8.6. Двухкаскадные усилители

Для повышения чувствительности усилителя и обеспечения одновременно увеличения мощности выходного сигнала применяют двухкаскадные устройства, первой ступенью усиления которых является обычно усилитель типа сопло- заслонка, а второй - золотник. Принципиальная схема такого устройства показана на рис.8.6. Междроссельная камера a этой схемы соединена с правой полостью основного распределительного золотника, плунжер 2 которого находится в равновесии под действием усилия пружины 4 и давления жидкости в этой камере. Жидкость постоянно подводится в штоковую полость b силового цилиндра, поршень которого при одновременной подаче жидкости в противоположную полость перемещается вследствие разности площадей поршня влево, и при соединении этой полости с баком - в правую сторону.

Рис.8.6. Двухкаскадный усилитель типа сопло-заслонка: 1 - заслонка; 2 - плунжер; 3 - силовой цилиндр; 4 - пружина

На рис.8.6. усилитель показана в нейтральном положении, в котором правая полость цилиндра 3 перекрыта. При смещении заслонки 1 равновесие сил, действующих на плунжер 2 золотника, нарушится, и он, смещаясь в соответствующую сторону, соединит правую полость силового цилиндра 3 либо с полостью питания (давление P _Н), либо с баком. Благодаря тому, что усилие, создаваемое давлением жидкости на плунжер 2 золотника, уравновешивается пружиной 4, перемещение распределительного золотника будет пропорционально перемещению заслонки (регулируемого дросселя), в результате чего достигается приближенная пропорциональность расхода жидкости через золотник и перемещения заслонки. Следовательно, в данном случае имеет место обратная связь по давлению.

Рис.8.7. Двухступенчатая следящая система с обратной связью по давлению: 1 - пружина; 2 - плунжер; 3 - дроссель; 4 - клапан; 5 - заслонка

Схема применения этого распределительного устройства в следящей системе приведена на рис.8.7. Плунжер золотника 2 в этой схеме находится в равновесии под действием усилия пружины 1 и давления жидкости в камере a, которая соединена с линией питания через дроссель 3 и со сливом - через сверление b в штоке плунжера. Сопротивление последнего канала, а следовательно, и давление в камере a можно изменять смещением заслонки 5; при этом вследствие нарушения равновесия сил натяжения пружины и давления жидкости плунжер золотника будет следовать за заслонкой. Для повышения чувствительности давление в камере a обычно понижается с помощью клапана 4 или путем питания этой камеры от отдельного источника и, в частности, от сливной магистрали.

