Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ
|
Національний університет |
|
|
ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА |
ОЗНАЙОМЛЕННЯ З БУДОВОЮ, ПРИНЦИПОМ ДІЇ І РОЗРАХУНОК ГІДРОПРИВОДУ
12-ІНСТРУМЕНТАЛЬНОГО МАГАЗИНУ ЗМІНИ ІНСТРУМЕНТУ НА ВЕРСТАТАХ З ЧПК
Методичні вказівки до лабораторної роботи № 33
з дисципліни:
"Гідравліка, гідро- та пневмоприводи"
для підготовки бакалаврів за напрямком
06.0902 "Інженерна механіка"
Затверджено
на засіданні кафедри
“Автоматизація та комплексна
механізація машинобудівної промисловості”·
Протокол N від
ЛЬВІВ - 2004
ОЗНАЙОМЛЕННЯ З БУДОВОЮ, ПРИНЦИПОМ ДІЇ І РОЗРАХУНОК ГІДРОПРИВОДУ 12-ІНСТРУМЕНТАЛЬНОГО МАГАЗИНУ ЗМІНИ ІНСТРУМЕНТУ НА ВЕРСТАТАХ З ЧПК
Методичні вказівки до лабораторної роботи № 33
з дисципліни "Гідравліка, гідро-та пневмоприводи"
для підготовки бакалаврів за напрямком 0609 - "Інженерна механіка"
Упор. Боровець В.М.,
Гаврильченко О.В.
Шпак Я.В.
Львів: Вид-во Нац. ун-ту "Львівська політехніка"
Упорядники: В.М.Боровець, к.т.н., доцент;
О.В.Гаврильченко, к.т.н., доцент;
Я.В.Шпак, асистент.
Відповідальний за випуск
О.В.Гаврильченко, к.т.н., доцент.
Рецензенти: к.т.н., доцент, П.С.Коруняк; к.т.н., доцент, Б.М.Савчин.
Мета роботи: Ознайомлення з будовою, принципом дії та набуття навиків складання циклограми роботи і розрахунку гідроприводу 12–інструментального магазину для зміни інструменту на верстатах ЧПК.
Для підвищення технологічних можливостей верстатів з ЧПК використовують інструментальні магазини, які дозволяють проводити зміну інструментів без втручання оператора за допомогою керуючих сигналів.
Механізм зміни інструментів складається з таких вузлів (Рис.1):
На столі верстата 1 закріплена нерухома частина магазину 2 з гідродвигуном 3 типу Г15-22. Гідродвигун передає обертовий рух поворотній частині магазина 4 через зубчату пару 5 (Z=13 i Z=103). Вінець зубчатого колеса Z=103 прикріплений до магазину і обертається разом з ним. Для забезпечення точної фіксації магазину під час повороту служить храповий механізм 6 з зубчатим храповим колесом 6.1 Z=12 на поворотній частині і храповиком 6.2 на нерухомій частині магазина.
Точна орієнтація інструментального блоку на підставці 7 в магазині забезпечується за рахунок насадки блока 8 Т-подібним пазом на установочну пластину і V-подібними призматичними пазами – на два циліндричні установочні стержні.
Для перенесення інструментальної оправки з магазина на супорт і з супорта в магазин на задній частині блока закріплений призматичний хвостовик, який захоплюється призматичними губками 9 захватного органу 10 під час опускання механічної руки 11. При підніманні руки 11 її передній захватний орган знімає інструментальний блок з супорта, а задній одночасно знімає потрібний для наступного технологічного переходу інструментальний блок з магазина. Після наступного повороту руки 11 на 180 здійснюється опускання руки і одночасна установка обох інструментальних блоків на свої місця.
Механізм повороту руки - зубчато-рейковий, з гідравлічним приводом переміщення штока-рейки 12 при подачі масла в циліндр 13. Шестерня – рейка 14 закріплена на осі повороту руки.
