Материал: 2008

На рисунке 24 представлена конструкция гидроцилиндра типа ГЦП, применяемого в автоматических линиях. Он состоит из гильзы 17 с приваренной к ней крышкой 18, пустотелого штока 13, на одном конце которого гайкой 16 закреплен поршень 15, на другом установлена муфта 8, закрепленная гайкой 7. В сквозной крышке 12, закрепленной в гильзе с помощью стопорного кольца 9, размещен уплотнительный узел штока с грязесъемником 10 и направляющей втулкой 11. Для уплотнения подвижных поршня и штока применены манжеты 14 и 5 (ГОСТ 14896-84), для уплотнения неподвижных штоковой крышки и муфты - резиновые круглые кольца 6, 4 и 2 (ГОСТ 983373). Клапан 7, ввернутый в гильзу, служит для выпуска воздуха из поршневой полости. Из штоковой полости воздух выпускается через внутреннюю полость штока 13. Гидроцилиндры выпускают на номинальное давление 6,3 МПа с диаметром поршней 32, 40, 50, 63, 80, 100 и 125 мм. Крепят гидроцилиндры закладными кольцами по посадочным местам гильзы, а шток соединяют с исполнительным органом двумя гайками 7 со стопорной шайбой. Грязесъемник 10 и манжету 15 крепят стопорными кольцами 6 и 3. Выпускают поршневые гидроцилиндры типа ЦРГ, предназначенные для линейных перемещений механизмов промышленных роботов. Гидроцилиндры работают при давлении до 16 МПа и скорости поршня до 1,5 м/с; при этом диаметр поршня 25–56 мм, ход поПришняразгоне100–800гидроцилиндроммм. массы m до скорости v возникает усилие:

F FИ FТР1 FТР2 FПР ,

где FИ – сила инерции; FТР1– сила трения в рабочих органах в момент трогания; FТР2– сила трения в уплотнениях поршня и штока в момент трогания; FПР – сила противодавления, зависящая от сопротивления сливу жидкости из нерабочей полости цилиндра.

Рис. 24. Гидроцилиндр типа ГЦП

К гидроцилиндрам предъявляются следующие требования (ГОСТ 1651487; СТ СЭВ 5832-86): поршни и плунжеры должны под действием статического усилия плавно перемещаться по всей длине хода; не допускаются боковые

41

нагрузки на штоки, так как это приводит к ускоренному изнашиванию уплотнений, поршней и рабочей поверхности цилиндра; не допускаются утечки рабочей жидкости через неподвижные уплотнения; на подвижных соединениях допускается наличие масляной пленки без каплеобразования; внутренние утечки не должны превышать норм по техническим условиям; во избежание загрязнения внутренних полостей необходимо применять грязесъемники в местах выхода штоков.

Гидромоторы. Хотя насосы, имеющие бесклапанное распределение потока жидкости, могут быть обратимыми, т. е. работать в качестве гидродвигателей, однако из-за ряда конструктивных особенностей, как правило, это не делается, за исключением насосов-моторов, разработанных специально для этой цели. В качестве гидромоторов в основном применяют ра- диально-поршневые и аксиально-поршневые машины, реже пластинчатые и шестеренные. Основные параметры гидромоторов такие же, как и насосов. Кроме того, весьма существенным является выходной крутящий момент МКР . Рабочий цикл гидромоторов состоит из процессов нагнетания жидкости под давлением в полости А и одновременного вытеснения ее из полостей Б в отводящие гидролинии. При изменении направления подводимого потока жидкости изменяется направление вращения вала гидромотора. Частота вращения при этом пропорциональна расходу жидкости Q:

n Q/V0 ,

где V0– рабочий объем гидромотора.

По крутящему моменту и частоте вращения вала гидромоторы можно условно разделить на две группы: высокооборотные низкомоментные (в основном шестеренные, пластинчатые, аксиально-поршневые); низкооборотные высокомоментные (в основном радиально-поршневые и аксиально-поршневые). Главными свойствами гидромоторов, позволяющими применять их в приводе механизмов промышленных роботов, являются высокие динамические качества, характеризуемые скоростями разгона и торможения; жесткость характеристик под нагрузкой; широкий диапазон частотыШестеренныевраще ия. гидромоторы наиболее просты по конструкции и надежны, могут работать при высоких (до 2400 об/мин) частотах вращения, не требуют высокой степени очистки жидкости. Однако они имеют невысокие кпд и диапазон частоты вращения, большие пусковые моменты.

Пластинчатые гидромоторы применяют в приводах с небольшим диапазоном частоты вращения. Имея небольшие массу и габаритные размеры, малый момент инерции, они тем не менее редко используются из-за малых крутящих моментов, высокой минимальной частоты вращения и низкого кпд.

К высокооборотным низкомоментным гидромоторам относится аксиальнопоршневой с наклонным диском и неподвижным распределительным диском гидромотор типа Г15-2 (рис. 25). Мотор состоит из блока цилиндров 2 с

42

поршнями 3, барабана 4, в котором расположены контактирующие с подшипником 8 наклонного диска толкатели 5. В барабане расположены пружины 9, прижимающие блок 2 к распределительному диску 1, в котором имеются серповидные окна 13, разделенные перегородками 14. Подшипник 8 размещен в переднем корпусе 6, блок цилиндров и барабан - в полости среднего корпуса 11. Жидкость подводится к блоку по одному серповидному пазу, отводится от него в гидробак по другому.

