Каталог
Каталог

Пневмогидравлические приводы

Так называемая «податливость» пневматических приводов, воз­никающая в результате действия переменных нагрузок в оборудова­нии, накладывает некоторые ограничения на применяемость пневма­тики в качестве привода его рабочих органов. Избежать этого можно, если использовать в качестве движущего органа пневматический ци­линдр, а элемента, демпфирующего и регулирующего скорость рабоче­го стола, – гидравлический цилиндр. Эта система представляет собой пневмогидравлический привод.

Гидравлический регулятор в этом случае представляет собой гид­роцилиндр с замкнутой циркуляцией рабочей жидкости (обычно это минеральное масло).

Пневмогидравлические приводы являются весьма эффективным средством получения больших усилий выходного звена при использо­вании сжатого воздуха низкого давления цеховых магистралей (0,4– 0,6 МПа). Пневмогидравлические приводы по сравнению с гидравли­ческими имеют ряд преимуществ.

  1. Создают и поддерживают в течение длительного времени высо­кое давление масла без расхода энергии и образования тепла в гидро­системе. Сжатый воздух расходуется только при перемещении порш­ней гидроцилиндров (например, при зажиме заготовок и разжиме го­товых деталей).
  2. Управление гидросистемой производится в пневмосистеме уси­ления давления. Это сокращает использование дорогостоящих распре­делителей и регулирующей аппаратуры.
  3. Более компактны и просты, чем идентичные им гидравлические приводы. Это позволяет располагать их в любой части оборудования или около него.
  4. Отсутствие вращающихся частей в приводе увеличивает его ре­сурс.

Исходной энергией в пневмогидравлических приводах является потенциальная энергия сжатого воздуха, получаемого из компрессор­ных установок. Воздух в систему поступает через пневмораспределите-ли. Схема гидрораспределителя с пневматическим управлением с пер­вой ступенью усиления приведена на рис.5.1. Основной золотник 2 гид­росистемы приводится в движение двумя пневматическими сервоцилиндрами 1 и 3, управляемыми пневмораспределителем 5 с электромаг­нитом 4. В зависимости от положения сердечника электромагнита 4, приводящего в движение вспомогательный пневмозолотник, сжатый воздух подается к пневмоцилиндрам 1 или 3. Этим осуществляется уп­равление основным распределительным золотником 2.

Гидрораспределитель с пневмоуправлением

Рис.5.1. Гидрораспределитель с пневмоуправлением

Пневмогидравлические приводы широко используются в конст­рукциях металлообрабатывающих станков и другого технологическо­го оборудования, зажимных приспособлениях и других устройствах.

Принципиальная схема пневмогидравлического привода показа­на на рис.5.2. Сжатый воздух подается в цилиндр 1, шток которого яв­ляется поршнем гидроцилиндра 2. Масло из цилиндра 2 поступает по трубопроводу 3 в гидроцилиндр 4, шток которого создает силу F. Об­ратный ход поршней цилиндров 1 и 4 происходит за счет усилий пру­жин 5 и 6. Если рабочий ход поршней велик, то обратный ход может осуществляться сжатым воздухом. Резервуар 7 предназначен для по­полнения утечек масла в системе. Конструктивно вся схема может быть реализована либо в виде единого бло­ка, либо с отдельно вынесенным гидроцилиндром 4. Во втором случае компактный цилиндр 4 устанавливают вместе с исполнительным органом, а блок цилиндров 1 и 2 располагают вне рабочей зоны оборудования.

В пневмогидравлических систе­мах применяют пневмогидравличес­кие преобразователи (мультипликато­ры - усилители давления), нагнетающие масло в гидросистему при поступле­нии сжатого воздуха в пневматичес­кую полость усилителя, и пневмогид­равлические насосы, беспрерывно наг при прямом, так и при обратном ходе пневматического поршня. Пневмогидравлические преобразователи бывают прямого (одинарного) и последовательного (двойного) дейст­вия. Пневмогидравлические преобразователи прямого действия, как наиболее простые по конструкции, получили наиболее широкое расп­ространение. Такие преобразователи состоят из пневматического и гидравлического цилиндров. Шток поршня пневматического цилинд­ра является одновременно плунжером гидравлического цилиндра. Уп­равление усилителем осуществляется пневматическим распредели­тельным краном.

Принципиальная схема пневмогидравлического привода   

Рис.5.2. Принципиальная схема пневмогидравлического привода       

Пневмогидравлический преобразователь давления прямого действия (рис.5.3) состоит из пневматического цилиндра, в котором перемеща­ется поршень 2, и гидравлического цилиндра 4 со шток-плунжером 3, связанным с поршнем 2. Под действием давления сжатого воздуха пор­шень вместе со шток-плунжером движется вправо, создавая при этом высокое давление масла во всей гидравлической системе.

Схема пневмогидравличеекого давления прямого действия

Рис.5.З. Схема пневмогидравличеекого давления прямого действия

Так как система поршень-шток в рабочем состоянии находится в равновесии, усилие, с которым сжатый воздух действует на поршень, равно усилию, с которым масло воздействует на шток-плунжер, т.е. F1 = F2,где F1 - усилие, приложенное к поршню; F2 - усилие, прило­женное к шток-плунжеру; или p1S1 = p2S2, где p1 - давление воздуха в пневмоцилиндре; p2 - давление масла в гидроцилиндре; S1 - площадь поршня пневмоцилиндра; S2 - площадь шток-плунжера. Откуда p2=p1(S1/S2).

Поэтому давление масла, создаваемое в гидравлическом цилиндре преобразователя давления, во столько раз больше давления сжатого воздуха в пневмоцилиндре, во сколько раз площадь воздушного порш­ня больше площади шток-плунжера.

Давление масла в преобразователе увеличивается по сравнению с давлением воздуха в пневмосистеме прямо пропорционально отноше­нию квадратов их диаметров.

Принимая во внимание потери на трение в уплотнениях поршня и штока, составляющие примерно 10-15%, т.е. учитывая коэффициент полезного действия передачи ,равный примерно 0,9-0,85.

Как видно из приведенных соотношений, пневмогидравлические преобразователи при соответствующем выборе диаметров поршня и штока позволяют получить очень большое увеличение давления.

Практически давление масла, создаваемое пневмогидравлическими преобразователями, колеблется в пределах 6-15 МПа.

Дальнейшее увеличение давления в приводе связано со значитель­ным увеличением габаритов преобразователя, повышенным требова­нием к качеству обработки подвижных соединений, надежности уплот­нений, а также герметичности соединений.

Существенным недостатком привода, представленного на рис.5.3 является сравнительно небольшой ход поршня пневмоцилиндра 1, не­обходимый для получения относительно небольших перемещений штока цилиндра 4. Для устранения этого недостатка разработан ряд конструкций, позволяющих осуществить предварительный быстрый подвод штока, а давление жидкости увеличивать только в конце хода штока гидроцилиндра (рис.5.4). Поршень 3 в цилиндре 2 под давлени­ем сжатого воздуха, поступающего через штуцер 1, перемещается вправо, создавая в полости 16 гидроцилиндра 2, заполненной маслом, небольшое давление. Последнее создается за счет сжатия пружины 7 подвижной шайбой 6. Масло через окно 15 и канал 14 в штоке 4 вытес­няется в полость 13 гидроцилиндра 9. При этом поршень 8 перемещает­ся быстро вправо до контакта штока 11с заготовкой 12. Увеличение давления масла в гидроцилиндре 9 достигается в конце хода поршня 3, когда окно 15 штока 4 полностью войдет во втулку 5. Обратный ход привода происходит за счет подачи сжатого воздуха в цилиндр 9 через штуцер 10. При равенстве диаметров пневмо- и гидроцилиндров такая конструкция обеспечивает на штоке гидроцилиндра силу, в 200-250 раз большую, чем на штоке пневмоцилиндра.

