Расчет станочных приспособлений с гидравлическими приводами зажимных устройств

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Получить практические навыки применения и расчета станочных приспособлений с гидравлическими приводами зажимных устройств.

2.теоретический раздел

Гидравлический привод это самостоятельная установка, состоящая из гидродвигателя, рабочего цилиндра, насоса для подачи масла в цилиндр, бака для масла, аппаратуры управления и регулирования и трубопроводов. В зависимости от назначения и мощности гидравлический привод может обслуживать одно приспособление, группу из трех-пяти приспособлений на нескольких станках, или группу из 25-35 приспособлений, установленных на различных станках [1, 3].

Рисунок 1 - Схема работы гидропривода

Схема работы гидропривода показана на рисунке 1. При пе­ремещении рукоятки 5 в край­нее положение, переключается золотник 4 и включается элек­тродвигатель насоса 2. Масло из бака 1 по трубопроводу через лопастной насос 2, работающий от электродвигателя, и трубо­проводу 2 под давлением 6, 3 МПа подается в золотник 4. Из золотника 4 масло по трубопро­водам 7 поступает в правую или левую полость лопастного цилиндра 8. При подаче масла в правую полость цилиндра лопатки с ротором 9 поворачиваются до упора 10 и вытесняет масло из левой полости. Масло через левый трубопровод 7, золотник 4 по трубопроводу 14 стекает в бак 1. При переключении рукоятки 5 золотника 4 в другую сторону масло поступает в левую полость цилиндра 8, а из его правой полости и золотника 4 по трубо­проводу 14 сливается в бак 1. Масло, которое просочилось из золотника 4, отводится по трубопроводу 13 в бак. Необходимое давление масла в гидросистеме регулируется клапаном 12 и определяется манометром 6. Все подшипники качения смазываются маслом, которое скапливается от утечки в прикрепленному к муфте кожухе, и по маслопроводу 11 отводится в бак 1. Данный гидропривод может через тягу и промежуточные звенья производить перемещения кулачков в рычажных и клиновых патронах токарных станков.

Сила тяги однолопастного гидропривода

.

где: l -высота лопасти, м; h - ши­рина лопасти, м; р - удельное давление масла в цилиндре, МПа; R - расстояние от оси гайки до точки приложения равнодейст­вующей сил в середине высоты лопасти, м; r_cp – средний радиус резьбы гайки, м; α - угол подъема резьбы, град; ρ - приве­денный угол трения в резьбовой паре, град; η - к.п.д. гидропривода, учитывающий потери на трение.

В ста­ночных приспособлениях применяют нормализованные гидроцилиндры двух видов:

• встраиваемые;

• агрегатированные.

Гидроцилиндры бывают одностороннего действия с возвратной пружиной и двустороннего действия. Гидроцилиндры одностороннего действия в зависимости от направления перемещения поршня со штоком бывают толкающими и тянущими. Масло под давлением поступает через штуцер 1 в полость “А” цилиндра и перемещает поршень 2 со штоком 4 вправо в толкающем и влево в тянущем гидроцилиндрах при зажиме заготовки в приспособлении. Во время разжима пружина 3 перемещает поршень 2 со штоком 4 влево в толкающем и вправо в тянущем цилиндрах.

В гидроцилиндрах двустороннего действия масло под давлением последовательно поступает в левую или правую полость гидроцилиндра и перемещает поршень 2 со штоком 1 в обе стороны при зажиме и разжиме.

Гидроцилиндры в зависимости от вида обслуживаемого приспособления бывают неподвижными и вращающимися. Конструкции гидроцилиндров показаны на рисунке 2.

Рисунок 2 – Конст­рукции гидроцилинд­ров.

Размеры всех де­талей, входящих в гидроцилиндры одно- и двустороннего дей­ствия, нормализо­ваны. Цилиндры од­ностороннего дейст­вия изготовляют из стали 40Х, а цилин­дры двустороннего действия - из холод­нокатаных бесшов­ных труб. Поршень изготовляют заодно со штоком или от­дельно из стали 40. Наружные поверхности поршня и штока изготовляются по 7 квалитету точности с посадкой с зазором и шероховатостью Rа=0, 32 мкм.

В качестве уплотнений в соединениях поршней с цилиндрами и штоков с крышками применяют манжеты У-образного сечения из маслостойкой резины, кольца круглого сечения из маслостойкой резины [2].

По сравнению с пневматическими гидравлические приводы имеют ряд преимуществ:

1. Высокое давление масла на поршень гидроцилиндра создает большую осевую силу на штоке поршня;

2. Вследствие высокого давления масла в полостях гидроцилиндра можно уменьшить размеры и вес гидроцилиндров;

3. Возможность бесступенчатого регулирования сил зажима и скоростей движения поршня со штоком.

К недостаткам гидравлических приводов относятся:

1. Сложность гидроустановки и выделение площади для ее размещения;

2. Утечки масла, ухудшающие работу гидропривода

Сила на штоке для гидроцилиндров одностороннего действия:

толкающих .

тянущих .

Для гидроцилиндров двустороннего действия при подаче масла: в бесштоковую полость .

в штоковую полость .

где D - диаметр поршня гидроцилиндра, м; р - давление масла на поршень 1, 9-7, 3 МПа; η - 0, 85-0, 9 - к.п.д. гидроцилиндра; Q₁- сила сопротивления сжатой пружины при крайнем рабочем положении поршня н; d - диаметр штока, м.

Задаваясь давлением масла, определяют площадь поршня (м²): .

откуда диаметр поршня гидроцилиндра

.

Производительность V м3/с насосов гидравлических приводов:

.

где Q- требуемая сила на штоке гидроцилиндра, H; L - длина рабочего хода поршня гидроцилиндра, м; р - давление масла в гидроцилиндре, МПа; t- время рабочего хода поршня гидроцилиндра, мин;

η = 0, 85 - объемный к.п.д. гидросистемы, учитывающий утечки масла в золотнике и гидроцилиндре.

Время (мин) срабатывания гидроцилиндра определяют по упрощенной формуле:

.

Мощность кВт, расходуемая на привод насоса,

, .

где V -производительность насоса, м3/с; η = 0, 9 - к.п.д. насоса и силового узла.

3. Порядок выполнения работы

3.1. Изучить настоящее методическое пособие

3.2. Получить у преподавателя схему закрепления заготовки в приспособлении и значение силы резания.

3.3. Рассчитать потребное усилие закрепления заготовки.

3.4. Рассчитать конструктивные размеры гидравлического силового привода приспособления.

3.5. Сформулировать выводы по работе

4. Содержание отчета

4.1. Цель работы.

4.2. Схема закрепления заготовки в приспособлении.

4.3. Исходные данные.

4.4. Расчет потребного усилия закрепления заготовки.

4.5. Расчет конструктивных размеров гидравлического силового привода

4.6. Вывод

5. Контрольные вопросы

5.1. Область применения станочных приспособлений с гидроприводом.

5.2. Виды гидроцилиндров, применяемых в станочных приспособлениях.

5.3. Виды уплотнений применяемых в гидроцилиндрах станочных приспособлений.

5.4. Порядок расчета конструктивных размеров гидроцилиндров станочных приспособлений.

5.5. Какие элементы входят в состав гидропривода станочных приспособлений?

5.6. Порядок расчета основных характеристик гидропривода.