Казарезов Проеектування пристроiв и систем пiдводных апаратiв

ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОЇВ І СИСТЕМ ПІДВОДНИХ АПАРАТІВ

плуатації розрізняють ГЦ низького, середнього і високого тиску. Для перших характерними є тиск до 1,5 МПа і швидкості перемі- щенняштокадо0,3 м/с; дляГЦдругоїгрупитискстановить6,5...13,0 МПа і швидкість переміщення штока 0,4...0,5 м/с; для третьої – відповідно 16...25 МПа і 1,0...1,2 м/с. Ресурс ГЦ становить 3...5 тис. год. Як робочу рідину використовують мастила типу АМГ-10, МГИ-10А,

ИГП-18.

Рис. 2.47. Схеми силових циліндрів поступального руху:

а – односторонньої дії; б, в – двосторонньої дії; г – з двома фіксованими ходами; д – плунжерного типу; е – телескопічного типу; ж – двокамерного типу (тандем – циліндр); А – робочі камери; 1, 2 – штуцери живлення;

3 – поршень; 4 – циліндр; 5 – шток; 6 – ущільнювальні пристрої

Зусилля, що розвиваються гідроциліндрами, складають від декількох кілограмів до декількох тонн. Силові параметри ГЦ визначаються такими залежностями.

При максимальному ході Smax, см, швидкості руху штока Vшт, см/с, і робочому тиску Рр, кН/см2, зусилля, що розвивається ГЦ, становить

R = Pp Fп ky кН,

де Fп – корисна площа поршня в см2; ky – коефіцієнт утрат, прийма-

ється ky = 0,90.

Необхідна витрата робочої рідини

Q =Vш Fп см3/с,

91

А.Я. Казарєзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнєв

а необхідний час переміщення поршня

τ п = Smax c.

Vш

Коефіцієнт утрат гідроциліндра включає в себе дві складові – від механічних утрат на тертя ущільнювальних елементів η м ≈ 0…0,92

і об'ємний ККД η об ≈ 0,92...0,98:

kп= η y η об.

Як електромеханічні пристрої, що забезпечують лінійне поступальне переміщення робочого органа, використовують моторредуктори типу ЭТМ-100 і ЭТМ-150 із приводом постійного струму. Поступальний рух забезпечується за рахунок гвинтової пари. Зусилля, що розвиваються пристроями, становлять 1,0...1,5 кН, напруга живлення привода – 27 В, переміщення штока – 100...110 мм, швидкість переміщення – близько 0,02 м/с.

Електромеханічні пристрої, розташовані поза міцним корпусом ПА, необхідно капсулювати у герметичний міцний корпус.

У системах ПА, потребуючих значних лінійних переміщень (більше 0,2 м) і швидкостей (більше 1,5 м/с), використовують спеціалізовані приводи на базі лінійних електродвигунів, які виготовляються малими партіями за замовленням. Ці приводи розвивають зусилля від 3 до 7 кН при швидкості руху робочого органа до 25 м/с. Питомі показники маси і потужності, що припадають на 1 кН робочого зусилля (відношення маси і потужності до зусилля), становлять:

kp =1,7…1,9 кг/кН; kN = 0,8…1,0 кВт/кН.

Конструктивно лінійні електроприводи (ЛЕП) прагнуть розмістити усередині міцного корпусу в безпосередній близькості від виконавчого пристрою.

Для здійснення зворотно-поступального руху найбільш широко в техніці використовуються гідроциліндри (рис. 2.48). ККД гідроциліндра дорівнює 0,85...0,99 [24, 47]. Чим вище тиск у гідроциліндрі, тим вище ККД. Звичайно поршень гідроциліндра рухається в обох напрямках з однаковою швидкістю. Для ходу вправо напірний трубопровід з'єднується з обома каналами, для ходу вліво – лише з пра-

92

ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОЇВ І СИСТЕМ ПІДВОДНИХ АПАРАТІВ

вим, лівий працює на злив. Вхідні канали робляться тільки зверху гідроциліндра.

Рис. 2.48. Гідроциліндр:

1, 4 – вхідний і вихідний канали; 2 – поршень; 3 – корпус; 5 – шток

Удару поршня об стінку гідроциліндра при великих швидкостях руху запобігають спеціальні гальмівні пристрої, сконструйовані за принципом дроселювання (рис. 2.49). Дроселі – це пристрої, які спеціально створюють утрати напору. Вони поділяються на регульовані і нерегульовані.

