Расчет приводов зажимных устройств

Как указывалось в предыдущих главах, приводы используются в приспособлениях с зажимными устройствами первой и третьей групп. В зажимных устройствах первой группы применяются пневматические, гидравлические, пневмогидравлические, механогидравлические, центробежно-инерционные и другие приводы. В третьей группе - вакуумные, магнитные, электростатические и др.

Пневматический привод

Пневматический привод состоит из пневмодвигателя, воздухопроводов и пневматической аппаратуры различного назначения. Энергоносителем здесь является сжатый воздух с давлением Р = 0,4 - 0,6 Мпа. Расчет на прочность элементов пневмопривода производят при давлении Р = 0,6 МПа, а величину развиваемого им усилия Р_и при давлении Р = 0,4 МПа.

Пневмодвигатели выполняют в виде поршневых цилиндров и диафрагменных пневмокамер.

Поршневые двигатели (пневмоцилиндры)

Они подразделяются на одинарные и сдвоенные. В одинарных имеется один поршень, а в сдвоенных - два. Они могут быть также одностороннего и двухстороннего действия (рис. 7.1).

Рис. 7.1. Пневмоцилиндр двухстороннего действия

1. Для пневмоцилиндров одностороннего действия

где к - характеристика пружины,

a - величина сжатия.

2. Для пневмоцилиндров двухстороннего действия

где КПД »0,85,

q - сопротивление возвратной пружины.

Диафрагменные пневмокамеры

Рис. 7.2. Диафрагменная пневмокамера

1. Для пневмокамер одностороннего действия

2. Для пневмокамер двухстороннего действия

Диафрагменные пневмокамеры (рис. 7.2) в силовом отношении отличаются от поршневых тем, что развиваемое ими усилие Р_и изменяется по мере движения штока.

Достоинства пневмокамер:

• рабочая камера не обрабатывается и гораздо дешевле пневмоцилиндров;

• герметичны;

• долговечны.

Недостатки:

• малый ход поршня;

• падения усилия по длине хода штока;

• диаметральные размеры больше осевых.

Гидравлический привод

Гидравлический привод состоит из силового гидравлического цилиндра, насоса, бака, трубопроводов, аппаратуры управления и регулирования. Гидроцилиндры бывают одностороннего и двухстороннего действия. Благодаря использованию более высокого давления жидкости по сравнению с пневмоприводом при тех же развиваемых усилиях имеет меньшие габариты и вес; масло обеспечивает смазку трущихся частей.

Недостатки гидроприводов:

• сложность гидроустановки и необходимость в дополнительной площади для ее размещения;

• большая стоимость.

Простейшая схема с одним насосом приведена на рис 7.3.

Масло от насоса 4 направляется золотником управления 2 в одну из полостей гидроцилиндра 1. Когда передается к зажимным элементам несамотормозящияся, масло должно подаваться в систему под рабочим давлением в течении всего времени работы механизма зажима и почти весь расход масла (за исключением утечек) должен проходить через переливной клапан 3, настроенный на рабочее давление, что вызывает нагрев масла и непроизводительным затрат энергии. Поэтому такую схему целесообразно применять в случаях, когда передают к зажимным элементам самотормозящяся и насос после зажима может отключаться .

Рис. 7.3. Схема гидропривода с одним насосом

Для уменьшения затрат мощности выполняют привод с двумя насосами^

Рис. 7.4. Схема гидропривода с двумя насосами

5 - низкого давления и большой производительности и 4 - высокого давления и малой производительности. При холостом ходе масло поступает в цилиндр 1 одновременно от обоих насосов. После замыкания механизма (упора зажимного элемента в деталях) давления в системе увеличивается, и напорный золотник 6 отключает насос низкого давления. В дальнейшем будет уже работать только насос высокого давления (рис. 7.4).

Можно выполнить привод только с одним насосом низкого давления в сочетании с мультипликатором 7. При повышениях давления в системе специальный напорный золотник 8 включает мультипликатор, который благодаря разности площадей поршня и штока-плунжера повышает давления в цилиндре; обратный клапан 9 отключает часть системы с низким давлением. Такое устройство (рис. 7.5) может быть использовано при самотормозящихся передачах; при несамотрмозящих передачах можно использовать только для кратковременного зажима. В противном случае мультипликатор должен был бы компенсировать большие объемные потери масла и его габаритные размеры при этом сильно бы возросли.

Применяют также привод с насосом 10, (рис. 7.6) автоматически регулирующим производительность по давлению. При увеличении давления в системе цилиндр управления 11 уменьшают производительность насоса до величины, необходимой для компенсации объемных утечек.

Рис. 7.5. Схема гидропривода с одним насосом и мультипликатором

Можно выполнить привод только с одним насосом высокого давления, но малой производительности (рис. 7.7) в сочетании с гидроаккумуляторами 13. Здесь при зажиме масло подается одновременно аккумуляторам и насосам. После зажима насос через клапанную пробку 12 пополняет аккумулятор.

Рис. 7.6. Схема гидропривода с одним насосом

Производительность насоса должна обеспечить зарядку аккумулятора за время зажима - выполнения рабочих операций. Такую схему применяют при сравнительно небольшом времени зажима.

При большой продолжительности выполнения рабочих операций выполнят более сложную схему с гидроаккумулятора (рис. 7.8). Насос 4 высокого давления и большой производительности подает масло через обратный клапан 9, золотник 2 с электроуправлением в гидроцилиндр 1 и гидроаккумулятор 13. когда давление в гидросистеме достигает максимального значения, на которое настроен предохранительный клапан 14, реле давления 15 с помощью золотника 14 переключает поток масла от насоса на слив. Тогда давление в системе поддерживается аккумулятором. При падении давления до минимального рабочего срабатывает реле давления 16, переключающее золотник 14, вследствие чего насос снова нагнетает масло в систему и заряжает аккумулятор.

Рис. 7.7. Схема гидропривода с одним насосом и гидроаккумулятором

Рис. 7.8. Схема гидропривода с насосом и аккумулятором

Пневмогидропривод

Пневмогидропривод (рис. 7.9) состоит из силового гидравлического цилиндра и пневмогидравлического усилителя давления. Усилители давления бывают двух типов: прямого и последовательного.

Принцип работы усилителя прямого действия основан на непосредственном преобразовании сжатого воздуха низкого

Рис. 7.9. Пневмогидропривод

давления Р_в в высокое давление жидкости Р_г. Отношение (D_в/d_г)² называется коэффициентом усиления.

Контрольные задания.

Задание 7.1.

Достоинства и недостатки пневмокамер.

Задание 7.2.

Конструкция и применение пневмогидропривода.