В таких приводах не требуется поддержание скорости на заданном уровне. Задачей их является по возможности более быстрое перемещение какого-то механизма станка из одной позиции в другую. Ограничениями для увеличения скорости являются динамические нагрузки, удары в конце хода или при встрече с препятствием (зубчатые колеса в коробках скоростей), погрешность позиционирования механизмов. Поэтому в тех случаях, когда максимальная скорость, определяемая производительностью насосной станции, не превышает допустимую ограничениями, регулирование скорости гидродвигателей не применяется.
В приводах переключения блоков зубчатых колес коробок скоростей максимальная скорость блока ограничивается возможностью выкрашивания зубьев при ударе. Дроссели с обратным клапаном ДР1 и ДР2, рис. 12.33, а, установлены для выравнивания скоростей переключения при реверсировании поршня. В предлагаемой схеме предусматривается, что длина перемещения поршня равна длине перемещения блока БЗК. Дроссель ДР в схеме рис. 12.33, б ограничивает скорость переключения БЗК из позиции 1 в позиции 2 и 3. В схеме используются два распределителя 4/2 с электромагнитами, включаемыми на время перемещения распределителя из одной позиции в другую. После переключения распределителя его плунжер фиксируется автоматически в крайних позициях силами трения. Длительное включение электромагнитов некоторых распределителей 4/3 с электроуправлением может привести к их перегреву или заклиниванию плунжера распределителя, что, в конечном счете, уменьшает производительность ТО из-за простоев оборудования.
Рис. 12.33
При проектировании гидросхем рассматриваемых приводов надо помнить о необходимости фиксации блока в каждой из позиций. Это особенно важно для приводов с вертикально перемещаемыми блоками зубчатых колес тяжелых станков, рис. 12.33, в. Если в схемах рис. 12.33, а, б фиксация в процессе работы привода обеспечивается давлением масла и выбором соответствующих длин хода поршней, а при выключенном приводе - механически, то для вертикально подвижных блоков этого недостаточно. Только применение элементов автоматической блокировки – гидрозамка ГЗ, рис. 12.33, в, клапанов давления, тормозных цилиндров - позволяет надежно удержать блок после отключения энергопитания станции гидропривода.
Приводы делительных механизмов имеют регулировку скорости чаще всего только в направлении деления (поворота на заданный угол). Большие инерционные нагрузки приводов массивных рабочих органов можно уменьшить различными способами. В гидроприводах станков, например, применяются тормозные дросселирующие устройства, включаемые при подходе рабочего органа к заданной позиции. Можно, применив распределитель с электрогидроуправлением, притормаживать его переключение за счет дросселирования потока масла из торцовых камер основного золотника или установкой диафрагмы в управляющую гидролинию пилота. Необходимым условием работы таких приводов при частой переналадке является оснащение их датчиками положения рабочего органа.
Рис. 12.34
Последовательность работы гидроцилиндров Ц1 и Ц2 по гидросхеме рис.12.34, а определяется последовательностью включения электромагнитов Y А1-Y А4 распределителей Р1 и Р2. Но иногда вместо двух применяют один распределитель, рис. 12.34, б, а для выполнения заданной последовательности работы вводят клапаны давления КД1 и КД2, пропускающие масло в цилиндрЦ1 только при достижении давления в линиях 2 или3 величины, определяемой настройкой пружин клапанов. Например, пока давление в линии 2 мало, за счет подвода фиксатора цилиндром Ц2 подготовка деления не происходит. И только после фиксации рабочего органа и последующего подъема давления шток Ц1 переместится вправо. Вряд ли можно считать такую схему экономичнее первой (рис.12.34, а). Непроизводительные затраты мощности за счет увеличения перепада давления на КД1 и КД2, а также большее количество гидроаппаратуры - основные недостатки такого привода.
Рис. 12.35
Широкие возможности в управлении приводами появляются при использовании автономного задатчика типа Г69-14 и гидрораспределителей с пропорциональным управлением. Шаговый двигатель ШД, рис. 12.35, а, управляемый от УЧПУ, через следящий золотник приводит во вращение гидромотор и через редуктор - рабочий орган РО. Число позиций, на которое может быть повернут РО, не ограничено. После деления цилиндр Ц с помощью рычага зажимает РО. Распределитель РП, рис. 12.35, б, обеспечивает регулирование скорости и реверсирование рабочего органа. Кроме того, система автоматического управления позволяет запрограммировать необходимый закон торможения и разгона РО. Применение датчика положения рабочего органа в этом случае обязательно. Цилиндр фиксатора Ц2 управляется так же, как в схеме рис. 12.35, а.
Основная задача, которую должен решить конструктор при проектировании гидропривода зажима подвижного рабочего органа станка, заключается в обеспечении постоянного усилия зажима в процессе работы гидросистемы. Ослабление усилия, вызываемое падением давления, может произойти не только при отказе какого-либо элемента гидросистемы, но и при ускоренном перемещении рабочего органа, совмещенного по времени с работой гидроцилиндра зажима. Происходящий при этом сдвиг заготовки или зажимаемого рабочего органа может привести к неточности обработки или несчастному случаю.