Рис. 2.49. Гідроциліндр із гальмівним пристроєм:

1, 6 – вхідний і вихідний канали; 2, 5 – дроселі; 3 – поршень; 4 – корпус; 7 – шток

93

94

ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОЇВ І СИСТЕМ ПІДВОДНИХ АПАРАТІВ

95

А.Я. Казарєзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнєв

Таблиця 2.18. Габаритні розміри гідроциліндрів, мм

Отвори 1 і 3 з'єднані з живильними трубопроводами, а 2 і 4 – з порожнинами гідроциліндра. Подача робочої рідини в отвір 1 гідравлічного замка зсуває праворуч поршень 5, що відкриває для зливу клапан 7. Підвищений тиск відкриває клапан 6 і з'єднує між собою отвори 2 і 1. Припинення подачі робочої рідини скидає тиск в отвір 2, повертає поршень 5 гідравлічного замка в середнє положення, закриває клапани 6 і 7 та фіксує положення поршня гідроциліндра. Клапани 8 і 9 є запобіжними.

При необхідності фіксації поршня гідроциліндра в крайніх положеннях застосовують кулькові замки (рис. 2.54). У крайньому лівому положенні кулька 1 запирає поршень гідроциліндра. Для переведення поршня гідроциліндра в крайнє праве положення робоча рідина

Рис. 2.54. Гідроциліндр із кульковими замками

96

ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОЇВ І СИСТЕМ ПІДВОДНИХ АПАРАТІВ

подається в отвір 2 (зливаючись через отвір 13), віджимає клапан 3 вліво

ізвільняє кульку 1. Переміщення поршня гідроциліндра вправо зрушує сигналізатор 6, опускає кульку 4, вмикає електричний контакт 5 і засвічує лампочку на щиті керування. У крайньому лівому положенні сигналізатор 7, переміщуючись вправо разом із клапаном 10, піднімає кульку 8 і вмикає елекричний контакт 9. Після підйому кульки 11 у кільце 12 клапан 10 під впливом пружини повертається вліво

іфіксує поршень гідроциліндра в правому положенні. Зливання робочої рідини відбувається через отвір 2.

Розроблені і виготовляються гідроциліндри середнього і високого тиску (рис. 2.55): гідроциліндри з робочим тиском 16 МПа (160 кгс/см2) і діаметрами поршня 80...360 мм розвивають зусилля 80...1628 кН (8...163 тс); гідроциліндри з робочим тиском 25 МПа (250 кгс/см2) з діаметрами поршня 25...160 мм розвивають зусилля

12...502 кН (1,2...50,0 тс).

Рис. 2.55. Зовнішній вигляд гідроциліндрів

На рис. 2.56 показаний зовнішній вигляд гідроциліндрів серії МТ і гідронасосів серії МТР.

Рис. 2.56. Зовнішній вигляд гідроциліндрів типу МТ і насосів серії МТР

97

А.Я. Казарєзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнєв

Технічні характеристики гідроциліндрів типу МТ і гідронасосів типу МТР наведені відповідно в табл. 2.19 і 2.20. На рис. 2.57 і в табл. 2.21 показані зовнішній вигляд і геометричні розміри гідроциліндрів типу МТ і гідронасосів типу МТР, використовуваних у рульових пристроях.

Таблиця 2.19. Характеристики гідроциліндрів типу МТ

98

ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОЇВ І СИСТЕМ ПІДВОДНИХ АПАРАТІВ

МТР 151

Рис. 2.57. Геометричні розміри гідроциліндрів типу МТ і гідронасосів типу МТР

99

А.Я. Казарєзов, А.Ф. Галь, С.М. Пишнєв

Таблиця 2.21. Геометричні розміри гідроциліндрів типу МТ

2.10. Маніпулятори і маніпуляторні пристрої

Під маніпулятором розуміють дистанційно керований механізм, що являє собою розімкнутий кінематичний ланцюг, оснащений робочим органом і у загальному випадку – приводами для виконання рухових функцій, що заміняють аналогічні функції руки людини при переміщенні об'єктів і забезпеченні технологічних операцій. Цей механізм звичайно входить до складу маніпуляторного пристрою (МП) у вигляді розгорнутого багатоланкового механізму чи телескопічної штанги, що має можливість переміщення в декількох площинах, за числом яких визначають ступінь рухомості маніпулятора.

Маніпуляторні пристрої, використовувані на ПА, включають у свій склад наступні елементи: електропривод або гідравлічну насосну станцію і гідроциліндри; систему керування; кінематичні пари і робочий орган [23, 38, 39, 43, 50] (захват, різак для тросів, фреза, зачисна машинка, струминний насос і т. д.). Вони можуть бути класифіковані за такими ознаками: кількістю ступенів рухомості (від 1 до 9); вантажопідйомністю (від 0,5 до 200 кг); типом привода (електричні і гідравлічні); способом кріплення до несучої рами апарата (нерухоме, шарнірно-рухоме, на висувній платформі); матеріалами – металеві і неметалеві (композитні).

100