Механизированные приводы станочных приспособлений. Гидропривод. Аккумуляторы. Арматура. Гидродвигатели. Ручные насосы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КУРГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

Технологический факультет

Кафедра  «Технология  машиностроения, станки и инструменты»

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Технологическая оснастка»

Тема:  «Механизированные приводы станочных  приспособлений. Гидропривод. Аккумуляторы. Арматура. Гидродвигатели. Ручные насосы»

 

 

 

                                                                Выполнил студент гр. ТЗ

                                                                                          

                                                                                         

                                                         Преподаватель: Студенников Г.В.

 

                                                             

               

 

 

Курган

 

Механизированные  приводы станочных приспособлений.

 

       В качестве средств механизации закрепления заготовок в приспособлениях используются пневматические, гидравлические, электромеханические, электромагнитные, магнитные, вакуумные, электростатические и пружинные приводы. Выбор привода станочного приспособления определяется конструкцией станка, размерами партии обрабатываемых деталей, их конструкцией и другими факторами.  
       Применение пневматических и гидравлических приводов обеспечивает возможность повышения производительности обработки также за счет автоматизации подвода-отвода или поворота прихватов, что особенно эффективно при наличии большого числа последних.

       Пневматические приводы используют сжатый воздух давлением 0,4...0,5 МПа от цеховых сетей. Такие приводы не нуждаются в специальных источниках энергии, не требуют возвратных трубопроводов, так как отработанный воздух выпускается в окружающую среду; отсутствует необходимость смены рабочей среды, что происходит, например, в гидроприводах в результате загрязнения масла. Для безопасности работы пневматических приспособлений применяют реле давления, осуществляющее блокировку привода зажима заготовок с приводом станка. При падении давления в пневмосистеме приспособлений реле давления отключает электродвигатель станка. Основным недостатком пневматических приводов является низкое давление рабочей среды - воздуха, что ограничивает область их использования. Для непосредственного закрепления заготовок штоком поршня или посредством простых рычажных механизмов пневмоприводы применяют лишь в тех случаях, когда требуется ограниченная сила зажима, т.е. при небольших силах резания при обработке заготовок с малым припуском или заготовок из мягких материалов.

      При больших силах зажима для уменьшения диаметра цилиндров используют механизмы-усилители (рычажные, шарнирно-рычажные, клиновые, клина рычажные и др.), что увеличивает ход поршня пневмоцилиндра, усложняет конструкцию, увеличивает габаритные размеры, массу и стоимость приспособлений, а также площадь, необходимую для их хранения. Поэтому пневматические приводы целесообразно применять лишь при отсутствии пространственных ограничений, в случаях не сжимаемости приспособлений со станка, т.е. в специальных приспособлениях для крупносерийного и массового производства или в универсально-наладочных приспособлениях для мелкосерийного производства. 
      В качестве объемных пневмоприводов зажимных механизмов приспособлений используют поршневые и мембранные пневмоцилиндры, приведены на рис.1.

Рис. 1 - Поршневые (а, в) и мембранные (б, г) пневмоцилиндры; а, б - двустороннего действия; в, г - одностороннего действия с возвратной пружиной.

 

      Поршневые пневмоцилиндры подразделяют на стационарные (линейного действия) и вращающиеся (рис.2). Поршневые пневмоцилиндры бывают одностороннего и двухстороннего действия. В цилиндрах одностороннего действия обратный ход поршня осуществляется с помощью возвратной пружины, а двухстороннего действия - сжатым воздухом.

Рис.2 - Вращающийся  пневмоцилиндр двустороннего действия со сплошным штоком.