Захватний орган руки 10 має дві призматичні губки 9, які розводяться клином штока-поршня 15 під тиском масла на поршень, яке заповнює циліндр 16. Зближення губок і затиск ними хвостовика інструментального блока відбувається під дією пружини 17 при випуску масла з циліндра 16 і поверненні вверх поршня з клином під зусиллям стиснутої пружини 17.
Механізм опускання і піднімання руки змонтований співвісно з магазином на базі гідроциліндра 18 з двостороннім штоком. Гідроциліндр закріплений нерухомо на столі 1 верстата. На верхньому кінці закріплений кронштейн 19, на якому жорстко встановлено вісь повороту руки з шестернею. На нижньому кінці штока закріплений кронштейн 20, на якому жорстко встановлені дві штанги, паралельні до осі циліндра. Одна з штанг несе два опори, які при переміщенні штока наїжджають на кінцеві вимикачі, закріплені на циліндрі. Штанги призначені для запобігання повороту штока.
Автоматичний цикл рухів у механізмі зміни інструментів починається на верстаті по команді “Зміна інструменту”, що приводить до вмикання електромагніта золотника приводу повороту магазина, масло надходить віткою трубопроводу в гідродвигун 3 Г15-22, який повертає магазин 4 проти годинникової стрілки. Зупинка магазину 4 наступить в той момент, коли на позиції зміни появиться потрібний інструментальний блок з кодовим номером, заданим за програмою, в результаті чого вимикається електромагніт золотника. У цей момент золотник перемикається, реверсує гідродвигун, магазин притискається зубом зірочки 6.1 (Z=12) до храповика 6.2 і таким чином зупиняється. При цьому зростає тиск масла в вітці трубопроводу і спрацьовує реле тиску, що дає команду на вмикання електромагніту золотника приводу опускання /піднімання/ руки.
При ввімкнутому електромагніті золотника масло по каналу подається до верхньої порожнини циліндра 18, рука опускається вниз. Електромагніт золотника захватного органу 10 (механізму затиску інструментального блока) вимкнений, поршень 15 під тиском масла опущений вниз, губки 10 захватних органів руки розведені. У нижньому положенні руки 11 губки переднього захватного органа охоплюють хвостовик змінюваного інструментального блока, а губки заднього захватного органа руки охоплюють хвостовик потрібного інструментального блока , що знаходиться в магазині в позиції знімання.
В цей же час упор шпонки натискає на вимикач електромагніта золотника приводу переміщення поршня з Т-подібним захватом для звільнення від затиску інструментального блока на стояку супорта (на рис.1 супорт і циліндр затиску не показано).
При ввімкнутому електромагніті золотника механізму затиску інструментального блока масло потрапляє в циліндр стояка, поршень разом з Т-подібним захватом відпускає блок від опорних призм стояка, після чого тиск масла в циліндрі стояка зростає і спрацьовує реле тиску, що дає команду на вмикання електромагніта золотника і відкриває випуск робочої рідини з циліндрів 15 захватних органів. Під дією пружин 17 поршні піднімаються догори і губки 9 стискають хвостовики блоків. Внаслідок спаду тиску масла спрацьовує реле тиску, яке розриває електричне коло живлення електромагніта золотника подачі масла в нижню порожнину циліндра 18 піднімання /опускання/ руки, шток піднімається догори, нижній упор штанги відпускає нижній кінцевик, і в верхньому положенні упор штанги натискає на верхній кінцевик, і вмикається електромагніт золотника приводу повороту руки. Масло надходить в порожнину одного з циліндрів 13 повороту руки, поршень з рейкою 12 притискається до зубців шестерні 14, яка нерухомо закріплена на осі. Через це, а також через можливість лінійного переміщення штока 12 циліндра відносно осі шестерні 14, він дістає обертовий рух відносно цієї осі /за годинниковою стрілкою/, під час якого рейка поршня котиться по зубчастому вінцю шестерні і дістає відносний лінійний рух по осі циліндра. В результаті цього хрестоподібна рука разом з циліндром повертається на 180. В кінцях повороту розміщені мікроперемикачі електромагніта золотника приводу опускання руки.
