шток движется вправо и перемещает вспомогательную каретку 9 с патроном 11 и протяжкой 10. Протяжка входит в предварительно обработанное отверстие заготовки 12 и передний хвостовик протяжки захватывается патроном 14. Включаются электромагниты Y7 распределителя 2 и Y1 механизма управления насосом 6. Распределитель 2 переключается в левое положение (правый квадрат на условном обозначении).

Насос 6 устанавливается в положение при котором рабочая жидкость под давлением нагнетается через распределитель 2 в переднюю штоковую полость рабочего цилиндра 1. Шток-поршень рабочего цилиндра 1 с закрепленными на нем патроном 14 и протяжкой 10 перемещаются вправо и происходит обработка заготовки основными режущими зубьями протяжки. При этом хвостовик протяжки выходит из партона 11. Перед входом калибрующих зубьев протяжки отключается электромагнит Y1 и включается электромагнит Y2.

Направление подачи насоса 6 не меняется, а величина подачи уменьшается. Соответственно уменьшается скорость и протяжка заканчивает обработку на замедленной скорости для получения требуемого качества обработки. Во время рабочего хода жидкость из поршневой полости рабочего цилиндра 1 через распределитель 2 частично поступает в аксиально-поршневой насос 6, а остальной расход через распределитель 18 (в правом положении) и клапан 19 сливается в бак.

Регулировкой клапана 19 создается противодавление в поршневой полости рабочего цилиндра 1 для демпфирования колебаний от переменных нагрузок при резании. В конце рабочего хода электромагниты Y2 и Y7 выключаются, распределитель 2 переключается в среднее положение (аксиально-поршневой насос 6 работает в положении нулевой подачи).

Когда обработанную деталь снимают со станка, дается команда на включение электромагнитов Y4 и Y8. Распределитель 2 переключается в правое положение (левый квадрат на условном обозначении), а насос 6 начинает подавать рабочую жидкость в противоположном направлении, т.е. жидкость под давлением нагнетается через распределитель 2 в штоковую и поршневую полости рабочего цилиндра 1. Цилиндр оказывается включенным по дифференциальной схеме и шток с патроном и протяжкой перемещается влево. Происходит обратный ход протяжки со скоростью до 20 м/мин. При этом насос 6 частично всасывает рабочую жидкость из бака через обратный клапан 20.

Перед входом хвостовика протяжки в патрон 11 отключается электромагнит Y4 и включается электромагнит Y3. Насос 6 переключается на уменьшенную подачу и скорость движения протяжки замедляется, а ее хвостовик входит в патрон 11. Во время обратного хода насос 6 всасывает жидкость из бака через обратный клапан 20 и распределитель 18, который имеет гидравлическое управление и переключается автоматически давлением в подводящих линиях в зависимости от направления подачи насоса 6. В конце обратного хода отключаются электромагниты Y8 и Y3.

Распределитель 2 устанавливается пружинами в среднее положение, механизм управления насосом 6 переключает его в положение нулевой подачи. Кроме того, рабочие линии насоса 6 соединяются между собой через распределитель 2. Аксиально-поршневой насос 6 разгружен, гидролинии рабочего цилиндра 1 перекрыты распределителем 2, что соответствует остановке штока рабочего цилиндра 1. Протяжка захватывается патроном 11 и освобождается от захвата в патроне 14. Электромагнит Y5 отключается и включается электромагнит Y6.

Распределитель 3 переключается вправо, поршень цилиндра 9 перемещает вспомогательную каретку влево, протяжка отводится в исходное положение. При этом электромагнит Y6 отключается, распределитель 3 устанавливается пружинами в среднее положение, а секция 8 двухпоточного пластинчатого насоса разгружается. Клапан 4 ограничивает давление во время протягивания, клапан 5 ограничивает давление во время обратного хода, а клапан 21 - ограничивает давление в схеме привода вспомогательной каретки.

Основные особенности гидросхем протяжных станков:

1) регулирование скоростей рабочего и обратного ходов протяжки производится объемным способом - изменением подачи регулируемого реверсивного насоса;

2) демпфирование колебаний скорости движения протяжки при резких изменениях нагрузки от входа и выхода зубьев протяжки осуществляется дросселированием только части потока, вытесняемого из рабочего цилиндра, что вместе с объемным регулированием скорости позволяет получить привод с достаточно высоким КПД при мощностях до 50 кВт.

Для гидравлической схемы, изображенной на рис. 35, необходимо:

1. Построить характеристики каждой гидролинии, сети в целом и насоса с переливным клапаном. Найти параметры рабочих точек во всех операциях цикла.

2. Построить циклограммы p = f (t) и Q = f (t).

3. Определить величины развиваемой и потребляемой мощностей, а также К.П.Д. по операциям цикла.

4. Произвести расчет теплообменника, охлаждающего рабочую жидкость.

Исходные данные для проведения расчетов.

Параметры рабочей жидкости (масло «Индустриальное 20» при температуре С):  = 891 ;  = 0,235 Ст.

Длины ходов:

- вспомогательной каретки - = 80 мм;

- рабочего цилиндра - = 200 мм.

Силы сопротивления движению вспомогательного и рабочих цилиндров в период холостых ходов принять равными = 0,2 кН.

Длины гидролиний:

- от насоса 6 до гидрораспределителя 2 - = 1 м;

- от гидрораспределителя 2 до гидродвигателя 1 - =2 м;

- от гидрораспределителя 2 до распределителя 18 - = 0,5 м;

от гидрораспределителя 18 до клапана 19 - = 1 м;

- от клапана 19 до слива в бак - = 1 м;

- от распределителя 18 до обратного клапана 20 - = 0,5 м;

- от обратного клапана 20 до слива в бак - = 1 м;

- от выхода из секции 7 двухпоточного пластинчатого насоса до фильтра 16 - = 2 м;

- от фильтра 16 до фильтра 17 - = 1 м;

- от фильтра 17 до гидрораспределителя 3 - = 1 м;

- от гидрораспределителя 3 до гидроцилиндра вспомогательной каретки 9 - = 2 м.

Разводка гидролиний выполнена стальными трубами диаметром = 15 мм. Длиной всасывающего трубопровода секции 7 пластинчатого насоса пренебречь.

Коэффициенты местных сопротивлений:

- гидрораспределитель 2 - = 12;

- гидрораспределитель 3 - = 8;

- гидрораспределитель 18 - = 10;

- обратный клапан 20 - = 4;

- клапан 19 - = 6;

- фильтр 16 - = 8;

- фильтр 17 - = = 10.

Характеристика реверсивного регулируемого насоса (поз.6) аппроксимируется кусочно-линейной функцией, приведенной в таблице 21, а его объемный К.П.Д. составляет -

Таблица 21

Характеристика насоса (поз. 6)

Р, МПа	32	24	0
Q, л/мин	0	42	60

Секция 7 двухпоточного пластинчатого насоса с объемным К.П.Д. = 0,85 развивает мощность N = 0,2 кВт.

При подаче Q = 18 л/мин К.П.Д. рабочего гидроцилиндра 1 - = 0,9; К.П.Д. гидроцилиндра вспомогательной каретки составляет = 0,95.

Другие исходные данные, а именно, тяговое усилие рабочего цилиндра 1 в период рабочего хода , диаметры поршней и штоков гидродвигателя 1 ( и ) и гидроцилиндра 9 вспомогательной каретки ( и ) приведены для различных вариантов расчетных заданий в приложении 7.

3.5. ТИПОВОЙ ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ

КУРСОВОЙ РАБОТЫ