Силу тяги однолопастного гидропривода, используемую для закрепления обрабатываемой детали в приспособлении, определяют по величине крутяидего момента Муф, который необходимо получить на оси резьбового соединения.

Сила на лопасти

Р=рШ,

где р -удельное давление масла, Па (кгс/см); /-высота лопасти, см; h - ширина лопасти, см.

Момент от силы Р относительно оси гидроцилиндра (сила приложена в середине высоты лопасти)

yW,p=Р (D- /г)/2=рШ (D - h)l2.

Этот момент преодолевает момент силы трения в резьбовом соединении:

2=rfl?,ptg(x-fp);2.

Здесь W -осевая сила, действующая вдоль винтового соединения Н (кгс); й?ср -средний диаметр резьбы, см; Я -угол подъема винтовой линии резьбы, град; р = arctg cos а -приведенный угол трения в резьбе; / - коэффициент трения; а -угол профиля резьбы, град.

Момент М2 представляет собой зависимость между крутящим моментом и осевой силой, действующими в резьбовом соединении. В данном случае формула для NU с учетом КПД имеет впд:

Ж,р = 0,5/7 г (D- Л) = 0,5Qfl?,p tg {\ + p)/ri.

откуда сила тяги

plh {D-h)f]

dcp tg() + p)

Вращающиеся гидроцилиндры. По конструкции вращающиеся гидроцилиндры подразделяют на лопастные и поршневые. Гидроприводы с вращающимися поршневыми гидроцилиндрами в сравнении с лопастными цилиндрами обеспечивают большую длину хода, тяги и кулачков патрона, проще з изготовлении и стоят дешевле. Поэтому поршневые гидроцилиндры имеют большее при.мененне в. гидроприводах.

Недостатком конструкции вращающихся поршневых гидроци-липдров является невозможность использовать их при большой частоте вращения шпинделя (ra>1200 об/мин), так как вследствие трения в маслораспределительной муфте привода повышается износ трущихся поверхностей деталей, начинается утечка масла и гидропривод нагревается.

Невращающиеся гидроцилиндры. В стационарных (невращаю-щихся) станочных приспособлениях применяют нормализованные гидроцилиндры двух видов: встраиваемые и агрегатированные. Гид-роцилипдры бывают одностороннего действия с возвратной пружиной и двустороннего действия. Гидроцилиндры одностороннего

действия в зависимости от направления перемещения поршня со штоком бывают толкающими и тянущими (рис. V.23, а, б).

Масло под давлением поступает через штуцер / в полость /1 цилиндра и перемещает поршень 2 со штоком 4 вправо в толкающем и влево в тянущем гидроцилиндрах при зажиме детали в приспособлении. Во время разжима детали пружина 3 перемещает поршень 2 со штоком 4 влево в толкающем и вправо в тянущем цилиндрах. В гидроцилиндрах двустороннего действия (рис. V.24) масло под давлением поступает в левую или правую полость гидроцилиндра и перемещает поршень 2 со штоком / в обе стороны при зажиме и разжиме детали в приспособлении.

Гидроцплиндры в зависимости от вида обслуживаемого приспособления бывают неподвижными и вращающимися.

Размеры всех деталей, входящих в гидроцилиндры одно- и дву-сторонннего действия, нормализованы. Цилиндры одностороннего действия изготовляют из стали 40Х, а цилиндры двустороннего действия- из холоднокатаных бесшовных труб. Поршень изготовляют заодно со штоком или отдельно из стали 40. Наружные поверхности поршня и штока изготовляются по 2-му классу точности с

ходовой посадкой и шеро.ховатостью поверхности . Крыш-

ки и фланцы цилиндров изготовляют пз стали 40Х.

В качестве уплотнений в соединениях поршней с цилиндрами и штоков с крышками применяют манжеты V-образного сечения и кольца круглого сечения из маслостойкой резины.

