Машиностроение \ Металлорежущие станки

Методические указания для выполнения курсового проекта по дисциплине «Металлорежущие станки», страница 14

Проектирование гидропривода начинается с разработки принципиальной гидравлической схемы. Однако, в настоящее время, для большинства станков имеются типовые принципиальные гидросхемы, как для приводов в целом, так и для отдельных его элементов. Поэтому при проектировании гидроприводов решаются, в основном, две задачи: совершенствование отдельных элементов принципиальных  гидросхем или определение основных параметров элементов типовой гидросхемы применительно к конкретным условиям. При курсовом проектировании,  как правило, решается вторая задача.

К основным параметрам гидроприводов относятся: диаметр гидроцилиндра, диаметр штока, ход поршня и производительность насосной станции.

В общем случае гидроцилиндр должен развивать усилие, достаточное преодоление соответствующей сил резания, сил трения и сил инерции. В расчетах используют только максимально-возможные (предельные) составляющие сил резания и другие силы.

В поперечно-строгальных и долбежных станках в приводе главного движения составляющая сил резания Рzmax (черновая обработка) достаточно велика (до 2500 кг). Силы трения составляют 1,5...2,5%  от силы Рzmax.  Поэтому их обычно не учитывают. Силы инерции соизмеримы с силой резания, но имеют наибольшее значение в момент реверсирования хода ползуна (долбяка), то есть тогда,  когда резание не производится. Кроме того,  типовые гидросхемы устройства (дроссели), обеспечивающие плавное торможение и разгон,  что существенно снижает эти силы. В связи с этим силы инерции также можно не учитывать.

Движение подач осуществляется в момент реверсирования рабочего органа. При этом составляющая сил резания Рх = 0. Силы инерции также невелики. Поэтому в приводе подач учитывают только силы трения и силы тяжести (при вертикальных подачах).

По известной общей силе сопротивления диаметр гидроцилиндра определяется по следующим зависимостям.

                                          (47)

где Рс – общая сила сопротивления движения, Н;

       F– площадь цилиндра, м2;

       Рр – рабочее давление в гидросистеме, Па 

                                         (48)

где  Рн – максимальное давление, развиваемое насосом, Па.

Из выражения (47)

                                   (49)

где  Dр – расчетный диаметр гидроцилиндра, м.

Откуда 

                                        (50)

По расчетному значению Dр принимают ближайшее большее стандартное значение  Dq.  После  этого,  используя выражение (49), определяют действительное значение площади гидроцилиндра Fq.

Диаметр dш штока поршня гидроцилиндра зависит от соотношения скоростей обратного и рабочего ходов Х,  которое выбирается  согласно выражению (7). При постоянном расходе рабочей жидкости скорость движения обратно пропорциональна площади поршня. При обратном ходе часть площади поршня «занята» штоком, то есть чем больше диаметр штока dш, тем больше скорость обратного хода. Сказанное позволяет предложить для определения dш следующее выражение:

                               (51)

По расчетному значению dш  принимают ближайшее стандартное значение.

Ход поршня выбирается в зависимости от максимальной длины рабочего хода Lmaxили максимальной величины подачи Smax.

Общая производительность насосной установки определяется из соотношения

                                        (52)

где   Q –

общая производительность насосной установки, м3/с;

Fq –

площадь гидроцилиндра, м2;

Vmax –

максимальная скорость резания, м/с.

На  поперечно-строгальных и долбежных станках, как правило, применяют сдвоенные насосы, то есть

Q = Q1 + Q2(53)

где Q1и Q2 – производительность  насосных секций.

Соотношение производительности секций следующее

Q2 = 2Q1                                              (54)

Использование сдвоенных насосов обеспечивает ступенчатое регулирование скорости резания. При  низшем диапазоне  скоростей работает насос с производительность Q1, а рабочая жидкость из другого насоса идет на слив. При среднем диапазоне работает насос с производительность Q2, а Q1 идет на слив. При третьем диапазоне работают обе секции. В некоторых моделях станков имеется четвертый диапазон, при котором также работают обе секции насоса и, кроме того, рабочая жидкость из полости слива гидроцилиндра поступает в рабочую полость. При этом скорость движения удваивается. Внутри каждого из диапазонов скорость движения изменяется бесступенчато при помощи регулируемого дросселя.

При  3-х ступенчатом регулировании величина Q1 определяется из выражения

                                                (55)

При 4-х ступенчатом

                                                 (56)

Расчетные значения Q1 и Q2 округляют до ближайших стандартных значений.

Мощность  электродвигателя на привод насосной установки определяется из выражения

                                 (57)

где  N – мощность электродвигателя, квт;

        Q – общая производительность насосной установки, м3/с;

        Рн – давление развиваемое насосом, Па.

Необходимую пускорегулирующую аппаратуру подбирают в соответствии с расходом рабочей жидкости и давлением.   

Типовые гидросхемы,  нормализованные и стандартные элементы гидроприводов приведены в справочной литературе.

3.4  Выполнение прочностных расчетов

Определение крутящих моментов. В процессе работы станка при установившемся движении и статическом характере действия нагрузки крутящий момент привода уравновешивается крутящим моментом сил полезного сопротивления (сил резания)  и сил трения в кинематических цепях привода.

Крутящий момент на любом ведомом звене привода можно определить из соотношения

                                     (58)

где  Мki –

крутящий момент на i-ом ведомом валу, Нм;

Мэ –

крутящий момент на валу электродвигателя, Нм;

ii –

передаточное отношение от вала электродвигателя до i-го ведомого вала;

Ji –

общий   КПД кинематической цепи привода i-го ведомого вала.
Скачать файл