Кемп Х.(редактор) Гидропривод. Основы и компоненты. Учебный курс по гидравлике, том 1

Подождите немного. Документ загружается.

Rexroth didactic

7. Системы сервоцилиндров

Системы сервоцилиндров выделяются при рассмот-

рении гидроцилиндров в отдельную группу.

Существенным отличительным признаком систем

сервоцилиндров является наличие гидростатичес-

ких опор штока.

Цилиндры с гидростатической опорой применяют-

ся там, где требуется минимальное трение при вы-

соких частотах колебаний штока с небольшими ам-

плитудами.

Системы сервоцилиндров используются в случаях,

где требуется наивысшая динамика и точность ли-

нейных приводов, т.е. в стендах и установках для

исследования свойств материалов и приборов.

Системы сервоцилиндров в основном состоят из

следующих узлов:

- сервоцилиндр

- сервоблок управления

-электроника для регулировки и настройки.

7.1. Сервоцилиндры

Выбор конструкционного типа цилиндра определя-

ют четыре отличительных особенности:

- допустимый уровень трения цилиндра в условиях

эксплуатации

- поперечное усилие на штоке

- необходимые рабочие скорости

- минимальные амплитуды или расчетные переме-

щения.

В зависимости от условий применения известны

следующие типы:

Рис. 7.26. Сервоцилиндр со встроенным сервобло-

ком управления

- сервоцилиндры с гидростатическим клиновым за-

зором для опоры штока без находящихся под воз-

действием давления уплотнений

- сервоцилиндры с гидростатическими «карман-

ными» опорами штока без находящихся под воз-

действием давления уплотнений.

Rexroth didactic

7.1.1. Гидростатическая опора с клиновым

зазором

Сервоцилиндры с гидростатическим клиновым зазо-

ром для опоры штока применяются для скоростей до

max

= 2 м/с при небольших боковых нагрузках (на-

пример, от собственной массы или силы инерции).

Сервоцилиндры с гидростатическим клиновым за-

зором для опоры штока используются для рабочих

давлений до 210 бар и номинальных усилий от 1 до

4000 кН.

Возможные типы крепления: шарнирная опора со

стороны головки и дна, фланец со стороны головки

и дна, крепление на лапах или цапфах.

Сервоцилиндры оснащаются- встроенными бескон-

тактными индуктивными датчиками перемещения,

выдающими в электронную систему управления

сигнал о фактическом положении поршня.

Встроенные в сервоцилиндр уплотнения не нагружа-

ются рабочим давлением, что позволяет минимизи-

ровать трение (см. диаграмму сил трения на рис. 7.30).

Сравнение показывает, что в сервоцилиндрах уда-

ется снизить трение в 3-4 раза.

Рис. 7.27. Сервоцилиндр с гидростатическим кли-

новым зазором для опоры штока

Rexroth didactic

Гидроцилиндры 133

ALP

А, В - рабочее давление L - дренаж Р - подвод давления к подшипнику 1 - датчик перемещения

Рис. 7.28. Схема сервоцилиндра с опорой штока в виде гидростатического клинового зазора

Рис. 7.29. Схема опоры штока в виде гидростатического клинового зазора

Рис. 7.30. Измерение силы трения при p

= 210 бар, v = 0,1 м/с и s = ± 100 мм.

Слева — сервоцилиндр с гидростатическим клиновым зазором.

Справа — сервоцилиндр с контактным уплотнительным кольцом.

Rexroth didac

7.1.2. Гидростатическая «карманная» опора

Для гидроцилиндров, работающих в широком диа-

пазоне скоростей при больших боковых нагрузках

на штоке, применяются гидростатические «карман-

ные» опоры штока.

Сервоцилиндры с гидростатическими «карманными»

опорами штока используются для рабочих давлений

до 280 бар и номинальных усилий от 10 до 10 000 кН.

Возможные типы крепления: фланец, закрепленный

на головке или дне, или цапфы. Возможна комби-

нация типов крепления.

Сервоцилиндры оснащаются встроенными бескон-

тактными индуктивными датчиками перемещения,

выдающими в электронную систему управления

сигнал о фактическом положении поршня.

Гидростатическая опора содержит четыре располо-

женных вокруг штока кармана, которые центриру-

ют шток внутри имеющегося радиального зазора.

При отсутствии радиальной силы давления в кар-

манах равны 50 % от рабочего давления р. Ради-

альная сила вызывает некоторое радиальное сме-

щение штока, в результате чего возрастает давле-

ние в кармане, лежащем напротив. Таким образом,

обеспечивается центрирование штока.

Диаграммы сил трения для опоры с клиновым зазо-

ром (см. Рис. 7.30) и «карманной» опоры аналогич-

ны, однако «карманная» опора лучше сопротивля-

ется боковым нагрузкам, полностью исключая опас-

ность металлического контакта подвижных деталей

с переходом в область полусухого трения.

Рис. 7.31. Сервоцилиндр с гидростатической «кар-

манной» опорой штока и встроенным сервоблоком

управления

Rexroth didactic

A,B- рабочее давление L - дренаж P - подвод давления к подшипнику 1 - датчик перемещения

Рис. 7.32. Схема сервоцилиндра с гидростатическими «карманными» опорами штока

Рис. 7.33. Схема гидростатической «карманной» опоры штока

Rexroth didactic

7.2. Управляющий сервоблок

Для получения высоких динамических свойств гидро-

приводов длина соединительных гидролиний между

системой управления и сервоцилиндром должна быть

минимальной. Чтобы добиться этого, сервоблок уста-

навливается непосредственно на сервоцилиндре.