Если давление в поршневой камере гидроцилиндра Ц, рис. 12.36, а, всегда меньше давления в напорной гидролинии, то для поддержания постоянного давления в ней применяется редукционный клапан КР. Установка клапана по такой схеме снижает КПД привода за счет непроизводительных утечек масла через КР. Уменьшить их удается, устанавливая клапан после распределителя, рис. 12.36, б. При разжиме заготовки масло вытесняется цилиндром через КР в обратном направлении. Если в сливной линии не стоит подпорный клапан, то обратный поток через КР возможен. В противном случае лучше пропускать этот поток через обратный клапан, рис. 12.36, в. Если расход в цилиндр не превышает 25 л/мин, то можно применить редукционный клапан прямого действия с обратным клапаном, рис. 12.36, г.
Рис. 12.36
Постоянное давление в зажимаемой камере можно поддержать с помощью клапана усилия зажима КУЗ, рис. 12.36, д. Обратный клапан КО не позволяет резко снижаться давлению в линии 4 при понижении давления в линии 1. Однако при отключении энергопитания давление в линии 4постепенно снижается из-за перетечек в поршне цилиндра Ц, распределителе Р и клапане КО
Рис. 12.37
Применение аккумулятора А, рис. 12.37, позволяет значительно дольше удержать необходимое давление зажима детали после отключения энергопитания. Гидрозамок с раздельной камерой управления позволяет повысить КПД гидросистемы и уменьшить время зажима детали. После зажима детали аккумулятор подключается к поршневой камере и может долго удерживать деталь зажатой при случайном отключении энергопитания гидросистемы. Для отжима детали включается электромагнитYA 1, а клапан гидрозамка закрывается, не позволяя аккумулятору разряжаться.
Иногда, желая поддержать постоянное давление в зажимаемой камере гидроцилиндра, отделяют его от остальной гидросистемы клапаном давления КД, рис. 12.38, а. Основная задача здесь решена, но КПД гидросистемы резко снижен из-за больших потерь мощности на дросселирование потока масла в КД при холостых ходах гидродвигателей.
Чтобы повысить надежность работы станка и экономичность гидропривода, упростить наладку гидросистемы в гибком производстве, целесообразно отделить гидропривод зажима изделий от остальной части гидросистемы. Два возможных варианта схем показаны на рис. 12.38, б, в. Цилиндры зажима Ц1 и Ц2 , рис. 12.38, б, питаются от отдельного насоса, а давление поддерживается на постоянном уровне клапаном КД. После разжима насос разгружается с помощью гидрораспределителя Р2. При частой переналадке гидросистемы клапан КД может быть заменен клапаном давления с пропорциональным управлением. Применение его наиболее эффективно в приводах зажимных устройств, изменяющих жесткость конструкций станка в функции, действующих на них нагрузок.
Рис. 12.38
Наиболее экономичным является аккумуляторный привод, рис. 12.38, в. Группа цилиндров Ц1 — Ц8 питается от отдельного насоса. Пневмогидроаккумулятор А заряжается до давления, которое несколько выше требуемого для зажима, после чего одним из реле давления (РД1) электродвигатель отключается и обратный поток масла к насосу запирается обратным клапаном КО. Гидроцилиндры будут зажимать и отжимать, используя накопленную аккумулятором А энергию, до тех пор, пока давление в нем не снизится до расчетного, номинального, требуемого для зажима. Тогда реле давления РД2, настроенное на это давление, вновь включит электродвигатель для зарядки пневмогидроаккумулятора, и цикл повторится. При выборе гидроаппаратуры по этой схеме следует выбирать обратный клапан с минимальными утечками (Г51-31(32); КОМ 6/3).
Рис. 12.39
Система управления приводами инструментальных магазинов должна обеспечить заданную скорость движения инструмента, реверсирование и точное позиционирование магазина,. Как правило, подготовка к смене инструмента совмещается по времени с обработкой детали на станке. Поэтому требование минимизации времени подготовки не предъявляется. Максимальная скорость может ограничиваться затрачиваемой мощностью, точностью позиционирования, надежностью удержания инструментов в магазине и при неизменном составе инструментов меняется редко. Учитывая, что магазины на станках РТК могут оснащаться различным по типу и размерам инструментом, необходимо предусмотреть в проектируемой системе ручное или автоматическое управление скоростью их движения. Ручное дроссельное регулирование угловой скорости магазина МИ, рис. 12.39, а, в сочетании с управлением распределителем при помощи бесконтактного датчика положения приводит к большой погрешности позиционирования. Для ее уменьшения в схему введен цилиндр Ц2, доводящий МИ до требуемого положения и фиксирующий МИ после остановки. Дросселем ДР2 настраивают максимальную скорость МИ, дросселем ДР1- скорость подхода к точке позиционирования. Редукционный клапан КР ограничивает давление в цилиндре Ц1 (он может отсутствовать).
