99

4.2 Гидроприводы станков и промышленных роботов

Гидроприводы широко применяются в составе станочного оборудования благодаря таким преимуществам как компактность, связанная с высокой удельной мощностью, высокий КПД, высокая жесткость характеристик, обусловленная низкими утечками, самосмазываемость, долговечность.

4.2.1 Гидропривод многоцелевого станка типа «обрабатывающий центр»

Гидроприводы станков данного типашироко используются вмеханизмахзажима и фиксации рабочих органов, смены инструмента, детали, переключения скоростей, уравновешивания вертикально перемещаемых рабочих органов; устройствах выборки люфтов; гидростатических подшипниках и направляющих; блокирующих механизмах; иногда– вприводахподач[12].

Схема гидропривода многоинструментального сверлильно-фрезерно-расточного станкасЧПУмод. ИР– 500МФ4 представленнарисунке4.5.

Гидропривод станка содержит следующие элементы: НУ – насосная установка с регулируемым насосом Н, фильтрами Ф1–Ф2, реле давления РД1 и РД2, регулятором РДУ типа ПГ57–62, обратными клапанами КО1 и КО2, пневмогидроаккумулятором А и переключателем манометра ПМ; цилиндры: ЦУ – уравновешивания шпиндельной бабки, ЦФМ – фиксации магазина, ЦВР – выдвижения «руки», ЦПМ – вертикального перемещения манипулятора, ЦПР – поворота «руки», ЦОШ – ориентации шпинделя, ЦПС – переключения скоростей, ЦОИ – отжима инструмента, ЦЗС – зажима стола–спутника, ЦЗПС – зажима поворотного стола, ЦПП – поворота платформы, ЦСС – автоматической смены столов – спутников; Р1–Р6, Р8–Р11 – модульные комплекты; Р7 – распределитель; РД3, РД4 – реле давления; КО3 – обратный клапан.

Распределительные устройства Р1–Р6, Р8–Р11 реализованы на модульных комплектах, применение которых позволяет предельно сохранить число

100

трубопроводов и соответственно снизить шум, утечки, потери давления, открывает широкие возможности для модернизации.

Гидропривод станка позволяет регулировать скорость движения гидроцилиндров, за исключением ЦОИ и ЦУ, и давление в гидроцилиндрах ЦВР,

ЦОШ, ЦПМ, ЦПР, ЦПС, ЦФМ.

Использование насоса с регулируемой производительностью, позволяет осуществить объемное регулирование, минимизирует потери в гидроприводе.

Рисунок 4.5 - Схема гидропривода многоинструментального сверлильно-фрезерно-расточного станка с ЧПУ мод.

ИР-500МФ4

4.2.2Гидропривод плоскошлифовального станка

Вшлифовальных станках применяются гидроприводы, обеспечивающие возвратно–поступательное движение стола, шлифовальной бабки, работу приводов подач, подшипников шпинделя, устройств правки, автоматического контроля, блокировки, выборки зазоров, смазки и ряда других [12].

Схема гидропривода плоскошлифовального станка с прямоугольным столом показана на рисунке 4.6.

			ЦС					ЦБ
			20	ДМ		21				26
		Р1
				30				Р5
3	22			23	4		24
			РС		19		11	12	РБ	25
	2	5	РО	10			10	13		ДР2
						23	РД	22
										М
	27			28	29					К0	ЦВП
				Р2				14		15
						ЦР
		6	18		18			9		16
							8
								ДР3

		М	Ф2		М
		7 ДР1	Р4		Р3
6	20
	ПМ 1		1		1 17
7	Н		6		ДР4
				31
	М	Ф1

Бак

Рисунок 4.6 - Схема гидропривода плоскошлифовального станка с прямоугольным столом мод. 3Д722

Всостав гидропривода входят следующие основные элементы:

гидроцилиндры: ЦС – привода стола, ЦБ – шлифовальной бабки, ЦВП –

103

вертикальной подачи, ЦР – блокировки ручного перемещения; гидрораспределители: РС – управления столом, РО – управления остановкой стола, РБ – управление шлифовальной бабкой, РД – дозирующий, Р1–Р4 – электрически управляемые двухпозиционные, четырехлинейные распределители, Р5 – электрически управляемый позиционный, четырехлинейный распределитель; ДР1–ДР4 – дроссели (ДР1–ДР3 с дистанционным электроуправлением); ДМ – демпфер; КО – обратный клапан; ПМ – переключатель манометра; Ф1, Ф2 – фильтры; Н – насос.

Используемый в гидроприводе пластинчатый насос 2Г12 – 55АМ укомплектован регулятором управления подачей.

4.2.3Гидропривод вертикально-протяжного станка

Впротяжных станках применяются гидроприводы главного движения, ускоренного подвода и отвода протяжки, механизмов зажима и стружкоуборки

[12].