Пневмогидравличеекий привод

Рис.5.4. Пневмогидравличеекий привод

На рис.5.5 показан стационарный преобразователь давления пря­мого действия, который состоит из пневматического цилиндра 9 и прифланцованного к нему гидравлического цилиндра 5. В них соот­ветственно перемещаются поршень 7 и шток-плунжер 6. Преобразова­тель монтируется в вертикальном положении на нижнюю крышку. Пневматический трехходовой кран управления 2 и манометр 3 закреп-ленынакронштейне. Кожух защищает трубопроводыотповреждения. Преобразователь работает по прямому циклу: зажим заготовки и раз­жим готовой детали. При повороте рукоятки крана управленияв поло­жение зажима сжатый воздух по трубопроводу 8 поступает через от-верстияв нижней крышке вполость A пневматического цилиндра. При этом поршень 7 перемещается вверх. Полость Б цилиндра в это время через трубопровод 4 и кран соединяется с атмосферой. Масло, под дав­лением во столько раз большим давления воздуха, во сколько площадь поршня больше площади штока, вытесняется шток-плунжером из по­лости В через распределительную гидропанель 1 в рабочую полость гид­роцилиндров 10. В результате этого осуществляется зажим заготовки.

При повороте рукоятки крана в положение разжима сжатый воз­дух по трубопроводу 4 подается в полость Б пневмоцилиндра, переме­щая поршень и шток-плунжер вниз. Полость А при этом соединяется с атмосферой. Поршни рабочих цилиндров перемещаются в исходное положение под действием возвратных пружин.

Преобразователь монтируется на столе станка и соединяется с ра­бочими цилиндрами приспособления посредством жестких трубопро­водов. При стационарном соединении преобразователя соединение осуществляется посредством гидропанели. При поочередном соедине­нии с несколькими приспособлениями, расположенными на столе станка, преобразователь соединяется с цилиндрами с помощью полу­муфты, позволяющей производить быстрое соединение и разъедине­ние преобразователя с приспособлениями.

Преобразователь давления прямого действия

Рис.5.5. Преобразователь давления прямого действия

На рис.5.6 показана схема приспособления со встроенным пневмо-гидравлическим преобразователем давления прямого действия. К кор­пусу приспособления 2 присоединен пневматический цилиндр 1. Под действием давления сжатого воздуха поршень 3 перемещается вправо. Шток-плунжер 4, связанный с поршнем, перемещается в ту же сторону, создавая в масляном цилиндре давление масла.

Давление масла передается одновременно четырем рабочим плун­жерам 5. Они, в свою очередь, передают усилие зажимным элементам приспособления.

Схема пневмогидравлического приспособления со встроенным преобразователем прямого действия

Рис.5.6. Схема пневмогидравлического приспособления со встроенным преобразователем прямого действия

Усилие на рабочем плунжере возрастает по сравнению с усилием на штоке прямо пропорционально отношению квадратов их диаметров.

Гидравлическая система пневмогидравлического приспособления представляет собой замкнутую масляную систему, состоящую из гид­равлического цилиндра, выполненного в виде расточки в корпусе. Пробка 6 служит для заполнения маслом гидросистемы. В верхней час­ти приспособления имеется выфрезерованное углубление 7, служащее масляным резервуаром для пополнения утечек в масляном цилиндре. Обратный ход поршня со шток-плунжером происходит при переклю­чении рукоятки распределительного крана, обусловливающего пос­тупление сжатого воздуха в противоположную полость. Рабочие плунжеры перемещаются в исходное положение пружинами зажимных элементов.

Преобразователи давления прямого действия, непосредственно передающие высокое давление масла рабочим плунжерам или сило­вым гидроцилиндрам приспособления, наиболее просты по конструк­ции. Стоимость их изготовления также более низкая. Работа таких преобразователей сводится к простейшему циклу: зажим и разжим из­делия. Однако применение преобразователей прямого действия огра­ничивается только случаями, когда требуется небольшой ход рабочих плунжеров, а также когда количество рабочих плунжеров невелико. В противном случае резко возрастают габариты преобразователя.

Действительно, так как рабочая жидкость—масло практически несжимаема, объем масла, вытесняемый шток-плунжером, будет равен объему, потребному на перемещение рабочего плунжера: V1 = V2, где V1– объем масла, вытесняемого шток-плунжером; V2- объем масла, не­обходимый для перемещения плунжера.

Так как увеличение усилия на рабочем плунжере по сравнению со шток-плунжером пропорционально отношению квадратов их диамет­ров, а перемещение рабочего плунжера обратно пропорционально этому отношению, следовательно, во сколько раз выигрывают в силе, во столько же раз проигрывают в расстоянии.

Перемещение шток-плунжера пневмогидравлического преобразо­вателя увеличивается с перемещением рабочих плунжеров обратно пропорционально отношению квадратов их диаметров и количеству рабочих плунжеров.

Например, если диаметр шток-плунжера равен 40 мм, число рабо­чих плунжеров диаметром 60 мм равно 6, ход плунжера 20 мм, то необ­ходимое перемещение шток-плунжера равно L = 270 мм.

Преобразователи давления последовательного действия обеспечи­вают высокое давление масла и большие по величине перемещения ра­бочих плунжеров (или поршней рабочих цилиндров) приспособления при малых перемещениях поршня пневмоцилиндра.

Основным отличием преобразователя этого типа от преобразова­теля прямого действия является наличие дополнительной полости низ­кого давления масла, которая является в то же время масляным резер­вуаром.

Перемещение поршней рабочих цилиндров осуществляется за счет потока масла низкого давления. Полость для масла низкого давления благодаря большому диаметру имеет небольшую длину.

Так как в противоположность преобразователям прямого дейст­вия знаменатель дроби гораздо больше, чем числитель, то ход поршня значительно меньше хода рабочего плунжера. Объем полости для мас­ла низкого давления преобразователя незначителен. Это обусловлено тем, что расход масла высокого давления необходим лишь для попол­нения объема гибкого шланга, расширяющегося при высоком давле­нии, пополнения утечек масла в системе, сжатия воздушных мешков при наличии их в гидросистеме. Таким образом, в преобразователях давления последовательного действия ход шток-плунжера сокращен до минимума. Это значительно уменьшает габаритные размеры преоб­разователя.

Эти преобразователи обеспечивают предварительный зажим об­рабатываемых заготовок с небольшим усилием, что дает возможность корректирования вручную погрешности установки заготовки.

Работа преобразователя осуществляется по следующему последо­вательному замкнутому циклу.

  1. Подвод обрабатываемой заготовки к установочным элементам приспособления и предварительный зажим ее при низком давлении масла с небольшими усилиями.
  2. Окончательный ее зажим при высоком давлении масла.
  3. Разжим детали. При этом происходит слив масла из рабочих ци­линдров в полости низкого и высокого давления преобразователя.

На рис.5.7 дана схема пневмогидравлического преобразователя последовательного действия. Воздушная сеть питания преобразовате­ля состоит из следующей предохранительной, контрольно-регулирую­щей аппаратуры и аппаратуры управления, которая гарантирует нор­мальную работу преобразователя, а также обеспечивает безопасность работы приспособления путем блокирования преобразователя с элект­роприводом станка:

Схема пневмогидравлического преобразователя последовательного действия

Рис.5.7. Схема пневмогидравлического преобразователя последовательного действия

  1. соединительная муфта 1, обеспечивающая посредством накид­ной гайки быстрое присоединение преобразователя к сети подачи сжа­того воздуха;
  2. проходной кран 2, служащий для включения и отключения пре­образователя от воздушной сети;
  3. водоотделитель 3, обеспечивающий конденсацию и улавлива­ние влаги и очистки сжатого воздуха от частиц грязи и пыли;
  4. масленка 4, служащая для смазывания подвижных частей аппа­ратуры и преобразователя;
  5. реле давления 5, встроенное для предотвращения аварий путем отключения электродвигателей станка в случае падения давления воз­духа в сети ниже допускаемого;
  6. регулятор давления 6, служащий для уменьшения давления сжа­того воздуха, поступающего из воздушной сети, и поддержания посто­янного давления на требуемом уровне;
  7. обратные клапаны 7, предназначенные для предотвращения мгновенного выхода сжатого воздуха из рабочей камеры преобразова­теля. В промежутке между ними образуется зона повышенного давле­ния в случае падения давления в сети. Это обеспечивает закрепление обрабатываемой заготовки до тех пор, пока станок, отключенный с помощью реле давления, полностью не остановится;
  8. распределительный четырехходовой кран 8, служащий для уп­равления преобразователем давления.

