Материал: Проектирование токарного автомата для растачивания канавок уплотнения в наружных кольцах подшипников

Подставим данные в формулу (2.1):

Из конструктивных соображений примем:

D_ст = 63мм,

F_1ст=3116 мм².

Обозначение: 1 - 63х16 ОСТ 2Г29-1-77.

Требуемое значение давления в гидроцилиндре определим, подставив данные в формулу (2.11):

2.3 Составление принципиальной гидравлической схемы автомата

Составление. принципиальной схемы начинаем с гидроцилиндров, затем на рабочих гидролиниях располагаем регулирующие и направляющие аппараты в соответствии со способами регулирования скорости и управления торможением. После этого объедением напорные, сливные, дренажные линии отдельных участков схемы. Последним этапом изображаем гидросхему насосной установки, которая окончательно определяется после выбора её модели. В напорной линии устанавливаем обратный клапан для предотвращения слива жидкости в бак при выключенном насосе. Принципиальная гидравлическая схема привода представлена на чертеже.

На схеме приняты следующие условные обозначения:

ГЦ1, ГЦ2, ГЦ3, ГЦ4, ГЦ5, ГЦ6 - гидроцилиндры;

К1, К2 - кулачки;

В1, В2, В3, В4, В5, В6 - конечники;

Y1, Y2, Y3, Y4 - электромагниты;

ПП1, ПП2 - панель подачи;

ПТ1, ПТ2 панель торможения;

ПУРД - панель управления и регулирования давления;

НУ - насосная установка;

КР1, КР2 - клапаны редукционные;

Р1, Р2, Р3, Р4, Р5, Р6 - распределители;

РР1, РР2 - регуляторы расхода;

КД1, КД2, КД3, КД4 - клапаны давления;

РД1, РД2 - реле давления;

ПМ1, ПМ2, ПМ3, ПМ4 - переключатели манометра;

КО1, КО2, КО3 - клапаны обратные;

М1, М2, М3, М4 - манометры;

ТО - теплообменник;

Н - насос.

Описание работы схемы в автоматическом режиме

При нажатии на кнопку "Цикл" включается электромагнит Y1, срабатывает распределитель Р1, поршни гидроцилиндров ГЦ5 и ГЦ6 перемещаются влево (по схеме) и происходит разжим кольца. Движение потоков жидкости представлено на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Схема движения жидкости при разжиме кольца подшипника

На рисунке 2.1 и далее индексом ПП обозначается поршневая полость гидроцилиндра. Давление в системе регулирования предохранительным клапаном КД1. Обрабатываемое кольцо подшипника освобождается и удаляется из патрона, после чего в него устанавливается новое кольцо, выключается электромагнит Y1, распределитель Р1 возвращается в исходную позицию, поршневые полости гидроцилиндров ГЦ5 и ГЦ6 соединяются с баком. Под действием пружин поршни указанных гидроцилиндров перемещаются в право и происходит зажим кольца. Схема протекания жидкости представлена на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 - Схема движения жидкости при зажиме кольца подшипника

В момент завершения зажима, который настраивается с помощью реле времени, включается электромагнит Y2, срабатывает распределитель Р2, поршни гидроцилиндров ГЦ1 и ГЦ2 перемещаются вправо (по схеме), осуществляется продольное перемещение суппортов в зону резания. Схема движения жидкости представлена на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 - Схема движения жидкости при подводе поперечного суппорта

На рисунке 2.3 и далее индексом ШП обозначается штоковая полость гидроцилиндра. Давление в рабочих полостях гидроцилиндров ГЦ1 и ГЦ2 настраиваются редукционным клапаном КР1. В хонце хода продольных суппортов кулачки К1 и К2, расположенные на них, воздействуют через ролики на золотники распределителей Р5 и Р6, площади проходного сечения распределителей уменьшаются, сопротивление потокам жидкости, вытесняемой из гидроцилиндров, возрастает и происходит плавное торможение, в конце которого суппоты упираются в соответствующие упорные винты, которые определяют их заданные конечные положения. Включатся конечники В2 и В4, которые включают электромагниты Y3 и Y4, срабатывают распределители Р3 и Р4, поршни гидроцилиндров ГЦ3 и ГЦ4 перемешаются вниз (по схеме), осуществляется подвод поперечных суппортов и растачивание канавок на кольцах подшипников. Схема движения потоков жидкости представлена на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 - Схема движения жидкости при рабочем ходе

