Actionari Hidraulice Si Pneumatice Curs Univ DS

5/17/2018 Actionari Hidraulice Si Pneumatice Curs Univ DS - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/actionari-hidraulice-si-pneumatice-curs-univ-ds 1/4

Universitatea Tehnic a MoldoveiFacultatea Inginerie úi Management in Construcia de MaúiniCatedra Maúini úi Sisteme de Producie

Vasile JAVGUREANU

ACIONRIHIDRAULICE ùI PNEUMATICE

ÎN MAùINI ùI SISTEME DEPRODUCIE

Curs universitar

CHIùINUU.T.M.

2011

Digitally signed byLibrary TUMReason: I attest to theaccuracy and integrityof this document



CZU 532+62-82+62-85(075.8)

J32V. Javgureanu. ,, Acionri hidraulice úi pneumatice în maúini úi

sisteme de producie”. Editura UTM Chiúinu, 2011.460 p.Cursul universitar este alctuit din 7 capitole în care: este

descris structura sistemelor de acionare hidraulic; sistemehidraulice pentru realizarea sincronizrii deplasrilor mai multor mecanisme acionate hidraulic; sisteme hidraulice de urmriremanual úi automat; sisteme hidraulice de acionare úi

automatizare utilizate pentru realizarea unor operaiuni auxiliare;sisteme hidraulice ale maúinilor - unelte de diferit destinaie;hidraulica maúinilor - unelte agregat, a liniilor automate, asistemelor de maúini úi a centrelor de prelucrare.

Lucrarea este destinat studenilor úi masteranzilor facultilor tehnice úi specialiútilor în domeniul acionrii hidraulice úi pneumatice.Editarea computerizat:conf.univ.,dr.ing. Pavel GORDELENCO

Victor ROSCA

Andrian CASIAN

Copert: dr. ing. Maxim VACULENCO

Descrierea CIP a Camerei Naionale a Crii

Acionri hidraulice úi pneumatice în maúini úi sisteme de producie.

V.Javgureanu_Ch.:UTM. 2011, 460 p.

ISBN 978-9975-45-095-9100 ex.

532+62-82+62-85 (076.5)

Hârtie ofset. Tipar RISO Formatul hârtiei 60x84 1/16. Bun de tipar 20.06.11. Comanda nr. 61

ISBN 978-9975-45-095-9 © U.T.M., 2011



PREFA

Nimic nu trebuie inclus în programul analiticdac nu are o justificare temeinic din punct

de vedere al viitorului.

Alvin TOFFLEA

Acionrile hidraulice úi pneumatice, în ar úi peste hotare, beneficiind din plin de progresele remarcabile înregistrate deútiin, tehnic úi tehnologia contemporan, au ajuns s ating performane de excepie sub aspect cinematic úi dinamic al puterii, preciziei úi fiabilitii.

Aceast lucrare are ca scop principal de ai sprijini pe ceicare înva acionrile hidraulice úi pneumatice pentru a le

utiliza în soluionarea problemelor tehnice úi útiinifice. Princoninutul úi modul de expunere, lucrarea este adresatstudenilor, masteranzilor si doctoranzilor, dar poate fi folositúi de specialiúti care vin în contact cu problemele acionrilor hidraulice úi pneumatice, pentru aprofundarea úi lrgireacunoútinelor în acest domeniu.

Lucrarea este structurat în 7 capitole, în care este descrisstructura sistemelor de acionare hidraulic úi pneumatic;sisteme hidraulice pentru realizarea sincronizrii deplasrilor mai multor mecanisme acionate hidraulic; sisteme hidraulicede urmrire manual úi automat; sisteme hidraulice deacionare úi automatizare utilizate pentru realizarea unor operaiuni auxiliare; sisteme hidraulice ale maúinilor-unelte dediferit destinaie; hidraulica maúinilor-unelte agregat, a liniilor automate, a sistemelor de maúini úi a centrelor de prelucrare.

