Проектирование автоматизированнь1х станков и комплексов (862475), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Следящийгидропривод подачс дискретной системой управленияВ гидроприводах с дискретной системой управления управляющая программа задана в виде дискретных электрических импульсов, причем в зависимости от требуемого закона движения частота и количество импульсов могут изменяться.В качестве устройства, воспринимающего информацию в дискретном виде,используют несиловые шаговые электродвигатели, которые при подачеодного импульса отрабатывают эту информацию в виде поворота вала надискретный угловой шаг Лq>.
Причем от частоты f следования импульсов зависит частота вращения nэд вала шагового электродвигателя, а от количестваимпульсов-суммарный угол поворота вала. Таким образом, можно задавать любой закон движения. Однако учитывая, что электродвигатель несиловой, мощность на выходе не превьШiает200Вт, недостаточных для перемещения рабочего органа станка. Поэтому шаговому электродвигателю требуется следящее устройство, которое с требуемой точностью передавало бы вседвижения его вала на рабочий орган станка и при этом являлось бы усилите-3.5.Следящий гидропривод подач145лем мощности с требуемым коэффициентом усиления.
В качестве такогоустройства хорошо зарекомендовал себя гидравлический усилитель, конструкция которого зависит от исполнения гидропривода (линейное или роторное).В представленной на рис.3.25схеме масло от насоса подается в центральную расточку следящего золотниканые дроссели11и12и одновременно через постоянв магистрали управления13масло поступает в отверстия1Ои15.Через магистрали16 и 17 управляющей втулки 18 и далее идет на9 и 14 - в торцовые полости золотслив и одновременно через магистралиника12.123546Рз17---,~'"""t:::!::::!.._ _ _ _ _~р4==,16Pl9151014т13Рис.3.25.\1211Схема гидропривода подачи станка с ЧПУс дискретной системой управленияС помощью силовых магистралейполости цилиндра5, шток которогоВал шагового электродвигателящей втулкой18.Отверстия7и8золотник подает масло в рабочиесоединен с рабочим органом станка1через редуктор26.соединен с управляю16 и 17 во втулке вместе с прямоугольной резьбойвинтатель3 образуют два дросселя переменного сечения.
Шаговый электродвига1, редуктор 2, управляющая втулка 18 и винт 3 объединены в общийузел, который называется шаговым задатчиком.Кронштейн4,связывающий шток цилиндра5с винтом3,образует внутреннюю жесткую единичную обратную связь. В исходном состоянии при отсутствии управляющих импульсов вал электродвигателяверстията316 и 17 вуправляющей втулке181неподвижен. Отперекрыты кромками резьбы винровно наполовину.
Это означает, что давления в магистраляхтакже в торцовых полостях9и14золотника1210и15,аравны. Плунжер золотникапри этом занимает нейтральное положение, перекрывая подачу масла в полости силового цилиндрарабочий орган станка5. Следовательно,6 неподвижны.шток цилиндра, а вместе с ним и1463.Приводы станковПри подаче управляющего импульса на шаговый электродвигатель еговал поворачивается на шаг Лq> и через редуктор2 с передаточным отношением iред поворачивает управляющую втулкуПри этом нарушается равен18.ство проходных сечений отверстий в управляющей втулке, а значит, и давлений Р 1 иpz наторцах золотника. Возникает перепад ЛРзол= Р 1 - pz,которыйсмещает плунжер золотника на Л.х.
Золотник открывается и пропускает жидкость в силовой цилиндр, соединяя одну из полостей с напорной магистралью, вторуюлиндра Лрцсо сливом. Образовавшийся перепад давлений на поршне ци-= р3- р4 заставляет сместиться поршень вместе с рабочим органом. При этом вступает в действие обратная связьвинт3 движется-через кронштейн4вместе с поршнем. Причем его движение направлено в сторону возврата проходных сечений отверстий в управляющей втулке к исходному состоянию. Как только проходные сечения отверстий сравняются, перепад давлений на торцах золотника станет равным нулю и плунжер золотника вернется под действием пружин в нулевое положение.
