учебно-Методическое пособие

по лабораторной работе

«Гидравлические приводы станочного оборудования»

Минск 2012

УДК 621.2

Глубокий В.И. и др. Гидравлические приводы станочного оборудования: Учебно-метод. пособие по дисц. " Гидропривод и гидропневмоавтоматика" для студ. машиностроит. спец./В.И.Глубокий, А.И.Бачанцев, В.И.Клевзович, А.М.Якимович. - Мн.: БГПА, 1994. - 68 с.

В.й.Глубокий, А.И.Бачанцев, В.И.Клевзович, А.М.Якимович

Учебно-методическое пособие по дисциплине " Гидропривод и гидропневмоавтоматика'' предназначено для студентов специальностей 12.01 - " Технология машиностроения" и 12.02 - " Металлорежущие стан­ки и инструменты".

В пособии рассматриваются особенности гидравлических приводов металлорежущих станков и их гидравлических схем. Излагается методика проведения лабораторных работ по исследованию дроссельного регулирования гидроприводов, по управлению циклом работы гидроцилиндров и по моделированию работы гидроприводов круглошлифовального автомата, протяжного станка и фрезерно-отрезного станка.

Рецензент А.А.Миклашевич

В.И.Глубокий и др., 2012

Введение

В металлорежущих станках применяются различные по назначению гидравлические приводы, которые имеют разные законы работы исполнительного органа станка. Гидравлические приводы главного движения обеспечивают перемещение рабочего органа станка со скоростью резания. Применяются они, когда это движение поступательное и реже вращательное. В качестве исполнительных двигателей используются гидроцилиндры возвратно-поступательного движения и реверсируемые гидромоторы. При возвратно-поступательном движении оба хода могут быть рабочими с осуществлением процесса резания или один ход рабочий, а обратный ход холостой, происходящий с большей скоростью. При вращательном движении частоты прямого и обратного вращения, как главных движений резания, могут быть разные. Поэтому применяется регулирование скоростей прямого и обратного движения в гидравлических приводах главного движения чаще независимое.

Гидравлические приводы подач обеспечивают перемещение рабочего органа со скоростью подачи. Цикл работы этих приводов несколько отличается и может включать быстрые подводы рабочего органа, рабочие подачи, выстой на упоре, быстрые отводы в исходное положение и др. Скорости движения рабочего органа для указанных элементов цикла работы отличаются и регулирование их независимое. Кроме того, привод подачи должен обеспечивать постоянство установленной скорости рабочей подачи при изменении нагрузки на рабочий орган станка, остановку рабочего органа в любом положении, исключение его самопроизвольного движения при остановке и т.д.

Гидравлические приводы вспомогательных механизмов станка применяются как приводы транспортных устройств, механизмов зажима, устройств автоматической смены инструментов, инструментальных магазинов, манипуляторов и т.д. В зависимости от вида и назначения вспомогательного устройства к его гидроприводу предъявляются соответствующие требования: возможность регулирования усилия зажима, исключение разжима при отключении или неисправности привода, уменьшение времени разгона и торможения, обеспечение плавности работы и др.

I. ОПИСАНИЕ СТЕНДА ГИДРОПРИВОДА

1. Лабораторные работы выполняются на стенде, к которому имеются набор сменных гидроаппаратов, смонтированных на установочных пластинах, конечные выключатели и гибкие рукава.

2. Стенд (рис.1.1 и 1.2) включает в себя основание 6, на котором смонтированы монтажная стойка I, насосная установка 9, блок питания 10, пульт управления II, три силовых цилиндра 29, напорный коллектор 26, сливной коллектор 21, два сдвоенных тройника 25, монтажная панель 27 и поддон 18.

3. На панели монтажной стойки 1 размещены: золотник включения манометра 2, манометр 13, редукционный клапан 12. В верхней части монтажной стойки имеется шесть гнезд для установки сменных гидроаппаратов, смонтированных на установочных пластинах.

4. В нижней части стенда расположена насосная установка 9, которая включает в себя пластинчатый насос, электродвигатель 3, заливной фильтр 16, соединенный трубопроводом со сливным коллектором 26, щелевой фильтр 17, гидроклапан давления 5, два маслоуказателя 15, масляный бак 7.

Гидроклапан давления 5 используется в гидросистеме в качестве переливного гидроклапана для поддержания заданного давления путем непрерывного слива в бак избыточной рабочей жидкости во время работы насоса. Заливной фильтр 16 предназначен для фильтрации масла при заправке в бак и сливе из гидросистемы. Для подключения гидроаппаратов к гидросистеме используются гибкие трубопроводы.

5. Золотник включений манометра 2 предназначен для подключения манометра к гидравлической системе в двух точках. Одной точкой является полость напорного клапана (положение " 1" рукоятки), что позволяет контролировать давление в линии нагнетания насосной установки, второй точкой (положение " 2" рукоятки) может быть любая магистраль, где необходимо замерить давление рабочей жидкости.

6. Пульт управления (рис 1.3) предназначен для пуска и останова электродвигателя насосной установки, а также для коммутации электрогидрораспределителей и конечных выключателей.

Кнопки 1 (пуск) и 2(стоп) предназначены для пуска и останова насосной установки.

Кнопки 3 (пуск) и 4 (стоп) - для включения и отключения цепей управления. Кнопка 5 (реверс) - для изменения направления вращения гидромотора, входящего в состав гидроаппаратов.

