SU1178966A1 - Гидравлический след щий привод - Google Patents

Abstract

1. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ СЛЕДЯЩИЙ ПРИВОД, содержащий цилиндрическую гильзу, шток с поршнем, выполненным в воде усеченного конуса, обращенного вершиной в сторону штоковой полости гильзы, соединенной каналом питани  с источником рабочей жидкости , и задающий винт, размещенный в осевой расточке штока и поршн , витки которого образуют регулируемый дроссель с радиального канала, св занного с вьтолненным в штоке сливным каналом, отличающийс  тем, что, с целью повьш1ени  плавности перемещени  11ри изменении нагрузки, он снабжен подпружиненным с торцов кольцевым инерционным золотником обратной св зи по давлению, вьтолненным со сквозными каналами, при этом поршень вьтолнен с внутренней кольцевой полостью и двум  соединенными с ней дополнительными каналами, первый из которых соединен со сливным каналом, а второй - с поршневой полостью гильзы, причем золотник установлен в полости поршн  с отрицательным перекрытием окна первого и положительным перекрытием окна второго дополнительных каналов, а также с образованием двух св занных между собой сквозными каналами торцовых камер, одна из которых соединена с регулируемым дросселем, а друга  - с первым дополнительным каналом. 2.Привод по п. 1, о т л и ч аю щ и и с   тем, что канал питани  выполнен по касательной к внутренней цилиндрической поверхности гильзы . ,. эо со 0 с 3.Привод по п. 1, отличающийс  тем, что окно радиального канала выполнено в виде винтовой канавки с углом наклона образу-, ющей, равным углу наклона образующей задающего винта.