Схема гидропривода вертикально-протяжного полуавтомата мод. 7Б65 представлена на рисунке 4. 7. Основными элементами гидросистемы являются: гидроцилиндры: Ц – перемещения рабочих салазок, ЦВ – перемещения вспомогательной каретки; акциально-поршневой насос; Н2 – пластинчатый насос; гидрораспределители: Р3 – вспомогательного цилиндра ЦВ, Р6 – цилиндра Ц; ДР

–дроссель; АК – аккумулятор (ресивер); КО6 – обратный клапан; КД3, КД4 – клапаны давления; Ф – фильтр; МН1 – МН3 – манометры; 3М – золотник включения манометра.

Аксиально-поршневой насос 2Г13–36А обеспечивает перемещение рабочих салазок и вспомогательной каретки. Данный насос включает в себя (рисунок 4.9) собственно насос НА; вспомогательный насос Н1; механизм управления, содержащий распределители Р1 и Р2, поршни П1 – П4, гидроусилитель УС, поворотный гидродвигатель Д, изменяющий угол наклона шайбы НА; предохранительные клапаны КП1 и КП2; клапан давления КД1; подпорный

104

клапан КД2; обратные клапаны КО1 – КО5; распределитель всасывания Р4; распределитель нульустановителя - Р5.

				МН1
	40		Ц				3
	ЦВ
		100					4
				АК
					КО6							Р6
		180
								6
16					ДР
	60							5				9
					5							МН
												2
					6
					Э3		II	I	9	Э1		ЗМ
					Р1					Р2
					13
		КД4					П2	П1		13		5
			13								10
					5		П3	П4
	17
					Э2						2	1
									8
		64ПГ73-24
				Р3		III		IV	КО4Э4			Насос
					7				КО5
				Э								аксиально-поршневой
	Э5
								УС
				6
											Р5
						5
					13
					5
					КД1
МН
3		16					13	Д
					5							Р4
	Ф							НА
					Н1					2		КД2
		КД3
					М					1		14
15			18
										КП1	КП2
	Н2

Рисунок 4.7 - Схема гидропривода вертикально-протяжного полуавтомата мод. 7Б65

Насос 2Г13 – 36А имеет следующие основные параметры:

–рабочий объём – 140 см3;

–номинальная частота вращения – 1500 об/мин;

–номинальная подача – 200 л/мин;

–номинальное давление нагревателя – 16 МПа;

–номинальная потребляемая мощность – 63 кВт;

–полный КПД – 0,86;

105

– максимальное количество изменений подачи в минуту при давлении 16 МПа –

25.

Цикл работы станка состоит из следующей последовательности операций: подвод протяжки (гидроцилиндр ЦВ) – рабочий ход (гидроцилиндр Ц) - отвод протяжки (гидроцилиндр ЦВ) – ускоренный обратный ход (гидроцилиндр Ц).

Регулирование производительности насоса НА производится с помощью четырехкромочного кранового гидроусилителя УС. Золотник УС поворачивается на заданный угол посредством четырех толкателей (I-IV) с регулируемой величиной хода. Размер хода формируется упорами, установленными на поршнях П1-П4. При включении одного из электромагнитов Э1-Э4 масло из напорной линии 5 под давлением, определяемым настройкой клапана КД1, поступает в полость одного из толкателей. Толкатель, перемещаясь на величину хода, заданную настройкой, формирует угол поворота кранового золотника гидроусилителя УС. Гидроусилитель открывает соответствующие дросселирующие окна, определяющие подачу масла на двигатель Д, ротор которого связан с наклонной шайбой НА. Таким образом формируется угол поворота наклонной шайбы и соответственно рабочий объем НА, задающий подачу масла в гидроцилиндр Ц.

Подвод протяжки производится при включении электромагнита Э6, питание гидроцилиндра ЦВ при этом осуществляется насосом Н2.

Рабочий ход гидроцилиндра Ц формируется при включении электромагнитов Э1, Э3. Упоры настроены так, что ход поршня П3 превышает ход поршня П1, т.е. наклонная шайба НА поворачивается на угол, задаваемый настройкой П3. После отключения Э3 скорость рабочего хода снижается, т.к. уменьшается угол наклона шайбы НА, формируемый настройкой хода поршня П1.

Отвод протяжки производится после отключения электромагнита Э1 и включения электромагнита Э5, при этом напорная линия 16, связанная со штоковой камерой гидроцилиндра ЦВ, подключается через распределитель Р3 и линию 17 к поршневой камере ЦВ, формируя дифференциальное включение гидроцилиндра. Движение поршня вверх при таком включении осуществляется за

106

счет большей полезной площади поршня нижней камеры гидроцилиндра ЦВ. Скорость поршня при таком включении определяется выражением:

v 4Q ,

d 2

где Q – подача масла в гидроцилиндр; d – диаметр штока.

Ускоренный обратный ход задается одновременным включением электромагнитов Э2, Э4. Угол поворота наклонной шайбы НА при этом определяется настройкой поршня П4, а гидроцилиндр Ц включается по дифференциальной схеме через распределитель Р6. При отключении Э4 угол поворота наклонной шайбы НА, задаваемый настройкой поршня П2, уменьшается

исоответственно уменьшается скорость обратного хода.