При этомпрекратится подача жидкости в полости цилиндра и рабочий орган остановится, пройдя при этом расстояние8 = (Лq>/360) iред t,гдеt-шаг винта.Таким образом, суммарное перемещениеданных импульсов и дискретностиLбудет зависеть от числа т по8:L = тБ.Подача рабочего органа будет зависеть от частоты f следования импульсов. Варьируя значения параметров /и п, можно задавать любой закон движения рабочего органа.Схемаобладаетрядомдостоинств.Во-первых,дискретнаясистемауправления не требует наличия контура внешней обратной связи, что значительно упрощает систему управления и удешевляет привод. Во-вторых,при линейном исполнении привода шток цилиндра непосредственно соединяется с рабочим органом без промежуточных кинематических звеньев, чтоупрощает конструкцию, увеличивает быстродействие гидропривода вследствие минимизации массы подвижных звеньев, повышает точность позиционирования в связи с отсутствием погрешностей промежуточных звеньев.Быстродействие привода повышается также благодаря конструктивномуисполнениюшагового задатчика,вкотором шаговыйэлектродвигательприводит во вращение не винт, обладающий значительной массой, а шестерни несилового мелкомодульногоредуктора.Немаловажноезначениеимеет симметричное исполнение схемы усилителя, поскольку это повышаетнадежность работы гидропривода вследствие устранения влияния колебаний давления жидкости на входе.Исследование характеристик гидропривода удобно вести, преобразовавего принципиальную гидравлическую схему к схеме гидравлического моста.Следящий гидропривод подач3.5.147В качестве примера преобразуем схемуэлектрогидравлическогоследящегопривода подач с аналоговой системойуправления (см.
рис.равлического3.23)мостак схеме гид(рис.На3.26).схеме приняты следующие обозначения: Рнас, Qнас-давление и расход навходе в гидроусилитель;равлическиеG 1, G2проводимостигид-постоянных дросселей на входе в левую и правую магистрали управления;Q 1, Q2расходыдроссели;Р1,через-Р2постоянныедавленияВ-магистраляхуправления и на торцах плунжера сле-дящего золотника; Qзол _смещениеG4-плунжерарасход назолотника;гидравлическиеG3,Рнас, QнасРис. 3.26.
Расчетная схема гидропривода подачипроводимостипеременных дросселей, образованных заслонкой и торцом сопла; Qз,Q4 -расходы через переменные дроссели.В одну диагональ моста включен источник питания, в другую-нагрузка, роль которой выполняет следящий золотник. При составлении уравненийрасходов на базе расчетной схемы примем ряд допущений:1)конструктивные параметры, размеры элементов правой и левой маги-стралей управления идентичны;2) расход на перемещение плунжера золотника не учитываем;3) гидравлические сопротивления каналов и трубопроводов не учитьmаем.Тогда система уравнений расходов жидкости принимает видили2µ , (1td /4 )✓(2 / р)(Рнас - Р1) = µ31tdcoп(Xo + Лх)✓(2 / Р)(р, - Рсл);2µ 2 (1td /4 ) ✓(2 / р)(Рпас - р2 ) = µ4пdсоп(Хо -Лх)✓(2 / Р)(р2 - Рсл ),гдеd-диаметр дросселей постоянного сечения; dсопположениезаслонкиотносительноторцасопла-при(3.11)диаметр сопла; х0отсутствии-сигналауправления.Решая систему уравнений(3 .11)относительно различных параметров,принимаемых за неизвестные величины в функции, например, смещения заслонки х,приводавнапример:можно проводитьцеляханалитические исследования элементов гидроопределенияегореальныхконструктивныхпараметров,1483.Приводы станковPi = f(x); Qз = f(x);Pz = f(x); Q4 = f(x) .На рис.показаны кривые, построенные на базе этих уравнений.3.27В процессе их изучения можно получить определенную информацию, которую целесообразно использовать при проектировании гидропривода.
