Гидравлические серводвигатели

Гидравлические серводвигатели предназначены для преобра­зования энергии жидкости, находящейся под давлением, в ме­ханическую энергию поступательного или вращательного дви­жения подвижного элемента. Это осуществляется путем подачи в одну из полостей рабочего цилиндра жидкости под давлением и обеспечения свободного слива ее из другой полости в бак. Преимуществом гидроустройств перед электромеханическими устройствами является возможность воспроизведения поступа­тельного движения без промежуточных механизмов, чем объяс­няется их широкое применение (наряду с пневматическими ус­тройствами) для осуществления возвратно-поступательных дви­жений.

Существуют гидроустройства вращательного движения, отли­чающиеся от электродвигателей меньшими габаритными разме­рами, нечувствительностью к длительным перегрузкам, просто­той регулирования скорости вращения и крутящего момента. На рис. 4.13 приведена схема двигателя с поворотной ло­пастью.

Рис. 4.13. Схема серводвигателя с поворотной лопастью: 1- золотник; 2 – трубопроводы; 3 и 6 – полость; 4 – выходной вал; 5 – лопасть; 7 – трубопровод.

Масло под давлени­ем Р_о поступает к цилинд­рическому золотнику 1 и че­рез трубопровод 2 (при сме­щении плунжера золотника вниз) — в полость 3 лопаст­ного двигателя. Лопасть 5 под действием разницы давле­ний в полостях 3 и 6 начи­нает вращаться вместе с вы­ходным валом 4. Масло из полости б через трубопровод 7 будет вытекать в бак.

На рис. 4.14 приведена схема ротационного гидродвигателя. В корпусе 1 установлен ротор 2, ось вращения которого смещена относительно центра корпуса. В пазы ротора помещены пласти­ны 3. Масло под давлением по­ступает по трубопроводу 4, сли­вается в бак по трубопроводу 5. За счет разности давлений спра­ва и слева от пластины ротор с валом вращаются против часовой стрелки. При вращении ротора пластины прижимаются центро­бежными силами к внутренней поверхности корпуса, что обеспечивает уплотнение.

Рис. 4.14. Ротационный серводви­гатель:

1 — корпус; 2 — ротор; 3 — пластины; 4 и 5 — трубопровод

Для улучшения уплотнения под пластины в роторе устанавливают пружины или подводят рабочую среду под давлением.

Рис. 4.15. Аксиально-поршневой двигатель: 1— 5 — поршни; 6 — двигатель; 7 — статор; S — кольцо

Рис. 4.15 иллюстрирует работу аксиально-поршневого гидро­двигателя. В статоре 7 расположены поршни /, 2, 3, 4, 5, переме­щающиеся в осевом направлении. Под действием давления масла поршни упираются в кольцо 8, закрепленное на валу двигателя 6 под углом. Подачей и сливом масла управляет распределитель, состоящий из двух дисков, один из которых закреплен на стато­ре, другой — на валу. При открытом сливе масла из-под поршней 3, 4, 5 и подаче масла под давлением под поршни 1, 2 последние скользят по наклонной плоскости кольца, вызывая поворот кольца и вала двигателя по часовой стрелке. Распределитель управляет временной последовательностью подачи и слива масла из рабочих полостей, регулируя скорость вращения вала в прямом или обрат­ном направлении.

В гидродвигателях в качестве рабочей среды используют жидко­сти, обладающие хорошей смазывающей способностью: минераль­ное масло, спиртоглицериновую смесь, синтетические жидкости. Давление масла в гидроприводах станков составляет 30...50 бар, скорость течения масла в трубопроводах достигает 5 м/с. Для регу­лирования скорости перемещения поршня используют дроссель (регулируемое гидравлическое сопротивление), установленный в трубопроводе и меняющий количество жидкости, проходящей в гидродвигатель или из него в единицу времени.

Пневмопривод

Источником питания пневмопривода является заводская пневмосеть с давлением воздуха 4... 10 бар. Простейшие распределите­ли и клапаны используют давление заводской сети, что не требу­ет применения редукторов для снижения давления воздуха и обес­печивает высокие усилия.

В конструкцию пневмопривода входят:

• фильтр;

• редуктор, при необходимости понижающий давление возду­ха до требуемого уровня;

• масленка, в которой воздух насыщается маслом;

• золотниковый или струйный распределитель;

• пневмодвигатель.

Типовой пневмопривод строится по схемам, приведенным на рис. 4.14, где вместо масла в золотник подается сжатый газ. Отра­ботанный газ выпускается непосредственно в атмосферу. Плунжер распределителя может перемешаться как сжатым воздухом, так и с помощью электромагнитов, что удобно в системах с электри­ческими элементами управления.

Различают главные распределители, соединяющие рабочие полости пневмодвигателя с магистралями, и вспомогательные, управляющие главными распределителями.

По сравнению с гидравлическими пневмоприводы обладают следующими преимуществами:

выше быстродействие;

ниже стоимость;

меньше длина возвратных линий (воздух выпускается в атмос­феру из любой точки системы);

используется легко доступная рабочая среда — воздух.

Их недостатки по сравнению с гидравлическими приводами:

при равных габаритных размерах развивают меньшие усилия (давление воздуха в приводах обычно меньше давления масла);

не способны точно воспроизвести заданный закон движения при больших рабочих усилиях вследствие сжимаемости газа;

сильно шумят при работе, что связано с выпуском в атмо­сферу отработанного воздуха;

неизбежные утечки воздуха снижают КПД пневмосистем.

Пневмоприводы просты конструктивно, дешевы, надежны, обладают сравнительной легкостью эксплуатации и обслужива­ния, гибкостью в применении. Эти приводы широко применяют­ся при автоматизации производственных процессов в качестве зажимных и транспортирующих механизмов, а также в ручных инструментах (гайковертах, дрелях, отбойных молотках и т.д.). Они незаменимы при автоматизации процессов, протекающих в аг­рессивных средах, в условиях пожаро- и взрывоопасности, при радиации, сильных вибрациях и высоких температурах.

Пневмоприводы вращательного движения отличаются от элек­тродвигателей меньшими габаритами, нечувствительностью к дли­тельным перегрузкам, простотой регулирования скорости враще­ния и крутящего момента. Таким образом, пневмоприводы при­меняют в случаях, когда требуется высокое быстродействие при средней мощности и низких требованиях к кинематической точ­ности, в частности в зажимных устройствах.