Впредставленной гидросистеме работа привода построена на использовании гидрогенератора (НА) с регулируемым рабочим (удельным) объемом V0 (w). Изменение V0 позволяет регулировать подачу гидрогенератора и реализовать объемное регулирование. Для данного способа регулирования скорости гидропривода характерны такие достоинства как, высокая жесткость статических характеристик, высокий КПД.

4.2.4Гидросистема промышленного робота «Универсал-15.02»

Вгидросистему промышленного робота входят [10] (рисунок 4.8): насос 22, приводимый во вращение электродвигателем 21, предохранительный клапан 18, фильтр тонкой очистки 17, пневмогидравлический аккумулятор 5, клапан автоматической разгрузки 15, распределитель 16, управляемый обратный клапан (гидрозамок) 4, воздушный теплообменник 3, гидрораспределитель 12 включения манометров 8,13, водяной теплообменник 1, включенный через распределитель 2, а также гидрораспределители 6,7. В магистрали цилиндра схвата 25 установлены редукционный клапан 11, распределитель 10, обратный клапан 9,

107

UУ	UЗС	U Я	КТП	КД	Д		1		ЭГУ
	КРП	КРС(ТСР 1)							К		МЕХ
		ТСр	ТТПр 1	ТЭТМр2 ТМр 1	р(Т2	р2	2	Т	р 1)	М
					ЭГУ		ЭГУ ЭГУ
		КФ	КТГ
		ТФ р 1
					КДП

Рисунок 4.8

108

гидрораспределитель включения манометра 8. В системе применен электрогидравлический следящий привод на базе гидроусилителей с электродвигателем типа 2МГ18-2. В качестве управляющих двигателей гидроусилителей используются двигатели СП-369, на якорные цепи которых подается сигнал от тиристорных преобразователей, пропорциональный разности сигналов задания и обратной связи с датчика положения.

Гидросистема имеет три режима работы: разгрузки или холостого хода, рабочий, вспомогательный (для нагрева рабочей жидкости).

Режим разгрузки. Масло от насоса 22 подводится через фильтр 17 (при давлении ниже настройки предохранительного клапана 18) к гидроусилителям 6, 7, пневмогидравлическому аккумулятору 5, к клапану автоматической разгрузки 15; через редукционный клапан 11 и распределитель 10 – к гидроцилиндру схвата 25, а также к обратному управляемому клапану 4. По достижении давления 637,5.104 Па в линии пневмогидравлического аккумулятора 5 золотник клапана автоматической разгрузки 15 переместится в правое положение и соединит со сливной магистралью 14 управляющую полость предохранительного клапана 18, что приведет к снижению в ней давления. Золотник предохранительного клапана откроется и соединит нагнетательную магистраль 20 насоса 22 со сливной магистралью 19. В этом режиме насос 22 перекачивает масло через предохранительный клапан 18 с давлением (117,7…176,6) . 104 Па, которое определяется гидравлическим сопротивлением диафрагмы клапана разгрузки 15 и обусловлено необходимостью сохранять в открытом состоянии управляемый обратный клапан 4.

Рабочий режим. Во время перемещения степеней подвижности манипулятора пневмогидравлический аккумулятор 5 при давлении, несколько большем давления настройки автоматического клапана разгрузки, питает гидроусилители 6,7. При снижении давления ниже давления настройки клапана 15 его золотник отключает управляющую полость предохранительного клапана

18 от сливной магистрали 14, и масло от насоса	22 поступает к гидроусилителям
6,7 на подпитку гидропневмоаккумулятора	5. Масло из сливной полости

109

гидроусилителей 6,7 поступает через управляемый клапан 4, открытый во время работы насоса 22, и теплообменник 3 в бак. При включении электромагнита гидрораспределителя 10 масло через редукционный клапан 11, настроенный на необходимую силу зажима, поступает в поршневую полость гидроцилиндра схвата 25, происходит зажим. При обесточивании электромагнита распределителя 10 происходит разжим. Обратный клапан 9 обеспечивает подпор масла в штоковой полости цилиндра схвата, что создает продолжительный зажим транспортируемой заготовки после отключения напряжения сети. Для предотвращения резкого падения неуравновешенных масс манипулятора при аварийном выключении насоса 22 служит обратный управляемый клапан 4.

Вспомогательный режим. Гидроаппаратура системы работает в диапазоне 10…50о С, поэтому предусмотрен прогрев масла за счет перехода энергии масляного потока в тепло, для чего в управляющую магистраль предохранительного клапана 18 введен отсечной гидрораспределитель 16. При включении электромагнита он перекрывает подвод масла к клапану автоматической разгрузки 15, и масло сливается в бак при давлении настройки предохранительного клапана (588,6…637,6) . 104 Па. Вся энергия масла переходит в тепло, происходит интенсивный нагрев масла. При температуре 41оС система автоматики промышленного робота отключает электромагнит гидрораспределителя 16, и гидросистема работает в одном из двух описанных выше режимов.

Структурная схема линеаризованной модели электрогидравлической следящей системы степени подвижности в соответствии с [1] приведена на рисунке 4.8,б