Клапан редукционный КР2 служит для регулирования давления в линиях питания гидроцилиндров ГЦ3 и ГЦ4. Скорости подачи суппортов регулируются регуляторами расхода жидкости РР1 и РР2. Клапаны давления КД1 и КД2 служат для создания необходимого противодавления в штоковых полостях гидроцилиндров. В конце хода, когда заканчивается процесс резания, суппорты упираются в соответствующие упорные винты, давление в рабочих полостях цилиндров ГЦ3 и ГЦ4 возрастает, срабатывает реле давления РД1 и РД2, которые соответственно отключают электромагниты Y3 и Y4, распределителей Р3 и Р4. Распределители Р3 и Р4 возвращаются пружинами в исходные позиции, происходит отвод поперечных суппортов в исходное положение. Схема потоков жидкости представлена на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 - Схема движения жидкости при отводе резцов

В конце цикла включаются конечники В5 и В6, выключается электромагнит Y2, распределитель Р2 возвращается в исходное положение пружиной и происходит отвод продольных суппортов в исходное положение соответственно с помощью гидроцилиндров ГЦ1 и ГЦ2. Схема движения потоков жидкости представлена на рисунке 2.6.

Рисунок 2.6 - Схема движения жидкости при возврате в исходное состояние

В конце хода продольных суппортов включаются конечники В1 и В3, которые включают электромагнит Y1 и начинается новый цикл работы автомата.

2.4 Расчет и выбор насосной установки

Выбор насосной установки осуществляется исходя из требуемого расхода жидкости и давления в гидроприводе [3]. Для гидроцилиндров рассчитаем максимальный расход жидкости на этапе цикла "Рабочий ход":

Для гидропривода поперечной подачи:

, см³/мин, (2.12)

Где

, мм/мин, (2.13)

 - максимальная поперечная подача, мм/мин;

 - максимальная подача на оборот шпинделя, мм/об;

=0,06∙400=24 мм/мин.

24 ∙ 3116 = 74,784 см³/мин.

В расчете на два гидроцилиндра:

, (2.14)

Для гидропривода продольной подачи:

, см³/мин, (2.15)

где  - скорость продольного перемещения, мм/мин.

 мм³/мин.

В расчете на 2 гидроцилиндра:

л/мин.

Для гидропривода разжима детали:

, см³/мин, (2.16)

где  - скорость движения штока гидроцилиндра при рабочем ходе, мм/мин.

Приняв время срабатывания гидроцилиндра при разжиме равным t=0,5 с, определим:

где Н - ход поршня, мм;

t - время хода поршня, с.

 .

Тогда требуемый расход жидкости для питания гидроцилиндра:

Q=10∙3116=31160 мм³/с.

Q= 1,87 л/мин.

Номинальная подача насоса Q_н должна превышать наибольший из этих расходов, то есть:

Q_н≥Q_max,

Q_max=11,2 л/мин.

Максимальное давление в системе Р_мах=4,49 МПа.

На основании полученных значений Q_max и Р_мах из справочника [3] выбираем модель насосной установки:

Шифр обозначения насосной установки:

АГ48-22

А - исполнение с теплообменником;

Г48-22 - обозначение насосной установки.

2.5 Расчет и выбор гидроаппаратуры и трубопроводов

Выбор гидроаппаратуры производим из справочника [3] в зависимости от расхода жидкости и рабочего давления в той линии, где установлен аппарат. Номинальные значения расхода и давления аппаратуры должны быть ближайшими большими к расчетным значениям.

Клапан редукционный (2шт):

-10-2 ТУ2-053-1747-85

- диаметр условного прохода, мм;

- номинальное давление настройки, МПа;

- стыковочное присоеденение.

Q_ном= 40 л/мин;

Р_ном= 10 МПа.

Гидрораспределитель (4 шт)

ВЕ6.574. Г24 ГОСТ 24679-81

В - гидрораспределитель золотниковый;

Е - электромагнитное управление;

- диаметр условного прохода, мм;

- исполнение по гидросхеме;

Г24 - напряжение постоянного тока, U=24В;

Q_ном= 16 л/мин;

Р_ном= 6 МПа.

Регуляторы расхода (2 шт)

МПГ 55-32М ТУ2-035-1790-86

М - международные присоеденительные размеры;

П - стыковочное соединение;

Г55-3 - обозначение по классификации станкостроения;

- исполнение по диаметру условного прохода, D_у=10мм;

М - модернизация.

Клапан давление (4 шт)

ПБГ 66-32М ТУ2-053-1627-8Е

П - стыковочное соединение;

Б - исполнение по давлению, 6,3 МПа;

Г66-3 - гидроклапан давления с обратным клапаном;

- исполнение по условному проходу, D_у=10мм;

М - модернизированная конструкция;

Q_ном= 32 л/мин;

Р_ном= 6,3 МПа.

Обратный клапан (3 шт)

МКО 10/20 ТУ2-035-1841-87

- конструктивное исполнение;

М - стыковочное присоединение;

КО - клапан обратный;

- диаметр условного прохода, мм;

- номинальное давление, мм;

Q_ном= 32 л/мин;

Р_ном= 20 МПа.