Например, из графиков р= f(x)следует, что максимальная жесткость полученныххарактеристик, а следовательно, максимальная чувствительность имеют место при наибольших входных давлениях. Однако при этом, как следует изкривыхQ= f(x),увеличивается расход через переменные дроссели, чтоуменьшает КПД системы. Учитывая это обстоятельство, можно определитьоптимальные рабочие давления. На рисунке видно, что наибольшая крутизнакривых наблюдается в области х= ±0,4мм, в то время как в зонах предельных отклонений характеристики близки к насыщению.
Это дает возможностьопределить рабочую зону перемещения заслонки.431о~~---~---~--~---~~- 0,4- 0,2о0,20,4х, ммаРнас=5МПаРнас = 5 МПа2,01,61,20,80,4-0,4-0,2о0,20,4х, ммбРис.3.27.Зависимости давления управления (а) ирасхода ( 6) от смещения заслонки3.5.Следящий гидропривод подач149Таким образом, используя этот метод, можно изучать различные характеристики гидропривода для получения полного перечня параметров, необходимых для его проектирования.3.5.5.
Требованияк приводам промышленных роботовПромышленный робот выполняет функцию загрузки заготовок и выгрузки готовых деталей в станках с ЧПУ. В паре со станком он образует роботизированный технологический комплекс. Поскольку робот выполняет в технологическом комплексе автоматизацию движений холостого хода установки-съема изделий, к нему предъявляют требование минимизации временихолостого хода. В соответствии с этим к приводу, перемещающему захватробота, предъявляют определенные требования исходя из специфики его работы.Захват в рабочей зоне может двигаться по разным законам. Чтобы устранить ударные нагрузки при изменении знака ускорения, наиболее оптимальным является ускоренное движение, далее-движение с установившейсяскоростью и торможение.
Скорость при этом должна быть максимально возможной. Учитьmая, что начальная и конечная скорости равны нулю, следуетотметить наличие интенсивных инерционных нагрузок, действующих на исполнительный орган привода на участках разгона и торможения. Эти нагрузкимогут в большей или меньшей степени зависеть от ускорений, массы детали,характера траектории, однако на этих режимах действуют всегда и именно ониопределяют специфику работы привода.
Отсюда вытекают повышенные требования к динамическим характеристикам привода.В целях анализа параметры привода можно разбить на входные и выходные. Входные-это параметры, диктуемые приводу конструктивнымиособенностями станка (компоновка и размеры рабочей зоны, конструкцияэлементов базирования, механизмов зажима и т. д.), а также требованиямиполучения максимальной производительности и надежности работы. Выходные-это параметры, которыми должен обладать привод в соответствии с предъявляемыми к нему требованиями.К входным параметрам относятся грузоподъемность, определяемая массой изделия; максимальная скорость перемещения захватного органа в рабочей зоне, определяемая требованием получения максимальной производительности комплекса; ускорения при разгоне и торможении, определяемые, содной стороны, требованием получения максимальной производительности иограничиваемые, с другой стороны, пределом прочности конструктивныхэлементов руки и захватного органа, а также точностью его остановки в позиции загрузки; точность позиционирования Л захвата, определяемая конструктивными особенностями зажимных устройств станка и элементов базирования.Выходными параметрами являются приведенная масса, учитывающаяналичие инерционных сил на участках ускорения и торможения;скорость1503.исполнительногоорганаПриводы станковпривода,учитывающаяпередаточноеотношениекинематических звеньев руки робота; время переходного процесса при ускорениии торможении;точностьпозиционирования исполнительного органапривода, учитывающая жесткость руки робота.Поскольку к приводу робота предъявляют достаточно жесткие и противоречивые требования по скорости, ускорению и точности позиционированияна фоне больших инерционных нагрузок, можно сделать вывод, что этимтребованиям наиболее удовлетворяет гидропривод.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
