Гидросистема

 

Изобретение относится к гидросистемам станков и может быть использовано в гидроприводах подачи металлорежущих станков. Цель изобретения - улучшение динамических свойств системы путем расширения частотного диапазона работы виброгасителя. Гидросистема станка содержит гидродвигатель 1 привода рабочего органа с полостями 7 и 8 подачи и возврата, реверсивный распределитель 3, источник давления 4, слив 5, виброгаситель 2, выполненный в виде гидропневмоаккумулятора 6, гидравлическая полость 11 которого подключена к полости 8 через регулирующее дроссельное устройство 12, выполненное в виде электроуправляемого пропорционального распределителя 13, система управления которого включает последовательно соединенные датчик 33 колебания скорости гидродвигателя 1, сравнивающее устройство 34 с задатчиком 35 ограничения уровня колебаний скорости, блок 36 дискретных уставок напряжения и суммирующий усилитель 37 с задатчиком 38 постоянного уровня сигнала, а выход 39 суммирующего усилителя 37 подключен к управляющим элементам распределителя 13. Процесс работы сопровождается колебаниями нагрузки и скорости гидродвигателя 1, а система управления дроссельного устройства 12 обеспечивает такое управление распределителем 13, какое создает необходимое дополнительное сопротивление выходу рабочей жидкости из полости 8 возврата гидродвигателя 1, что обеспечивает снижение уровня колебаний. 1 п.ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU,„, 1530 26 (51)4 F 15 В 11/04, В 23 Я 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (54 ) ГИДРОСИСТЕМА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР! (21) 4113658/25-29 (22) 28.05.86 (46) 23.12.89. Бюл. М 47 (71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР (72) П.И. Дривень, О,В. Жилинский, Н.А. Козловский и 10.Ф. Володько (53) 621.225.2-82 (088.8) (56) Свешников В.К., Усов А.А.

Станочные гидроприводы, Справочник

М,: Машиностроение, 1982, с, 419, рис. 20. (57) Изобретение относится к гидросистемам станков и может быть использовано в гидроприводах подачи металлорежуших станков. Цель изобретения улучшение динамических свойств системы путем расширения частотного диапазона работы виброгасителя. Гидросистема станка содержит гидродвигатель 1 привода рабочего органа с полостями 7 и 8 подачи и возврата, ре1530826

4 версивный распределитель 3, источник 4, слив 5, виброгаситель 2, выполненный в виде гидропневмоаккумулятора 6, гидравлическая полость 11 которого подключена к полости 8 через регулирующее дроссельное устройство 12, выполненное в виде электроуправляемого пропорционального распределителя 13, система управления которого включает последовательно соединенные датчик 33 колебания скорости гидродвигателя 1, сравнивающее устройство 34 с зацатчиком 35 ограничения уровня колебаний скорости, блок 15

36 дискретных уставок напряжения и

Изобретение относится к гидросистемам станков и может быть использовано в гидроприводах подачи металлорежущих станков, 25

Цель изобретения — улучшение динамических свойств системы путем расширения частотного диапазона работы виброгасителя.

На фиг.! приведена схема гидросистемы; на фиг.2 — электроуправляемый пропорциональный распределитель; на фиг.3 — диаграмма подачи напряжения блоком дискретных уставок на вход суммирующего усилителя; на фиг.4 — диаграмма подачи напряжения

35 суммирующим усилителем на элементы управления пропорциональным усилителем; на фиг.5 -- диаграмма изменения проходного сечения пропорционального распределителя, Гидросистема металлорежущего станка содержит гидродвигатель 1 привода рабочего органа, виброгаситель

2, реверсивный распределитель 3, ис- 45 точник 4 давления, слив 5, гидропневмоаккумулятор 6.

Гидродвигатель 1 имеет полости

7 и 8 подачи и возврата, которые связаны гидролиниями 9 и 10 через реверсивный распределитель 3 с источником 4 давления и сливом 5.