Преобразователь давления последовательного действия работает следующим образом (рис.5.7.). При повороте рукоятки распределительного крана в положение, соответствующее предварительному зажиму обрабатываемой заготов­ки, сжатый воздух по трубопроводу I подается в полость А. При этом поршень 11, перемещаясь вправо, вытесняет масло из полости Б по трубопроводу II в разделительный клапан 12 под давлением, равным давлению подводимого к преобразователю воздуха, и, затем, через гибкий шланг III и соединительную муфту 13 в гидросистему приспо­собления. При этом прихваты под действием поршней рабочих цилин­дров 14 прижимают обрабатываемую заготовку с усилиями, соот­ветствующими низкому давлению масла.

При повороте рукоятки крана в положение, которое соответству­ет окончательному зажиму заготовки, сжатый воздух по трубопрово­ду IV поступает в полость В. При этом поршень 9 вместе с плунже­ром 10 перемещается вправо. Масло под высоким давлением из полости Г поступает под плунжер разделительного клапана, который перемещаясь перекрывает кони­ческое отверстие. Таким образом, перекрывается сообщение между по­лостями Б и Г . Благодаря наличию кольцевой выточки на плунжере клапана, полость Г сообщается с гидросистемой приспособления.

Преобразователи давления последовательного действия могут поо­чередно обслуживать несколько приспособлений. Для этой цели преоб­разователь соединяют с гидросистемой приспособления специальной муфтой 13, которая позволяет быстро соединять и отсоединять гидро­систему приспособления от преобразователя. Конструкция муфты не дает возможность маслу вытекать из гидросистемы приспособления и преобразователя. Поэтому отпадает необходимость заполнения маслом гидросистем при повторных присоединениях приспособления. Так как управление пневмогидравлическим преобразователем происходит в пневматической системе, а масляная система преобразователя и приспо­собления является замкнутой, преобразователь давления может обслуживать одновременно только одно приспособление.

Преобразователь давления диафрагменного типа

Рис.5.8. Преобразователь давления диафрагменного типа

Преобразователь давления диафрагменного типа (рис.5.8) состоит из воздушного цилиндра и двух камер низкого и высокого давления. Камера низкого давления, которая является одновременно масляным резервуаром, образована кольцевыми расточками в корпусе 6 и крыш­ке 8 цилиндра, соединенных винтами 17. Воздушная и масляная каме­ры низкого давления разделены диафрагмой 9 из маслостойкой твердой резины. Камерой высокого давления является гидроцилиндр, состоящий из стальной втулки 5 и крышки 10. Воздушный цилиндр об­разован трубой 4, зажатой между корпусом и задней крышкой 13, стянутыхчетырьмя шпильками 15 и гайками 12. Воздушный поршень 3 перемещается в пневматическом цилиндре. Шток-плунжер 16 связан с поршнем съемной шайбой 14 и перемещается в гидроцилиндре высо­кого давления. Для амортизации удара поршня о крышку при обрат­ном ходе использован резиновый буфер 1.

Камеры высокого и низкого давления разделены посредством кла­пана, который ввернут в крышку цилиндра высокого давления. В кор­пусе 27 этого клапана выполнено центральное отверстие с конусом. Плунжер 23 притерт к отверстию и конусу корпуса. Он поджат пру­жинкой 22, заставляющей плунжер прижиматься торцом к крышке 20. В плунжере сделаны кольцевая канавка и четыре радиальных паза.

Перпендикулярно центральному отверстию в корпусе выполнено отверстие, в котором установлен обратный шариковый клапан, состо­ящий из шарика 25, поджатого пружиной 24. При предварительном за­жиме обрабатываемой заготовки сжатый воздух, поступающий через штуцер 18, действует на диафрагму. В результате этого масло из каме­ры низкого давления по трубопроводу 26 поступает в разделительный клапан. Плунжер последнего под действием пружины открывает дос­туп маслу в гидросистему приспособления, атакже через обратный ша­риковый клапан в гидроцилиндр высокого давления, пополняя утечки.

При окончательном зажиме заготовки сжатый воздух поступает через штуцер 11 под поршень пневмоцилиндра, заставляя шток-плун­жер двигаться вправо. Масло изцилиндра высокого давления поступа­ет в разделительный клапан и далее через отверстия в клапане под плунжер. Плунжер, снимая пружинку, переместится вниз, плотно вхо­дя в коническое отверстие во втулке, перекрывая доступ масла в каме­ру низкого давления. Через кольцевую втулку в плунжере под высоким давлением подается в гидросистему приспособления. Заполнение мас­лом резервуара осуществляется через отверстие, закрытое пробкой 7. Контроль давления воздуха и масла выполняется манометрами 2 и 21 низкого и высокого давления.

Обратный ход поршня происходит засчет подачи сжатого воздуха через штуцер 19 во внештоковую полость пневмоцилиндра. Воздух из рабочей полости и из-под диафрагмы уходит в атмосферу через расп­ределительный кран. Возврат поршней рабочих гидроцилиндров в на­чальное положение происходит под действием пружин, создающих давление в гидросистеме не менее 0,2 МПа, или же под действием сжа­того воздуха, поступающего в нерабочую полость рабочих гидроци­линдров. Слив масла из цилиндра в полость низкого давления осущес­твляется через разделительный клапан, плунжер которого перемеща­ется под действием пружины, в камеру низкого и высокого давления.

Отношение площадей поршня и шток-плунжера преобразователя выполнено 16:1. Поэтому давление масла в гидросистеме, создаваемое преобразователем, без учета тренияв 16раз больше давления воздуха в пневмосети.

Пневмогидравлические преобразователи изготавливаются трех ти­поразмеров с расходом масла низкого давления 400, 900 и 2000 см1 при соответствующем расходе масла низкого давления 50, 100 и 200 см3.

Диаметры поршней и плунжера для трех типоразмеров преобразо­вателей соответственно: 120,160,200; 30,40, 50 мм. Габаритные разме­ры преобразователей (длина и высота) в мм соответственно равны 270x250; 285x288; 370x333.

Согласующий клапан
Рис.5.9. Согласующий клапан

Диафрагменный преобразователь давления может действовать и без предварительного зажима обрабатываемых заготовок. При этом управление работой преобразователя осуществляется 3-ходовым воз­душным распределительным краном, рукоятка которого при работе устанавливается в положении зажима, минуя положение предвари­тельного зажима. Последовательность работы камеры низкого и высо­кого давления масла реализуется введением в схему согласующего кла­пана, в котором время отставания работы полостей низкого и высокого давления регулируется дросселем. На рис.5.9 показан согла­сующий клапан, который присоединяется к задней крышке преобразо­вателя с помощью штуцера 15. Клапан состоит из двух свинченных корпусов 1 и 10. Штуцер 14 присоединяется к выходному отверстию разделительного клапана. Правый штуцер состыкован с воздухопро­водом, который подведен к камере низкого давления. При повороте рукоятки крана в положение зажима сжатый воздух поступает под ди­афрагму и вытесняет масло через разделительный клапан в гидросисте­му приспособления. В то же время масло поступает через левый штуцер в согласующий клапан.

За счет настройки дросселя 5 устанавливается требуемое отстава­ние работы поршня 6. Он срабатывает лишь после того, как обрабаты­ваемая заготовка будет доведена до установочных баз и предваритель­но зажата под действием масла низкого давления. После настройки дроссель контрится гайкой 4 и закрывается колпачком 3 с уплотнени­ем 2. После поступления масла под поршень 6 последний переместится вправо, сжимая пружину 9. Плунжер 8, нажимая на шарик 12, сжимает пружину 13, открывая доступ воздуха под пневматический поршень преобразователя. Происходит окончательный зажим заготовки. Поршень и плунжер уплотнены резиновыми кольцами 7 и 11. При раз­жиме детали плунжер 8 под действием пружины вытесняет масло через обратный клапан 16 и левый штуцер в масляные камеры преобразова­теля. Воздух из пневмоцилиндра преобразователя через шарик 12 и штуцер 14 уходит в атмосферу.

Пневмогидравлический диафрагменный преобразователь давления к вертикально-фрезерным станкам (рис.5.10.) имеет малые размеры, удобство в управлении, хорошую компоновку устройства со станком.

Пневмогидравлический преобразователь представляет собой (рис.5.11) систему из двух блоков, каждый из которых состоит из пнев­матического и гидравлического цилиндров. Конструкция блока низко­го давления выполнена так, что сжатый воздух действует на жидкость через диафрагму. Все ступени цикла выполняются последовательно путем ручного переключения трехпозиционного распределительного крана. На случай, когда в работу вступает большое число гидроцилинд­ров приспособления и может оказаться, что масла в системе будет недос­таточно, в системе предусмотрен дополнительный гидроцилиндр.

