6.2 Гидравлические приводы

Гидравлические приводы представляют собой поршневые устройства, приводимые в действие от отдельного (реже группового) насоса. Рабочей жидкостью служит масло индустриальное И-20А или И-40А. В сравнении с пневматическими гидравлические силовые узлы более компакт­ны из-за высокого давления масла (до 10 МПа и выше). Гидро­цилиндры могут быть одностороннего и двустороннего действия. На рис. 6.2 представлена схема гидравлического зажимного устройства с цилиндром 2 двустороннего действия. Питание си­стемы осуществляется насосом 4, который подает масло через золотник 1 ручного управления в левую (рабочий ход) или в правую (обратный ход) полости цилиндра. После зажатия заго­товки масло сбрасывается через предохранительный клапан 3, отрегулированный на требуемое для надежного удержания заго­товки при обработке давление.

Рис. 6.2. Схема гидравлического зажимного устройства

В станочных приспособлениях широко применяются норма­лизованные встраиваемые гидроцилиндры двустороннего и одностороннего (с возвратной пружиной) действия с внутренним диа­метром цилиндров 32, 40, 50, 60, 80, 100 и 125 мм.

Чаще всего гидроцилиндры закрепляются на корпусах при­способлений с помощью резьбовой шейки. При выборе привода следует учитывать, что гидроприводы приспособлений применя­ются только на гидрофицированных станках. В случае необхо­димости применения гидравлических приспособлений на обык­новенном оборудовании требуется оснащение этих станков ин­дивидуальными насосными станциями высокого давления.

Исходными данными для расчета гидравлических приводов являются: потребная сила на штоке Р_ш, ход поршня L и давле­ние жидкости (масла) р_ж.

При заданном давлении жидкости р_ж диаметр цилиндра D (см. рис. 6.2) можно определить из зависимостей для расчета сил на штоке Р_ш:

для цилиндров двустороннего действия:

толкающая сила, обычно рабочий ход, ,

тянущая сила, обратный ход, ;

для цилиндров одностороннего действия

где D и d - диаметры цилиндра и штока, мм; р_ж - давление жидкости в магистрали, МПа; η — КПД (η = 0,9...0,97); Р_п - сила сопротивления возвратной пружины при крайнем рабочем поло­жении поршня, Н.

Из приведенных выше зависимостей можно выразить диа­метр поршня D (мм) следующими формулами:

для цилиндров двустороннего действия:

толкающая сила, рабочий ход - ;

тянущая сила, обратный ход (соотношение диаметров штока d и цилиндра D d/D = 0,5) - ;

для цилиндров одностороннего действия:

.

6.3 Пневмогидравлические приводы

Пневмогидравлические зажимные устрой­ства состоят из пневмопривода и гидравлического усилителя. Для питания используется сжатый воздух (р = 0,4...0,6 МПа). При большом давлении масла в гидравлической части устрой­ства (р_ж = 8…

…10 МПа и более) размеры рабочего цилиндра, на штоке которого создается необходимая сила, весьма незначи­тельны.

Схема пневмогидравлического привода показана на рис. 6.3.

Рис. 6.3. Принципиальная схема пневмогидравлического привода

Сжатый воздух поступает в ци­линдр 2 диаметром D. Шток поршня этого цилиндра диамет­ром d служит плунжером гид­роцилиндра 1 (главный гидро­цилиндр). Масло, вытесняемое плунжером, поступает по тру­бопроводу 5 во второй гидроци­линдр 7 (рабочий цилиндр) диаметром D₁ шток поршня ко­торого связан с исполнитель­ным механизмом зажима заго­товки. Обратное движение поршней цилиндров 2 и 7 при отключении привода осущест­вляется пружинами 6 и 3. Ре­зервуар 4 служит для подачи масла в систему в случае утечек. В пневмогидравлических системах масло меньше нагревается, чем в насосных гидравлических, и меньше вспенивается. Потери энергии в них уменьшаются, а надежность работы возра­стает. Они просты и дешевы в изготовлении и достаточно универ­сальны в применении. Управление пневмогидравлическими при­водами можно легко автоматизировать.

При проектировании пневмогидравлических систем исходны­ми данными являются: потребная сила Р_ш2 на выходном штоке привода; давление сжатого воздуха р и диаметр D гидроцилинд­ра 7, подбираемый с учетом возможности размещения цилиндра в приспособлении.

Из условия равновесия штока пневмоцилиндра 2, на который действуют одновременно сила давления воздуха и сила давле­ния жидкости в цилиндре 1,

Р_ш1 = ,

отсюда

,

где р_ж - создаваемое давление жидкости в гидросистеме, МПа; k_y - коэффициент усиления (k_y = ).

Тогда сила Р_ш2 на штоке гидроцилиндра 7

Р_ш2 = ,

где η_об - общий КПД пневмогидравлического привода (η_об =

= 0,8... 0,85).

По приведенным формулам можно определять Р_ш1 и Р_ш2 для уже существующих пневмогидроприводов. Для определения диаметра D пневмоцилиндра нужно из последнего уравнения выразить k_у, т. е.

,

отсюда

,

где d - диаметр штока пневмоцилиндра - плунжера главного гидроцилиндра, мм.

Значение d можно принимать по соотношению d = (0,4... …0,57)D₁ (здесь D₁ - диаметр рабочего гидроцилиндра). При

d = 0,4D₁ последняя формула для расчета D принимает вид

.