Световые индикаторы 6 и 7 загораются соответственно при по­даче напряжения на насосную установку и в цепи управления.

Тумблеры 8 предназначены для набора кода лабораторных работ. Кнопки 3, 5, 4 и тумблеры 8 (с 1 по 5) используются при выполнении лабораторных работ, в которых предусмотрены гидрораспределители с электроуправлением. В нижней части пульта установлены разъемы 9 для подключения электрораспределителей и конечных выключателей. Напряжение постоянного тока 24 В подается на пульт управления от блока питания посредством разъема 10.

К разъемам XI, ХЗ подключаются кабели от гидрораспределителей с электроуправлением, а к разъемам Х2, Х5 - кабели от конечных выключателей.

Гидроцилиндры 29 (рис, 1.2) являются исполнительными элементами в собираемых лабораторных работах. На штоке одного из них имеется возвратная пружина 22 с двумя шайбами 23. Этот цилиндр может быть использован как цилиндр одностороннего действия. При необходимости пружина с шайбой может быть снята. Для этого следует отвернуть кулачок 24. На торцах кулачков закреплены стрелки, которые используются при замерах хода штока.

7. Между цилиндрами установлены два коллектора (рис.1.2). Напорный коллектор 26 соединён трубопроводом с насосной установкой. Сливной коллектор 21 соединен трубопроводом с фильтром 16 (рис.1.1). Гидравлическая схема насосной установки представлена на рис. 1.4. Резьбовые выводы коллекторов I и II, предназначены для присоединения гибких рукавов с помощью которых происходит соединение сменных гидроаппаратов в соответствии со схемами лабораторных работ. Неиспользованные после сборки схем выводы коллекторов должны быть заглушены. Для этой цели служат резьбовые заглушки, входящие в комплект поставки. Металлические резьбовые заглушки для трубопроводов и аппаратов находящихся под давлением, для сливного коллектора могут быть использованы полимерные заглушки. Клапан давления КД служит для настройки максимального давления в гидросистеме. Настройку давления производят только при остановленном цилиндре. КД при движении цилиндра работает в качестве переливного, сливая часть расхода насоса в бак. При остановке цилиндра КД работает в качестве предохранительного. Расход, который подаёт насос в гидросистему, с учётом объёмного КПД, равен 8 л/мин.

Над коллекторами на кронштейнах установлены два спаренных независимых тройника 25 (рис.1.2). Тройники служат для разветвлений нагнетательных и сливных трубопроводов, предусмотренных схемами лабораторных работ.

Монтажная панель 27 (рис.1.2) с фигурными отверстиями предназначена для установки конечных выключателей 28. Выключатели установлены на кронштейнах, имеющих по 2 винта с контргайками для закрепления их на монтажной панели. Переключение конечных выключателей осуществляется кулачком 24.

10. Под рабочим пространством стенда установлен поддон 18 (рис.1.1). Поддон предназначен для сбора рабочей жидкости, стекающей при демонтаже гидравлических схем. Из поддона рабочая жидкость по резиновому шлангу через заливной фильтр отводится в масляный бак.

2. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

I. Установите в нижнее положение тумблер " Код" на панели управления.

2. Установите в положение " 0" золотник включения манометра. 3. Подберите сменные гидроаппараты и гибкие рукава согласно описанию выбранной лабораторной работы

4. Освободите от заглушек резьбовые отверстия гидроаппаратов и гибких рукавов.

5. Установите на монтажной стойке необходимые гидроаппараты.

6. Соедините гибкими рукавами гидроаппараты согласно принципиальной гидравлической схеме. Свободные выводы напорного и сливного коллекторов, а также сменных гидроаппаратов заглушите металлическими заглушками. Для затяжки накидных гаек гибких рукавов и других соединений необходимо использовать стандартные ключи, не применяя при этом чрезмерных усилий.

7_. Подключите разъемы электрогидрораспределителей и конечных выключателей, если они используются в данной работе, к разъемам на пульте управления в соответствии с их маркировкой.

Кабели от конечных выключателей заведите за скобки под верхней рамкой каркаса стенда.

8. Проверьте правильность сборки схемы и надежность присоединения гидроаппаратов.

9. При выполнении лабораторных работ с использованием гидрораспределителей с электроуправлением определите по таблице код и включите соответствующие тумблеры на пульте управления.

ПРИМЕЧАНИЕ. Коды указаны в описаниях лабораторных работ.

10. Предъявите собранную схему преподавателю для проверки.

11. Получив разрешение преподавателя, включите автоматический выключатель блока питания.

12. Нажатием кнопки " Насос-пуск" включите насосную установку.

13. С помощью напорного клапана насосной установки установите заданное давление рабочей жидкости в гидросистеме.

14. Включите собранную гидравлическую схему в соответствии с описанием лабораторной работы:

перемещение рычага гидрораспределителя, если схемой предусмотрено ручное управление;

нажатием кнопки " Управление-пуск", если управление электромагнитное.

15. Проверьте герметичность гидропривода. В случае появления наружных утечек отключите насосную установку, питание и подтяните накидные гайки или винтовые соединения.

16. Выключение гидравлической схемы производится в следующей последовательности:

рычаг гидрораспределителя перемещается в исходное положение при ручном управлении;

нажимается кнопка " Управление - стоп" - при электромагнитном управлении;

затем кнопкой " Насос - стоп" выключается насосная установка.