Виброгаситель 2 выполнен в виде гидропневмоаккумулятора 6, гидравлическая полость 11 которого подключена

55 через регулируемое дроссельное устройство 12, выполненное в виде элект-. роуправляемого пропорционального распределителя 13, к гидролинии 10, Просуммирующий усилитель 37 с задатчиком

38 постоянного уровня сигнала, а выход 39 суммирующего усилителя 37 подключен к управляющим элементами распределителя 13, Процесс работы сопровождается колебаниями нагрузки и скорости гидродвигателя 1, а система управления дроссельного устройства

12 обеспечивает такое управление распределителем 13, какое создает необходимое дополнительное сопротивление выходу рабочей жидкости из полости 8 возврата гидродвигателя 1, что обеспечивает снижение уровня колебаний. 1 п.ф-лы, 5 ил. порциональный распределитель 13 снабжен электромеханическим преобразователем 14 (фиг.2), который управляет положением заслонки 15, размещенной между соплами 16 и 17, которые обеспечивают изменение давления в линиях управления 18 и 19 золотника 20.

Электромеханический преобразователь 14 содержит постоянные магниты

21 и 22, две катушки 23 и 24 и якорь

25, установленный внутри магнитопроводов 26 и 27, причем якорь 25 связан с заслонкой 15, гидропневмоаккумулятор 6 — с гииролинией 10 гидролинией 28.

Линии 18 и 19 управления золотника 20 соединены с источникФч давления 4 гидролинией 29 через дроссели

30 и 31, а со сливом 5 — через сопла

16 и 17,.

Пропорциональный распределитель 13 снабжен системой 32 регулирования частотного диапазона работы виброгасителя 2, содержащей последовательно соединенные датчик 33 колебания скорости гидродвигателя 1, сравнивающее устройство 34, снабженное задатчиком

35 ограничения уровня колебания скорости гидродвигателя 1, блок 36 дискретных уставок напряжения и суммирующий усилитель 37, соДержащий задатчик 38 постоянного уровня. Выход 39 суммирующего усилителя 37 подключен к катушкам 30 и 31 электромеханичес- . кого преобразователя 14, Гидродвигатель 1 обеспечивает подачу рабочего инструмента 40 для об6 о лятора 6. Перемещение золотника 20 под действием электрического сигнала задатчика 38 (11з„) прекращается тог" да, когда силы давления в линиях

18 и 19 управления золотника 20 уравновесятся усилием центрирующих пружин. Величина смещения золотника 20 от нейтрального положения.(соответственно и величина проходного сечения дросселирующей щели Н„ ) находит.ся в пропорциональной зависимости от величины электрического сигнала U поступающего с задатчика 38 через сумиирующий усилитель 37 на катушки

23 и 24 электромеханического преобразователя 14, При достижении инструментом 40 детали 41 начинается процесс резания, который, сопровождаясь резкими колебаниями нагрузки на гидродвигателе 1 (вход-выход зубьев инструмента

40, переменность припуска, твердости детали 41 и т.п.), вызывает колебания скорости гидродвигателя 1 и соответственно колебания расхода жидкости в гидролиниях 9 и 10 гидросистемы. Переменная часть расхода жидкости в гидролинии 10 поступает в этом случае .через гидролинию 28 и установленный в ней пропорциональный I распределитель 13 (дросселирующая щель величиной Н„, образованная золотником 20 пропорционального распределителя 13 при подаче на электромеханический преобразователь 14 последнего сигнала постоянного уровня с эадатчика 38) в полость 11 аккумулятора 6. При оптимальной настройке параметров виброгасителя 2, определяемых величиной проходного сечения дроссельной щели пропорционального распределителя 13 и объемом газовой полости аккумулятора 6, происходит гашение колебаний скорости гидродвигателя 1. Данный процесс осуществляется, во-первых, за счет рассеивания колебательной энергии в дроссельном устройстве, во-вторых, за счет периодических перемещений разделяющей диафрагмы гидропневмоаккумулятора 6 и соответственно колебаний объема масла в жидкостной полости 11 и гидролинии 28 в противофазе с колебаниями расхода рабочей жидкости в гидролинии 10.