Если фиксатором Ц2 можно довернуть магазин МИ и вывести в точку позиционирования с высокой точностью, то доводить длинные массивные магазины инструментов с помощью фиксаторов сложно. Значительно проще, но менее экономично, доводить их с помощью гидрораспределителя с пропорциональным управлением РП, рис. 12.39, б, включенного в САУ позиционированием МИ с обратной связью по положению и скорости магазина. Такая система может адаптироваться к количеству и массе инструмента, обеспечить оптимальную скорость прямого и обратного движений, требуемый закон торможения и разгона магазина инструментов.
Рис. 12.40
Отличительной особенностью систем управления гидродвигателями ограждений является обеспечение возможности перемещения шторок вручную, например, после аварийного отключения энергопитания гидросистемы. Отличает их также низкое давление в гидроцилиндре, необходимое для перемещения шторок. Для выравнивания давления в гидросистеме можно уменьшить диаметр поршня цилиндра, что не всегда удается реализовать в виду отсутствия стандартных длинноходовых цилиндров с небольшими диаметрами. Поэтому реально применение редукционных клапанов. Еще одной особенностью этих гидросистем является продолжительное время статического положения в каждой позиции шторок. Применение трехпозиционных распределителей не целесообразно из-за нагрева электромагнитов и быстрого их отказа. Лучшим вариантом здесь будет использование двухпозиционных распределителей с двумя электромагнитами.
Дросселем Др2, рис. 12.40, а, регулируется скорость шторок, а дросселем Др1- перемещение шторок после аварийного отключения энергопитания. Гидрозамок ГЗ на рис. 12.40, б, удерживает шторку в поднятом состоянии после аварийного отключения энергопитания. Два гидроцилиндра с односторонними штоками Ц1 и Ц2, рис. 12.41, применяются для перемещения шторок под углом друг к другу.
Рис. 12.41
Для уборки стружки в станках применяются шнековые транспортеры Ш, рис.12.42, приводимые во вращение гидромоторами. Поскольку уборка стружки происходит постоянно в одном направлении — из желоба в бункер, то реверсирования гидромотора не требуется, а гидрораспределитель можно использовать как кран, перекрывающий поток масла в гидромотор для остановки транспортера. Скорость вращения шнека ограничивается дросселем ДР, который позволяет оптимизировать работу шнека при разной загрузке его стружкой. Как правило, дросселем ДР настраивается одна скорость вращения шнека, рассчитываемая по среднему за цикл обработки изделия объему или массе стружки в желобе. Если масса стружки меньше расчетной, или стружка отсутствует, то непрерывная работа шнека с постоянной скоростью вращения становится затратной.
Рис. 12.42
С целью уменьшения потерь энергии можно предусмотреть в гидросистеме две скорости шнека, рис. 12.43, а. Одновременно с началом обработки изделия включается электромагнит YA 1 распределителя Р. Наименьшая скорость вращения шнека настраивается дросселем ДР1. После увеличения объема стружки рабочий включит электромагнит YA 2 и скорость вращения шнека, определяемая дросселем ДР2, увеличится. Уменьшить потери энергии можно, если применить схему с дросселями, установленными параллельно гидромотору ГМ, рис. 12.43, б.
Рис. 12.43
Рис. 12.44
При использовании двух транспортеров сдвоенным дросселем ДР, рис.12.44, можно настраивать одинаковые или разные скорости вращения шнеков, в зависимости от интенсивности загрузки их стружкой. В этом случае процесс ручной настройки скорости вращения шнеков получается сложным из-за разного расположения дросселей и транспортеров.
Рис. 12.45
Процесс многократного ручного переключения скоростей вращения шнека не является наилучшим с позиции оптимизации энергозатрат. Потери энергии в этом варианте работы гидросистемы зависят от дискретных, не оптимальных, величин скоростей вращения шнека, а также от выбора момента переключения скоростей, определяемого рабочим визуально.
Автоматическое управление скоростью вращения шнека позволяет уменьшить энергозатраты и освободить рабочего от постоянного наблюдения за работой станка и приблизительной настройки скорости вращения шнека. Системы автоматической уборки стружки отличаются типом датчика, контролирующего массу или объем стружки. Цель программирования систем управления таких гидросистем одна – минимизация энергетических затрат. Процесс заполнения желоба стружкой в гидросистемах с гидромоторами контролируется по изменению разности давлений в напорной и сливной гидролиниях гидромотора, или только по давлению в его напорной линии, рис. 12.45. Это давление пропорционально крутящему моменту на валу шнека, соединенного с валом гидромотора муфтой. Крутящий момент определяется радиальной составляющей суммарной силы, сдвигающей стружку шнеком вдоль желоба. Суммарная сила сдвига стружки зависит от массы, вида и состояния стружки. Таким образом, контролируя изменение давления в напорной линии 3 гидромотора ГМ, можно получать информацию о загрузке желоба стружкой. Давление в линии 3 контролируется с помощью датчика давления ДД, соединенного через систему управления СУ с пропорциональным дросселем ДрП, изменяющим скорость вращения шнека. В программу управления вводится информация о предельных скоростях вращения шнека, а также зависимость скорости вращения шнека от давления в напорной линии 3.
Дата: 2019-02-25, просмотров: 189.
