Материал: Металлорежущие станки Краткий курс

где А/ — разность коэффициентов статического и кинетического трения;

N — нормальная сила на направляющих в н\

С— коэффициент приведенной крутильной жесткости при­ вода подачи в н/м;

тс — масса перемещающейся части станка в кг;

ф= 1 -ь2 — коэффициент относительного рассеивания энер­ гии при колебаниях в приводе.

Анализ уравнения показывает, что для снижения величины критической скорости скольжения необходимо уменьшать раз­ ницу между статическим и кинетическим коэффициентами тре­ ния. Этого достигают применением особой смазки, содержащей специальные присадки (например, стеората алюминия), чем обес­ печивается низкий (/ = 0,08) и практически постоянный коэф­ фициент трения. Возможен также переход к направляющим, у ко­ торых трение скольжения заменено трением качения. Повышение жесткости привода С также уменьшает величину скачков и сни­ жает критическую скорость.

ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ

§ 1. СИСТЕМЫ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРИВОДОВ

Структура гидравлических приводов. Гидравлические приводы широко применяют в современных металлорежущих станках. Обеспечивая бесступенчатое регулирование скоростей, автомати­ ческую защиту от перегрузки станка и надежную смазку, они позволяют получить значительные усилия при сравнительно не­ больших габаритах привода.

Гидравлический привод включает в себя насос, преобра­ зующий механическую энергию в энергию потока жидкости, контрольно-регулирующую и распределительную аппаратуру, гидродвигатель. Гидродвигатели делятся на две группы: гидро­ моторы, развивающие механическую энергию вращательного дви­ жения, и силовые цилиндры, осуществляющие прямолинейное движение.

В качестве рабочей жидкости применяют очищенное минераль­

к окислению, иметь высокую температуру вспышки (165—200° С), низкую температуру застывания (—20 —30° С); в нем должны отсутствовать водорастворимые кислоты и щелочи, вызывающие коррозию гидросистемы и вспенивание масла. Наиболее удовлетво­ ряющими этим требованиям являются масла «Индустриальное 12», «Индустриальное 20» (ГОСТ 1707—51), «Турбинное 22» (ГОСТ 32-53).

Циркуляция масла в гидравлической системе обычно откры­ тая и реже закрытая. В открытых системах масло, совершившее работу, поступает на слив в бак, в закрытых масло циркулирует, минуя бак. По принципу регулирования скорости движения ра­ бочих органов различают две группы приводов: с объемным ре­ гулированием и с дроссельным. Рассмотрим схему их работы.

Гидравлические приводы с объемным регулированием для осу­ ществления вращательного движения. Привод включает в себя насос и гидромотор: они могут быть соединены в один агрегат или смонтированы раздельно. Схема привода показана на рис. 45, а. Насос 1 нагнетает масло в гидромотор 5, и выходной вал паро­ мотора получает вращение, а масло, совершившее работу, сли­ вается в бак 4. Для предотвращения перегрузки и ограничения величины передаваемого крутящего момента установлен предо­ хранительный клапан 2. При повышении давления масла выше установленного предела клапан срабатывает, сливая избыток масла в бак.

Скорость вращения вала гидромотора

пм— — об/сек.

м Ям

Здесь QM— объем масла, подаваемого к гидромотору в единицу времени, в м*1сек;

qM— рабочий объем масла, необходимый для совершения одного оборота выходного вала гидромотора, в мъ!об.