Преобразователь работает по следующему замкнутому циклу.

  1. Предварительный зажим (рис.5.11а). Воздух из сети под давле­нием 0,4 МПа поступает по трубопроводу в верхнюю полость гидро­цилиндра 1, воздействует на диафрагму, и масло по трубопроводу из нижней полости гидроцилиндра поступает в полость А рабочего ци­линдра 2, а из него уже к приспособлению на предварительный зажим.
  2. Окончательный зажим (рис.5.11б). Воздух из системы поступает в верхнюю часть полости Б рабочего цилиндра 2, воздействуетна верх­ний поршень и в то же время по каналу в штоке 3 поступает в верхнюю часть полости В и давит на второй (нижний) поршень. Два поршня на общем штоке обеспечивают при рабочем ходе в 1,9 раза большее уси­лие на штоке, чем при обычном цилиндре такого же диаметра с одним поршнем. Шток, перемещаясь вниз, перекрывает отверстие, соединяю­щее цилиндр 2 с гидроцилиндром 1, и масло уже под высоким давлени­ем подается в приспособление. Теперь происходит окончательный за­жим под давлением масла 10 МПа.

Пневмогидравлический усилитель к фрезерным станкам

Рис.5.10. Пневмогидравлический усилитель к фрезерным станкам: 1 - корпус, 2 - масляный бак; 3 - трубопровод; 4 - шланг, 5 - болт, 6 - пневмоцилиндр, 7- нижняя крышка; 8, 10, 11 - штуцера; 9 - маслопровод; 12 - манометр

Схема пневмогидравличеекого усилителя

Рис.5.11. Схема пневмогидравличеекого усилителя

3. Раскрепление детали (рис.5.11в). Сжатый воздух из пневмосис-темы подается в нижнюю часть полости В и в нижнюю часть полости Б пневмоцилиндра 2. Шток перемещается вверх, открывает отверстие, соединяющее пневмоцилиндр 2 с гидроцилиндром 1. Масло по этому каналу и трубопроводу из приспособления поступает в гидроцилиндр. Сжатый воздух одновременно поступает в нижнюю полость рабочего цилиндра приспособления. При этом происходит раскрепление детали.

На рис.5.12. показана общая схема монтажа пневмогидравлического преобразователя на вертикально-фрезерном станке. При включе­нии крана управления 4 сжатый воздух по трубопроводам 1 и 2 под давлением 0,4-0,5 МПа из магистрали подается в пневмогидравлический преобразователь давления 3, откуда масло по маслопроводу 5 подается в рабочие цилиндры приспособления.

Схема монтажа пневмогидравличеекого усилителя на вертикально-фрезерном станке

Рис.5.12. Схема монтажа пневмогидравличеекого усилителя на вертикально-фрезерном станке

Пневмогидравлический преобразователь давления последова­тельного действия с двумя резиновыми диафрагмами по принципу работы и конструкции аналогичен преобразователю с одной диафраг­мой. Отличие заключается в том, что обратный ход рабочих цилинд­ров (рис.5.13) осуществляется не пружинами рабочих цилиндров и не сжатым воздухом, как в преобразователях с одной диафрагмой, а мас­лом низкого давления. Полость А масла низкого давления, которая об­разована второй диафрагмой, является резервуаром масла, расходуе­мого на обратный ход рабочих цилиндров. При разжиме сжатый воз­дух поступает под диафрагму 1 и вытесняет масло из полости А через отверстие 2 в штоковую полость рабочих цилиндров. В результате это­го происходит обратный ход поршней. Недостатком конструкции яв­ляется отсутствие разделительного клапана. Роль разделительного клапана выполняет плунжер 3, перекрывающий при окончательном зажиме обрабатываемой заготовки во время перемещения вправо от­верстие, соединяющее полость низкого давления масла Б и полость вы­сокого давления В. Так как при разделении этих полостей отсутствуют уплотнительные кольца, нужно чтобы плунжер и втулка 4 были тща­тельно притерты для избежания утечек.

Преобразователи давления диафрагменного типа при положитель­ных качествах (малые габариты, простота конструкции) имеют недоста­ток, который заключается в быстром выходе из строя резиновой диаф­рагмы, работающей со знакопеременной нагрузкой. Для долговечной службы преобразователя необходимо качественное изготовление диафрагмы при соответствующих химическом составе и механических характеристиках.

Преобразователь последовательного действия с двумя диафрагмами

Рис.5.13. Преобразователь последовательного действия с двумя диафрагмами

При отсутствии масла в полости низкого давления нельзя вклю­чать рукоятку в положение зажима. Это обусловлено тем, что под дав­лением воздуха диафрагма плотно прилегает к крышке преобразовате­ля, после чего невозможно без разборки преобразователя заполнить полость маслом.

Бездиафрагменный пневмогидравлический преобразователь (рис.5.14.) состоит из корпуса 1, к которому присоединен болтами ци­линдр 2 с помощью крышки 3. Его габариты 180x260x420 мм Пор­шень 11 перемещается в цилиндре, а связанный с ним шток-плунжер 12 - в расточке корпуса, которая является гидроцилиндром высокого дав­ления. При повороте рукоятки крана 4 в положение предварительного зажима сжатый воздух по трубопроводу 5 подается в полость масла низкого давления. Под действием сжатого воздуха масло под давлени­ем 0,4-0,5 МПа поступает через три отверстия 6 в полость А и оттуда через втулку 7 и трубопровод 8 в гидросистему рабочих цилиндров 9 приспособления. Поршень 10 передает усилие предварительного зажи­ма элементам приспособления.

При повороте рукоятки крана в положение окончательного зажи­ма сжатый воздух подается под поршень пневмоцилиндра, перемещая его и соединенный с ним шток-плунжер вправо. Масло из полости А через три отверстия 6 течет в полость масла низкого давления до тех пор, пока плунжер, перемещаясь вправо, не перекроет отверстия. Пос­ле этого давление в полости А и гидросистеме приспособления увели­чивается и достигает 5-6 МПа. Происходит окончательный зажим за­готовки.

Бездиафрагменный пневмогидравлический преобразователь

Рис.5.14. Бездиафрагменный пневмогидравлический преобразователь

Чашеобразный латунный манжет 17 толщиной 0,5 мм и с накло­ном стенок 1°30' обеспечивает уплотнение цилиндра. Уплотнение меж­ду полостью низкого давления и воздушным цилиндром осуществлено двумя резиновыми кольцами 9, между которыми выполнено дренаж­ное отверстие 16.

Внутренняя поверхность чугунного корпуса 1 пропитана бакели­товым лаком. Крышка 15 закрывает полость масла низкого давления. При повороте рукоятки крана в положение разжима сжатый воздух по­дается по трубопроводу 13 в противоположную полость пневмоцилин-дра и по трубке 14 в обратную полость рабочих гидроцилиндров прис­пособления. При этом поршень 11 со шток-плунжером движется влево, и масло из рабочих цилиндров поступает через полость А и три отверс­тия 6 в полость низкого давления масла.

Конструкция такого преобразователя более проста из-за отсутст­вия диафрагмы и разделительного клапана.

Преобразователь давления бездиафрагменного типа показан на рис.5.15а. Преобразователь состоит из воздушного цилиндра и двух гидроцилиндров низкого и высокого давления. Воздушный ци­линдр 14 и гидроцилиндр низкого давления 11 соединены посредством фланца 12. В нижнем фланце воздушного цилиндра 15 имеются четыре отверстия для закрепления преобразователя. Внутри гидроцилинд­ра 11 расположен цилиндр высокого давления 6. Он состоит из сталь­ной втулки, прикрепленной четырьмя винтами 4 к промежуточному фланцу. Поршень 1 пневмоцилиндра связан шайбой 2 со шток-плунже­ром гидроцилиндра давления 3. В торце цилиндра 6 смонтирован раз­делительный клапан 7. Маслоуказатель 9 служит для контроля уровня масла в цилиндре низкого давления.

Преобразователь давления бездиафрагменного типа

Рис.5.15. Преобразователь давления бездиафрагменного типа

При предварительном зажиме обрабатываемой заготовки сжатый воздух поступает в штуцер 19, ввернутый в промежуточный фланец 12, и далее через взаимно перпендикулярные отверстия во фланце и труб­ку 10, в верхнюю полость гидроцилиндра низкого давления 11.