При ввімкненому електромагніті золотника піднімання руки масло попадає в верхню порожнину циліндра і рука опускається вниз з затиснутими у захватних органах інструментальними блоками до їх фіксації на супорті й магазині відповідно. При опусканні штанги вимикаються електромагніти золотників приводів розведених губок і переміщення поршня з Т-подібним прихватом у стояку супорта. Масло надходить у циліндри захватних органів, поршні опускаються і за допомогою клинів розводять губки, звільняючи інструментальні блоки.
У циліндрі стояка поршень зміщується догори під дією пружини внаслідок випуску масла через відкритий золотник на злив, разом з поршнем зміщується Т-подібний прихват, який притискає інструментальний блок до упорних призм стояка на супорті.
За допомогою реле тиску в колі затиску інструментальних блоків вимикається електромагніт золотника піднімання руки і масло надходить в нижню порожнину циліндра 18, поршень з штоком і рукою піднімається догори. У кінці ходу упор штанги натискає на кінцевик. При розімкненому колі живлення електромагніта золотника приводу повороту руки масло надходить в порожнину циліндра повороту руки. Рука повертається проти годинникової стрілки на 180 і за рахунок мікровимикача подається команда в систему ЧПК про “закінчення циклу зміни інструменту”.
По горизонталі необхідно відкласти такти, які виконують гідродвигуни у гідроприводі, а по вертикалі гідравлічні виконавчі механізми (див. рис. 2).
|
Гідродвигуни |
Такти |
|||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
-//-//-//- |
n |
|
|
двигун 1 |
||||||
|
двигун 2 |
||||||
|
-//-//-//- |
||||||
|
двигун m |
Рис. 2. Циклограма роботи гідроприводу.
Розробити гідравлічну схему управління виконавчими механізмами.
Принципова схема гідроприводу розробляється згідно функціонування автоматичного пристрою, і будується, послідовно зображуючи на кресленні:
Умовні позначення гідроапаратів, гідродвигунів і інших гідравлічних пристроїв показані на стендах у лабораторії № 56 та в довідниках [1] та ін. де наведені і їхні конструктивні і експлуатаційні характеристики.
ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ І ДОДАТКОВІ ДАНІ ДЛЯ ЗДІЙСНЕННЯ РОЗРАХУНКУ ГІДРОПРИВОДУ.
Розрахунок гідроприводу необхідно проводити в наступній послідовності:
6.1. Визначення тиску на виконавчих механізмах гідроприводу:
а) необхідний тиск в гідроциліндрах визначається по формулі
або з формули
де F- сила на штоку гідроциліндра (дано в завданні);
S-площа поршня
(з безштокової сторони ,
зі штокової сторони );
- коефіцієнт корисної дії гідроциліндра; =0,75...0,85;
Кзап- коефіцієнт запасу; Кзап=1,15...1,25; (при розрахунках у даній роботі можна нехтувати)
Діаметри поршнів (D) і штоків (d) вимірюються штангенциркулем на експериментальній установці студентами самостійно.
б) необхідний тиск в однорейковому поворотному гідродвигуні визначається по формулі
або з формули ;
при чому ;
де Dд, Rд – діаметр і радіус ділильного кола зубчастого колеса;
в) необхідний тиск в гідромоторі
;
де М - крутний момент на валу гідромотора;
q - об’єм робочої камери гідромотора;
6.2. Вибір робочої рідини.
Вибір робочої рідини здійснюється в залежності від умов експлуатації гідроприводу: тиску, залежності в’язкості від температури і т.д.. У даній лабораторній роботі робочу рідину вибирають за тиском (див. табл 1.)