Трубопроводы подключаются к агрегату через уп-

равляющий сервоблок, который содержит устрой-

ства ограничения усилия, систему фильтрации уп-

равляющего потока и масла, поступающего в опор-

ные подшипники, реализует аккумулирование гид-

равлической энергии.

Рис. 7.34. Типовая схема подключения сервоцилиндра с встроенным управляющим сервоблоком

i didactic

Глава

Поворотные

гидродвигатели

1. Общие положения

Независимо от типа конструкции поворотные гид-

родвигатели осуществляют за счет подвода рабо-

чей жидкости под давлением поворотное приводное

движение выходного вала. Это движение ограниче-

но по величине за счет жестко установленных или

настраиваемых стопоров.

Компактная и прочная конструкция и большой раз-

виваемый крутящий момент дают возможность при-

менять поворотные гидродвигатели в особенно же-

стких эксплуатационных условиях.

Рис. 8.1. Условное обозначение поворотного гидро-

двигателя

2. Типы конструкции

Как и для принципов построения гидродвигателей с

вращательными приводными движениями, поворот-

ные гидродвигатели различаются по следующим

типам конструкции:

- Лопастные

- Радиально / тангенциально-поршневые

- Аксиально-поршневые

2.1. Лопастная конструкция

Лопастной (пластинчатый) поворотный гидродвига-

тель отличается особо выгодной конструкцией, т.к.

опирающийся в центре приводной вал с одной или

двумя рабочими лопастями дает возможность ис-

пользования круглого корпуса.

Возможность применения сквозного вала позволя-

ет устанавливать дополнительный поворотный гид-

родвигатель или датчик угла поворота.

Лопастные поворотные гидродвигатели могут вы-

полнять поворотные движения с углом до 280°.

Вращающий момент возникает при нагружении по-

воротных лопастей давлением рабочей жидкости.

Величина крутящего момента постоянна на всем

угле поворота.

Рис. 8.2. Однолопастной поворотный гидродвига-

тель

Rexroth didactic

За счет применения двух лопастей можно увеличить

развиваемый крутящий момент вдвое, однако угол

поворота при этом уменьшается примерно на 60%.

Рис. 8.3. Двухлопастной поворотный гидродвигатель

2.2. Поворотный гидродвигатель

с вращающимся поршнем

В данной конструкции рабочая жидкость под дав-

лением воздействует на вращающийся поршень,

который жестко связан с двумя винтами с много-

витковой внешней резьбой, имеющей угол подъе-

ма примерно 45°. Один из винтов взаимодействует

с внутренней резьбой дна цилиндра, а другой — с

резьбой приводного вала. Под воздействием дав-

ления рабочей жидкости поршень перемещается в

осевом направлении. Одновременно в результате

взаимодействия правого винта с неподвижной резь-

бой дна поршень начинает вращаться вокруг своей

оси. Поскольку винты поршня имеют разнонаправ-

ленную резьбу (правую и левую), опирающийся на

подшипники приводной вал начинает вращаться с

удвоенной скоростью в ту же сторону, что и поршень.

Поворотные гидродвигатели с вращающимся пор-

шнем имеют угол поворота до 720°.

Рис. 8.4. Поворотный гидродвигатель, приводимый

в движение с помощью разнонаправленной резьбы

2.3. Поворотный гидродвигатель с

параллельно работающими поршнями

Поворотный гидродвигатель с параллельно работа-

ющими поршнями имеет два работающих во встреч-

ных направлениях поршня, один из которых попе-

ременно находится под воздействием давления ра-

бочей жидкости. Подобно двигателю внутреннего

сгорания, усилие поршня через шарнирные штоки

тангенциально воздействует на коромысло, жестко

соединенное с приводным валом.

Поворотные гидродвигатели с параллельно работа-

ющими поршнями имеют угол поворота до 100°.

Рис. 8.5. Поворотный гидродвигатель с параллель-

но работающими поршнями

Rexroth didactic

2.4. Поворотный гидродвигатель

с шатунно-кривошипным приводом

и поршнем, совершающим

возвратно-поступательное движение

Устройство поворотного гидродвигателя с шатунно-

кривошипным приводом и поршнем, совершающим

возвратно-поступательное движение, подобно гид-

роцилиндру двустороннего действия без выступаю-

щего из цилиндра хвостовика штока.

Средняя часть поршня через шатунно-кривошипную

систему приводит в движение пустотелый вал, ко-

торый передает наружу развиваемый крутящий

момент. Поршень, шатун и кривошип компактно

размещены в герметичном корпусе, который скреп-

ляется фланцами и содержит опоры приводного

вала.

Поворотные гидродвигатели с шатунно-кривошип-

ным приводом и поршнем, совершающим возврат-

но-поступательное движение, могут быть изготов-

лены с углом поворота до 180°.

2.5. Поворотный гидродвигатель

с шестеренно-реечным приводом

и поршнем, совершающим

возвратно-поступательное движение

Перемещающийся в гильзе поршень с зубчатой рей-

кой изменяет свое положение под воздействием

давления рабочей жидкости.

С рейкой зацепляется зубчатая шестерня, которая

с одной или двух сторон имеет приводные цапфы.

В зависимости от зубчатой передачи угол поворота

может составлять 90, 140, 180, 240, 300 или 360°

(возможно больше).

Рис. 8.6. Поворотный гидродви-

гатель с шатунно-кривошип-

ным приводом и поршнем, со-

вершающим возвратно-посту-

пательное движение

Рис. 8.7. Поворотный гидродви-

гатель с гидроцилиндром, шес-

теренно-реечным приводом и

поршнем, совершающим воз-

вратно-поступательное движе-

ние

Заметки

Rexroth didactic