Под давлением сжатого воздуха масло через трубки 5 и 17 посту­пает в разделительный клапан и далее в гидросистему приспособления. Давление масла контролируется манометром 8. При окончательном зажиме сжатый воздух через штуцер 16 отверстия во фланце поступает под поршень воздушного цилиндра. При этом масло из цилиндра вы­сокого давления под действием шток-плунжера поступает через разде­лительный клапан в гидросистему приспособления, осуществляя окон­чательный зажим заготовки. Обратный ход поршня происходит за счет поступления сжатого воздуха через штуцер 13 в верхнюю полость пневмоцилиндра, а из нижней полости пневмоцилиндра и верхней по­лости гидроцилиндра уходит через распределительный кран в атмос­феру. Слив масла в гидроцилиндр низкого давления 11 осуществляется через разделительный клапан пружинами рабочих гидроцилиндров или под действием сжатого воздуха, подводимого к цилиндрам. Для транспортирования преобразователя служат два крюка 18.

Отношение диаметров поршня и шток-плунжера 25:1, следова­тельно, преобразователь создает без учета трения давление масла, уве­личенное в 25 раз по сравнению с давлением воздуха. Диаметр поршня 200 мм, диаметр шток-плунжера 40 мм. Расход масла низкого давления 3000 см3 . Расход масла высокого давления 175 см3.

На рис.5.15б показаны два варианта пневмогидравлических схем: первый вариант с обратным ходом поршней рабочих цилиндров под действием возвратных пружин для приспособлений с цилиндрами дву­стороннего действия, второй вариант с обратным ходом поршней ци­линдров под действием сжатого воздуха для приспособлений с цилинд­рами одностороннего действия.

Пневмогидравлический преобразователь давления поршневого типа (рис.5.16). В отличие от преобразователей диафрагменного типа пред­варительный зажим обрабатываемых заготовок осуществляется давле­нием воздуха не на резиновую диафрагму, а на поршень, вытесняющий масло из полости низкого давления в гидросистему зажимных приспо­соблений. Воздушная и масляная среда в полости низкого давления масла разделены поршнем. Это способствует отсутствию в масляной полости воздушных мешков, загрязнения масла и адсорбции воздуха в масляную среду. Преобразователь состоит из воздушной полости окончательного зажима А, воздушной полости предварительного за­жима Б, полости низкого давления масла - предварительного зажи­ма В, полости высокого давления масла Г. При повороте рукоятки в положение предварительного зажима сжатый воздух поступает через отверстие 1 в нижнюю часть воздушной полости предварительного за­жима Б. Двухступенчатый поршень 2 движется вверх, создавая в по­лости В давление в 2 раза большее, чем давление воздуха, благодаря разности площадей ступеней поршня. Масло из полости Б через разде­лительный клапан поступает в рабочие цилиндры приспособления. Та­ким образом, усилие предварительного зажима увеличивается, что га­рантирует точную установку заготовки в приспособлении при предва­рительном зажиме.

Схема пневмогидравлического преобразователя давления поршневого типа

Рис.5.16. Схема пневмогидравлического преобразователя давления поршневого типа

При повороте рукоятки крана в положение окончательного зажи­ма сжатый воздух через отверстие 3 подается в нижнюю часть воздуш­ной полости А. При этом поршень 4 и соединенный с ним шток-плун­жер 5 перемещаются вверх, вытесняя масло из полости Г через раздели­тельный клапан в гидросистему приспособления, окончательно зажи­мая заготовку.

Обратный ход воздушных поршней 2 и 4 происходит под давлени­ем сжатого воздуха. Такая конструкция преобразователя гарантирует отвод поршня 2 в исходное положение независимо от возвратных пру­жин рабочих цилиндров. При переключении рукоятки крана управле­ния в положение разжима сжатый воздух поступает одновременно че­рез отверстие 7 в верхнюю часть полости Б и отверстие 6 в верхнюю часть полости А. При этом оба поршня перемещаются вниз в исходное положение. Резиновые буферы 8 и 9 служат для предотвращения уда­ров поршней о фланцы.

Малогабаритный пневмогидравлический преобразователь давления предназначен для питания пневмогидравлических приспособлений, в которых обрабатываются заготовки малогабаритных деталей (рис.5.17.)

Объем масла низкого давления, расходуемый на заполнение рабо­чих цилиндров при подводе зажимных элементов к заготовке и предва­рительный зажим, составляет 250 см3. Объем масла высокого давления для окончательного зажима - 20 см3.

Преобразователь давления выполнен в виде двух цилиндров. Пневматический цилиндр 4 и цилиндр низкого давления 2 соединены с помощью фланца 3, цилиндрическая часть последнего является цилин­дром высокого давления. В крышке 7 преобразователя установлен раз­делительный клапан и манометр для контроля высокого давления мас­ла. В правой крышке 11 расположен согласующий клапан. При пово­роте рукоятки трехходового воздушного распределительного крана в положение зажима сжатый воздух подается под цилиндрическую рези­новую диафрагму 8. Плунжер 5 согласующего клапана под действием пружины вместе с поршнем 10 движется вправо. При этом перекрыва­ется доступ воздуха в рабочую полость пневматического цилиндра. Нерабочая полость его через распределительный кран сообщается с атмосферой.

Под давлением сжатого воздуха на диафрагму масло из гидроци­линдра низкого давления через распределительный клапан, плунжер 1 которого под действием пружин находится в верхнем положении, и штуцер 6 поступает в рабочие гидроцилиндры приспособления. При этом масло поступает также в гидроцилиндр высокого давления. Как только давление в масляной системе достигает 0,4–0,5 МПа шток-п­лунжер 9 и соединенный с ним поршень 10, сжимая пружину плунже­ра 5, движется вправо, открывая доступ воздуха в правую полость ци­линдра через штуцер 12. Под действием сжатого воздуха поршень с плунжером движется влево, создавая давление масла в гидроцилиндре высокого давления соответственно 6,8–8,5 МПа. При этом происходит окончательный зажим заготовки.

Малогабаритный пневмогидравлический преобразователь

Рис.5.17. Малогабаритный пневмогидравлический преобразователь

Плунжер 5 согласующего клапана под давлением сжатого воздуха все время находится в правом положении. При повороте рукоятки рас­пределительного крана в положение разжима сжатый воздух подается в левую полость пневмоцилиндра, перемещая поршень вправо, а из правой полости через согласующий клапан, штуцер 12 и распредели­тельный кран уходит в атмосферу. В то же время воздух из-под диаф­рагмы также уходит в атмосферу.

Возврат поршней рабочих цилиндров в исходное положение про­исходит за счет пружин цилиндров.

Малогабаритные преобразователи давления монтируются непос­редственно на приспособлении или на столе станка.

Преобразователь давления с самотормозящим звеном. Недостаток всех рассмотренных выше преобразователей состоит в том, что в слу­чае падения давления в рабочем пневмоцилиндре или чрезмерного уве­личения сил резания может произойти ослабление зажима заготовки.

Самотормозящийся пневмогидравлический преобразователь, схе­ма работы которого показана на рис.5.18, устраняет этот недостаток. Преобразователь состоит из сборного корпуса, внутри которого пере­мещается сдвоенный поршень 1. Через него и крышки корпуса прохо­дит цилиндр 5. Внутри последнего смонтирован плунжер 2 с роликом на конце. К задней крышке корпуса прикреплен самотормозящийся усилитель. Шток поршня 4 соединен с подвижным клином 3, в кото­рый упирается ролик плунжера 2.

По трубопроводу I сжатый воздух подается в полость А и, переме­щая поршень 1, вытесняет жидкость из полости Б через клапанную ко­робку в рабочие цилиндры и в полость В. При этом разность размеров поршней обеспечивает увеличение давления предварительного зажима по сравнению с давлением воздуха в сети примерно в 2 раза. После вы­полнения предварительного зажатия заготовки переключением крана сжатый воздух направляется по трубопроводу II в полость Д и, подни­мая поршень с клином 3вверх, перемещает плунжер 2, создающий высо­кое давление жидкости в полости В. Это давление передается в рабочие цилиндры для окончательного зажима заготовки. Открепление детали осуществляется при подаче сжатого воздуха через трубопровод III в воздушные полости Г и Е. Наличие самотормозящегося устройства, состоящегоиз деталей 2 и 3, делает систему жесткой, надежно противос­тоящей действию сил, стремящихся ослабить крепление заготовки в приспособлении.