17. По окончании работы установите тумблеры " Код" в нижнее положение, отключите автоматический выключатель блока питания и отверните регулировочный винт напорного клапана насосной установки.

Разберите гидравлическую схему:

отключите разъемы конечных выключателей и электрогидрораспределителей от пульта управления;.

отверните накидные гайки гибких рукавов;

слейте масло из рукавов и гидроаппаратов;

заглушите рукава и штуцера гидроаппаратов резьбовыми пластмассовыми пробками;

снимите сменные гидроаппараты и конечные выключатели;

протрите чистой тряпкой стенд и все принадлежности.

18. Аварийное отключение стенда производится нажатием кнопки " Насос - стоп" и (или) отключением автоматического выключателя блока питания

3. ДРОССЕЛЬНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ РАБОЧЕГО ОРГАНА

3.1. Общие сведения о дроссельном регулировании

Скорость перемещения рабочего органа станка с помощью гидропривода определяет подача рабочей жидкости, т.е. расход жидкости в единицу времени. Чем больше расход жидкости, тем выше скорость рабочего органа.

Поэтому для регулирования расхода жидкости, проходящей через рабочий орган, используют два способа: объемное регулирование при применении насосов с регулируемым расходом жидкости и дроссель­ное регулирование, когда расход жидкости изменяется в зависимости от проходного сечения в дросселе или регуляторе расхода.

В данной лабораторной работе рассматриваем различные способы дроссельного регулирования.

При дроссельном регулировании возможны два принципиально разных варианта установки дросселя: последовательно и параллельно рабочему органу (рис.3.1 а, б, в). Существует два способа установки дросселя последовательно: на входе (рис.3.1 а) и на выходе (рис.3.1 б). Как производное от двух вариантов применяется дифференциально-дроссельное подключение (рис.3.1 г).

В схеме при включении дросселя на входе (рис.3.1 а) при работе насоса I спостоянным расходом, жидкость поступает к дросселю 2 и клапану 5. Дроссель 2 настроен на определенный расход, который необходим для обеспечения какой-то конкретной скорости рабочего органа. Жидкость с этим расходом, попадает через распределитель 3, в бесштоковую полость цилиндра 4 и обеспечивает нужную скорость рабочего органа. Тем временем, в трубопроводе между насосом и дросселем создается избыточное давление, т.к. не вся жидкость, подаваемая насосом I, проходит череп дроссель 2. Клапан 5 открывается, и неиспользованная жидкость сливается в бак.

При выборе схемы установки дросселя на входе следует учитывать, что давление в цилиндре меньше, чем перед дросселем, поэтому снижается трение и улучшаются условия работы уплотнений. Поскольку дросселируется поток, поступающий в большую бесштоковую полость цилиндра, облегчается получение малых подач. Однако, в этом случае тепло, выделяющееся при дросселировании, поступает в гидросистему и не всегда хватает давления подпора для нормальной работы гидромоторов.

Схема с дросселем на выходе (рис.3.1, б) обеспечивает более плавное движение рабочего органа и может использоваться в гидроприводах с изменяющимся направлением действия нагрузки. Однако при применении переменной нагрузки возрастает опасность рывков.

При установке дросселя параллельно (рис.3.1 в) снижаются энергетические потери в гидроприводе, так как дросселируется не весь поток рабочей жидкости. Через предохранительный клапан жидкость проходит лишь при перегрузке или остановке поршня. Однако, в этом случае, скорость, как и в двух предыдущих случаях зависит от нагрузки, причем в большей степени, так как с ростом давления перед дросселем увеличивается расход масла через дроссель и одновременно несколько снижается подача в цилиндр.

При дифференциально-дроссельном подключении (рис.3.1 г) обеспечивается изменение скорости рабочего органа, как по величине, так и по направлению. За счет величины открытия дросселя ДР1 мож­но обеспечить перемещение поршня как в одном, так и в другом направлении, но при этом расход через ДР2 должен быть постоянным. Изменение скорости движений штока можно получить за счет измене­ния проходного сечения дросселя ДР2, при этом расход через дроссель ДР1 должен быть постоянным.

Рассмотрим особенности дроссельного регулирования, когда действует переменная нагрузка F≠ const на рабочий орган. В этом случае при постоянной площади проходного сечения дросселя, скорость будет изменяться и зависеть от перепада давления на дросселе. Перепад давления на дросселе будет зависеть от нагрузки, которую преодолевает гидродвигатель.

Известно, что скорость поршня Vп, при последовательном включении дросселя, пренебрегая гидравлическими утечками, определяется по следующей зависимости:

,

где Q_Д -расход жидкости через дроссель;

S_П - площадь поршня.

В свою очередь расход через дроссель

(3.1)

где μ - коэффициент расхода; S_Д - площадь проходного сечения дросселя; ∆ P_Д - перепад давления на дросселе

∆ РД=РН-РЦ, (3.2)

где РН - давление перед дросселям; РЦ - давление в гидроцилиндре.

(3.3)

где F - нагрузка; S_П - эффективная площадь поршня.

Из формул 3.1-3.3 следует, что расход, а значит и скорость, зависят от нагрузки F.