Таблиця 1
Робочі рідини в гідроприводах
|
Тиск МПа |
Кінематична в’язкість, 10-4 м2/с |
Робоча рідина |
|||
|
Олія індустріальна |
Олія турбінна |
||||
|
марка |
в’язкість, 10-4 м2/с |
марка |
в’язкість, 10-4 м2/с |
||
|
0...5 |
0,1...0,3 |
И-12А И-25А И-30А |
0,10...0,14 0,24...0,27 0,28...0,33 |
ТМ-22 ТМ-30 |
0,20...0,24 0,28...0,32 |
|
5...10 |
0,3...0,7 |
И-40А И-70А |
0,35...0,45 0,65...0,75 |
ТМ-46 |
0,44...0,48 |
|
10...20 |
0,7...1,2 |
И-70А И-100А |
0,65...0,75 0,90...1,18 |
- |
- |
6.3. Розрахунок розходу масла в гідроприводі:
а) розхід масла в гідроциліндрі і в однорейковому поворотному гідродвигуні при прямому і зворотному ходах
V-швидкість переміщення штоку гідроциліндра
(відповідно ; )
L – хід штоку, вимірюється на лабораторній установці;
tпр / зв – час тривання прямого / зворотного ходу (дано в завданні);
S- площа поршня гідроциліндра (у штоковій чи у безштоковій області).
б) розхід масла в гідромоторі
q - об’єм робочої камери;
n - частота обертання гідронасосу. (параметри задані в завданні);
Для всіх гідродвигунів об’ємні витрати на зливі визначаються по формулі
де S, V – активна площа та швидкість елементу гідродвигуна при переміщенні якого змінюється об’єм робочої камери, витісняється рідина на злив (наприклад поршня).
Для одноштокових гідроциліндрів
при прямому ході
при зворотному ході
Для гідромотора та поворотників, як у прямому так і при зворотному ходах
Qзл= Qдв
6.4. Визначення об’ємних втрат в гідроприводі
Об’ємні втрати в гідроциліндрі і в однорейковому поворотному гідродвигуні визначаються за формулою
де Р – тиск в гідроциліндрі;
kвт гц – коеф. втрат в гідроциліндрі kвт гц =0,034...0,05 см3/МПа;
Об’ємні втрати в гідромоторі визначаються за формулою
де Р – тиск в гідромотрі;
kвт гм – коеф. втрат в гідромоторі kвт гм =0,8...1,2 см3/МПа;
Об’ємні втрати в гідроапаратах вказуються у технічній характеристиці фірмою виготовлювачем, або визначаються по формулі
Qвт ап=kвт апР - для кожного гідроапарата.
де Р – тиск, під яким робоча рідина проходить через гідроапарат.
kвт ап – усереднений коефіцієнт об’ємних втрат в гідроапараті,
kвт ап=0,017 см3/(МПас)
6.5. Побудова витратної характеристики і визначення продуктивності насоса в гідроприводі
Після визначення витрат робочої рідини у напірних та зливних трубопроводах необхідно побудувати витратну характеристику, на якій необхідно зобразити витрати робочої рідини на протязі кожного такту упродовж усього циклу.
Загальні витрати робочої рідини в гідроприводі в кожному окремому такті визначаються так як і продуктивність насосу, враховуючи лише ті гідродвигуни і гідроапарати які задіяні в даному такті і через які здійснюється перетікання робочої рідини.
Продуктивність насоса (без гідроакумулятора) визначається після побудови витратної характеристики і приймається рівною
.
Продуктивність насоса (з гідроакумулятором) визначається після відповідного розрахунку і вибору гідроакумулятора (за вказівкою викладача) і приймається рівною
У звіті на міліметрівці у відповідному масштабі побудувати витратну характеристику (Pис. 3) на якій показати витрати роб. рідини на кожному такті Q.і такту , продуктивність насосу без акумулятора і з акумулятором (Qнасоса; Qнасосаак ), показати об’єми розрядки і зарядки гідроакумулятора (Vзар , Vроз).
Рис. 3. Витратна характеристика
Визначення розходу масла в трубопроводі можна здійснювати по спрощеній формулі без врахування втрат в гідроапаратах
Qi - розхід масла в виконавчих механізмах;
Qiвт - втрати масла в виконавчих механізмах
У даній лабораторній роботі студенти здійснюють повний і спрощений розрахунок розходу масла в трубопроводі, а також здійснюють порівняльний аналіз результатів.