Переключатель манометра (4 шт)

ПМ2.2 - С320 ГОСТ 24679-81

Р_ном= 32 МПа.

Гидрораспределитель

ВМР6.573 ГОСТ 24679-81

В - гидрораспределитель золотниковый;

МР - управляемый от ролика;

- диаметр условного прохода, мм;

- исполнение по гидросхеме;

Q_ном= 16 л/мин;

Р_ном= 6 МПа.

Манометр (4 шт)

МТ - 1 ТУ25-02.72-75

Реле давления (2шт)

Г62-21М ТУ2-053-1393-78

Контролируемое давление 0,5-6,4 МПа.

Расчет трубопроводов производим по методике, изложенной в литературе [2].

Внутренний диаметр трубопровода определим по формуле:

где Q - максимальный расход жидкости в трубопроводе м³/с;

U_рек - рекомендуемая скорость течения жидкости в трубопроводе [3], м/с;

Минимальная допустимая толщина стенки:

где Р - максимальное давление жидкости в трубопроводе, МПа;

d - внутренний диаметр трубопровода, мм;

 - предел прочности на растяжение материала трубопровода, для стали

К_Б - коэффициент безопасности, К_Б = 2.

Напорные линии и напорно-сливные линии:

Участки 1-2, 3-4, 7-8, 22-23, 32-33

P_max=6,3 МПа.

Q_max=12 л/мин=0,2∙10^-3 м³/с.

U_рек=3,2 м/с.

Подставим данные в формулы (2.15) и (2.14):

d_н=d+2∙δ, мм,

d_н=8,9+2∙0,16=9,22 мм.

Из справочника [3] выбираем диаметр трубы с условием d_нст≥d_н, а также рассчитывая диаметр d_ст= d_нст-2δ_cт˃d_расч.

12х0,6 ГОСТ 8734-75

Соединение 2 - 12 - К3/8”, где

- конструктивное исполнение на давление до 16 МПа;

- наружный диаметр трубы, мм;

К3/8” - резьба коническая по ГОСТ 6111-52.

Участки 4-5, 4-6, 8-9, 10-11, 13-12, 8-15, 16-17, 19-18, 23-24, 26-25, 32-27, 23-28, 32-31, 30-29:

P_max=6,3 МПа.

Q_max=6 л/мин=0,1∙10^-3 м³/с.

U_рек=3,2 м/с.

Подставим данные в формулы (2.15) и (2.14):

d_н=6,3+2∙0,11=6,54 мм

Из справочника [3] выбираем диаметр трубы с условием d_нст≥d_н, а также рассчитывая диаметр d_ст= d_нст-2δ_cт˃d_расч.

8х0,6 ГОСТ 8734-75

Соединение 2 - 8 - К1/4”, где

- конструктивное исполнение на давление до 16 МПа;

- наружный диаметр трубы, мм;

К1/4” - резьба коническая по ГОСТ 6111-52.

Линии сливные

Участки 14-21, 20-21:

P_max=0,9 МПа.

Q_max=6 л/мин=0,1∙10^-3 м³/с.

U_рек= 2 м/с.

Подставим данные в формулы (2.15) и (2.14):

d_н=7,98+2∙0,02=8,02 мм.

Из справочника [3] выбираем диаметр трубы с условием d_нст≥d_н, а также рассчитывая диаметр d_ст= d_нст-2δ_cт˃d_расч.

10х0,6 ГОСТ 8734-75 соединение 2 - 10 - К3/8”по ГОСТ 6111-52.

Участки 34-35, 35-36, 21-35:

P_max=0,9 МПа.

Q_max=12 л/мин=0,2∙10^-3 м³/с.

U_рек= 2 м/с.

Подставим данные в формулы (2.15) и (2.14):

d_н=11,3+2∙0,03=11,36 мм.

Из справочника [3] выбираем диаметр трубы с условием d_нст≥d_н, а также рассчитывая диаметр d_ст= d_нст-2δ_cт˃d_расч.

14х1 ГОСТ 8734-75 соединение 2 - 10 - К1/2”по ГОСТ 6111-52.

Дренажные линии:

Участки 14-21, 20-21:

P_max=0,6 МПа.

Q_max=1 л/мин=0,017∙10^-3 м³/с.

U_рек= 2 м/с.

Подставим данные в формулы (2.15) и (2.14):

d_н=3,3+2∙0,006=3,312 мм.

Из справочника [3] выбираем диаметр трубы с условием d_нст≥d_н, а также рассчитывая диаметр d_ст= d_нст-2δ_cт˃d_расч.