При параллельном подключении дросселя (рис.3.1 в) расход Q_Ц, необходимый для обеспечения какой-то конкретной скорости гидроцилиндра определяется следующим образом:

Q_Ц=Q_Н - Q_Д,

где Q_Н - расход насоса; Q_Д - расход через дроссель.

Так как давление в трубопроводах, которые подключены параллельно, равны, то можно записать, что

.

Скорость поршня

, (3.4)

а расход через дроссель

,

. (3.5)

При подстановке выражения (3.5) в формулу (3.4) получим

, (3.6)

Из формулы (3.6) следует, что скорость поршня V_П зависит от нагрузки F.

Для стабилизации скорости, то есть поддержания постоянной скорости рабочего органа при изменяющихся нагрузках применяют специальные дросселирующие аппараты - регуляторы расхода.

В современном оборудовании, особенно в станках автоматах и полуавтоматах, когда нужно обслуживать несколько станков, нет возможности каждый раз изменять скорость, поэтому применяют другие схемы - с несколькими дросселями, настроенными на определенный расход. В определённый момент, когда нужна та или иная подача, с помощью гидрораспределителя жидкость направляется через тот или иной дроссель. Для примера рассмотрим схему на рис 3.2 со следующим циклом: исходное положение - I рабочая подача - II рабочая подача - ІІІ рабочая подача - быстрый отвод.

Элемент цикла «I рабочая подача» осуществляется переключением распределителя Р1 в левое положение, тогда жидкость будет подаваться через следующие гидроаппараты: насос Н - фильтр Ф- распределитель РІ - цилиндр Ц - распределитель Р2- дроссель ДРК и регулятор расхода с обратным клапаном РРК одновременно (расход дросселя сумми­руется с расходом регулятора расхода) - распределитель Р1 - сливной бак Б. Так как суммарный расход дросселя и регулятора меньше расхода насоса, то излишки рабочей жидкости сливаются через предохранительный клапан КП в бак Б. Иначе, это можно записать следующим образом:

Рабочие подачи II и III получаются переключением распределителя Р2 в правое или левое положение. В этом случае будут задействованы дроссель ДРК или регулятор расхода РРК по отдельности, т.е. ско­рость рабочего органа будет зависеть от расхода дросселя или регулятора расхода.

При II рабочей подаче жидкость будет подаваться через следующие аппараты:

При III рабочей подаче

Быстрый отвод осуществляется при установке распределителей Р1 в правом и Р2 в среднем положениях и жидкость будет подаваться че­рез следующие аппараты:

Рассмотренная схема обеспечивает три различные скорости рабочего органа при одной предварительной настройке дросселя и регулятора расхода, чего нельзя достичь, используя схемы из рис.3.1. Там необходимо для получения трех скоростей три раза настраивать дроссель.

3.2. Цель лабораторной работы

Изучение различных способов дроссельного регулирования скорости рабочего органа и приобретения навыков сборки гидравліческіх схем для этих способов регулирования.

3.3 Содержание лабораторной работы

3.3.1. Исследование гидравлического привода с регулированием скорости в одном направлении.

3.3.1.1 Оснащение работы

1. Насосная установка - I шт.

2. Гидроцилиндр - I шт.

3. Распределитель ВММ6.574А.31/Ф – I шт.

4. Регулятор расхода с обратным клапаном МПГ 55-32 - I шт.

3.3.1.2. Сборка схемы

1. Изучить схему (рис.3.3).

2. Подобрать аппараты в соответствии с пунктом 3.3.1.1 и выполнить условия раздела 2 пунктов 3, 4, 5.

3. Собрать гидравлическую схему привода, обеспечивающую регулирование скорости поршня в одном направлении (рис.3.3), выполнив условия пункта 6 раздела 2.

4. Выполнить пункты 7-10 раздела 2.

3.3.1.3 Порядок выполнения работы

1. Работу необходимо выполнять в соответствии с разделом 2 согласно пунктам 11-15.

2. Установить дроссель регулятора расхода в максимально открытое положение.

3. Переключить распределитель, приведя поршень в движение, при этом засечь время перемещения поршня на величину хода и давления (занести в таблицу 3.1).

4. Переключить распределитель в исходное положение, при этом засечь время и давление обратного хода и занести его в табл. 3.1.

5. Произвести пять замеров времени прямого хода, последовательно уменьшая проходное сечение дросселя регулятора расхода (результаты занести в таблицу 3.1).

6. Окончив работу, выполнить требования пунктов 16, 17 раздела 2.

3.3.1.4. Заполнение таблицы исходных данных и результатов экспериментов

1. Время заполняется по результатам эксперимента.

2. Скорость заполняется расчетными данными, определенными по формуле

где V - скорость, м/мин;

L – длина хода, мм;

t – время, с.

3. Расход заполняется после расчета по формуле определения расхода жидкости

Q=10³× V× S,

где Q - расход напорной или сливной линий, л/мин;

V - скорость, м/мин;

S - площадь рабочей полости, м ²

4. Давление в напорной и сливной магистралях определяется по манометру при переключении золотника манометра ЗМ.