На рис. V.25 показан вращающийся гидроцилиндр двустороннего действия, установленный на заднем конце шпинделя токарного станка и служащий для перемещения кулачков патрона при зажиме и разжиме обрабатываемых деталей. В корпусе 7 гидроцилиндра на штоке 9 закреплен поршень 8. В крышку 6 запрессована ось 5, вращающаяся во втулке 4, установленной в неподвижной масло-приемной муфте /. В правый конец штока 9 ввинчена тяга, которая при двилении поршня со штоком через промежуточные звенья перемещает кулачки к центру или от центра патрона. Масло под давлением подается к штуцеру 2 и, пройдя через каналы в оси 5, крышке 6 и корпусе 7, поступает в штоковую полость гидроцилпндра и перемещает поршень со штоком влево при зажиме детали. Масло, подводимое под давлением к штуцеру 3 по нижнему каналу в оси 5, поступает в бесштоковую полость и перемещает поршень со штоком вправо при разжиме детали. Герметичность меледу поршнем, корпусом и крышкой и между штоком и корпусом обеспечивается резиновыми кольцами. Поочередная подача масла в штоковую и бесштоковую полости гидроцилиндра производится гидропанелью.

Исходными данными для расчета гидравлических зажи.мных устройств являются: требуемая сила Q (Н) на штоке гидроцилиндра, которая зависит от удельного давления масла и площади поршня гидроцилиндра, длина хода поршня L (м) и время рабочего хода поршня / (мин).

Рис. V.24. Гидроцилиндр двустороннего действия

Отдерстие услоВно смещено плоскость разреза

Рис. V.25. Вращающийся гидроцилиндр двустороннего действия

Сила на штоке для гидроцилиндров одностороннего действия (см. рис. V.23, а, б): толкающих

Q = (nD2;4);,n Qj;

тянущих

Q=(jt;4)(/J2-fl?2) /?ii-Qi.

Для гидроцилиндров двустороннего действия (см. рис. V.24) при подаче масла:

в бесштоковую полость

д = (лД2/4)/7Г1;

в штоковую полость

q = {nlA){D-d)pfl.

Здесь D - диаметр поршня гидроцилиндра, см; р - давление маема на поршень 2,0-7,5 МПа (20-75 кгс/см2); п = 0,85ч-0,9-КПД гидроцилиндра; Qi -сила сопротивления сжатой пружины при крайнем рабочем положении поршня, Н (кгс); d - диаметр штока, см.

Задаваясь давлением р масла, определяем площадь поршня [см2]:

откуда диаметр поршня гидроцилиндра [см]

D=YAF! л = VAQIinp) =1,13 YQip.

Производительность [л/мин] насосов гидравлических приводных станочных приспособлений

V=QL;ilOmpr],).

Здесь Q -требуемая сила на штоке гидроцилиндра, Н (кгс); L - длина рабочего хода поршня гидроцилиндра, см; i - время рабочего хода поршня гидроцилиндра, мин; р - давление масла в гидроцилиндре. Па (кгс/см2); rii = 0,85 - объемный КПД гидросистемы, учитывающий утечки масла в золотнике и гидроцилиндре.

Время (мин) срабатывания гидроцилиндра определяют по упрощенной формуле

t = nD4!{A-lOV).

Мощность, расходуемая на привод насоса [кВт],

N = Vpi{6m2),

где г]2 - общий КПД насоса.

По сравнению с пневматическими гидравлические приводы имеют ряд преимуществ: 1) высокое давление масла на поршень гидроцилиндра создает большую осевую силу на штоке поршня; 2) вследствие высокого давления масла в полостях гидроцилиндра

можно уменьшить размеры и вес гидроцилиндров; 3) возможность бесступенчатого регулирования сил зажима и скоростей движения поршня со штоком; 4) высокая равномерность перемещения поршня вследствие несжимаемости масла.

