Изучение построения робототехнических комплексов для нанесения лакокрасочных материалов в мебельной промышленности

предусмотреть во относительно ротора. Для уменьшения подачи насоса золотник

4 вручную перемещают вправо на расстояние, равное необходимому изменению

эксцентриситета е. Полость Б соединяется с нагнетательной линией

шестеренного насоса 1, и так как площадь сечения полости Б больше, чем

полости А, статор перемещается вправо. Корпус золотника 3 перемещается

вместе со статором, а золотник 4 остается неподвижным, так как положение

рукоятки 5 фиксирует его относительно корпуса насоса.

Перемещение статора будет продолжаться до тех пор, пока не

восстановится первоначальное относительное положение корпуса 3 и золотника

4. Таким образом перемещение статора будет равно перемещению золотника -

статор "следит" за положением золотника относительно корпуса, отсюда

название "следящая система".

Для увеличения подачи золотник перемещают влево, соединяя

полость Б со сливом, после чего статор под действием давления жидкости в

полости А, движется влево до тех пор, пока не будет перекрыт выход жидкости

из полости Б. Перемещение статора и в этом случае равно перемещению

золотника*. Следящая система управления насосом характеризуется высокой

чувствительностью и малым усилием, необходимым для перемещения управляемого

золотника.

Схема радиально-поршневого насоса с автоматическим

управлением в функции давления показана на рис. 21. Полость А постоянно

соединена с линией нагнетания.

По мере роста давления в линии нагнетания увеличивается усилие РА,

действующее на пружину 1. Пока оно меньше усилия затяжки пружины Р0 статор

неподвижен, и подача насоса остается постоянной. При РА > Ро статор по мере

увеличения давления в линии нагнетания перемещается вправо, сжимая пружину

зможность соответствующего переключения.

[pic]

Рис. 21. Схема радиально-поршневого насоса с автоматическим управлением в

функции давления

3.3.4 Роторно-вращательные насосы

В отличие от роторно-поступательных насосов, в которых

перемещение жидкости из линии всасывания в линию нагнетания происходит

благодаря поступательному движению поршня относительно ротора, в насосах

роторно-вращательного типа жидкость переходит из зоны всасывания в зону

нагнетания, двигаясь вместе с ротором. Роторно-вращательные насосы, как и

роторно-поступательные, бесклапанные.

3.3.4.1Шиберные насосы

Схемы шиберных насосов показаны на рис. 22. Насос содержит

ротор 1, установленный на валу 2. В пазах ротора размещены шиберы 3,

охватываемые статором 4. В корпусе установлен распределительный диск 5, на

который опирается торец ротора. В насосе простого действия (рис. 22, а)

рабочая поверхность статора - цилиндрическая, ось ее смещена относительно

оси вращения ротора на величину е - эксцентриситет насоса. Паз А диска 5

соединен с линией всасывания, а паз Б - с линией нагнетания. Полости В

также соединены с линией нагнетания с тем, чтобы обеспечить постоянный

контакт кромки шибера с поверхностью статора.

В насосах с регулируемой подачей величина эксцентриситета е

может бесступенчато изменяться от нуля до максимального значения.

[pic]

а)

б)

Рис. 22. Схемы шиберных насосов: а - простого действия, б - двойного

действия

При вращении ротора шиберы перемещаются в пазах ротора,

удаляясь от его центра в зоне всасывания (ниже горизонтального диаметра) и

приближаясь к нему в зоне нагнетания (выше горизонтального диаметра). В

первом случае объем, заключенный между двумя соседними шиберами,

увеличивается и заполняется жидкостью, поступающей из линии всасывания

через паз А распределительного диска. Во втором случае указанный объем

уменьшается, и жидкость оттуда вытесняется через паз Б в линию нагнетания.

В настоящее время более распространены шиберные насосы

двойного действия (рис. 22, б). Их достоинства по сравнению с насосами

простого действия следующие: при одинаковых размерах насосов простого и

двойного действия последний имеет вдвое большую подачу; вал насоса двойного

действия разгружен от поперечных сил и, следовательно, от изгибающих

моментов. Недостаток таких насосов - нерегулируемая подача.

Роторы обоих насосов по конструкции совершенно одинаковы.

Статор и ротор насоса двойного действия соосны. Рабочая поверхность статора

- поверхность прямого некруглого цилиндра, содержащая четыре участка - I,

II, III, IV (рис. 22, б). При вращении ротора шиберы, перемещающиеся на

участках / и ///, удаляются от центра вращения ротора, а на участках Пи IV-

приближаются к нему. Пазы А\ и Аг соединены с линией всасывания, а пазы Б\

и Б2 - с линией нагнетания. Таким образом, за один оборот ротора все шиберы

дважды проходят через линию всасывания и дважды - через линию нагнетания,

благодаря этому подача насоса двойного действия при прочих равных условиях

в два раза больше подачи насоса простого действия.