La elaborarea acestei lucrari a fost utilizat atât experiena



acumulat în domeniul respectiv, cât úi rezultatele activitii

útiinifice.Mulumesc tuturor celor care au sprijinit sub diverse forme,atât moral cît úi material în elaborarea úi apariia acestei lucrri.

Autorul



ACIONRI HIDRAULICE ùI PNEUMATICE ÎN MAùINI ùI SISTEME DE PRODUCIE

5

CUPRINS

1. Structura sistemelor de acionare hidraulic.

1.1. Caracteristicile generale ale acionarilor hidraulice.................10 1.2. Definirea sistemelor de acionare hidraulic............................13 1.3. Clasificarea sistemelor de acionare hidraulic........................15 1.4. Compararea sistemelor de acionare hidraulic cu

acionrile mecanice úi electrice...............................................23

1.5. Avantajele úi dezavantajele sistemelor deacionare hidraulice...................................................................25

1.6. Reprezentarea simbolic a componentelor sistemelor de acionare hidraulic..............................................................31

2. Sisteme úi circuite de acionare hidraulic.Structur, funcii úi tipologii.

2.1. Structura schemelor de acionare hidraulic.............................42 2.2. Circuite hidraulice de descrcare sau

scurtcircuitare a pompelor........................................................50 2.3. Circuite hidraulice de inversare................................................53 2.4. Circuite hidraulice pentru ridicarea sarcinilor..........................572.5. Circuite hidraulice pentru reglarea vitezelor (debitelor)..........59 2.5.1 Circuite hidraulice deschise cu reglare rezistiv

în trepte sau continuu a vitezelor.........................................60 2.5.2 Circuite hidraulice de reglare a vitezelor cu

pompe cu debit reglabil.......................................................70 2.5.3 Circuite hidraulice de reglare a vitezelor cu

combinaii de pompe cu debit fix úi reglabil.......................76 2.6.Circuite hidraulice pentru reglarea forelor úi cuplelor.............80 2.7. Circuite hidraulice cu acumulatoare.........................................87




6

2.7.1 Circuite hidraulice cu dou acumulatoare care

asigur un debit momentan mare.........................................87 2.7.2 Circuit hidraulic cu acumulator pentru realizarea

miúcrilor de avans..............................................................892.7.3 Circuit hidraulic cu acumulator cu funcii de

strângere a pieselor în dispozitive........................................90 2.7.4 Circuit hidraulic cu acumulator pentru

funcionarea de rezerv a instalaiei.....................................92 2.8 Circuite hidraulice cu comand manual................................92

2.9 Circuite hidraulice cu comand automat dup program.......952.9.1 Circuite hidraulice dup program

dependente de drum (spaiu)................................................95 2.9.2 Circuite hidraulice dup program

dependente de presiune......................................................102 2.9.3 Comenzi dup program dependente de timp.....................107 2.10 Sistem de acionare hidraulic în circuit închis.....................108 2.10.1 Circuite hidraulice tipice....................................................108 2.10.2 Structuri úi curbe caracteristice..........................................1172.11 Circuite hidraulice pentru mecanisme de direcie..................128 2.12 Circuite hidraulice cu grupuri de ulei sub presiune...............132

3. Sisteme hidraulice pentru realizarea sincronizriideplasrilor mai multor mecanisme acionate hidraulic.

3.1. Noiuni generale despre sincronizarea miúcriiorganelor de lucru.Esena úi clasificarea sistemelor de sincronizare a organelor de lucru.......................................137

3.2. Reglarea rezistiv a vitezei sistemelor sincrone desincronizare.............................................................................145

3.3. Reglarea sistemelor de sincronizare cu ajutoruldivizoarelor de debit...............................................................152




7

3.3.1 Eroarea de divizare, factori care

condiioneaz eroarea de divizare......................................1543.4. Reglarea volumic a vitezei în sistemele sincrone desincronizare.............................................................................164