5. Силу трения Fтр определить из уравнения равновесия сил, действующих на цилиндр:

Fраб= Fпр + Fтр,
где Fраб – рабочая сила, Fраб= Рн*Sн
Fпр – сила противодавления Fпр= Рс*Sс

3.3.1.5. Построение графика

Используя данные таблицы 3.1, построить график зависимости скорости прямого хода от расхода жидкости, проходящего через дроссель V=f(Q)

Рис. 3.3. Схема, обеспечивающая регулирование скорости в одном направлении

Таблица 3.1

Исходные данные и результаты измерений

3.3.2. Исследование гидравлического привода с регулированием прямого и обратного хода

3.3.2.1. Оснащение работы

1. Насосная установка - I шт.

2. Гидроцилиндр - I шт.

3. Распределитель ВММ6.574.А-31/ф - 1 шт.

4. Регулятор расхода с обратным клапаном ШПГ 55 - 32 - 2 шт.

3.3.2.2 Сборка схемы

1. Изучить схему (рис.3.4).

2. Подобрать аппараты в соответствии с пунктом 3.3.2.1 и выпол­нить пункты 3, 4, 5 раздела2

3. Собрать гидравлическую схему привода, обеспечивающего регулирование скорости поршня в прямом и обратном направлении (рис.3.4), выполнив пункт 6 раздела 2.

4. Выполнить пункты 7-10 раздела 2.

Таблица 3.2

Исходные данные и результаты измерений

3.3.2.3. Порядок выполнения работы

1. Работа выполняется в последовательности, оговоренной в разделе 2 согласно пунктам 11-15.

2. Установить дроссели регуляторов расхода в максимально открытое положение.

3. Привести в движение поршень переключением распределителя.

4. Зафиксировать и занести в табл. 3.2 время и давление прямого и обратного хода.

5. Уменьшая проходные сечения дросселей, провести три опыта, результаты занести в табл. 3.2.

6. После окончания работы выполнить требования пунктов 16 и 17 раздела 2.

3.3.2.4. Заполнение таблицы исходных данных и результатов измерения

Таблица заполняется аналогично таблице 3.1. (смотри п. 3.3.1.4).

3.3.2.5. Построение графика

Используя данные табл. 3.2 построить графики зависимости прямого и обратного хода от расхода жидкости

3.3.3. Исследование гидравлического привода с независимым изменением скоростей

3.3.3.1. Оснащение работы

1. Насосная установка - I шт.

2. Гидроцилиндр - I шт.

3. Распределитель ВММ 6.574А.31/Ф - 1 шт.

4. Распределитель ВММ6.44.31 - I шт.

5. Дроссель Ш77-12 - 2шт.

6. Регулятор расхода с обратным клапаном МПГ 55-32 - I шт

3.3.3.2. Сборка схемы

1. Изучить схему рис.3.3. 20

2.Выполнить условия раздела 2 пунктов 3, 4, 5.

3. Собрать гидравлическую схему привода, обеспечивающую изменение скорости прямого хода за счет направления потока жидкости через различные постоянно настроенные аппараты (рис.3.3) выполнив пункт 6 раздела 2.

4. Выполнить условия раздела 2 пунктов 7-10.

3.3.3.3. Порядок выполнения работы

1. Работу необходимо выполнить в соответствии с разделом 2 согласно пунктам 11-15.

2. Установить регулятор расхода и дроссель ДР1 на полное закрытие а дроссель ДР2 на полное открытие проходного сечения.

3. Установить распределитель Р2 в нулевую позицию.

4. Распределителем Р1 обеспечить полное втягивание штока (исходное положение).

5. Переключить распределитель Р1 и вращением дросселя регулятора расхода добиться медленного выдвижения поршня (первая скорость).

6. При медленном выдвижении поршня переключить распределитель Р2 вправо и вращением дросселя ДР1 добиться небольшого увеличения скорости (вторая скорость).

7. Вернуть поршень в исходное положение.

8. Привести в движение поршень переключением распределителя Р1, при этом засечь время прямого хода и занести данные в таблицу 3.3.

6. Вернуть поршень в исходное положение распределителем Р1.

7. Переключить распределитель Р2 вправо и привести поршень в движение распределителем Р1. Засечь время прямого хода и занести в таблицу 3.3.

8. Вернуть поршень в исходное положение и занести время обратного хода в таблицу 3.3.

9. Переключить распределитель Р2 влево и привести поршень в движение распределителем Р1. Занести время прямого хода в таблицу 3.3.

10.Вернуть поршень в исходное положение.

11.Окончив работу, выполнить требования пунктов 16, 17 раздела 2.

3.3.3.4. Заполнение таблицы исходных данных и результатов экспериментов

1. Скорость и общий расход определяют в соответствии с п.3.3.1.4.

2. Расход через дроссели

Q_{Д(1; 2)}=Q_ОБЩ - Q_PPK,

где Q_ОБЩ - общий расход, обеспечивающий данную скорость, л/мин;

Q_РРК - расход через регулятор расхода, л/мин.

Таблица 3.3

Исходные данные и результаты измерений

3.3.3.5. Составление циклограммы

1. Чертеж гидравлических схем.

2. Описание работы схем.

3. Таблица исходных данных.

4. Необходимые расчеты

5. Графики (циклограмма).

3.3.4. Исследование гидравлического привода с регулированием прямого и обратного хода при включении дросселя параллельно.

3.3.4.1. Оснащение работы

1. Насосная установка - I шт.

2. Гидроцилиндр - I шт.

3. Распределитель ВММ6.574.А-31/ф - 1 шт.

4. Дроссель Ш77-12 - 1 шт.