Шиберы обоих насосов наклонены в сторону вращения на

некоторый угол а по отношению к радиусу. Это необходимо для того, чтобы

разгрузить шиберы от изгибающего момента, создаваемого реактивной силой,

нормальной к поверхности статора, и силой трения в контакте шибер-статор.

Угол а выбирается так, чтобы равнодействующая указанных сил была направлена

вдоль оси шибера. Поэтому вал шиберного насоса должен вращаться только в

разрешенном направлении, указанном в паспорте насоса и обозначенном

стрелкой на его корпусе. Вращение в неразрешенном направлении приводит, как

правило, к поломке шиберов и задирам поверхности статора.

3.3.4.2 Шестеренные насосы

Схема шестеренного насоса показана на рис. 23. В корпусе

насоса 1 установлены шестерни 2 и 3. В большинстве конструкций шестеренных

насосов обе шестерни имеют одинаковое число зубьев. Зазоры между

поверхностями выступов шестерен и охватывающими их поверхностями корпуса

составляют сотые доли миллиметра, благодаря чему утечки жидкости через

указанные зазоры малы. Жидкость из зоны всасывания (где зубья выходят из

зацепления) в зону нагнетания переносится полостями, расположенными между

соседними зубьями. Шестеренный насос является реверсивным - при изменении

направления вращения шестерен направление движения жидкости меняется на

обратное.

При вращении шестерен некоторая часть жидкости, находящейся в

зоне нагнетания, периодически запирается в объеме А, откуда частично

попадает в зону всасывания. Эта "обратная подача" снижает объемный КПД

насоса. Кроме того, в защемленном объеме может создаться высокое давление,

что нежелательно. Для разгрузки защемленного объема от повышенного давления

он сообщается с зоной нагнетания торцовой канавкой Б.

:

Рис. 23. Схема шестеренного насоса

3.3.4.3 Винтовые насосы

Принцип действия винтового насоса поясняется схемой,

показанной на рис. 19. В корпусе насоса установлен с возможностью вращения,

но без возможности поступательного перемещения, винт 1 (обычно с

двухзаходной левой резьбой). В том же корпусе смонтированы пластины-рейки 2

и 3, зубья которых входят во впадины между витками резьбы винта 1. При

вращении винта 1 против часовой стрелки рейки 2 и 3 будут перемещаться в

направлении, указанном стрелками. Жидкость, находящаяся в межвитковых

объемах винта, попадая на поверхности реек 2, 3, перемещается вместе с

рейками в направлении, параллельном оси винта 1.

Конечно, конструктивная реализация устройства, показанного на рис. 24,

невозможна, так как для его длительной работы необходимы рейки 2, 3

бесконечно большой длины. Поэтому в реальной конструкции вместо реек

устанавливаются винты, направление винтовой нарезки с циклоидальным

профилем которых противоположно направлению нарезки винта 1. Витки нарезки

этих винтов (их называют замыкающими) входят во впадины между витками

резьбы рабочего винта.

[pic]

Рис. 24. Схема, поясняющая принцип действия винтового насоса

Винтовые насосы обеспечивают абсолютно равномерную подачу

жидкости. Они могут работать при давлении до 16 МПа, объемный КПД г|0 =

0,70 ... 0,95. Насосы характеризуются высокой надежностью и долговечностью,

но по сравнению с другими типами роторных насосов имеют при прочих равных

условиях существенно большие размеры и массу, поэтому они в настоящее время

практически не применяются в гидроприводах робототехнических комплексов.

3.4 Исполнительные механизмы

Исполнительные механизмы гидравлических приводов - это

гидроцилиндры, иначе называемые гидродвигателями поступательного движения.

В гидравлических приводах применяются гидроцилиндры трех типов: плунжерные,

поршневые и дифференциальные (рис. 25).

Рис. 25. Типы гидроцилиндров, применяемых в гидравлических приводах:

а - плунжерный; б - поршневой; в - дифференциальный;

/ - цилиндр; 2 - плунжер; 3 - поршень; 4 - шток;

5 - уплотнительное устройство;

А - поршневая полость; Б - штоковая полость

Плунжерные гидроцилиндры (рис. 25, а) являются силовыми устройствами

одностороннего действия: они передают силу давления жидкости только в одном

направлении. Поэтому для обеспечения прямого и обратного ходов ползуна на

прессе необходимо иметь по крайней мере три плунжерных цилиндра - один

рабочий и два возвратных (обычно с меньшим усилием). Усилия рабочего и

возвратных цилиндров противоположно направлены.

