1. Составление расчетных схем. Определение сил, действующих на гидродвигатели

1. Расчетная схема гидромотора

На рис. 1,а представлена расчетная схема вращающего момента М_в, развиваемого гидромотором, и расчетного момента М_р, приведенного к валу гидромотора всех действующих нагрузок гидропривода подач станка с линейной подачей, при этом

М_в ≥ М_р

Рис. 1. Расчетные схемы вращающего развиваемого и расчетного моментов (а) и параметров (б) гидромотора привода подач станка

На рабочий орган станка действуют продольная Р_х и тангенциальная Р_z составляющие усилия резания (при режиме рабочего ход), равнодействующая реактивных сил R_N направляющих качения станка, сила тяжести mg подвижной части, суммарная сила трения качения F_тн в направляющих, суммарная сила инерция F_и движущихся масс (при режиме разгона – торможения) и тяговое усилие F_а.

Расчетный приведенный к выходному валу гидромотора момент М_р определяется как сумма приведенных моментов продольной составляющей силы резания М_рх, силы инерции М_и рабочего органа, силы трения направляющих М_тн, неуравновешенной силы тяжести М_mg, моментов трения в передаче винт-гайки качения М_тв-г и в подшипниках винта М_тп и момента сил инерции винта М_ив.

Расчетный вращающий момент М_в, развиваемый гидромотором, определяется суммой моментов сил давления М_н и противодавления М_с, сил трения в гидромоторе М_тг и сил инерции ротора гидромотора М_ир.

В зависимости от режима работы вращающий момент, развиваемый гидромотором, и расчетный приведенный момент к выходному валу мотора всех действующих нагрузок будут иметь выражения:

а) для неустановившегося режима разгона с ускорением а

М_в = М_н – М_с – М_тг – М_ир ≥ М_р =

= М_и + М_ив + М_тн + М_тв-г + М_тп + М_mg = М_а,

где М_а – расчетный момент для режима разгона;

М_ир – момент сил инерции ротора гидромотора; М_ир = J_p · ε;

J_p – момент инерции ротора гидромотора;

ε – угловое ускорение разгона;

М_и – приведенный момент сил инерции подвижной части рабочего органа; М_и = F_и·р_в/2π;

р_в – шаг винта;

F_и – сила инерции подвижной части рабочего органа;

М_ив – момент сил инерции винта; М_ив = J_в · ε;

J_в – момент инерции винта; J_в = m_вr_в²;

m_в и r_в – масса и радиус винта;

М_тн – приведенный момент сил трения направляющих; М_тн = = F_тн·р_в/2π;

F_тн – сила трения направляющих;

М_mg – приведенный момент неуравновешенной силы тяжести;

б) для холостого хода быстрого перемещения со скоростью υ

М_в = М_н – М_с – М_тг ≥ М_р = М_тв-г + М_тп + М_тн + М_mg = М_υ,

где М_υ – расчетный момент для холостого хода;

в) для рабочего хода с рабочей подачей s

М_в = М_н – М_с – М_тг ≥ М_р = М_Рх + М_тн + М_тв-г + М_тп + М_mg = М_S,

где М_S – расчетный момент для рабочего хода.

В нашем случае в исходных данных задан момент на выходном валу уже с учетом всех выше перечисленных сил, сопротивлений и прочих факторов.

1.2 Расчетная схема поворотного гидродвигателя в виде силового цилиндра с реечной передачей

На рис.2,б представлена расчетная схема развиваемого вращающего момента М_в и расчетного приведенного момента М_р на валу поворотного силового плунжерного цилиндра с реечной передачей привода зажимного механизма станочного приспособления, при этом

М_в ≥ М_р

Расчетный приведенный к выходному валу гидродвигателя момент М_р определяется как сумма приведенных моментов реакций М_R, сил тяжести М_mg и силы инерции М_иm подвижной части приспособления, сил трения направляющих М_тн, сил трения в подшипнике М_тп, момента сил инерции винта М_ив.

Расчетный вращающий момент М_в, развиваемый гидродвигателем, определяется суммой моментов сил давления М_н и противодавления М_с, сил трения в гидродвигателя М_тг и сил инерции плунжера М_ип и реечного колеса М_ик.

В зависимости от режима работы вращающий момент, развиваемый поворотным силовым плунжерным гидродвигателем с реечной передачей, и расчетный приведенный момент к валу двигателя всех действующих нагрузок будут иметь выражения:

а) для неустановившегося режима разгона

М_в = М_н – М_с – М_тг – М_ип – М_ик ≥

≥ М_р = М_mg + М_иm + М_тн + М_тп + М_ив = М_нр,

где М_нр – расчетный момент при неустановившемся режиме;

М_ип – момент сил инерции плунжера; М_ип = m_п · r²;

М_ик – момент сил инерции колеса; М_ик = m_к · r²;

m_n и m_к – массы плунжера и колеса;

r – радиус колеса;

М_mg и М_иm – приведенные моменты сил тяжести и сил инерции подвижной части;

М_тн и М_тп – приведенные моменты сил трения направляющих и подшипников;

Рис. 2. Расчетные схемы вращающего развиваемого и расчетного момента (а) и параметров (б) поворотного гидродвигателя в виде силового цилиндра с реечной передачей привода зажимного механизма станочного приспособления

б) для рабочего хода зажима заготовки

М_в = М_н – М_с – М_тг ≥ М_р = М_R + М_mg + М_тн + М_тп = М_рх,

где М_рх – расчетный момент для рабочего хода;

М_R – приведенный момент усилий зажима;

в) для установившегося режима холостого хода

М_в = М_н – М_с – М_тг ≥ М_р = М_mg + М_тн + М_тп = М_хх,

где М_хх – расчетный момент для холостого хода.

В нашем случае в исходных данных задан момент на выходном валу уже с учетом всех выше перечисленных сил, сопротивлений и прочих факторов.