3.3.4.2 Сборка схемы

1. Изучить схему (рис.3.7).

2. Подобрать аппараты в соответствии с пунктом 3.3.4.1 и выпол­нить пункты 3, 4, 5 раздела2

3. Собрать гидравлическую схему привода, обеспечивающего регулирование скорости поршня в прямом и обратном направлении (рис.3.7), выполнив пункт 6 раздела 2.

4. Выполнить пункты 7-10 раздела 2.

Таблица 3.4

Исходные данные и результаты измерений

3.3.4.3. Порядок выполнения работы

1. Работа выполняется в последовательности, оговорённой в разделе 2 согласно пунктам 11-15.

2. Установить дроссели регуляторов расхода в максимально открытое положение.

3. Привести в движение поршень переключением распределителя.

4. Зафиксировать и занести в табл. 3.4 время и давление прямого и обратного хода.

5. Уменьшая проходные сечения дросселя, провести три опыта, результаты занести в табл. 3.4.

6. После окончания работы выполнить требования пунктов 16 и 17 раздела 2.

3.3.4.4. Заполнение таблицы исходных данных и результатов измерения

Таблица заполняется аналогично таблице 3.1. (смотри п. 3.3.1.4).

3.3.4.5. Построение графика

Используя данные табл. 3.4 построить графики зависимости прямого и обратного хода от расхода жидкости

4. УПРАВЛЕНИЕ ЦИКЛОМ РАБОТЫ ГИДРАВЛИЧЕСНИХ ЦИЛИНДРОВ

4.1. Общие сведения об управлении циклом работы гидроцилиндров

4.1.1. Методы контроля и управления циклом работы

Для обеспечения требуемого цикла работы гидроцилиндра или при работе нескольких цилиндров могут применяться три основных метода контроля и управления переходами и последовательностью работы: по давлению, по пути и по времени.

Контроль положения рабочего органа по давлению осуществляется с помощью гидроклапанов давления, гидравлических реле давления и др., реагирующих на изменение давления в гидросистеме, и может быть рекомендован для сравнительно простых циклов. В гидравлических системах с более сложными циклами возникают трудности, связанные с необходимостью поддерживать достаточные величины и постоянство перепадов давления в гидросистеме, и четкость работы гидропривода с этими гидроаппаратами не всегда выдерживается. Однако в системах зажима контроль по давлению является практически единственным надежным способом, гарантирующим команду на рабочий ход лишь после достижения заданного давления в рабочих полостях гидроцилиндра зажима.

Контроль по пути, при котором команда на последующий переход дается от датчика, включаемого рабочим органом, завершившим движение предыдущего перехода, является необходимым и наиболее надеж­ным средством, обеспечивающим заданную последовательность цикла работы. При этом способе контроля и управления исключается влияние изменения скоростей движения механизмов на четкость последовательного выполнения переходов и лишь может несколько изменить темп работы привода. В качестве датчиков, сигнализирующих о завершении движения рабочих органов и дающих команду на включение следующего перехода цикла, применяются гидравлические золотники управления и электрические конечные выключатели. Применение в качестве датчиков гидравлических путевых золотников управления упрощает электрическую схему привода, однако это ведётк значительному удлинению трубопроводов гидропривода из-за того, что путевые золотники должны быть расположены вблизи тех механизмов, ра­боту которых они контролируют. При этом через золотники может проходить только вспомогательный поток масла, с помощью которого

производится переключение основных распределительных золотников гидропривода. Наиболее универсальными и приемлемыми для применения в системах управления гидроприводов являются электрические конечные выключатели, дающие при нажатии на них подвижными упорами управления электрические сигналы о завершении соответствующего перехода цикла работы механизма. Применение в качестве датчиков электрических конечных выключателей позволяет создать гибкие и работоспособные системы управления, в которых возможно осуществ­лять надежную последовательность и блокировку отдельных переходов.

Контроль по времени в гидросистемах применяется реже контро­ля по пути и по давлению вследствие возможной нестабильности по времени отдельных переходов цикла. Однако контроль по времени с помощью электрического реле времени применяется, если необходима выдержка рабочего органа на упоре после его остановки.

4.1.2. Управление заданным циклом работы гидроцилиндра

Рассмотрим работу гидропривода по заданному циклу и его гидравлическую схему (рис.4.1). Цикл работы состоит из следующих элементов: рабочая подача; быстрый подвод; вторая рабочая пода­ча; переключение на обратный ход (реверс); быстрый отвод; остановка в исходном положении (стоп). Переключение на рабочую подачу РП и на быстрый подвод БП осуществляется гидравлическим зо­лотником управления Р3 с контролем по пути при воздействии на не­го подвижных кулачков К. При этом поток рабочей жидкости при рабочей подаче направляется на слив из правой полости цилиндра Ц через дроссель ДР, обеспечивающий регулирование скорости подачи. При быстром подводе основной поток рабочей жидкости направ­ляется через гидроклапан давления КДс дистанционным управлением, обеспечивающий более высокую скорость перемещения за счет большей его пропускной способности и, соответственно, большего расхода слива. В конце второй рабочей подачи происходит переключение на обратный ход, т.е. реверс Р с помощью вспомогательного распреде­лительного золотника Р2 с контролем по пути при воздействии подвижного упора У на конечный выключатель КВ и основного распреде­лительного золотника Р1 с гидравлическим управлением. При быст­ром отводе БО подача рабочей жидкости в правую рабочую полость цилиндра происходит через обратный клапан К02. Он установлен па­раллельно дросселю ДР и имеет большую пропускную способность, чем дроссель. При этом гидроклапан КД настраивается на давление, превышающее величину давления обратного хода. Остановка рабочего органа в исходном положении, т.е. команда «стоп» обеспечивается обратным клапаном К01. Через него пропускается рабочая жидкость из полости напора цилиндра на слив, когда правый торец поршня при его перемещении откроет канал к клапану К01 и рабочий орган ос­тановится в связи с падением давления в полости напора.

