Выбор конструкции и расчет привода зажимного механизма

Как указывалось в предыдущих главах, приводы используются в приспособлениях с зажимными устройствами первой и третьей групп. В зажимных устройствах первой группы применяются пневматические, гидравлические, пневмогидравлические, механогидравлические, центробежно-инерционные и другие приводы. В третьей группе – вакуумные, магнитные, электростатические и др.

2.6.1. Пневматический привод

Пневматический привод состоит из пневмодвигателя, воздухопроводов и пневматической аппаратуры различного назначения. Энергоносителем здесь является сжатый воздух с давлением Р = 0,4 – 0,6 Мпа. Расчет на прочность элементов пневмопривода производят при давлении Р = 0,6 МПа, а величину развиваемого им усилия Р_и при давлении Р = 0,4 МПа.

Пневмодвигатели выполняют в виде поршневых цилиндров и диафрагменных пневмокамер.

Поршневые двигатели (пневмоцилиндры)

Они подразделяются на одинарные и сдвоенные. В одинарных имеется один поршень, а в сдвоенных – два. Они могут быть также одностороннего и двухстороннего действия .

Рис. 2.6.1. Пневмоцилиндр двухстороннего действия

1. Для пневмоцилиндров одностороннего действия

;

;

,

где к – характеристика пружины,

а – величина сжатия.

2. Для пневмоцилиндров двухстороннего действия

,

,

где – КПД 0,85,

q – сопротивление возвратной пружины.

 

Диафрагменные пневмокамеры

Рис. 2.6.2. Диафрагменная пневмокамера

1. Для пневмокамер одностороннего действия

.

2. Для пневмокамер двухстороннего действия

Диафрагменные пневмокамеры (рис. 7.2) в силовом отношении отличаются от поршневых тем, что развиваемое ими усилие Р_и изменяется по мере движения штока.

Достоинства пневмокамер:

· рабочая камера не обрабатывается и гораздо дешевле пневмоцилиндров;

· герметичны;

· долговечны.

Недостатки:

· малый ход поршня;

· падения усилия по длине хода штока;

· диаметральные размеры больше осевых.

2.6.2.Гидравлический привод

Гидравлический привод состоит из силового гидравлического цилиндра, насоса, бака, трубопроводов, аппаратуры управления и регулирования. Гидроцилиндры бывают одностороннего и двухстороннего действия. Благодаря использованию более высокого давления жидкости по сравнению с пневмоприводом при тех же развиваемых усилиях имеет меньшие габариты и вес; масло обеспечивает смазку трущихся частей.

Недостатки гидроприводов:

· сложность гидроустановки и необходимость в дополнительной площади для ее размещения;

· большая стоимость.

Простейшая схема с одним насосом приведена на рис.

Масло от насоса 4 направляется золотником управления 2 в одну из полостей гидроцилиндра 1. Когда передается к зажимным элементам несамотормозящияся, масло должно подаваться в систему под рабочим давлением в течении всего времени работы механизма зажима и почти весь расход масла (за исключением утечек) должен проходить через переливной клапан 3, настроенный на рабочее давление, что вызывает нагрев масла и непроизводительным затрат энергии. Поэтому такую схему целесообразно применять в случаях, когда передают к зажимным элементам самотормозящяся и насос после зажима может отключаться .

Рис. 2.6.3. Схема гидропривода с одним насосом.

Для уменьшения затрат мощности выполняют привод с двумя насосами:

Рис. 2.6.4. Схема гидропривода с двумя насосами.

5 – низкого давления и большой производительности и 4 – высокого давления и малой производительности. При холостом ходе масло поступает в цилиндр 1 одновременно от обоих насосов. После замыкания механизма (упора зажимного элемента в деталях) давления в системе увеличивается, и напорный золотник 6 отключает насос низкого давления. В дальнейшем будет уже работать только насос высокого давления .

Можно выполнить привод только с одним насосом низкого давления в сочетании с мультипликатором 7. При повышениях давления в системе специальный напорный золотник 8 включает мультипликатор, который благодаря разности площадей поршня и штока-плунжера повышает давления в цилиндре; обратный клапан 9 отключает часть системы с низким давлением. Такое устройство может быть использовано при самотормозящихся передачах; при несамотрмозящих передачах можно использовать только для кратковременного зажима. В противном случае мультипликатор должен был бы компенсировать большие объемные потери масла и его габаритные размеры при этом сильно бы возросли.

Применяют также привод с насосом 10, автоматически регулирующим производительность по давлению. При увеличении давления в системе цилиндр управления 11 уменьшают производительность насоса до величины, необходимой для компенсации объемных утечек.

Рис. 2.6.5. Схема гидропривода с одним насосом и мультипликатором.

Можно выполнить привод только с одним насосом высокого давления, но малой производительности в сочетании с гидроаккумуляторами 13. Здесь при зажиме масло подается одновременно аккумуляторам и насосам. После зажима насос через клапанную пробку 12 пополняет аккумулятор.

Рис. 2.6.6. Схема гидропривода с одним насосом.

Производительность насоса должна обеспечить зарядку аккумулятора за время зажима – выполнения рабочих операций. Такую схему применяют при сравнительно небольшом времени зажима.

При большой продолжительности выполнения рабочих операций выполнят более сложную схему с гидроаккумулятора. Насос 4 высокого давления и большой производительности подает масло через обратный клапан 9, золотник 2 с электроуправлением в гидроцилиндр 1 и гидроаккумулятор 13. когда давление в гидросистеме достигает максимального значения, на которое настроен предохранительный клапан 14, реле давления 15 с помощью золотника 14 переключает поток масла от насоса на слив. Тогда давление в системе поддерживается аккумулятором. При падении давления до минимального рабочего срабатывает реле давления 16, переключающее золотник 14, вследствие чего насос снова нагнетает масло в систему и заряжает аккумулятор.

Рис. 2.6.7. Схема гидропривода с одним насосом и гидроаккумулятором.

Рис. 2.6.8. Схема гидропривода с насосом и аккумулятором.

 

2.6.3.Пневмогидропривод

Рис. 2.6..9. Пневмогидропривод.

Пневмогидропривод (рис. 7.9) состоит из силового гидравлического цилиндра и пневмогидравлического усилителя давления. Усилители давления бывают двух типов: прямого и последовательного.

Принцип работы усилителя прямого действия основан на непосредственном преобразовании сжатого воздуха низкого давления Р_в в высокое давление жидкости Р_г. Отношение (D_в / d_г)² называется коэффициентом усиления.