Description

Изобретение относитс  к гидроавтематике и может быть использовано в гидросистемах станков с числовым программным управлением дл  привода рабочих органов станков. Цель изобретени  - повьшение плав ности перемещени  при изменении нагрз зки . На фиг. 1 изображена конструктивна  схема привода; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг, 1; на фиг, 3 - разрез Б-Б на фиг. 1, Гидравлический след щий привод содержит цилиндрическую гнпьзу 1, шток 2 с поршнем 3, выполненным в виде усеченного конуса, обращенного вершиной 4 в сторону штоковой полости 5 гильзы 1, соединенной каналом 6 питани  с источником рабочей жидкости (не показан), и задающий винт 7, размещенный в осевой расточке 8 штока 2 г , поршн  3, витки 9 и 10 которого образуют регулируемый дроссель (не показан) с окном 11 радиального канала 12, св занного с выполненным в штоке 2 сливйым каналом 13, а также подпружиненный пружиной 14 с торцов (не показаны) кольцевой инерционньй (выполненный из материала с большой плотностью, например свинца) золотник 15 обратной св зи по давлению , выполненный со сквозными каналами , из которых на фиг. 1 изображен один канал 16, при этом поршень 3 вьшолнен с внутренней кольцевой полостью 17 и с соединенными с ней дополнительными каналами 18 и 19, канал 18 соединен с каналом 13, а ка нал 19 - с поршневой полостью 20 гильзы 1. Золотник 15 установлен в полости 17с отрицательным перекрытием окна 21 канала 18 и положительным перекрытием окна 22 канала 19, а также с образованием св занных меж ду собой сквозным каналом 16 торцовых камер 23 и 24, камера 23 соединена с регулируемым дросселем, а камера 24 - с каналом 18. При этом канал 6 выполнен по касательной к внутренней цилиндрической поверхност гильзы 1, а окно 11 - в виде винтовой канавки (не показана) с углом наклона образующей, равным углу наклона образующей винта 7, Гидравлический след пщй привод работает следующим образом. При подаче рабочей жидкости в ка .нал 6 питани  полости 5 и 20 сообщаютс  между собой через коническую кольцевую щель между поршнем 3 и внутренней поверхностью гильзы 1. Поршнева  полость 20 сообщаетс  со сливным каналом 13 по канавке винта 7 и каналам 12, 16 и 18. Кроме того полость 20 сообщаетс  с каналом 13 через каналы 18 и 19. Поршень 3 под действием перепада давлений перемещаетс  вправо по чертежу. При движении поршн  3 окно 11 канала 12 перекрываетс  винтом 9 и 10, давление в полости 20 возрастает, и скорость поршн  3 уменьшаетс . Последний останавливаетс  при выравнивании усилий со стороны полостей 5 и 20, т.е. при соотношении давлений, определ емом следующим уравнением: Р . CF + F ) 2 2 з; где PI - давление рабочей жидкости в штоковой полости 5; F - площадь поршн  3 со стороны штоковой полости 5; Pjj - давление рабочей жидкости в поршневой полости 20; Fj - площадь поршн  3 со стороны поршневой полости 20j Fj - площадь сечени  задающего винта 7 по наружному диаметРУ . Вследствие того, что поршень 3 выполнен в виде усеченного конуса, обращенного верпиной 4 в сторону штоковой полости 5, давление рабочей жидкости в штоковой полости 5 всегда больше, чем давление в поршневой полости 20 и, поскольку коническа  щель сужаетс  в направлении утечек рабочей жидкости, возникает известный эффект центрировани  поршн  3 в положение, соосное внутренней поверхности гильзы 1, обеспечивающий концентричность щели и отсут- ствие контакта поршн  3 с гильзой. I В зависимости от направлени  поворота задающего винта 7 его витки 9 и 10 открывают (увеличивают) или закрывают (уменьшают) площадь проходного сечени  окна 11 радиального канала 12, соответственно уменьша  или увеличива  давление рабочей жидкости в поршневой полости 20, вызыва  тем самым перемещение поршн  3 до выравнивани  усилий, воздействуюшзнх на поршень 3 со стороны штоко вой полости 5 и поршневой полости 20, При непрерывном вращении задающего винта 7 поршень 3 догон ет уход щую кромку витка 9 или 10 задающего винта 7, т.е. отслеж;гаает положение перемещающегос  витка. Как правило, отношение рабочих площадей поршн  3 со стороны штоковой полости 5 и поршневой полости 20 принимаетс  1:2 а состо ние равновеси  определ етс  соотношением Р, О.З.Р-, . Виток задающего винта 7 вьтолн ет роль заслонки окна 11 радиального канала 12 в штоке 2, и в состо нии равновеси  поршн  3 виток резьбы 1 аполовину закрьшает канал 12. При повороте задающего винта 7 кромка витка смещаетс  от среднего положени , больше; закрьгаа  или открыва  радиальный канал 12, т.е. уменьша  или увеличива  проходное сечение щели дл  перетекани  рабочей жидкости из поршневой полости 20 в сливной канал 13. При уменьшении этого проходного сечени  увеличивает с  сопротивление дл  протекани  жидкости и, следовательно, увеличиваетс давление Р рабочей жидкости в поршневой полости 20 при условии посто н , ного дросселировани  рабочей жидкос-ти через коническую щель из штоковой полости 5 в поршневую полость 20 Если разность усилий Pj (F,j + Fj Д равна величине сопротивлени  движению штока 2, т.е. РЗ (Fj + F) - P,F Pj, то поршень 3 начинает двигатьс  со скоростью, равной скорости поступательного перемещени  витков 9 и 10 задающего винта 7 с установившимс  отставанием от исходного положени . Это отставание называетс  ошибкой слежени  или сигналом рассогласовани , При увеличении этого проходного сечени  от соответствующего среднему положению витка вкнта 7 относительно радиального канала 12 движуща  сила Р равна разности усилий Р| F - Pj(Fj + Fj), т.