Станочный гидропривод

Гидравлический привод (гидропривод) – совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение машин и механизмов посредством гидравлической энергии. Объёмный гидропривод – это гидропривод, в котором используются объёмные гидромашины (насосы и гидродвигатели). Основная функция гидропривода, как и механической передачи, – преобразование механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки (преобразование вида движения выходного звена двигателя, его параметров, а также регулирование, защита от перегрузок и др.). Другая функция гидропривода – это передача мощности от приводного двигателя к рабочим органам машины.

В качестве рабочей жидкости в станочных гидроприводах обычно используют минеральное масло. Применение гидроприводов позволяет упростить кинематику, снизить металлоёмкость, повысить точность, надёжность и уровень автоматизации.

Гидропривод находит широкое применение в современных металлорежущих станках. Наиболее эффективно его применение в станках с возвратно-поступательным движением рабочего органа (шлифовальные, агрегатные, протяжные и т. п.), в высокоавтоматизированных многоцелевых станках, автоматических линиях и гибких производственных системах. Гидроприводы используются в механизмах подач, смены инструмента, зажима, копировальных суппортах, устройствах для транспортирования, уравновешивания, разгрузки, фиксации, устранения зазоров, переключения зубчатых колёс, привода смазочных насосов, блокировок, уборки стружки, перемещения ограждений, поворота столов и револьверных головок, перемещения пинолей и т. п.

По сравнению с механическим приводом гидропривод имеет следующие преимущества:

– более компактен, то есть позволяет получить большие усилия и мощности при меньших размерах гидродвигателей;

– менее металлоёмок;

– обеспечивает бесступенчатое регулирование скорости движения рабочих органов станков;

– позволяет осуществлять реверсирование прямолинейного движения;

– упрощает решение вопроса надёжности смазки механизмов станка;

– не требует специальных устройств для защиты деталей механизмов от перегрузок;

– позволяет легко перенастраивать станок на различные структуры цикла и режима работы.

Недостатками станочных гидроприводов являются:

– нестабильность работы привода из-за неизбежных температурных колебаний рабочей жидкости в процессе работы станка;

– невозможность точного соблюдения передаточного отношения при согласовании движения рабочих органов станка;

– необходимость применения устройств очистки и охлаждения рабочей жидкости.

Выбор рабочего давления в гидроприводе станков

По используемому рабочему давлению различают гидроприводы низкого (до 2 МПа), среднего (2…10 МПа) и высокого (10…20 МПа и более) давлений. Первые применяются в высокоточном оборудовании (например, в станках для чистовой обработки), где нагрузки незначительны и требуется низкая пульсация давления; вторые – в подавляющем большинстве гидроприводов, главным образом с питанием от пластинчатых или шестеренных насосов. Приводы высокого давления на базе поршневых насосов (возможно с использованием мультипликаторов) применяются в тяжелонагруженном оборудовании или в случаях ограниченного рабочего пространства, когда требуется применение мощных малогабаритных гидродвигателей. Таким образом, при проектировании гидроприводов станков в качестве расчетного давления могут приниматься средние величины рабочих давлений для соответствующих групп станков:

– станки абразивной чистовой обработки – 1…3 МПа;

– станки с программируемыми электрогидравлическими приводами – 6…7 МПа;

– протяжные станки – 8…10 МПа;

– остальные группы станков – 3…6 МПа.

Необходимо учитывать также, что при увеличении рабочего давления могут быть уменьшены размеры исполнительного гидродвигателя, так как при большем давлении можно получить требуемое усилие при меньшей рабочей площади гидроцилиндра. Однако при уменьшении диаметра поршня и штока при той же длине гильзы цилиндра могут возникнуть технологические затруднения при обработке её отверстия, а длинный и тонкий шток может потерять устойчивость.

В гидроприводах среднего и повышенного давления наиболее часто (особенно в учебных проектах) применяются пластинчатые нерегулируемые насосы. Поэтому при установлении рабочего давления необходимо учитывать, что номинальные давления таких насосов обычно составляют 6,3; 10; 12,5 и 16 МПа.

Максимальное рабочее давление в гидросистеме будет равно давлению настройки предохранительного клапана р_р.max = р_КП, которое определяется после расчета всей гидросистемы. Максимально возможное давление в гидросистеме определяется максимально допустимым давлением создаваемым насосом. Например, для насосов пластинчатого типа с р_{нас.ном} = 10 МПа максимальное кратковременное давление составляет, как правило, р_нас.max = 12 МПа.

Гидропривод мобильных машин

В настоящее время объемный гидравлический привод является основным типом привода строительных, дорожных и других машин, используемых в строительстве. Основными преимуществами гидропривода строительных машин по сравнению с другими системами приводов являются:

– бесступенчатое регулирование скорости рабочих движений, обеспечивающее возможность плавных пусков и остановов и снижение динамических нагрузок;

– возможность создания больших передаточных отношений между скоростями энергетической установки и исполнительными органами машины;

– удобство управления при небольшой затрате энергии;

– простота кинематических устройств для преобразования вращательного движения в поступательное, и наоборот;

– возможность легкого подвода энергии от насоса, связанного с приводным двигателем, к любому исполнительному органу машины независимо от его пространственного расположения на машине;

– возможность широкой стандартизации и унификации сборочных единиц гидропривода;

– небольшая масса и малые габариты гидропривода по сравнению с другими системами приводов при одинаковой мощности.