Регулирование величины пм осуществляют изменением QM (регулированием насоса) при постоянном рабочем объеме qMлибо

для изменения направления потоков масла; силового цилиндра 4\ поршня 5 со штоком и соединенного с ним стола или суппорта 6. Масло подается в распределительное устройство 3. В зависимости от положения рабочего звена (золотника, крана) оно может быть направлено либо на слив в бак, либо в одну из полостей цилиндра 4. В первом случае поршень 5 будет неподвижен. Если золотник поставить в положение, при котором масло по трубопроводу 7 поступит в левую полость цилиндра, поршень 5 начнет двигаться вправо. Масло, находящееся в правой полости цилиндрл, будет вытесняться и через трубопровод <5, распределительное устрой­

ство 3 и трубопровод 9 сливаться в бак 1. В конце хода поршня распределительное устройство переключается, масло по трубо­ проводу 8 поступает теперь в правую полость цилиндра и поршень движется влево, вытесняя на слив масло из левой полости. Пре­ дохранительный клапан 10 служит для защиты системы от пере­ грузки.

Пусть поршень 5 перемещается слева направо, преодолевая полезное сопротивление и потери в виде силы Р. Если давление в левой полости цилиндра р (н/м2), а рабочая площадь сечения поршня Р(м2), то

(39)

Давление в цилиндре устанавливается в зависимости от вели­ чины силы Р.

Скорость перемещения поршня определяется объемом масла, нагнетаемого насосом в силовой цилиндр. Поэтому регулирование скорости в рассматриваемом случае осуществляется регулиро­ ванием производительности насоса. Такую систему гидравличе­ ского привода называют системой с объемным регулированием. Пусть Qn (м?!сек) — объем масла, подаваемого насосом в единицу времени при отсутствии давления в гидросистеме. Во время ра­ боты передачи и при наличии полезного сопротивления в цилиндр попадает не все количество масла QH, a Q = QH— AQH. Здесь AQH= / (р) —утечки масла в самом насосе и системе, возрастаю­ щие с повышением давления р.

Скорость перемещения поршня

(40а)

Анализ уравнений (39) и (40а) показывает, что с изменением нагрузки Р, следовательно, и давления р изменяется величина утечки масла, а вместе с ней и скорость движения поршня. Это обстоятельство делает рассматриваемую схему циркуляции мало­ пригодной для привода, у которого полезная нагрузка непрерывно колеблется.

Мощность, развиваемая силовым цилиндром, составляет

Производительность насоса регулируется в зависимости от потребного расхода масла. Величина давления определяется ве­ личиной полезного сопротивления и потерь. Следовательно, мощность устанавливается применительно к конкретному режиму работы. Данное обстоятельство способствует повышению к. п. д. привода. Поэтому рассматриваемая система используется при сравнительно больших мощностях и в случае большого диапа­ зона регулирования скоростей.

Гидравлические приводы с дроссельным регулированием. В схеме открытой системы с дроссельным регулированием (рис. 46,а) в отличие от схемы предыдущего привода насос 1 имеет постоянный расход. Масло, вытесняемое поршнем 4, проходит по трубопро­ водам 3 или 5 в распределительное устройство 2, трубопровод 6, пропускается через дроссель 7, а затем сливается в бак. Дроссель представляет собой устройство, позволяющее изменять величину проходного сечения трубопровода, следовательно, и гидравли­ ческое сопротивление участка, по которому течет масло. Приме­ нение дросселя дает возможность регулировать расход масла, а тем самым и скорость движения поршня.

Рис. 46. Гидравлические схемы привода с дроссельным регулирова­ нием скорости движения

систему насос. Поэтому в системе появляются излишки масла, повышающие давление на участке между насосом и силовым цилиндром. Для снятия избыточного давления на этом участке устанавливают предохранительный — переливной клапан <$, ко­ торый постоянно выпускает избыток масла через трубопровод 9

вбак.

Всхеме, показанной на рис. 46, а, дроссель 7 установлен на

отводящем трубопроводе; поэтому данная система называется си­ стемой с дроссельным регулированием на выходе. В схеме, пока­ занной на рис. 46, б, дроссель 7 установлен на нагнетательном трубопроводе 10. Такая система называется системой с дроссель­ ным регулированием на входе. Скорость перемещения поршня в этом случае определяется объемом масла, пропускаемого дрос­ селем в силовой цилиндр.