 
     Преимущества цилиндров одностороннего действия - вдвое меньший расход воздуха, экономия в стоимости трубопроводов, недостаток - ограниченный ход поршня, так как при больших ходах из-за наличия возвратных пружин длина цилиндра значительно увеличивается. Цилиндры двухстороннего действия - наиболее распространенный тип пневмоцилиндров, широко используемый для механизации и автоматизации приспособлений. 
       Вращающиеся пневмоцилиндры применяют в тех случаях, когда необходимо периодическое (в делительных устройствах) или непрерывное (в токарных и шлифовальных станках) вращение. Во вращающихся пневмоцилиндрах рабочие полости образованы поверхностями корпуса, крышки  и поршня  со штоком. Поршень фиксируется гайкой. Вращающиеся цилиндры двухстороннего действия могут быть одно поршневые и двух поршневые (сдвоенные). 
      Основным условием работы пневмоцилиндра является его полная герметичность. Пневмоцилиндр герметичен, если сжатый воздух, поступающий в его полости, не утекает в атмосферу и не просачивается из одной полости в другую. Для герметизации пневмоцилиндров применяют уплотнения кольцевых зазоров в сопряжениях поршней с внутренними поверхностями корпуса и штоков с отверстиями.  
      В качестве уплотнений используют манжеты V-образного сечения и кольца круглого сечения из маслостойкой резины (для поршней и штоков), а также уголковые воротниковые манжеты из маслостойкой резины соответствующих размеров.

      В мембранных  пневмоцилиндрах рабочие камеры  образованы внутренними поверхностями  корпуса и эластичной мембраны  со штоком. У таких цилиндров  конструкция проще, чем у поршневых. Степень загрязненности и влажности сжатого воздуха существенно не влияет на их работоспособность.

Рис. 3 - Одинарный  пневмоцилиндр одностороннего действия с тарельчатой мембраной.

 

     Недостатком является непостоянство силы зажима, уменьшающаяся по мере увеличения хода штока в результате прогиба мембраны, сопротивление которой будет тем больше, чем больше ход штока. Поэтому мембранные цилиндры рекомендуется применять лишь при небольших ходах штока.

Мембраны бывают тарельчатые и плоские (рис. 4).

Рис. 4 - Мембраны тарельчатые (а) и плоские (б).

 

      Мембранные пневмоцилиндры могут быть одностороннего (рис.3) и двухстороннего (рис.5) действия, а в зависимости от числа рабочих полостей - одинарные, сдвоенные или встроенные.

 

Рис. 5 - Вращающийся мембранный пневмодвигатель двустороннего действия.

Гидропривод.

 

      Гидроприводом называется совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение механизмов и машин посредством рабочей жидкости, находящейся под давлением, с одновременным выполнением функций регулирования и реверсирования скорости движения выходного звена гидродвигателя.

      Гидроприводы могут быть двух типов: гидродинамические и объемные. В гидродинамических приводах используется в основном кинетическая энергия потока жидкости. В объемных гидроприводах используется потенциальная энергия давления рабочей жидкости.

       Объемный гидропривод состоит из гидропередачи, устройств управления, вспомогательных устройств и гидролиний (рис.6).

Рис.6 - Схема объемного гидропривода.

 

       Объемная гидропередача, являющаяся силовой частью гидропривода, состоит из объемного насоса (преобразователя механической энергии приводящего двигателя в энергию потока рабочей жидкости) и объемного гидродвигателя (преобразователя энергии потока рабочей жидкости в механическую энергию выходного звена). В состав некоторых объемных гидропередач входит гидроаккумулятор (гидроемкости, предназначенные для аккумулирования энергии рабочей жидкости, находящейся под давлением, с целью последующего ее использования для приведения в работу гидродвигателя). Кроме того, в состав гидропередач могут входить также гидропреобразователи - объемные гидромашины для преобразования энергии потока рабочей жидкости с одними значениями давления P и расхода Q в энергию другого потока с другими значениями P и Q.

         Устройства управления предназначены для управления потоком или другими устройствами гидропривода. При этом под управлением потоком понимается изменение или поддержание на определенном уровне давления и расхода в гидросистеме, а также изменение направления движения потока рабочей жидкости. К устройствам управления относятся: 
- гидрораспределители, служащие для изменения направления движения потока рабочей жидкости, обеспечения требуемой последовательности включения в работу гидродвигателей, реверсирования движения их выходных звеньев и т.д.; 
- регуляторы давления (предохранительный, редукционный, переливной и другие клапаны), предназначенные для регулирования давления рабочей жидкости в гидросистеме; 
- регуляторы расхода (делители и сумматоры потоков, дроссели и регуляторы потока, направляющие клапаны), с помощью которых управляют потоком рабочей жидкости; 
- гидравлические усилители, необходимые для управления работой насосов, гидродвигателей или других устройств управления посредством рабочей жидкости с одновременным усилением мощности сигнала управления.

