Файл: Сергиевский, Л. В. Наладка, регулировка и испытание станков с программным управлением учебное пособие.pdf

характеристики золотника (рис. 28) при отсутствии пол­ ной отсечки заметно уменьшается вблизи начала коор­ динат. Это уменьшение крутизны объясняется чрезмер­ ным предварительным открытием или перекрытием, а также закруглением или притуплением кромок рабочих щелей, вызываемых в результате эрозии острых кромок втулки и золотника.

Это явление почти не зависит от размеров золотника. Неустойчивость гидросистем может возникать по двум причинам: либо из-за неустойчивости всей системы, либо из-за неустойчивости части системы, обычно управляю­ щего золотника. Неустойчивость, вызываемая пульса­ цией давления в насосе и подобными периодическими воз­ мущениями, связана с резонансными колебаниями зо­ лотника. Явление неустойчивости потока является об­ щим, поскольку почти все виды потоков, за исключением случаев течения очень вязких жидкостей, по крайней мере частично неустойчивы. Когда жидкость обтекает препятствие или даже течет по гладкому каналу со ско­ ростью, превышающей определенную минимальную ве­ личину, ее течение неустойчиво; эта неустойчивость про­ является в образовании завихрений рабочей жидкости. Неустойчивость золотников не обязательно имеет ко­ лебательный характер, во многих случаях золотник может быть прижат к одному из упоров силами, которые суще­ ствуют и при постоянном расходе. В золотниках с неустой­ чивостью такого типа перепад давлений, действующих на некоторую площадь торца золотника, вызывает силу, перемещающую золотник в сторону открытия или закры­

тия рабочей щели.

Гидроусилителями называют усилительно-преобразо­ вательные устройства, которые позволяют управлять больщими мощностями. Они предназначены для управления

66

гидронасосами, гидродвигателями, регулируемыми дрос­ селями и клапанами. Различают одно,- двух- и трехкас­ кадные гидроусилители.

В гидросистемах объемного регулирования станков с ЧПУ наибольшее распространение получили гидроуси­ лители золотникового типа — золотник (I каскад) и сер­ воцилиндр (II каскад) и электрогидравлические усили­ тели — электромеханический преобразователь (I каскад), золотник (II каскад).

Гидроусилителям присущи недостатки, общие для си­ стем на гидравлических элементах (высокая точность изготовления отдельных деталей с целью уменьшения утечек и улучшения динамических характеристик, на­ пример для увеличения рабочего давления; зависимость вязкости рабочей жидкости от температуры, относитель­ ная сложность эксплуатационной наладки и др.).

Из существующего большого количества гидроусили­ телей, применяемых в различных типах станков, в рас­ сматриваемых станках с ЧПУ пока применены только два, один из которых приведен на рис. 29. Характерной

потока гидромотора (см. рис. 31). Методы ана­ лиза, принцип действия и расчет рассмотрены

вработах [9, 10]. Ь Гидроусилитель та- к

67

преобразователя. А это приводит к усложнению струк­ туры системы управления станка с ЧПУ. Если учесть, что собственная частота электромеханического преобразователя, примененного в станках с фазовой сис­ темой ЧПУ, лежит выше 100 Гц и при этом возникают трудности обеспечения устойчивости системы, то, оче­ видно, применение гидроусилителя с меньшей частотой снижает качественные характеристики системы. Такой системе управления гидроприводом присущи все недо­ статки, которые были рассмотрены для золотника. Кроме этих недостатков, гидроусилителям такого типа еще при­ суще и явление гистеризиса, а при появлении люфтов в системе усилителя появляются и фазовые ошибки, так как эти элементы охвачены электрической обратной связью.

Другой разновидностью гидроусилителей, применяе­ мых в станках с ЧПУ, является аксиально-плунжерный гидродвигатель, работающий с золотником вращения. Гидродвигатель с золотником образуют автономную сле­ дящую систему с жесткой отрицательной обратной связью по углу поворота выходного вала. Эта система при вра­ щении золотника шаговым двигателем может рассматри­ ваться как усилитель моментов (рис. 30).