К недостаткам гидравлических приводов относятся: сложность гидроустановки и выделение площади для ее размещения; утечки масла, ухудшающие работу гидропривода.

В конце 1974 г. введены новые стандарты на гидроцилиндры для станочных приспособлений: одностороннего действия со сплошным и полым штоком (ГОСТ 19897-74 и 19898-74); двустороннего действия (ГОСТ 19899-74) и двустороннего действия укороченные (ГОСТ 19900-74) на номинальные давления [10 МПа (100 кгс/см)]. Эти ГОСТы устанавливают конструкции и основные размеры гидроцилпндров.

§ V.3. Пневмогидравлические приводы

Пневмогидравлические приводы применяют для перемещения зажимных устройств приспособлений. Они состоят из преобразователя давления, который соединен с гидроцилиндрами приспособлений, и необходимой аппаратуры.

По виду работы пневмогидроприводы бывают с преобразователями давления прямого действия и с преобразователями давления последовательного действия. Пневмогидравлические приводы питаются сжатым воздухом из цеховой сети через пневматическую аппаратуру под давлением 0,4-0,6 МПа (4-6 кгс/см) при давлении масла в гидравлической части привода 6-10 МПа (60-ЮОкгс/см). Высокое давление масла в пневмогидроприводе создается пневмо-гидравлическими преобразователями прямого или последовательного действия, превращающими давление сжатого воздуха и высокое давление масла.

Пневмогидравлические приводы, сочетающие в себе простоту конструкции пневматических с преимуществами гидравлических приводов, обеспечивают быстроту перемещения зажимных устройств, небольшие габариты конструкции, создание больших сил залаша, сравнительно небольшую стоимость. Пневмогидроприводы применяют для зажима деталей в одно-, многоместных и многопозиционных приспособлениях (в серийном производстве).

Пневмогидравлический привод с преобразователем давления прямого действия. Принципиальная схема работы такого привода (рнс. V.26) основана на непосредственном преобразовании давления сжатого воздуха в высокое давление масла.

Пневмогидропривод состоит из пневмоцилиндра 2 односторон» него действия с поршнем 4 и гидравлического цилиндра / одностороннего действия с поршнем 6. Сл<атый воздух поступает из воздушной сети через распределительный кран в бесштоковую полость 3 пневмоцилиндра 2 и перемещает поршень 4 со штоком 5 влево. Шток 5 давит на масло, которое перемещает ч гидроцнлинд-ре I поршень 6 со штоком 7 влево. При этом шток 7 через проме-

жуточные звенья перемещает зажимные устройства приспособления при зажиме детали. При разлиме детали поршни 4, 6 со штоками, пружинами перемещаются вправо.

При равновесии привода, т. е. давления между воздухом и маслом в пневмогидравлическом преобразователе (без учета трения),

откуда давление масла в гидроцилиндре 1 [Па (кгс/см)]

где рв -давление воздуха в пневмоцилиндре, Па; Di-диаметр поршня пневмоцилиндра, см; d - диаметр шток-плунжера, см.

сети

Рис. V.26. Схема пневмогидропривода с пневмогидравлическим преобразователем давления прямого действия

Отношение i = pM/pB = Di/d является коэффициентом усиления давления; принимают /= 16-21.

Сила на штоке рабочего гидроцилиндра (без учета сопротивления возвратной пружины, но с учетом механического КПД)

Q = (jtD2/4)A,ri. Подставим вместо давления рм его значение, тогда Q==p,iDlld) {пи;4)г].

Обозначим

p,iлDl4) = Q,.

Подставим в равенство значение силы Qi и, произведя преобразования, получим:

QiinDl/4) р,г]; Q=Q,{D!d)r],

где Qi - сила па штоке пневмоцилиндра, Н (кгс); D - диаметр поршня гидроцилиндра, см; ti~0,84-0,85 - КПД.

Величину хода штока пнев.моцилиндра определим из формулы

L{nd)=l{nDl4),