Гидроцилиндр поршневого типа (рис. 25, б) - силовое

устройство двухстороннего действия, поэтому прямой и обратный ход ползуна

можно реализовать с помощью одного такого гидроцилиндра.

Диффренциальные гидроцилиндры, в отличие от "толкающих"

плунжерных - "тянущего" вида, их используют при необходимости выигрыша в

скорости за счет уменьшения развиваемого усилия. Они позволяют получить

большую скорость ползуна пресса при малой подаче насоса.

Выбор типа гидроцилиндра определяется видом рабочей

жидкости. Работа на водомасляной эмульсии сопровождается корродированием

поверхностей и повышенным (по сравнению с работой на масле) трением. В этих

условиях сопряжение поршень-цилиндр неработоспособно по причине заедания и

быстрого износа. Поэтому при работе на водомасляной эмульсии можно

использовать только плунжерные и дифференциальные цилиндры. При работе на

минеральном масле можно использовать цилиндр любого типа.

3.4.1 Краткие сведения о конструкции гидроцилиндров

Признаки, характеризующие конструкцию гидроцилиндра:

1) тип гидроцилиндра (плунжерный, поршневой, дифференциальный);

2) способ базирования цилиндра на станине (с опорой на фланец или на дно

цилиндра);

3) конструкция донной части (дно выполнено за одно целое с цилиндром или

отъемным);

4) вид уплотнительного устройства.

На конструкцию цилиндра оказывает влияние также способ его

изготовления (литье, ковка, сварка).

На рис. 26 показана распространенная конструкция литого

гидроцилиндра плунжерного типа с опорой на фланец, днище цилиндра выполнено

за одно целое с цилиндром. В цилиндре 1 установлен плунжер 2, для

направления которого предусмотрена втулка 3. Уплотнение 4 предназначено для

герметизации полости цилиндра. Оно удерживается в цилиндре с помощью

нажимной втулки 5 и кольца 6. Цилиндр фиксируется в станине с помощью

кольца 7. Для уменьшения скорости плунжера при подходе его к крайнему

верхнему положению используется тормозной дроссель 8. При входе его в

отверстие А, предназначенное для подвода и отвода жидкости, гидравлическое

сопротивление проходного сечения существенно возрастает. Поэтому давление

жидкости, а значит и сила сопротивления, приложенная к плунжеру,

увеличивается, что обеспечивает быструю его остановку.

Литые цилиндры плунжерного типа выполняют из стали 35Л или

45Л. Плунжеры, как правило, изготавляют из углеродистых конструкционных

сталей марок 45 или 60, реже - из хромоникеле-вых или хромомолибденовых

сталей. Для повышения износостойкости плунжеры подвергают поверхностной

закалке. Втулки 3 и 5 выполняются из бронзы марок БрАЖМцЮ-3-1,5; БрОЦС5-5-

3.

[pic]

Рис. 26. Плунжерный гидроцилиндр с опорой на фланец

На рис. 27 показана конструкция гидроцилиндра поршневого типа с

отъемным дном. В кованом цилиндре / установлен поршень 2, смонтированный на

штоке 3. Отъемное дно 4 закреплено в цилиндре с помощью кольца 5 с наружной

резьбой. Точное направление штока обеспечивается втулкой 6, которая

фиксируется в цилиндре с помощью полуколец 7 и крышки 8. Полукольца 7

удерживаются в кольцевой канавке цилиндра стопорным кольцом 9. Герметизация

полостей цилиндра обеспечивается уплотнениями 10 -14. Манжета 15 выполняет

роль грязесборника. Цилиндр закрепляется в станине пресса при помощи

полуколец 16, фланца 17 и гайки 18.

Цилиндр 1, поршень 2 и шток 3 выполняют из стали 45. Шток и поршень

термически обрабатывают до твердости 28 ... 32HRC. Втулка б выполняется из

бронзы или из стали, но с антифрикционным покрытием (бронза или полиамид)

поверхности отверстия. Антифрикционное покрытие наносят и на рабочую

поверхность поршня. Шероховатость рабочих поверхностей втулки 4 и штока 3

должна быть Ra < 0,16 мкм, а поверхности цилиндра -Ra< 0,32 мкм.

[pic]

Рис. 27. Конструкция цилиндра поршневого типа

Поршневые гидроцилиндры рассмотренной конструкции,

предназначенные для работы при давлении масла р = 32 МПа в диапазоне усилий

63 ... 2500 кН, серийно выпускаются специализированными заводами как

комплектующие изделия.