Масло от лопастного насоса, вращаемого асинхронным

О

Рис. 30. Схема гидроусилителя моментов типа МГ-18

68

управляющего золотника 11 связан с шаговым двигате­ лем 1 и вращается во втулке 8. Во втулке имеются два отверстия, выходящие в проточку 4, соединенную с ли­ нией нагнетания насоса трубой 9, и два отверстия, выхо­ дящие в проточку 3, соединенную с линией слива тру­ бой 10. Отверстия во втулке 8, выходящие в проточки 2 и 5 через трубы 6, соединены с рабочими полостями гид­ родвигателя 7. В золотнике имеются четыре фрезерован­ ные канавки и четыре уплотняющих пояска. Когда зо­ лотник 11 находится в среднем положении, его уплотняю­ щие пояски перекрывают отверстия, выходящие в ка­ навки 3 и 4, и обе полости гидродвигателя заперты. Ра­ бочий орган станка не двигается. При повороте золот­ ника 11 от среднего положения в ту или другую сторону шаговым двигателем 1 одна из полостей гидродвигателя соединяется с линией нагнетания, а вторая — со сливом в бак. Гидродвигатель приходит в движение. Втулка 8 жестко связана с валом гидродвигателя. Вал гидродви­ гателя вместе с втулкой 8 поворачивается до тех пор, пока отвертия, входящие в проточки 3 и 4 втулки 8, не будут перекрыты поясками золотника И (жесткая обрат­ ная связь уменьшает рассогласование в системе). Угол поворота золотника 11 соответствует углу поворота шаго­ вого двигателя; следовательно, гидродвигатель точно от­ рабатывает углы поворота шагового двигателя 1.

Крутящий момент двигателя пропорционален перепаду давления в гидросистеме между обеими его полостями.

Гидроусилители имеют ряд преимуществ по сравнению с усилителями другого типа: меньшую инерционность

илучшие динамические характеристики, малые веса и габариты, кроме того, удобны для преобразования энер­ гии потока жидкости в механическую энергию и поз­ воляют управлять большими мощностями. Но им присущи

инедостатки: высокая точность изготовления отдельных деталей и, как следствие, быстрый износ при эксплуата­ ции, утечки масла и ухудшение из-за этого динамических характеристик, зависимость вязкости рабочей жидкости от температуры, относительная сложность эксплуатацион­ ной наладки.

Для гидроусилителей типа МГ-18 характерным не­ достатком является то, что при увеличении проходного сечения золотника момент на выходном валу гидродви­ гателя растет, а жесткость системы золотник—гидродви­ гатель падает.

69

Основные факторы, влияющие на устойчивость и точ­

Использование в станках с ЧПУ гидросистем управления имеет пока ряд преимуществ по сравнению с электричес­ кими системами приводов подач. В частности, они отли­ чаются большим диапазоном плавного изменения ско­ ростей гидродвигателей, удобством преобразования энер­ гии потока жидкости в механическую энергию поступа­ тельного и вращательного движений без промежуточных кинематических механизмов (редукторов), сочетанием большой выходной мощности, малыми габаритами, вы­ сокими динамическими качествами и т. д. Однако они обладают и рядом существенных недостатков. Большим недостатком гидроагрегатов системы являются утечки рабочей жидкости и то, что они сами могут быть источни­ ком загрязнений жидкости из-за наличия трущихся частей и продуктов износа. При правильном конструировании и качественном изготовлении элементов и узлов гидроагре­ гатов и надлежащем обслуживании эти утечки и загрязне­ ния могут быть сведены до минимума, но сделать гидро­ систему абсолютно чистой и лишенной утечек невозможно. Вторым большим недостатком гидросистем является то, что свойства рабочей жидкости и ее физические пара­ метры быстро меняются от загрязнений и внешних фак­ торов. Как и в первом случае, устранить этот недостаток можно только качественным подбором рабочей жидкости и особенно путем надлежащей эксплуатации.

Настоящий раздел дает элементарные сведения о свой­ ствах рабочих масел и проблемах, встречающихся при эксплуатации гидросистем станков с ЧПУ.

Жидкости считаются несжимаемыми, в действитель­ ности же все гидросистемы засасывают хотя бы незначи­ тельное количество воздуха, который смешивается с жидкостью. В результате длительной работы системы все масло оказывается насыщенным воздухом и содержит значительный объем воздуха в виде мельчайших пузырь­

70