2.2. Особенности устройства приводов

Contents

• • • 2.2.1. Классификация приводов

    • 2.2.2. Приводы главного движения

    • 2.2.3. Следящий привод подачи

    • 2.2.4. Дискретный (шаговый) привод подачи

    • 2.2.5. Привод вспомогательных механизмов

2.2.1. Классификация приводов

Приводы станков с ЧПУ классифицируются по назначению и принципу работы (основные признаки), по типам двигателей, видам схем управления, месту установки и др. (дополнительные признаки). По назначению выделяют приводы главного движения, подачи и вспомогательных механизмов [25]. Одно из движений, осуществляемых в процессе резания, требует основных (главных) энергетических затрат и называется главным. Привод, реализующий это движение, называется приводом главного движения. Движения, осуществляемые в процессе резания, служащие для взаимного перемещения инструмента и заготовки и требующие меньших (по сравнению с главным движением) затрат энергии, называются движениями подачи. Приводы, реализующие эти движения, называются приводами подачи. Так на пример в сверлильных станках главным движением является вращение сверла, а движением подачи — перемещение пиноли. Приводы, реализующие движения, имеющие вспомогательный характер (например, в зажимных приспособлениях, загрузочных устройствах, насосах, магнитных сепараторах и т. д.), называются приводами вспомогательных механизмов. По принципу работы приводы бывают электрические, электромеханические, гидравлические и электрогидравлические.  Электрическим приводом называется устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую и управляющее параметрами сформированного при этом движения. Основным элементом электропривода является электрический двигатель, в котором и происходит преобразование энергии. Управление параметрами движения осуществляют с помощью преобразователя основного управляющего параметра, датчика обратной связи, задающего устройства, устройства защиты и т. д. На настоящий момент можно выделить несколько типов электроприводов для станочного оборудования: частотно-регулируемый электропривод с асинхронным двигателем, вентильный сервопривод (синхронный двигатель на постоянных магнитах со специализированным частотным преобразователем) и шаговый электропривод с электрическим дроблением шага.  Привод с электродвигателем постоянного тока называется электроприводом постоянного тока, а привод с асинхронным или синхронным электродвигателем - электроприводом переменного тока. Преобразователи являются звеньями системы электропривода, в которых происходит изменение параметров тока или напряжения, т. е. преобразователь трансформирует электрическую энергию с одними параметрами в электрическую энергию с другими параметрами. Например, у преобразователя переменного тока в постоянный (так называемого выпрямителя) на входе переменный ток, а на выходе постоянный. Шаговые двигатели в приводах станков с ЧПУ используются чаще всего в комплекте с гидроусилителем момента. Достоинством шагового электропривода является отсутствие обратной связи по пути, что упрощает систему управления в целом, но при этом снижает надежность привода. В практике создания и эксплуатации станков с ЧПУ находят применение также «силовые» шаговые двигатели, не требующие промежуточного гидроусилителя, всевозможные линейные электроприводы, в том числе шаговые. Наряду с элекродвигателем и преобразователем в состав привода входят и механические передачи. Механическая передача — часть системы привода, заключенная между выходным звеном источника движения (например, выходным валом электродвигателя или штоком гидроцилиндра) и звеном потребления механической энергии и предназначенная для кинематического преобразования движения на этом пути. Под кинематическим преобразованием понимают изменение направления усилия и скорости при линейном перемещении или изменение плоскости поворота при вращательном движении. Основные функции механических передач: распределение энергии (от одного источника движения) между различными звеньями ее потребления; совмещение энергии, поступающей от различных источников движения, и подведение ее к одному звену потребления; понижение или повышение скорости при одновременном повышении или понижении усилий или вращающих моментов; ограничение скорости или вращающего момента; регулирование скорости; преобразование вида движения (вращательного в поступательное); изменение направления оси вращения и т. д. В перспективе механические передачи в приводе станков будут играть менее значительную роль, так как их функции можно будет реализовывать с помощью электрических или гидроэлектрических устройств. Однако в настоящее время, несмотря на переход к электрическим способам управления движениями, механические передачи находят применение в станках с ЧПУ, что объясняется их простотой и надежностью. Для передачи вращательного движения используют ременные, зубчатые и червячные передачи, а для преобразования вращательного движения в поступательное — зубчато-реечные и винтовые. В большинстве приводов станков с ЧПУ для преобразования вращательного движения в поступательное применяют передачу «винт — гайка качения» (рис. 2.7). В корпусе передачи помимо гайки помещены шарики, которые перемещаются между гайкой и винтом по замкнутому контуру и позволяют затянуть гайку так, чтобы исключить зазор в передаче. Затягивание при отсутствии шариков создало бы силу трения, препятствующую повороту винта.

  Рис. 2.7. Передача винт-гайка качения: а – шариковая; б - роликовая

В шариковой передаче шарики циркулируют с возвратом, потери в этой передаче невелики, однако для обеспечения равномерного натяга по длине и исключения зазоров она должна быть выполнена с высокой точностью. В станках с ЧПУ находят применение муфты, электромагнитные фрикционные муфты и тормоза, зубчатые передачи и редукторы (рис. 2.8) [2].

      Рис. 2.8. Редукторы используемые в станках с ЧПУ: а, б – планетарные; в - циклоидальные