е. PsP-F-PfF+FV S 1 2 Пример. D 65MM- диаметр поршн  3; F : Fj 1:2 - отношение площади поршн  3 со стороны штоковой полости 5 к площади поршн  со стороны поршневой полости 20{ L 30 мм длина поршн  3; h 50 мкм - зазор между поршнем 3 и гильзой 1 со стороны поршневой полости 20; hj 150 мкм - зазор между поршнем 3 и гильзой 1 со стороны штоковой полости 5; 0,02 Па/с - в зкость рабочей жидкости; Р 12,5 МПа - давление рабочей жидкости в штоковой полости 5; Pjj 0,5Р - 6,25 МПа давление рабочей жидкости в поршневой полости 20. Если усилие нагрузки на штоке 2 при подаче влево прин ть равным Р 4200 Н и, учитьша  то, что Fj Fj 2F, , то давление рабочей жидкости в поршневой полости 20 составит вер личину Р 0,5Р, + 7,5 МПа, а перепад давлений на поршне 3 бу .дет ДР Р, - Pj 5 МПа, Расход жидкости Q, через дроссельную щель окна 11 составл ет 3-jr Dh 4,8 л/мин. а минутна  подача (скорость штока 2) S, котора  определ етс  частотой вращени  задающего винта 7, может находитьс  в пределах О 4ЙГ- м/мин. 5(и Если подача совершаетс  вправо при той же нагрузке Р 4200 Н, то давление рабочей жидкости в поршневой полости 20 будет равно Р Р, 0,5Р, 5 МПа, перепад давлени  йр, будет равен P Р - PJ 7,5 МПа, арасход жидкости через дроссельную щель окна 11 QO будет 7,2 л/мин, т.е. 7,2 л/мин. Этот пример подтверждает целесообразность силовых подач слева направо , так как привод получаетс  т нущий, т.е. более устойчивый. Гидравлический след щий привод используетс , как правило, дл  перемещени  рабочего органа станка, т.е. узла, обеспечивающего плавное пр молинейное перемещение. Однако этот узел испытьгоает действие переенных сил резани  при обработке заготовок на металлорежущих станах (особенно при обработке, наприер , шлицевых поверхностей). Изменение сил резани  вызывает изменение усили  на штоке 2 привода. При значительном изменении усили  проiCKopfiT торможение (уменьшение) ijuiH увеличение минутной подачи. Эти изменени  подачи штока 2 привода привод т к сжатию с одной стороны пружины 14 кольцевого инерционного золотника 15 от действи  инерционной массы золотника 15. Так, при сжатии с лравой стороны пружины 14 происходит смещение золотника 15 относительно штока 2 и, следователь но, открытие канала 19, через который происходит сброс части рабочей жидкости из поршневой полости 20 в кольцевую полость 17 поршн  3, а через дополнительный канал 18 в сливной канал 13. Таким образом происходит снижение давлени  Pj, а следовательно, создание услови  дл  ускоренного перемещени  поршн  При1ем открытие канала 19 золотником 15 тем больше, чем больше величина ускорени  на штоке 2. В дальнейшем , по мере снижени  ускорени , действующего на шток 2, золотник 15 под действием пружины 14 перекрьгаает канал 19, В случае сжати  пружинь 14 с левой стороны золотника 15 также происходит его смещение относительно штока 2 и закрытие канала соедин ющего кольцевую полость 17 поршн  3 со сливным каналом 13. В этом случае сопротивление дл  перете кани  жидкости из поршневой полости 20 в сливной канал 13 увеличиваетс  и это приводит к повьш1ению давлени  жидкости PJ в поршневой полости 20 следовательно, к снижению ускорени  поршн  3. Работу инерционного золотника 15 можно рассмотреть в четьфех режимах Подача справа налево (внезапное увеличение нагрузки), Поршень 3 отс ет от витка резьбы задающего винта зазор h (фиг. 1) уменьшаетс ; по инерции золотник 15 смещаетс  влево перекрьша  канал 18{ давление жидко ти Р возрастает, и замедление порш н  3 уменьшаетс . Подача справа налево (внезапное уменьшение нагрузки). Поршень 3 опе режает виток резьбы задающего винта 7, зазор h увеличиваетс , давление жидкости Pj уменьшаетс , золотник 15 по инерции смещаетс  вправо, открьша  канал 19} это дополнительн уменьшает величину давлени  жидкост Pj, и ускорение поршн  3 уменьшаетс Подача слева направо (внезапное увеличение нагрузки). Зазор h увелшчиваетс , золотник 15 открьгеает канал 19, давление жидкости Р уменьшаетс , замедление поршн  3 уменьшаетс . Подача слева направо (внезапное уменьшение нагрузки), Зазор h уменьшаетс , золотник 15 перекрывает канал 18, давление жидкости Р возрастает , ускорение поршн  3 уменьшаетс , Золотник 15 без запаздывани  срабатывает при воздействии переменных сил резани  на суппорт станка, приводимого в движение штоком 2 гидропривода . Это срабатывание золотника 15 обусловлено при пр мом и обрат- , ном ходе штока 2 действием инерционных сил, Т .е. золотник выполн ет функции элемента отрицательной обратной св зи, повьш1ающей плавность работы гидропривода. Кроме того, при изменении усили  на штоке 2 гидропривода возникает избыток рабочей жидкости, который необходимо сбросить в сливной канал 13 дл  обеспечени  плавного перемещени  поршн  3. Сброс рабочей жидкости происходит в результате действи  инерционных сил на золотник 15, который смещаетс  вдоль штока 2 и открьтает канал 19, Таким образом, в данном приводе обеспечиваетс  повышение плавности при изменении нагрузки за счет уменьшени  изменени  давлени  в поршневой полости 20 в период разгона или торможени  поршн  3 при изменении направлени  его движени , за счет повьш1ени  степени синхронизации движени  задающего винта 7 и поршн  3 в результате увеличени  гидравлической жесткости привода, а также уме ьшени  воздействи  гидравлического удара, особенно в период смены направлени  движени  поршн  3 за счет образовани  вихревого потока в штоковой полости 5, так как поток рабочей жидкости поступает в штоковую полость 5 гидроцилиндра по касательной к цилиндрической поверхности гильзы 1 и, соверша  вращательное движение по винтовой линии, также входит по касательной в соприкосновение с торцовой поверхностью поршн  3, т.е. происходит 7 потер  скорости рабочей жидкости. Вихревой поток рабочей жидкости в штоковой полости 5  вл етс  уелоn789668 вием дл  образовани  тангенциальной . составл ющей, уменьшак цей осевую составл ющую скорости потока.