Многообразие конструкций гидроцилиндров не исчерпывается, разумеется,

рассмотренными примерами. Так, например, гидроцилиндры, работающие при

очень высоких давлениях - свыше 100 МПа, выполняют в виде предварительно

напряженной конструкции с двухслойной цилиндрической стенкой. Наружный слой

соединяют с внутренним по посадке с натягом, благодаря чему наиболее

напряженная зона цилиндра при сборке нагружается сжимающими напряжениями.

Они суммируются с растягивающими напряжениями при нагружении цилиндра

внутренним давлением. Применение предварительно напряжкнной конструкции

позволяет существенно уменьшить наружний диаметр цилиндра. Имеются примеры

конструкций, в которых наружняя станина выполнена путем намотки

высокопрочной проволки, причем в процессе намотки создается необходимое

натяжение проволки.

3.5 Аппаратура управления

Аппаратура управления гидропривода может быть разделена на

распределительную, регулирующую и защитную.

3.5.1. Распределительная аппаратура

Эта аппаратура обеспечивает распределение потоков рабочей

жидкости в соответствии с циклом работы машины. К ней относятся клапанные и

золотниковые распределители, а также клапаны, пропускающие жидкость только

в одном направлении - так называемые обратные клапаны и некоторые

специальные устройства на их базе (поддерживающие клапаны и гидрозамки).

3.5.1.1 Клапанные распределители

Клапанные распределители делятся по назначению на впускные или

напорные и на выпускные или сливные. Впускные обеспечивают проход жидкости

от источника давления (насоса) к потребителю (гидроцилиндру), а выпускные -

из гидроцилиндра на слив. Для управления одной полостью гидроцилиндра

устанавливают два клапанных распределителя - впускной и выпускной.

Клапанные распределители используют в гидроприводах, работающих с водой. В

гидроприводах, работающих с минеральными маслами, как правило, используются

золотниковые распределители.

Схема клапанного распределителя показана на рис. 28. Для прохода жидкости

в направлении, указанном стрелками, клапан 1 приподнимают с помощью

управляющего штока 2. При опущенном клапане 1 вход и выход распределителя -

полости А и Б - разъединены, так как клапан 1 прижат к седлу 3 силой Рв

давления жидкости в полости В, постоянно сообщенной с полостью А.

Пружина нужна главным образом для ускорения опускания

клапана 1 после отвода штока 2 вниз. Для удаления воздуха из надклапанной

полости предусмотрена воздухос-пускная пробка 5.

Рис. 28. Схема клапанного распределителя

Размеры клапана и высоту его подъема при открытии назначают такими,

чтобы скорость жидкости в полости Б и в зазоре м«вдукпа-паном и седлом не

превышала допустимой величины. Для воды. 20 30 м/с доя впускных и 10 ... 15

м/с для выпускных клапанов. Допустимая скорость для выпускных клапанов

Уменьшена с тем чтобы снизить перепад давлений на клапане при обратном ходе

поршня (плунжера).

3.5.1.2 Золотниковые распределители

Золотниковые распределители предназначены для работы в

гидроприводах, где в качестве рабочей жидкости используется минеральное или

синтетическое масло. Принцип действия распределителя поясняется схемой,

приведенной на рис. 46. В корпусе 1 запрессована втулка 2, в которой с

возможностью относительного осевого перемещения установлен золотник 3.

Каналы (ходы) 1 - IV предназначены для подвода и отвода жидкости. Канал 1

соединяют с источником жидкости высокого давления, канал II - с линией

слива, каналы III и IV - с полостями поршневого гидроцилиндра, управляемого

данным распределителем.

Таким образом, для управления двухполостным гидроцилиндром

достаточно иметь один золотниковый распределитель вместо четырех клапанных.

Золотник 3 распределителя может занимать три фиксированных положения - два

крайних и одно среднее (нейтральное). На рис. 29 золотник 3 показан в

нейтральном положении. В крайнем левом положении золотника канал III будет

соединен со сливом, а канал IV с насосом. В крайнем правом положении канал

III

[pic]

Рис. 29. Золотниковый распределитель

будет соединен с насосом, а канал IV со сливом. Перемещение золотника из

нейтрального положения в крайние осуществляется при помощи двух

электромагнитов толкающего типа, а при больших размерах золотника для этого

используют гидравлическое или электрогидравлическое управление. В первом

случае в торцовые камеры А к Б подается жидкость под давлением из линии

управления через отдельный вспомогательный распределитель. Во втором случае

вспомогательный трехпозиционный распределитель с электромагнитным

управлением или два двухпозиционных вспомогательных распределителя

устанавливаются на корпусе 1 и являются неотъемлемой частью основного

распределителя.

Для возврата золотника 3 в нейтральное положение

предусмотрены пружины и дистанционные втулки 4.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6