Ниже приведены направления потоков рабочей жидкости в гидроприводе при выполнении отдельных элементов цикла.

Рабочая подача:

Быстрый подвод:

Быстрый отвод:

Исходные положения (стоп):

4.1.3. Управление циклом работы нескольких цилиндров

Питание нескольких цилиндров может осуществляться от своих независимых насосов или от одного насоса может питаться группа гидроцилиндров. При питании цилиндров от независимых насосов, они совместно с соответствующей аппаратурой образуют независимый гидропривод. Однако использование независимых гидроприводов для каждого из цилиндров приводит к значительному усложнению гидравлической схемы. Поэтому осуществляется питание нескольких гидроцилиндров преимущественно от одного насоса, но возникает вопрос управления и синхронизации их движения. При этом гилроцилиндры могут работать параллельно или последовательно с различной фазой опережения при одновременном или автономном их управлении.

В гидравлическом приводе может применяться одновременное управление несколькими цилиндрами одним гидрораспределителем. В этом случае включение прямого и обратного хода, т.е. реверсирование движений всех гидроцилиндров, будет происходить одновременно. Однако скорости движений исполнительных органов могут регулироваться независимо для каждого цилиндра. При применении автономного управления цилиндрами отдельными гидрораспределителями, очередность перемещений исполнительных органов и их реверсирование определяется очередностью переключения распределителей. При этом имеется возможность обеспечить управление параллельной и последовательной работой гидроцилиндров.

При параллельной работе гидроцилиндров имеются некоторые особенности управления. Если от одного насоса питаются два или более цилиндров, работающих при различных давлениях, то обязательно, применение регулируемых дросселей. Они обеспечивают строгую синхронизацию работы цилиндров, так как скорость движения зависит от нагрузки. Кроме того, цилиндр, осуществляющий рабочие ходы, не может работать параллельно с цилиндром, осуществляющим холостой ход. Это связано с тем, что при работе цилиндра, осуществляющего холостой ход, давление в гидросистеме определяется именно его условиями работы. При параллельной работе цилиндров, осуществляющих рабочие ходы, дроссели или регуляторы потоков могут устанавливаться на входе или выходе. В обоих случаях давление в системе не зависит от условий работы каждого из цилиндров, а настраивается гидроклапаном давления, благодаря чему работа каждого из цилиндров происходит независимо.

При последовательной работе цилиндров каждый цилиндр в определенный момент с помощью соответствующей аппаратуры подключается к общей магистрали. Для этого может использоваться аппаратура, обеспечивающая контроль по давлению, по пути или по времени. В каждом конкретном случае эта задача решается по-разному.

Ниже представлена схема (рис.4.2), обеспечивающая принцип возможной синхронизации работы двух гидроцилиндров. Для согласо­вания одновременного синхронного движения двух поршней в одном рабочем направлении применен принцип регулирования по противодавлению с помощью дросселей. Скорость поршня каждого цилиндра может регулироваться независимо дросселями ДР1 и ДР2.

Обратные клапаны К01 и КО2 подсоединены параллельно дросселям ДР1 и ДВ2 для автоматического их отключения при возвращении поршней в исходное положение.

Направления потоков рабочей жидкости при различных элементах цикла совместной работы двух гидроцилиндров приведены ниже.

Рабочая подача:

Быстрый отвод:

Следует заметить, что для гидравлической схемы, на рис. 4.2, совместное движение цилиндров будет происходить в том случае, когда они преодолевают приблизительно одинаковое усилие. Если же усилие на одном из них во много раз больше, то цилиндры могут работать последовательно – сначала цилиндр с малым усилием, а затем начнет движение цилиндр с большим усилием. Объясняется это тем, что цилиндр, преодолевающий малое усилие создает в напорной линии двух цилиндров давление, достаточное для преодоления только своей силы, которого может быть недостаточного для преодоления силы второго цилиндра. Чтобы в таком случае гарантированно обеспечить совместную работу цилиндров, необходимо установить редукционный клапан на линию с меньшим давлением, на рис. 4.2 изображен пунктирной линией.

Последовательная работа гидроцилиндров может обеспечиваться гидросхемой с гидроклапаном давления, выполняющем функцию клапана последовательности (рис.4.3). Поршень цилиндра Ц2 начинает совершать рабочий ход только после перемещения поршня цилиндра Ц1 в крайнее правое положение. При этом повышается давление в напорной магистрали гидросистемы и гидроклапан КД автоматически открывается. Рабочая жидкость через клапан давления КД поступает в левую полость цилиндра Ц2 и поршень начинает перемещаться. При воздействии упора У2 на конечный выключатель КВ2 переключаются гидрораспределители Р1 и Р2 и осуществляется обратный ход, а об­ратный клапан КО шунтирует гидроклапан давления. Направления потоков рабочей жидкости приводятся ниже для прямого и обратного кода цилиндров.