6.6. Розрахунок діаметра трубопроводу
Q – максимальний розхід масла в трубопроводі виконавчого механізму (з витратної характеристики);
Vn – швидкість масла для напірної магістралі
(Vn=25 м/с)
Vз – швидкість масла для зливної магістралі
(Vз = 1,53 м/с).
6.7. Вибір стандартних елементів керування
По довідниках [1, 2] за тиском і об’ємними витратами необхідно вибрати стандартні елементи керування і гідроапарати /розподільники, дроселі, зворотні клапани, редукційні клапани, регулятори потоку, гідроакумулятори, клапани тиску, гідронасос і т. д./.
У звіт виписати основні технічні, конструктивні і експлуатаційні характеристики вибраних гідроелементів.
7. Будова 12–інструментального магазину для зміни інструменту на верстатах ЧПК
Механізм зміни інструментів (рис. 1) складається з таких вузлів:
На рис.1 зроблені наступні позначення:
Рис.1. Будова 12–інструментального магазину зміни інструментів на верстатах ЧПК.
8. Індивідуальні завдання для самостійного виконання розрахунку гідроприводу 12-інструментального магазину зміни інструментів на верстатах ЧПК.
|
ВАРІАНТИ ЗАВД. ГІДРОДВИГУНИ |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
одноштоковий гідроциліндр з пружинним зворотом одно сторонньої дії |
однорейковий поворотний гідродвигун |
одноштоковий гідроциліндр двосторонньої дії |
гідромотор |
|
|
1 |
F1=1100 H t1=1 c |
F2=200 H t2=2 c |
F3=500 H t3пр.х=0,5 c t3зв.х=1 c |
t4=0,5 c |
|
2 |
F1=900 H t1=2 c |
F2=100 H t2=3 c |
F3=550 H t3пр.х=1 c t3зв.х=1 c |
t4=0,1 c |
|
3 |
F1=800 H t1=1,5 c |
F2=150 H t2=2,5 c |
F3=600 H t3пр.х=1,5 c t3зв.х=1 c |
t4=0,6 c |
|
4 |
F1=1000 H t1=1 c |
F2=250 H t2=1,5 c |
F3=650 H t3пр.х=1,5 c t3зв.х=1,5 c |
t4=0,8 c |
|
5 |
F1=700 H t1=3 c |
F2=300 H t2=1 c |
F3=700 H t3пр.х=2 c t3зв.х=1,5 c |
t4=0,4 c |
|
6 |
F1=950 H t1=25 c |
F2=350 H t2=1,25 c |
F3=750 H t3пр.х=1 c t3зв.х=1,5 c |
t4=0,3 c |
|
7 |
F1=850 H t1=1,25 c |
F2=400 H t2=2,25 c |
F3=800 H t3пр.х=1,5 c t3зв.х=2 c |
t4=0,7 c |
|
8 |
F1=750 H t1=3,5 c |
F2=550 H t2=3,25 c |
F3=850 H t3пр.х=2,5 c t3зв.х=1 c |
t4=0,6 c |
|
9 |
F1=900 H t1=15 c |
F2=350 H t2=0,55 c |
F3=700 H t3пр.х=1 c t3зв.х=2,5 c |
t4=0,5 c |
|
10 |
F1=1050 H t1=3,25 c |
F2=700 H t2=2,25 c |
F3=650 H t3пр.х=0,5 c t3зв.х=2 c |
t4=0,7 c |
Додаткові характеристики гідромотора
|
Марка гідромотора |
Крутний момент, Нм |
Робочий об’єм см3 |
Номінальні витрати л/хв |
Тиск, МПа |
частота обертання, Об/хв. |
ККД |
втрати олії см3/хв |
||
|
номінальний |
максимальний |
номінальний |
максимальний |
||||||
|
Г15-22М |
14,7 |
20 |
19,2 |
6,3 |
12,5 |
960 |
2100 |
0,96 |
120 |
Література
t і такту
Т циклу
Т циклу
t 1 такту
.1 такту
Q., л/хв
t і такту
Q.і такту
Q.насаса
Q.насасаак
Vзар
Vроз
t