2. Гидросистемы с регулируемым насосом

На рис. 1 изображена в принципиальном виде типичная схема гидравлической системы с регулируемым насосом.

Рис. 1. Принципиальная схема гидравлической системы

с регулируемым насосом

При холостом ходе станка насос 1 подает в рабочий цилиндр диаметром D в единицу времени количество жидкости , которое определяет скоростьпоршня:

. (1)

Давление в системе при холостом ходе имеет минимальное значение, определяемое величиной силы трения поршня, штока и направляющих.

Если обозначить силу трения через Т, то давление холостого хода будет

. (2)

При работе станка под нагрузкой на поршень цилиндра действует сила и давление в системе возрастает до величины

. (3)

К

3

оличество жидкостиQ, определяющее скорость перемещения поршня в этом случае, будет меньше на величину утечек через зазоры в насосе, золотниках и цилиндре:

, (4)

где - обозначают утечки через зазоры в насосе, золотниках и цилиндре при постоянной температуре масла.

Следовательно, скорость поршня под нагрузкой будет меньше, чем при холостом ходе и определится выражением

. (5)

Изменение скорости поршня с изменением усилия R является важным фактором, характеризующим качество гидросистемы, особенно при высоких рабочих давлениях и малых скоростях поршня.

Для выяснения параметров, от которых зависит этот фактор, введем понятие относительного изменения скорости поршня при изменении действующего на поршень полезного усилия от 0 до R:

. (6)

Выразим через параметры гидросистемы и, считая, что температура масла постоянна.

Утечки в гидросистеме являются функцией давления. При ничтожных по величине зазорах порядка 0,02-0,04 мм, которые имеются в гидросистеме, и при рабочих давлениях, не превышающих в современных гидроприводах 7-8 МПа, утечки через эти зазоры имеют ламинарный характер и, следовательно, прямо пропорциональны давлению, что подтверждается экспериментальными данными.

В таком случае утечки в отдельных звеньях гидросистемы при изменении рабочего давления в пределах от доможно выразить уравнениями

, (7)

где - коэффициенты пропорциональности, равные утечкам, приходящимся на 0,1 МПа давления

4

. (8)

от индивидуального электродвигателя); обратные клапаны 3 и 4; рабочий цилиндр 5.

Если включить электродвигатель насоса 1, то последний подает жидкость в рабочий цилиндр 5, открывая клапан 4, клапан же 3 давлением прижимается к своему седлу, не допуская поступления жидкости в насос 2.

При производительности насоса 1 скорость перемещения поршня будет ; если выключить электродвигатель насоса 1 и включить электродвигатель насоса 2, с производительностью , можно получить вторую скорость перемещения поршня.

При одновременном включении электродвигателей обоих насосов получим третью скорость перемещения поршня, определяемую суммой производительностей обоих насосов

.

В зависимости от количества насосов может быть получено нужное число скоростей станка. Для предохранения системы от перегрузки предназначен предохранительный клапан 6.

Гидросистемы такого типа применяются в станках, не требующих бесступенчатого регулирования скоростей. Например, фирмой Cincinnati выпускаются мощные протяжные станки, гидросистема которых включает в себя пять насосов. ЭНИМС спроектированы и изготовлены протяжные станки типа 754, гидросистема которых включает в себя два насоса разной производительности.

Привод насосов 1 и 2 может быть выполнен от одного общего электродвигателя. В этом случае в гидросистеме должен быть добавлен золотник или кран, показанный пунктиром на рис. 6, при помощи которого один из насосов соединяется с резервуаром и выключается из работы.

25

2. Рассмотренные гидросистемы могут применяться и применяются в станках, где усилие R незначительно, а рабочее давление не велико и не превышает 1 - 2 МПа (шлифовальные, алмазно-расточные станки). В этих станках вследствие незначительных величин усилий R относительное изменение скорости поршня практически не сказывается на работе станка.

Гидросистемы этих станков могут выполняться по схемам рис. 5, а и 5, б, однако следует отметить, что наиболее предпочтительна схема рис. 5, а, так как обеспечивает наиболее спокойный ход станка, особенно при пониженных скоростях перемещения поршня (внутришлифовальные, алмазно-расточные станки), что объясняется влиянием противодавления, создающим постоянную нагрузку на поршень. Вследствие этого пригонка направляющих и клиньев станка может быть выполнена менее тщательно, чем в случае схемы рис. 5, б.