Схема самотормозящего пневмогидравличеекого усилителя

Рис.5.18. Схема самотормозящего пневмогидравличеекого усилителя

Самотормозящиеся пневмогидравлические преобразователи для удобства эксплуатации выполняются в виде отдельного агрегата, смонтированного в металлическом шкафу, который может быть уста­новлен вне станка и связан с приспособлением гибким шлангом. Эти установки позволяют получить давление жидкости 5–8 МПа при дав­лении в воздушной сети 0,4–0,5 МПа. Компоновка пневмогидравли-ческих преобразователей показана на рис.5.19.

При отсутствии воздушных мешков в гидросистеме приспособле­ния и преобразователя и утечек масла преобразователь давления будет самотормозящим, т.е. при увеличении усилий резания, а, следователь­но, и увеличении усилий на прихваты, благодаря несжимаемости мас­ла, усилия будут восприниматься через плунжер самотормозящим кли­ном. Наличие же воздушных мешков в гидросистеме вызовет отход прихватовот заготовки из-за сжимаемости воздуха. Для полной гаран­тии безопасности работы приспособлений в пневматическую сеть пре­образователя нужно включать предохранительную аппаратуру: реле давления и обратный клапан, обеспечивающие отключение электрод­вигателей станка при падении давления в сети, так как наличие воз­душных мешков и утечек масла в гидросистеме неизбежны.

Общий вид пневмогидравлического усилителя

Рис.5.19. Общий вид пневмогидравлического усилителя: 1 - пневмогидравлический преобразователь; 2 - водоотделитель; 3 - масленка; 4 - кран проходной; 5-кран четырехходовой; б-воздушный клапан; 7-регулятор давления

Пневмогидравлические преобразователи широко используются в конструкциях универсальных переналаживаемых приспособлений. Универсальное переналаживаемое наладочное приспособление плун­жерного типа (рис.5.20) со встроенным пневмогидравлическим уси­лителем прямого действия предназначено для установки и закрепле­ния заготовок (размером до 250x300 мм), требующих поджима к го­ризонтальной базовой плоскости при обработке на фрезерных стан­ках с шириной стола не менее 300 мм Базовая часть приспособления представляет собой стол 8 (размером в плане 380x5500 мм) с Т-образ­ными поперечными и продольными пазами.

Универсальное переналаживаемое наладочное приспособление плун­жерного типа

Рис.5.20. Универсальное переналаживаемое наладочное приспособление плун­жерного типа

На периферии стола установлены десять встроенных гидравличес­ких цилиндров, шток-плунжеры 12 которых передают усилие зажим­ным элементам, закрепленным в Т-образных пазах стола. Установоч­ные базовые элементы располагают в пазах стола и закрепляют болта­ми, вставляемыми в Т-образные пазы.

Сила зажима создается сжатым воздухом, который подается через штуцер 14. Переключением рукоятки крана управления 19 закрепляют и раскрепляют обрабатываемые изделия, устанавливаемые на сменные установочные базовые наладки. Сжатый воздух, поступая в полость 10 и воздействуя на поршень 9 встроенного пневматического цилиндра, шток 5 которого является плунжером масляного цилиндра, создает вы­сокое давление масла в гидросистеме. Рабочие полости всех гидроци­линдров сообщаются с гидроцилиндром плунжера пневмогидравли-ческого цилиндра. Следовательно, движение последнего вызывает пе­ремещение рабочих плунжеров, передающих силу зажима прихватам, закрепляющим обрабатываемые заготовки. Сила зажима определяет­ся по таблице 16 (расположенной на столе) в зависимости от давления воздуха, определяемого по манометру 17. Диапазон сил составляет 2942-11760 Н. Давление воздуха настраивают регулятором давле­ния 15. Давление масла контролирует манометр 18. Максимальный ход рабочих плунжеров составляет 8-10 мм при работе одного из них. При одновременной работе нескольких плунжеров ход каждого соот­ветственно уменьшается. Во избежание перемещения нерабочих плун­жеров наружную гайку 11 цилиндра завинчивают до упора в плунжер. При работе одного или двух плунжеров, ход которых будет соответст­венно 8-10 или 4-5 мм, зажим заготовок может осуществляться непос­редственно пневмогидравлическим приводом. При одновременной ра­боте большего количества плунжеров в результате уменьшения их хода возникает необходимость предварительного зажима. Для этого используют механогидравлический привод.

Рукояткой 13 привода вращают коническую пару 1 и 2 шестерен, перемещающих гайкой плунжер 3 гидроцилиндра, полость 4 которого сообщается с рабочими гидроцилиндрами. Давление масла передается рабочим плунжерам. В результате этого происходит предварительный зажим обрабатываемых заготовок. Окончательно заготовку зажима­ют пневмогидравлическим приводом, включая кран управления. Раск­репляют детали переключением рукоятки крана управления, через ко­торый сжатый воздух выходит в атмосферу. При этом шток-плунжер гидроцилиндра, так же как рабочие плунжеры, под действием пружи­ны поршня перемещается в исходное положение. Когда используют предварительный зажим, то раскрепляют детали рукояткой, которую вращают в обратную сторону. Пробки 6 и 7 закрывают отверстия для заполнения маслом гидросистемы.

Устанавливают и закрепляют обрабатываемые заготовки посред­ством сменных наладок, которые компонуют из нормализованных ус­тановочных и крепежных узлов (рис.5.21).

Базовым агрегатным узлом переналаживаемого механизирован­ного приспособления (рис.5.22) к фрезерным станкам является выпол­ненный из стальной поковки стол с пятнадцатью встроенными гидро­цилиндрами 2. На верхней установочной плоскости стола выполнена координатная сетка Т-образных пазов. Цилиндры расположены в сту­пенчатых отверстиях плиты, оси которых проходят через пазы плиты или их перекрытия. Источником давления масла гидроцилиндров является двухступенчатый пневмогидравлический усилитель,  уста­навливаемый на станине станка или около него.

Сменные наладки

Рис.5.21. Сменные наладки: а - прихват; б—г - прихваты отодвижные; д - прихват для горизонтального крепления; е - угольник; ж - упорная планка: з - опоры; и, к- горизонтальные упоры; л - опорная планка.

Универсальное переналаживаемого механизирован­ного приспособление

Рис.5.22. Универсальное переналаживаемого механизирован­ного приспособление.

От усилителя масло через штуцеры 4 и 5 и каналы в корпусе 1 подается в поршневую или штоковую полости цилиндров. Пробки 3 заглушают отверстия, служащие для выпуска воздуха из гидросисте­мы. Сила, развиваемая гидроцилиндром, составляет 1470 Н при давле­нии масла 1 МПа и 14700Н при давлении 10 МПа. Давление масла кон­тролируют по манометру. На лицевой стенке усилителя имеется шкала для перевода давления масла в силу, развиваемую гидроцилиндром. Ход поршня гидроцилиндра 10 мм. Для выключения неработающих гидроцилиндров шток поворачивают на 90°. При этом прямоугольный выступ штока устанавливается перпендикулярно прямоугольному пазу корпуса цилиндра. Для фиксации положения поршня в его ниж­ний торец запрессован штифт, входящий в радиальный паз крышки цилиндра. При включении цилиндра резьбовое отверстие штока заглу­шают пробкой. Заготовки устанавливают с помощью сменных унифи­цированных наладок планок, угольников и т.д. (рис.5.23).

Сменные наладки

Рис.5.23. Сменные наладки: а—д — зажимные регулируемые наладки; е - дополнительный ручной прижим для крепления нежестких деталей; ж - большая неподвижная губка; з - малые неподвижные губки; и - унифицированные регулируемые установочные наладки; к - самоустанавливающаяся опора; л, м - упоры со шпоночными выступами для ориентации в пазах стола

Подвижная губка наладки тисочного типа показана на рис.5.24. При поступлении масла от пневмогидравлического усилителя в порш­невую или штоковую полость гидроцилиндра поршень последнего пе­ремещается вверх или вниз. В результате этого ввинченная в шток тяга 8 поворачивает рычаг по или против часовой стрелке, перемещая через гайку 4 и винт 5 губку 3 вправо или влево, раскрепляя или закреп­ляя обрабатываемую заготовку.

