Станочные гидроприводы

Под гидроприводом понимают совокупность устройств (в число которых входит один или несколько объёмных гидродвигателей), предназначенную для приведения в движение механизмов и машин посредством рабочей жидкости под давлением. В качестве рабочей жидкости в станочных гидроприводах используется минеральное масло.

Гидроприводы широко применяются в современном станкоктроении. Они позволяют существенно упростить кинематику станков, снизить их металлоёмкость, повысить точность надёжность работы, а также уровень автоматизации.

Основные направления развития отечественного станочного гидропривода заключаются в улучшении энергетических и эксплуатационных характеристик гидрооборудования, повышении его быстродействия, расширяющемся применении следящего и пропорционального дистанционного управления, обеспечивающих связь современных электронных систем с узлами гидропривода.

Преимущества гидропривода

Широкое использование гидроприводов в станкостроении определяется рядом их существенных преимуществ перед другими типами приводов и прежде всего возможностью получения больших усилий и мощностей при ограниченных размерах силовых исполнительных двигателей. Это облегчает компоновку гидроприводов в механизмах. Благодаря малой инерционности подвижных частей гидроприводы имеют высокое быстродействие. Практика показывает, что на гидромотор приходится обычно не более 5% момента инерции приводимого их механизма, а для гидроцилиндра этот показатель может быть ещё лучше, поэтому время их разгона и торможения не превышает обычно нескольких сотых долей секунды.

Гидравлические приводы обеспечивают при условии хорошей плавности движения широкий диапазон бесступенчатого регулирования скорости исполнительных двигателей.

Работа в динамических режимах

Важное достоинство гидроприводов – возможность работы в динамических режимах при частых включениях, остановках, реверсах движения или изменениях скорости, причём качество переходных процессов может контролироваться и изменяться в нужном направлении. Этим объясняется широкое использование гидравлики в станках с возвратно-поступательном движением рабочего органа (шлифовальные, протяжные, строгальные, долбёжные, хониговальные и др.). Гидропривод позволяет надёжно защитить систему от перегрузки, что даёт возможность механизмам работать по жёстким упорам, при этом обеспечивается точный контроль действующих усилий путём регулирования давления прижима. Это свойство используется в зажимных и фиксирующих механизмах станков, в гидроприводах устранения зазоров, системах уравновешивания и т. п.

Гидроцилиндр в гидроприводе

Гидроцилиндр в гидроприводе позволяет получить прямолинейное движение без каких-либо кинематических преобразований. К достоинствам гидроцилиндра следует отнести также предельную простоту конструкции, высокий КПД (0,95 – 0,98), малую собственную инерционность, возможность выбора определённого соотношения скоростей прямого и обратного хода и надёжность. В современных станках с высокой степенью автоматизации цикла в ряде случаев требуется обеспечить до нескольких десятков различных движений.

Компактность конструкции

Использование гидропривода позволяет удобно вписать в механизмы компактные гидродвигатели (гидроцилиндры или гидромоторы) и соединить их трубопроводами или шлангами с насосной установкой, имеющей, как правило, один или два насоса. Такая система открывает широкие возможности для автоматизации цикла, контроля и оптимизации рабочих процессов, применения копировальных, адаптивных или программных систем управления, легко поддаётся модернизации, состоит, главным образом, из унифицированных изделий, серийно выпускаемых специализированными заводами.

КПД

К основным преимуществам гидроприводов следует отнести также достаточно высокое значение КПД, повышенную жёсткость благодаря большому модулю упругости масла, незначительным сжимаемым объёмом и герметичности рабочих камер гидродвигателей, самосмазываемость и долговечность. Наряду с указанными выше преимуществами, гидроприводы имеют и недостатки, которые ограничивают их использование в станкостроении.

При течении минерального масла по трубопроводам и каналам гидросистемы возникают потери на трение и утечки, снижающие КПД гидропривода и вызывающие разогрев рабочей жидкости, насосной установки и гидроагрегатов. Внутренние утечки в узлах гидропривода из линий высокого давления в линии низкого давления неизбежны, так как подвижные элементы (золотники, плунжеры, клапаны, поршни и т. п.) насосов, гидродвигателей и аппаратов чаще всего уплотняются за счёт малых зазоров между трущимися поверхностями. В определённых допустимых пределах эти утечки незначительно снижают КПД и существенно улучшают условия смазывания. Наибольшую опасность представляют наружные утечки, приводящие к повышенному расходу масла и загрязнению рабочего места. Современная техника позволяет создать гидроприводы без малейших наружных утечек, однако, по имеющимся сведениям, в промышленных гидроприводах вследствие утечек ежегодно теряется до 500 тыс. т. масла (в мировом объёме), что требует существенного улучшения качества уплотнительных устройств и повышения культуры обслуживания гидроприводов. Надёжная работа станочных гидроприводов может быть гарантирована только при надлежащей фильтрации рабочей жидкости. Необходимость применения фильтров тонкой очистки повышает стоимость гидроприводов и усложняет их техническое обслуживание, однако эти недостатки компенсируются значительным ростом долговечности оборудования.

Воздействие различных факторов

Технические параметры гидросистемы резко ухудшаются при попадании воздуха и воды в минеральное масло. Изменение вязкости минерального масла при его разогреве приводит к изменению пропускной способности дросселирующих устройств и, как следствие, к изменению скорости движения рабочих органов. Это явление особенно опасно в гидроприводах агрегатных станков и автоматических линий с жёстким циклом работы оборудования. Узлы гидропривода, как правило, весьма трудоёмки в изготовлении, что требует применения специального оборудования и освоения их централизированного производства на специализированных заводах. В связи с наличием внутренних утечек, средствами гидравлики трудно реализовать точную координацию нескольких движений рабочих органов. Эта задача может решаться лишь с применением достаточно сложных гидровлических устройств (например, электрогидравлических шаговых приводов).