Разработка гидропривода главного вращательногодвижения металлорежущих станков - Дипломная работа

Применение механических ступенчатых коробок скоростей удовлетворяют большинству необходимых условий работы станка при сравнительно узком диапазоне скоростей. С ростом же скоростей резания и расширением диапазона скоростей, необходимых для высокопроизводительной обработки, становятся очевидными недостатки механических коробок скоростей [1]. Бесступенчато регулируемые приводы позволяют на ходу станка и в процессе резания с высокой точностью и быстродействием изменить скорость главного движения и подачи в соответствии с заданной программой или определенным законом регулирования, обеспечивая тем самым работу станка с наиболее выгодными режимами резания, повышение его производительности за счет сокращения как машинного, так и вспомогательного времени, повышения качества обработанных поверхностей. Бесступенчато регулируемые приводы позволяют также оптимизировать переходные процессы при разгоне, торможении, реверсировании рабочих органов станка, что дополнительно сокращает вспомогательное время, снижает динамические нагрузки в механизмах и увеличивает их долговечность. При необходимости регулирования скорости с постоянной мощностью в широком диапазоне габариты, вес и стоимость этих приводов чрезмерно возрастают, а энергетические показатели существенно ухудшаются по сравнению с аналогичными показателями традиционного электромеханического привода со ступенчатой коробкой скоростей и приводным асинхронным двигателем [2].Обеспечение типовой предельной характеристики нагрузки представляет собой зависимость наибольшего момента на шпинделе от его скорости. Предельная характеристика нагрузки представлена на рисунке 1.1.Допустимая нестабильность скорости привода с учетом действия возможных возмущений, изменения нагрузки, колебания напряжения сети, нагрев двигателя и элементов управления, изменение температуры помещения, связана с практической точностью установления заданной скорости , определяемой принятым знаменателем ряда скоростей .Привод должен обеспечивать высокую динамическую точность регулирования скорости при изменении управляющего воздействия по заданной программе или определенному закону управления. В этом случае установившаяся ошибка регулирования складывается из статической ошибки и скорости ошибки , пропорциональной скорости изменения управляющего сигнала. Привод должен быть устойчивым во всем диапазоне рабочих скоростей и обеспечивать удовлетворительное качество регулирования в переходных процессах, вызванных управляющими и возмущающими воздействиями. При этом упрощается конструкция и снижается трудоемкость изготовления станков, исключается применение механизма переключения скоростей, уменьшается тепловыделение, вибрации, шум, а также габаритные размеры и вес подвижных узлов. Широкое применение гидравлических приводов в машинах обусловлено их преимуществами, основное из которых относительно малые габариты и вес, приходящиеся на единицу мощности.Дроссельный способ регулирования скорости гидроприводов основан на том, что часть жидкости, подаваемой насосом, отводится в сливную гидролинию и не совершает полезной работы. Скорость вращения гидромотора регулируется дроссельными устройствами, исключенными на входе или выходе рабочей жидкости из гидромотора, а также в ответвление от нагнетательной линии. Дроссельное регулирование отличается простотой, но имеет ряд недостатков. Этот недостаток ограничивает область применения дроссельного регулирования приводами малой мощности. К.п.д. гидроприводов с объемным регулированием, определяется по формуле: % , (2.1) металлорежущий станок гидропривод шпиндель где ?Н - к.п.д. насоса;Дроссель включают на входе в гидродвигатель, на выходе из него и на входе и выходе одновременно. Рисунок 2.1-Схема гидроприводов с дроссельным регулированием: 1-насос; 2-гидроцилиндр; 3-распределитель; 4-клапан; 5-дроссель В приведенных схемах: насос 1 - нерегулируемый; гидроцилиндр 2 - с двусторонним штоком; распределитель 3 на схемах и б - двухпозиционный, на схеме в - трехпозиционный; клапан 4 в данном примере является переливным; дроссель 5 (дросселирующий распределитель ) служит для регулирования скорости перемещения поршня. При уменьшении открытия давление перед дросселем повышается, клапан 4 приоткрывается и пропускает часть подачи насоса на слив. При постоянном открытии дросселя и увеличении преодолеваемой нагрузки, т.е. силы F, давление насоса возрастает, расход через клапан увеличивается, а скорость поршня уменьшается.В точке М поток рабочей жидкости, забираемой из бака 6 насосом 1, разветвляется: одна его часть через распределитель 3 направляется в гидроцилиндр 2, а другая - в регулирующий дроссель 5. В точке М поток рабочей жидкости, забираемой из бака 6 насосом 1, разветвляется: одна его часть через распределитель 3 направляется в гидроцилиндр 2, а другая - в регулирующий дроссель 5. Скорость выходного звена-штока гидроцилиндра, регулируется изменением степени открытия дросселя.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ПРИВОДУ ГЛАВНОГО ДВИЖЕНИЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ

1.1 Обеспечение типовой предельной характеристики нагрузки

1.2 Высокие статические свойства: жесткие механические характеристики, равномерность вращения шпинделя

1.3 Высокие динамические свойства привода

2. СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ОБЪЕМНОГО ГИДРОПРИВОДА ВРАЩЕНИЯ ШПИНДЕЛЯ

2.1 Дроссельное регулирование

2.1.1 Дроссельное регулирование гидропривода при последовательном включении дросселя

2.1.2 Дроссельное регулирование гидропривода при параллельном включении дросселя

2.2 Объемное регулирование скорости

2.2.1 Регулирование скорости с помощью изменения рабочего объема насоса

2.2.2 Регулирование скорости с помощью изменения рабочего объема гидродвигателя

2.2.3 Регулирование с помощью изменения рабочих объемов насоса и гидродвигателя

2.2.4 Объемно-дроссельное регулирование

2.2.5 Сравнение способов регулирования скорости гидроприводов

3. ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СВЕРХВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЙ В ГИДРОПРИВОДЕ ВРАЩЕНИЯ ШПИНДЕЛЯ

3.1 Преимущества применения сверхвысоких давлений

4. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ И КОНСТРУКЦИИ ГИДРОПРИВОДА ВРАЩЕНИЯ ШПИНДЕЛЯ ТОКАРНОГО СТАНКА

5. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ГИДРОМОТОРА

5.1 Гидравлический расчет клапанов

6. ИССЛЕДОВАНИЕ КЛАПАНОЙ СИСТЕМЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ В ГИДРОМОТОРЕ

6.1 Расчет профиля кулачка

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