В случае отклонения параметров виброгасителя 2 от оптимальных (дан. ное явление имеет место при измене5 153082 работки детали 41, а сливная линия

5 снабжена напорным клапаном 42.

Гидравлическая система работает следующим образом.

При подаче рабочей жидкости от

5 источника давления 4 в полость 7 подачи гидродвигателя 1 обеспечивается подача инструмента 40 для обработки детали 41, причем из полости 8 возврата гидродвигателя 1 рабочая жидкость поступает в слив 5 через напорный клапан 42 и в гидравлическую полость ll гидропневмоаккумулятора 6 через пропорциональный распределитель 13. Величина проходного сечения пропорционального распределителя 13 настраивается задатчиком

38, подающим сигнал определенного уровня (V ) через суммирующий уси- 20

3а литель 37 на катушки 23 и 24 электромеханического преобразователя 14 пропорционального распределителя 13.

Катушки 23 и 24 создают управляющий магнитный поток, который взаимодействует с магнитным потоком, создаваемым постоянными магнитами 21 и 22, В результате такого взаимодействия указанных магнитных потоков на якоре 35 возникает момент, величина которого Зр пропорциональна входному электрическому сигналу U д,, поступающему на катушки 23 и 24 электромеханического преобразователя 14. Данный момент поворачивает якорь 25, а вместе с ним смещает и заслонку 15 (смещение заслонки 15 от нейтрального положения также пропорционально величине входного электрического сигнала U>>,„ причем направление смещения заслон- 40 ки 15 определяется полярностью указанного электрического сигнала U >>), которая приближается к соплу 17 и удаляется от сопла 16. Сопротивление проходящему через сопло 17 потоку рабочей жидкости, поступающей от источника 4 давления по гидролинии 29 увеличивается, а через сопло 16 уменьшается, Такое явление приводит к разбалансу гидравлического моста, т.е. 50 росту давления в линии 19 управления и уменьшению давления в линии 18 управления, Возникающий указанным образом перепад давления, воздействуя на торцы золотника 20, смещает его влево (по чертежу) от нейтрального положения, тем самым увеличивая проходное сечение золотника 20 для прохода жидкости в полости 11 гидропневмоаккуму1530826 нии режимов и условий резания, типа обрабатываемой детали 41, нагреве масла в гидросистеме, утечках газа из газовой полости аккумулятора 6, изменении объемов жидкости в гидролиниях

9 и 10 при перемещении поршня гидродвигателя 1 и т.п.) эффективность работы последнего снижается, а колебания скорости гидродвигателя 1 в свою очередь увеличиваются. Датчик

33 колебаний скорости гидродвигателя 1, регистрируя данное увеличение, выдает соответствующий сигнал на вход сравнивающего устройства 34, где указанный сигнал датчика 33 преобразовывается и сравнивается с сигналом задатчика 35 ограничения уровня колебаний скоРости (задатчик 35 предварительно HBcTpoeH на сигнап, определяющий максимально цопустимый уровень колебаний скорости гидродвигателя для конкретного случая обработки на конкретном станке) . При превышении величины сигнала датчика 25

33 сигнала задатчика 35 на выходе сравнивающего устройства 34 появляется электрический сигнал, вводящий в

Работу блок 36 дискретных установок напряжения. Последний выдает иа вход 30 суммирующего усилителя 37 в момент времени t,, сигнал величиной + Л U, (фиг.3). Данный сигнал, а..гебраически суммируясь в усиля-.еле 37 с сигнапом з адатчика 38 (М, = И д + и П „, фиг„4), постуг е: на катушки 23 и 24 электромеханического преобразователя

14 ° Под действием суммарного сигнала 2 И, золотник 20 пропорционального РаспРеделителя 13 сместится (ме- 40 ханиэм перемещения золотника 20 под действием входного электрического сигнала 1.;,, а также под действиЕм входного электрического сигнала дру гого значения аналогичен описанному 45 выше). Величина с 1ещсния золотника

20 от нейтрального положения всегда пропорциональна величине входного электрического сигнала, поступающего на катушки 23,24 электромеханического преобразователя 14 от предварительно настроенного задатчиком 38 положения в сторону увеличения проходного сечения дроссельной щели (Х Н, = Нр + P