Номенклатура унифицированных установочных и зажимных на­ладок, а также наличие 15 гидроцилиндров позволяет выполнять зна­чительное количество различных компоновок. Это обеспечивает обра­ботку большой группы заготовок, не снимая приспособление со стан­ка. Для быстрой переналадки приспособления на зеркале стола прос­тавлены номера гидроцилиндров. В карте наладки указывают требуе­мые установочные и зажимные наладки и номера цилиндров, к кото­рым присоединяются зажимные наладки.

Подвижная губка

Рис.5.24. Подвижная губка: 1 - наладка; 2 - шпонка; 3 - корпус; 4 - гайка фасонная; 5 - винт; 6 - ось; 7 - рычаг; 8 - тяга; 9 - основание губки; 10 - винт крепления наладки

Для более эффективного использования приспособлений такого типа целесообразно применять агрегатированные пневмогидравли-ческие усилители, закрепляемые на задней боковой стороне базовой плиты приспособления. Два малогабаритных двухступенчатых пневмогидравлических усилителя (рис.5.25) монтируют на задней боковой стороне плиты. Обоими усилителями управляют от одного пневмати­ческого распределительного крана. Пневмогидравлический усили­тель 3 включает в свой состав гидравлический цилиндр низкого давле­ния с полостями Д и Е, пневматический цилиндр с полостями А, Б, В, и Г и гидравлический цилиндр высокого давления с полостью Ж.

Малогабаритный агрегатный пневмогидравличеекий усилитель

Рис.5.25. Малогабаритный агрегатный пневмогидравличеекий усилитель

При повороте рукоятки распределительного крана в положение предварительного зажима сжатый воздух, давление которого контро­лируют манометром, подается в полость Д. Под давлением сжатого воздуха поршень 9 движется вправо, вытесняя масло из полости Е под давлением, равным давлению сжатого воздуха, в полость Ж и далее в полости И рабочих гидроцилиндров 5. Поршни 7 рабочих цилиндров 5 перемещаются вверх, передвигая зажимные элементы в Т-образных па­зах стола станка к обрабатываемой заготовке и предварительно зак­репляя ее.

При повороте рукоятки четырехходового распределительного крана в положение окончательного зажима сжатый воздух поступает в полость А пневмоцилиндра и через отверстие в штоке поршня 1 - в по­лость В. Полость Б соединяется в это время с атмосферой. Полость Г постоянно соединена с атмосферой через отверстие в корпусе. Под дав­лением сжатого воздуха поршни 1 и 2 перемещаются вправо до тех пор, пока шток-поршень 2 не перекроет отверстие, соединяющее полости Ж и Е. После того как отверстие будет перекрыто, в рабочих цилиндрах создается давление масла 10 МПа, при котором обрабатываемые заго­товки окончательно закрепляются. Сила зажима регулируется посред­ством   регулятора   давления.  Величина хода   поршней   рабочих цилиндров увеличивается при уменьшении количества работающих цилиндров. Цилиндры, не принимающие участия в работе, выключа­ются при завинчивании гайки 6 до упора, после чего отверстия закры­вают пробками.

Детали разжимают переключением рукоятки крана в положение разжима. При этом сжатый воздух поступает в полость Б цилиндра, а полости А, В и Д соединяются с атмосферой. Под давлением сжатого воздуха поршни 1 и 2 движутся влево. Поршень 9 перемещается влево под действием пружины 10, а поршень 7 – пружины 8. При этом масло сливается в полости Ж и Е усилителя, которые сообщаются между со­бой. Пробка4 служит для заполнения маслом системы и выпускаиз нее воздуха. Давление масла контролируют манометром.

Компоновка усилителя на базовой плите приспособления обеспе­чивает быстрое отсоединение пневмосистемы усилителя при смене приспособлений на станке, сокращая подготовительно-заключитель­ное время и связанные с ним простои станка. Кроме того, такая компо­новка усилителя позволяет также при наличии приспособлений-дублеров менять заготовки вне станка, поскольку при наличии быст-роразъемной муфты время, затрачиваемое на присоединение пневмосети к усилителю, незначительно.

Для соединения и рассоединения быстродействующей соедини­тельной муфты (рис.5.26) затрачивается всего несколько секунд. В кор­пусе 12 муфты расположены два седла 13 и 11, между которыми распо­ложена сферическая пробка1 со сквозным отверстием и пазом. Пружи­на4 обеспечивает плотное прилегание пробки к седлам 13 и 11.В левый торец корпуса ввинчен штуцер 14 с конусным отверстием для концево­го присоединения шланга. С правой стороны на корпусе подвижно смонтирована втулка 7, отжимаемая пружиной 4. В радиальных отвер­стиях втулки установлены шарики 3. На втулке 7 установлена подвиж­ная гильза 10. Штуцер 6 концевого присоединения к распределитель­ному крану пневмогидравлического усилителя пневмосистемы в поло­жении, показанном на рис.5.26а, удерживается в муфте шариками 5.

Для отсоединения муфты вначале гильзу 10 перемещают влево (рис.5.26б). При этом последняя поворачивает штифтом 2 пробку 1. В результате этого воздух из пневмогидравлического усилителя плавно выходит через паз последнейв атмосферу. Затем смещают втулку 7вле­во (рис.5.26в). При этом шарики 3 выжимаются из лунок корпуса, пре­дохраняя гильзу 13 от перемещения вправо.

В этом положении штуцер 6 легко вынимается из гнезда муфты, поскольку удерживающие его шарики 5 вытесняются при перемеще­нии штуцера в проточку втулки 7. При этом пружина 4, упирающаяся в кольцо 8, сжимает пробку 1 между седлами 13 и 11. После удаления штуцера 6 из гнезда муфты пружина 9 возвращает втулку 7 в исходное положение. Для присоединения штуцера к муфте необходимо сместить влево втулку 7 (рис.5.26в). При этом штуцер свободно входит в гнездо муфты, сжимая через кольцо 8 пружину 4. Втулка под действием пру­жины 9 возвращается в исходное положение, и шарики 5 фиксируют штуцер 6 в гнезде муфты. Затем перемещением гильзы 10 вправо пово­рачивают пробку 1 в положение 1.

Быстродействующая соединительная муфта

Рис.5.26. Быстродействующая соединительная муфта

В этом положении сжатый воздух от пневмосети подается к крану пневмогидравлического усилителя через муфту. Причем проходное се­чение во всех деталях муфты будет одинаковым с проходным сечением штуцера 6 и штуцера концевого присоединения шланга пневмосистемы. Так как отсоединение муфты осуществляется последовательным смещением гильзы 10 и втулки 7, почти полностью исключена возмож­ность случайного рассоединения муфты.

Монтаж пневмогидравлических преобразователей и установка их в цехе. Если станок применяют только для выполнения одной операции, т.е. когда приспособление стационарно закреплено за данным стан­ком, преобразователи давления со всей аппаратурой удобно монтиро­вать непосредственно на столе станка. Соединение преобразователя с гидросистемой приспособления осуществляется жесткой связью. Пре­образователь давленияиаппаратурадолжныбыть надежнозащищены кожухом от попадания стружки и возможности механических повреж­дений. В случае, когда за одним станком закрепляется несколько крупногабаритных приспособлений, поочередно устанавливаемых на столе станка, преобразователь давления монтируется около станка в удобном месте. Соединение преобразователя с гидросистемой приспо­собления производится гибкой связью, так как преобразователь неподвижен, а приспособление перемещается вместе со столом станка. Преобразователь давления вместе со всей аппаратурой может монти­роваться на сварной подставке и должен быть надежно защищен кожу­хом. На рис.5.27 показан монтаж преобразователя с аппаратурой на литой колонке (кожух не показан). Наиболее удобным монтажом пре­образователя является монтаж в сварном шкафу. Последний выполня­ется изуглового профильного железа и обшивается листовым железом. Всю аппаратуру и преобразователь давления размещают внутри шка­фа. Наружу выносят только рукоятку крана управления, манометры для контроля давления и маслоуказатель для наблюдения уровня мас­ла в резервуаре, а также розетку для присоединения реле давления к пускателям электродвигателей станка.