Прямой ход:

Обратный ход:

4.2. Цель лабораторной работы

Изучение гидравлических схем, обеспечивающих работу гидравлических цилиндров по заданному циклу и управление несколькими цилиндрами, а также приобретение навыков по сборке гидросхем с синхронными и последовательными движениями рабочих органов.

4.3. Содержание лабораторной работы

4.3.1. Исследование гидравлического привода с одновременным управлением работой гидроцилиндров

4.3.1.1. Оснащение работы

1. Насосная установка - I шт.

2. Гидроцилиндр - 2 шт.

3. Гидрораспределитель ВММ6.44.31/Ф - I шт.

4. Дроссель ПГ77-12 - 1 шт.

5. Гидроклапан обратный ПГ51-22 -I шт.

6. Регулятор расхода с обратным клапаном МПГ 55-32 - I шт

4.3.1.2. Сборка гидравлической схемы

1. Изучить гидравлическую схему (рис.4.4).

2. Составить направления потоков рабочей жидкости при прямом и обратном ходе гидроцилиндров.

3. Подобрать гидроаппаратуру и гибкие шланги (пункты 3, 4 раздела 2).

4. Собрать гидравлическую схему (рис.4.4) на стенде (пункты I, 2, 5, 6 раздела 2).

5. Проверить правильность сборки схемы и предъявить преподавателю дляпроверки (пункты 8, 10 раздела 2).

4.3.1.3. Порядок выполнения работы

1. Включить насосную установку с разрешения преподавателя (пункты 11, 12, 13 раздела 2).

2. Установить распределитель для прямого движения поршня и отрегулировать дроссель так чтобы поршень цилиндра Ц1 выдвигался с малой скоростью, а регулятор расхода – открыть полностью.

3. Вернуть поршни в исходное положение.

4. Включить собранную гидравлическую систему, переключив гидрораспределитель для выполнения прямого хода гидроцилиндров (пункты 14, 15 раздела 2) и зафиксировать время и давление при движении, причем необходимо зафиксировать момент изменения давления в системе при достижении цилиндром Ц2 крайнего положения.

5. Переключить гидрораспределитель для выполнения обратного хода гидроцилиндров.

6.. Установить распределитель для прямого движения поршня и открыть дроссель полностью, а регулятор расхода отрегулировать так чтобы поршень выдвигался с малой скоростью.

7. Вернуть поршни в исходное положение.

8. Включить собранную гидравлическую систему, переключив гидрораспределитель для выполнения прямого хода гидроцилиндров и зафиксировать время и давление при движении, причем необходимо зафиксировать момент изменения давления в системе при достижении цилиндром Ц1 крайнего положения.

9. Произвести замеры времени прямого и обратного хода гидроцилиндров и заполнить таблицу 4.1 исходных данных и результатов эксперимента.

10.По окончании работы выключить гидросистему и насосную установку (пункты 16, 17 раздела 2).

Таблица 4.1

Исходные и экспериментальные данные

4.3.2. Исследование гидравлического привода с автономным управлением работой гидроцилиндров

4.3.2.1. Оснащение работы

1. Насосная установка - I шт.

2. Гидроцилиндр - 2 шт.

3. Распределитель ВММ6.574А.31/Ф - I шт.

4. Распределитель ВЕ6.574А.31/Г24Н - I шт.

5. Дроссель ПГ77-12 - I шт.

6. Регулятор расхода с обратным клапаном МПГ55-32 - I шт.

7. Выключатель путевой ВПК-211 - I шт.

4.3.2.2. Сборка гидравлической схемы

1. Изучить гидравлическую схему (рис.4.5).

2. Составить направления потоков рабочей жидкости при пря­мом и обратном ходе гидроцилиндров.

3. Подобрать гидроаппаратуру и гибкие шланги (пункты 3, 4 раздела 2).

4. Собрать гидравлическую схему (рис.4.5) на стенде (пункты I, 2, 5, 6 раздела 2).

5. Проверить правильность сборки схемы и предъявить преподавателю для проверки (пункты 8, 10 раздела 2).

4.3.2.3. Порядок выполнения работы

1. Отрегулировать дроссель и регулятор расхода на определенный расход и установить гидрораспределитель Р1 в исходное положение.

2. Включить насосную установку с разрешения преподавателя (пункты II, 12, 13 раздела 2).

3. Включить собранную гидросистему для выполнения прямого хода гидроцилиндров Ц1 и Ц2, при этом Ц1 и Ц2 включаются вручную

4. Переключить гидрораспределитель Р1 для выполнения обратного хода гидроцилиндров.

5. Произнести замеры времени прямого и обратного хода гидроцилиндров и заполнить таблицу 4.1 исходных данных и результатов эксперимента.

6. По окончании работы выключить гидросистему и насосную установку (пункты 16, 17 раздела 2).

4.3.3. Таблица исходных данных и результатов эксперимента

Заполнить таблицу исходных и экспериментальных данных (табл. 4.2), полученных в результате измерения времени движения и расчета скорости перемещения и расхода. На основании анализа экспериментальных данных дать выводы об особенностях работы заданной гидросистемы.

Таблица 4.2

Исходные и экспериментальные данные