       Вспомогательные устройства обеспечивают надежную работу всех элементов гидропривода. К ним относятся: кондиционеры рабочей жидкости (фильтры, теплообменные аппараты и др.); уплотнители, обеспечивающие герметизацию гидросистемы; гидравлические реле давления; гидроемкости (гидробаки и гидроаккумуляторы рабочей жидкости) и др.

Состав вспомогательных  устройств устанавливают исходя из назначения гидропривода и условий, в которых он эксплуатируется.

Гидролинии (трубы, рукава высокого давления, каналы и соединения) предназначены для прохождения рабочей жидкости по ним в процессе работы объемного гидропривода. В зависимости от своего назначения гидролинии, входящие в общую гидросистему, подразделяются на всасывающие, напорные, сливные, дренажные и гидролинии управления.

        Гидроприводы представляют собой независимую гидравлическую установку (агрегат), состоящую из электродвигателя, насоса, резервуара для масла и аппаратуры управления и регулирования. Такой агрегат в зависимости от его мощности может обслуживать один станок, группу из 2-5 станков и, наконец, целый участок.

        Гидравлическая установка развивает в гидросистеме давление 50…80 кгс/см² и питает рабочие цилиндры, встраиваемые в корпуса стационарных приспособлений или устанавливаемые на шпинделях станков. Между силовой установкой и рабочими гидроцилиндрами в удобном для рабочего месте включается аппаратура управления.

     В гидрофицированных станках для подачи масла к приспособлениям предусматриваются специальные отводы от основной гидросистемы станка. В массовом производстве обычно применяются гидроустановки, рассчитанные на обслуживание одного станка. В серийном производстве целесообразно применять групповые установки.

       При  широком применении гидропривода  он компонуется из нормальных  и стандартных узлов, что заметно  снижает первоначальные затраты  на привод. На гидравлические насосы установлены государственные стандарты. Основные параметры насосов приведены в ГОСТ 8753-71.

      Станочные приспособления с гидроприводами обладают существенными преимуществами по сравнению с пневматическими. Благодаря возможности использования рабочей жидкости под большим давлением (до 15 МПа) диаметры гидроцилиндров значительно уменьшаются; силы закрепления можно передавать непосредственно от гидроцилиндров зажимным устройствам, исключая применение механизмов усилителей и сложных передач.

       Уменьшение габаритов и массы станочного приспособления облегчает смену и установку приспособлений на столе станка, их транспортирование, а также снижает потребность в площади для хранения. В гидравлических станочных приспособлениях путем применения необходимого числа гидроцилиндров конструктивно просто реализуют многоточечные закрепления, что позволяет осуществлять многоместную и многопозиционную обработку. Для станочных приспособлений применяют объемный гидропривод. Под объемным гидроприводом понимают предназначенную для преобразования энергии потока масла в энергию движения выходного звена гидромашину, рабочий процесс которой основан на попеременном заполнении рабочей камеры маслом и вытеснении его из рабочей камеры.

       Этот гидропривод работает по циклу: подвод зажимных элементов - закрепление заготовки - отвод зажимных элементов с различными давлениями и расходом масла. В период подвода (отвода) зажимных элементов гидропривод работает с максимальным расходом и минимальным давлением, обусловленными гидравлическими и механическими сопротивлениями, в период закрепления заготовки - с максимальным давлением и минимальным расходом на утечку масла. По характеру движения выходного звена объемные гидроприводы делятся на гидроцилиндры (с поступательным движением выходного звена), поворотные гидродвигатели (с ограниченным углом поворота выходного звена) и гидромоторы (с неограниченным вращательным движением выходного звена).

       Приводы разделяют на два агрегата - источники подачи масла и гидродвигатели.

 

Гидродвигатели.

 

     Гидродвигатели  предназначены для преобразования  энергии потока масла в энергию  движения выходного звена. Их  подразделяют на гидродвигатели  с возвратно-поступательным движением  выходного звена, т.е. гидроцилиндры,  и поворотные гидродвигатели  с ограниченным поворотом выходного  звена. Гидроцилиндры бывают одностороннего  и двухстороннего действия (рис. 7). В гидроводах станочных приспособлений используют поршневые гидроцилиндры с рабочими камерами, образованными поверхностями корпуса и поршня со штоком, а также поворотные шиберные гидродвигатели с рабочими камерами, образованными поверхностями корпуса, вала и связанного с ним шибера (выполненного в виде пластины).