Установка пневмогидравлического преобразователя на литой колонке

Рис.5.27. Установка пневмогидравлического преобразователя на литой колонке

Шкаф с преобразователем давления и аппаратурой должен уста­навливаться так, чтобы кран управления находился в безопасном и удобном для управления месте, исключая возможность случайного выключения. Воздушная струя крана при отключении должна быть направлена в сторону от рабочего. Рекомендуется для уменьшения шума ставить на выходе воздуха глушитель, представляющий трубку с мелкими отверстиями с запаянным дном.

Применение пневмогидравлических приводов в технологическом обо­рудовании. На рис.5.28 показана схема пневмогидравлического приво­да с поршневым реечно-шестеренным поворотным механизмом. Этот узел, установленный на пиноль сверлильного станка (рис.5.28б), позво­ляет автоматизировать рабочий цикл этого станка.

На рис.5.29 пневмогидравлический узел, установленный в качест­ве привода рабочих органов токарных и фрезерных станков, автомати­зирует цикл обработки и превращает универсальные металлорежущие станки в полуавтоматы.

Пневмогидравлический узел подачи в сверлильном станке

Рис.5.28. Пневмогидравлический узел подачи в сверлильном станке (а, б)

Применение пневмогидравлического узла подачи

Рис.5.29. Применение пневмогидравлического узла подачи на токарном (а), фрезерном (б-г) и агрегатном станках (д)

В конструкциях автоматических линий для изготовления деталей различного служебного назначения используются агрегатные станки. Главным элементом агрегатного станка является силовой привод, со­общающий инструментам основное движение. К силовым приводам относятся силовые головки. Силовая головка представляет собой агрегат, сочетающий в себе привод главного движения (вращения) ин­струмента и подачи (поступательное движение). В ряде конструкций головок используется пневмогидравлический привод. В пневмогид-равлических головках движение подачи обеспечивается посредством сжатого воздуха. Но, если для этой цели взять обычный пневмоци-линдр, скорость подачи не будет постоянной. При впуске воздуха в ци­линдр шток сначала пойдет медленно, затем все быстрее ик концу хода приобретает максимальную скорость. Чем длиннее ход штока, тем не­равномерность движения больше. Поэтому пневматический привод дополняют гидравлической системой регулирования. Принцип ее дей­ствия таков. Поршень, движущийся под действием сжатого воздуха, вытесняет масло из полости гидроцилиндра через отверстие малого се­чения. Так как скорость протекания жидкости сохраняется примерно постоянной, обеспечивается соответствующее постоянство скорости движения поршня. Изменяя сечение отверстия, можно регулировать скорость подачи.

Принцип действия пневмогидравлической силовой головки пояс­няется схемой на рис.5.30.

В положении, показанном на рис.5.30, сжатый воздух из сети пода­ется в правую воздушную полость рабочего цилиндра 2. Поршень (пиноль) головки 1 перемещается вместе со шпинделем влево, вытесняя масло из левой масляной полости цилиндра. Масло по трубопроводам проходит через редукционный клапан и дроссель 8 и клапан ускоренно­го хода 7 в правую полость 4 кольцевой диафрагменной камеры. Из ле­вой полости 3 камеры имеющийся воздух уходит в окружающую среду.

Кинематическая схема пневмогидравлической силовой головки

Рис.5.30. Кинематическая схема пневмогидравлической силовой головки

Клапан ускоренного хода 7 открывает дополнительный подход маслу из цилиндра 2 в камеру 4. Для открытия клапана к тяге 5, движу­щейся вместе с пинолью головки, в нужном месте прикреплена линей­ка 6. Эта же тяга служит для переключения головки на обратный ход. На ней установлен упор 11, замыкающий контакты электромагнита 10. Электромагнит перемещает управляющий золотник 9 вверх, и направ­ление движения воздуха изменяется. Сжатый воздух из сети подается в левую полость диафрагменной камеры. Резиновая диафрагма проги­бается вправо, вытесняя масло из камеры в цилиндр. Пиноль идет вправо, а воздух из правой полости цилиндра уходит в окружающую среду. Для регулирования скорости подачи использован редукцион­ный клапан Р и дроссель 8. Обеспечить большое усилие при ограничен­ном диаметре рабочего цилиндра невозможно, так как давление в нем в несколько раз меньше, чем в цилиндрах гидравлических силовых го­ловок. К тому же полезная площадь поршня цилиндра уменьшается из-за необходимости прохода через него шпинделя головки. В этом недос­таток пневмогидравлических головок, ограничивающих возможности их применения.

Но конструкцию пневмогидравлической головки можно сделать более простой, чем гидравлической, для нее не нужны сложные, доро­гие в изготовлении масляные насосы высокого давления. По техничес­ким возможностям пневмогидравлические силовые головки близки к гидравлическим, так как позволяют получать сложные рабочие циклы.

Пневмогидравлический привод применяется в конструкциях обо­рудования с числовым программным управлением.

Пневматический привод числового программного управления

Рис.5.31. Пневматический привод числового программного управления

Схема пневмогидравлического привода числового программного управления приведена на рис.5.31а. Программа работы привода, запи­санная на перфорированной ленте 1, считывается пневматическим бес­контактным устройством 2 и вводится в блок сравнения БС. Одновре­менно в блок сравнения поступает информация от датчика обратной связи 3 о фактическом положении исполнительного органа 4 привода. БС сравнивает заданную информацию с фактической и выдает сигна­лы рассогласования, которые усиливаются и поступают в рабочие кол­лекторы пневмопреобразователя 5.

Шток преобразователя приводит в движение заслонку 6. Заслонка поворачивается, например, по часовой стрелке, прикрывает левое соп­ло и увеличивает проходное сечение правого сопла. Давление перед ле­вым соплом увеличивается, а перед правым - уменьшается. В результа­те возрастает давление в канале после дросселя 7 и в левой полости уп­равления распределителя 9. Одновременно давление в канале за дрос­селем 8 и правой полости управления распределителя 9 уменьшается. Равновесие сил, действующих на торцы распределителя, нарушается, и распределитель перемещается вправо, соединяя напорную линию с ли­нией а. При этом линия б соединяется со сливной линией. В рабочих полостях гидродвигателя 10 возникает перепад давления, который приводит во вращение ротор и связанный с ним через редуктор 11 хо­довой винт 12. Ходовой винт перемещает, например, стол станка.

Фактическое перемещение контролируется датчиком положе­ния 3. Некоторому перемещению рабочего органа соответствует один импульс датчика положения. Перемещение, соответствующее одному импульсу, называют разрешающей способностью датчика. Разрешаю­щая способность может составлять несколько десятков микрометров. Как только число импульсов, поданных датчиком, будет соответство­вать числу, заданному программой, сигналы x и y, выходящие из блока сравнения, станут одинаковыми. Мембрана преобразователя 5 устано­вится в нейтральном (среднем) положении, заслонка 6 также устано­вится в среднем положении, давления в торцовых полостях управления распределителя 9 сравняются. Под действием центрирующих пружин распределитель устанавливается в среднем положении и перекрывает линии а и б. Гидродвигатель остановится. Если в результате инерции движущихся частей произойдет перебег, то блок сравнения выдаст сиг­налы на возврат и гидродвигатель вернет исполнительный орган 4 в за­данное положение.

Недостатком пневмогидравлических приводов является их отно­сительно низкий КПД.

Расчет пневмогидравлического преобразователя (усилителя) давле­ния прямого действия. При зажиме детали поршень преобразователя (усилителя) будет находиться в равновесии (при отсутствии утечек мас­ла) под действием силы, приложенной к поршню 1, с одной стороны, и сопротивлением возвратной пружины 2, силы трения и давления масла на шток-плунжер 3, с другой стороны (рис.5.32).

Схема к расчету пневмогидравлического преобразователя

Рис.5.32. Схема к расчету пневмогидравлического преобразователя

Комментарии
Отзывов еще никто не оставлял
Предзаказ
Предзаказ успешно отправлен!
Имя *
Телефон *
Добавить в корзину
Название товара
100 руб
1 шт.
Перейти в корзину
Обратный звонок
Запрос успешно отправлен!
Имя *
Телефон *
Заказ в один клик

Настоящим подтверждаю, что я ознакомлен и согласен с условиями оферты и политики конфиденциальности.

С помощью уведомлений о заказе можно не только получать актуальную информацию по заказу, но и иметь быстрый канал связи с магазином