Рис. 25. Низкомоментный аксиально-поршневой гидромотор с наклонным диском

Радиальные нагрузки на толкатели воспринимаются барабаном, закрепленным на валу. Поршням 3, размещенным в блоке, передаются только осевые и гидростатические нагрузки. При работе жидкость, поступающая через серповидный паз от напорной гидролинии к окнам 13 на торце блока, действует на поршни, которые вместе с толкателями выдвигаются к подшипнику. При этом возникают тангенциальные (боковые) силы, которые действуют на толкатели, поворачивая барабан вместе с валом, а также блок 2, который захватывается барабаном через поводок 10. Частота вращения вала 7 гидромотора определяется расходом рабочей жидкости, а направление вращения зависит от того, какое из отверстий 12 соединено с напорной гидролиниейВысокомоментные. низкооборотные гидромоторы для приводов роботов представляют наибольший интерес. Их преимуществом является возможность непосредственного соединения с рабочими органами машин без промежуточных передач. Радиально-поршневые гидромоторы типа МРФ и МР отличаются компактностью, устойчиво работают при низких частотах вращения. В корпусе 6 гидромотора типа МРФ (рис. 26) размещаются в два ряда цилиндропоршневые группы 4. Каждый ряд содержит по семь поршней, которые шатунами 3 опираются на подшипники качения 5, установленные на эксцентриках вала 1, который насажен на подшипниках 14 в крышке 2. Кольца 12 и 13 охватывают башмаки шатунов, обеспечивая их постоянный контакт с подшипниками 5. Каждый шатун соединен с поршнем сферической головкой. Возле каждого цилиндра расположен распределитель 8, который распределяет жидкость, перемещаясь от кулачков 9 и 10.

43

Через концентричный канал А жидкость подводится от напорной гидролинии, через канал Б отводится в сливную гидролинию. При работе жидкость через канал А, распределитель 8 и канал 7 или 11 поступает к рабочим камерам цилиндров и воздействует на поршни. Поршни, оказывая давление через шатуны на подшипники 5, создают крутящий момент на валу. Вторая группа поршней в это время вытесняет жидкость из цилиндров в канал Б, связанный со сливной линией.

Рис. 26. Высокомоментный радиально-поршневой гидромотор

Поворотные (угловые) гидродвигатели. Поворотный гидродвигатель имеет выходное звено с ограниченным поворотным движением, т. е. выходной вал не может совершить полного оборота вокруг своей оси (рис. 27).

Рис. 27. Схемы поворотных гидродвигателей: а) шиберного; б) поршневого; в) мембранного

Шиберный поворотный гидродвигатель (рис. 27, а) имеет рабочее звено 1 в виде шибера, связанного с выходным валом, движение которого ограничено разделителем-упором 2. У поршневого поворотного гидродвигателя (рис. 27, б)

44

рабочие звенья 1 выполнены в виде поршней, перемещение которых затем преобразуется в поворот выходного вала 3 с помощью зубчатой передачи или рычага. Мембранный поворотный гидродвигатель (рис. 27, в) имеет рабочие звенья 1, выполненные в виде мембран, перемещение которых преобразуется в поворотное движение выходного звена в виде рычага 4. Из поворотных двигателей шиберные и мембранные применяются сравнительно редко, поршневые – наиболее распространены.

2.2.Аппаратура управления

Каппаратуре управления относятся распределительные, контрольнорегулирующие и направляющие устройства гидропневмоавтоматики.

Распределитель – это аппарат (устройство), предназначенный для изменения направления потока рабочего тела (сжатого воздуха или жидкости) в двух или более линиях (каналах) в зависимости от внешнего управляющего воздействия.

Гидрораспределители бывают направляющими (позиционными) и дросселирующими (пропорциональными или следящими).

Направляющим гидрораспределителем называется гидроаппарат,

предназначенный для пуска, остановки или изменения направления потока рабочей жидкости в двух или более гидролиниях в зависимости от наличия внешнего управляющего воздействия. Гидрораспределители делятся:

- по конструкции запорно-регулирующего элемента – на золотниковые (с цилиндрическим или плоским золотником), крановые и клапанные;

- по числу внешних гидролиний – на двухлинейные, трехлинейньные, четырехлинейные и т. д.;

- по числу фиксированных или характерных позиций запорно-регули- рующего элемента – на двухпозиционные, трехпозиционные и т. д.;

- по виду управления – с ручным, механическим, электрическим, гидравлическим и другими видами управления;

- по числу запорно-регулирующих элементов – на одноступенчатые, двухступенчатые и т. д.

В условном обозначении гидрораспределителя (примеры см. на рис. 28) указывают следующие элементы: позиции запорно-регулирующего элемента; внешние линии связи, подводимые к распределителю; проходы (каналы) и элементы управления (ГОСТ 2.871-68). Число позиций изображают соответствующим числом квадратов (прямоугольников). Проходы изображают прямыми линиями со стрелками, показывающими направление потоков рабочей жидкости в каждой позиции, а места соединений проходов выделяют точками; закрытый проход изображают тупиковой линией с поперечной черточкой. Внешние линии связи подводят только к исходной позиции. Виды управления распределителями указывают соответствующими знаками, примыкающими к торцам обозначения распределителя.

45