+ ЬН,фиr.5). Если снижения колеба. э- . ° ° 55 ний скорости гидродвигателя 1 при новой настройке виброгасителя 2 не наступает, т.е. сигнал датчика 33 все еще превышает сигнал задатчика 35, блок 36 дискретных уставок напряжения выдает в момент времени, (проме 2 жуток времени t = t „, — t„, где

1,2..., предварительно настраивается с учетом динамических свойств конкретного станка, а также реального быстродействия системы регулирования 32) сигнал величиной — dU, (фиг.

3), который алгебраически суммируясь в усилителе 37 с сигналом задатчика

38 (> И = U „ — йП, фиг.4), вызывает смещение золотника 20 пропорционального распределителя 13 в сторону уменьшения проходного сечения дроссельной щели (7 Н = Н вЂ” dH фиг.5). Если и при данной настройке

: виброгасителя 2 снижения колебаний скорости гидродвигателя 1 не происходит в достаточной мере, с выхода блока 36 дискретных уставок напряжения в момент времени t поступает сигнал + д Б (фиг. 3) . На выходе суммирующего усилителя 37 появляется сигнал .>Б„ = Uz + dU (фиг.4), проходное сеченйе дроссельной щели увеличивается до величины X.H — H до + Л Нз (фиг.5), и виброгаситель 2 работает уже при данной настройке. Указанный процесс настройки продолжается до тех пор, пока не будет найдена та оптимальная величина проходного сечения дроссельной щели пропорционального распределителя 13, при которой виброгаситель 2 обеспечит достаточно эффективное гашение колебаний скорости гидродвигателя 1 и сигнал датчика 33 станет меньше сигнала задатчика 35. В этом случае последующая подача дискретных уставок напряжения на суммирующий усилитель 37 с блока 36 прекращается, а виброгаситель 2 работает при настроенных указанным образом параметрах, Если оптимальное соотношение параметров гидроеистемы и виброгасиуеля

2 опять исчезнет, процесс настройки проходного сечения дроссельной щели пропорционального распределителя 13 начнется с последнего настроенного положения и будет продолжаться до .тех пор, пока необходимые параметры виброгасителя 2 не будут найдены и настроены.

Таким образом, гидросистема с автоматическим поиском и настройкой оптимальных параметров виброгасителя, обеспечивая безвибрационную работу! 530826 гидрофицированного металлорежущего станка во всем рабочем диапазоне изменения условий эксплуатации последнего, позволяет значительно повысить качество обработки, производительность и надежность оборудования, Формула изобретения

Гидросистема металлорежущего станка с виброгасителем, содержащая гидродвигатель привода рабочего органа с полостями подачи и возврата, связанными гидролиниями через реверсивный распределитель с источником давления и сливом, регулируемое дросселирующее устройство, гидропневмоаккумулятор и электроуправляемый расп— ределитель, причем виброгаситель выполнен в виде упомянутого гидропнев-< моаккумулятора, гидравлическая полость которого подключена к полости возврата гидродвигателя через упомянутое дросселирующее устройство, отличающаяся тем, что, с целью улучшения динамических свойств системы путем расширения частотного диапазона работы виброгасителя, электроуправляемый распределитель выполнен пропорциональным и установлен в качестве дросселирующего устройства и снабжен системой регулирования частотного диапазона, включающей последовательно соединенные датчик колебания скорости гидродвигателя, сравнивающее устройство с задатчиком ограничения уровня колебания скорости гидродвигателя, блок дискретных уставок напряжения и суммирующий усилитель с задатчиком постоянного уровня сигнала, причем выход суммирующего усилителя подключен к элементам управления пропорционального распределителя.

1530826

04) Составитель А. Стесни

Редактор С. Патрушева Техред Л.Сердюкова

Корректор О. Ципле

Заказ 7923/37 Тирах 605 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ухгород, ул. Гагарина, 101 ли 3

ЛП

-LIU) 2 Э

t) Фие.4