Kg 1 31чл№/1б/1г гг х ., /,//.//////. / гг ;у

,20

I / n I

245 23 5 П 15 гп ТО Фиг.

АА

Фиг. 2

Б-Б

Claims (3)

1. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ СЛЕДЯЩИЙ ПРИВОД, содержащий цилиндрическую гильзу, шток с поршнем, выполненным в вцде усеченного конуса, обращенного вершиной в сторону штоковой полости гильзы, соединенной каналом питания с источником рабочей жидкости, и задающий винт, размещенный в осевой расточке штока и поршня, витки которого образуют регулируемый дроссель с окном радиального канала, связанного с выполненным в штоке сливным каналом, отличающийся тем, что, с целью повышения плавности перемещения при изменении нагрузки, он снабжен подпружиненным с торцов'кольцевым инерционным золотником обратной связи по давлению, выполненным со сквозными каналами, при этом поршень выполнен с внутренней кольцевой полостью и двумя соединенными с ней дополнительными каналами, первый из которых соединен со сливным каналом, а второй - с поршневой полостью гильзы, причем золотник установлен в полости поршня с отрицательным перекрытием окна первого и ' положительным перекрытием окна второго дополнительных каналов, а также с образованием двух связанных между собой сквозными каналами торцовых камер, одна из которых соединена с регулируемым дросселем, а другая - с первым дополнительным каналом.

2. Привод поп. 1, о т л и ч а- . ю щ и й с я тем, что канал питания выполнен по касательной к внутренней цилиндрической поверхности гильЗЫ· <

3. Привод по п. 1, отличающийся тем, что окно радиального канала выполнено в виде винтовой канавки с углом наклона образу-, кицей, равным углу наклона образующей задающего винта.

SU_<n> 1178966