3.5. Reglarea volumic a vitezei în sistemele sinfaze desincronizare.............................................................................170

3.6. Sincronizarea hidromotoarelor folosite în construciaechipamentelor hidraulice......................................................174

3.7. Calculul sistemelor de sincronizare sinfaze...........................177

4. Sisteme hidraulice de urmrire automat.

4.1 Generaliti, clasificarea úi caracteristicile de baz a sistemelor hidraulice de urmrire...............................192

4.2 Amplificatoarele hidraulice.....................................................214 4.2.1 Amplificator hidraulic cu sertar.........................................215 4.2.2 Amplificator hidraulic cu distribuitor de tipul

ajustaj-clapet....................................................................230 4.2.3 Amplificator hidraulic cu ac de droselare..........................242 4.2.4 Amplificator hidraulic cu jet tubular.................................248 4.3 Sisteme hidraulice de urmrire dup o coordonat.................253 4.3.1 Sistem hidraulic de urmrire cu sertar cu o

muchie activ.....................................................................255 4.3.2 Sistem hidraulic de urmrire cu sertar

cu dou muchii active........................................................258 4.3.3 Sistem hidraulic de urmrire cu sertar cu

patru muchii active............................................................261 4.3.4 Sistem electrohidraulic de urmrire...................................263 4.4 Companarea sistemelor hidraulice de urmrire

pe maúini- unelte....................................................................265 4.5. Calculul static al SHU............................................................269 4.5.1.Calculul static.......................................................................269




8

4.5.2. Calculul dinamic al sistemelor hidraulice de urmarire........295

4.6. Dispozitive de corecie a sistemelor hidraulice de urmrire.............................................................314 4.6.1. Dispozitive de corecie pentru asigurarea

vitezei constante pe contur......................................................315 4.6.2. Dispozitive de corecie pentru compensarea greúelii

de urmrire dup efort.........................................................319 4.6.3.Dispozitive de corecie a greúelei de vitez de urmrire......324 4.7. Sisteme hidraulice de urmrire dup

dou úi mai multe coordonate.................................................326

5. Sisteme hidraulice de acionare úi automatizareutilizate pentru realizarea unor operaiuni auxiliare.

5.1. Sisteme hidraulice de transport si alimentarea cusemifabricate úi scule.........................................................332

5.1.1. Sisteme hidraulice de alimentare cusemifabricate individuale...................................................332

5.1.2. Sisteme hidraulice de alimentare cu semifabricate prin transfer linear sau circular..........................................346

5.1.3. Sistem hidraulic de alimentare cu bare úi colaci................350 5.1.4. Sisteme hidraulice de alimentare cu scule.........................352 5.2. Unele calcule a mecanismelor de alimentare de tipul

manipulatoarelor úi roboilor industriali.................................361

5.3. Sisteme hidraulice de comutare..............................................370 5.4. Sisteme hidraulice de poziionare...........................................375 5.5. Sisteme hidraulice de echilibrare úi blocare............................378

6. Sisteme hidraulice ale maúinilor-unelte dediferit destinaie.

6.1. Acionarea hidraulic a maúinilor-unelte de strunjit..............381




9

6.2. Acionarea hidraulic a maúinilor-unelte de gurit úi

universale destinate prelucrrii interioare.............................384

6.3. Acionarea hidraulic a maúinilor-unelte de rectificat...........386 6.4. Acionarea hidraulic a maúinilor-unelte de frezat................391 6.5. Acionarea hidraulic a maúinilor-unelte de rabotat

úi de mortezat..........................................................................393 6.6. Acionarea hidraulic a maúinilor-unelte de broúat................398 6.7. Acionarea hidraulic a maúinilor-unelte de honuit................402 6.8. Acionarea hidraulic a dispozitivelor supraprecise...............405

6.9. Acionarea hidraulic a roboilor industriali...........................408

7. Hidraulica maúinilor-unelte agregat, a liniilor automate,a sistemelor de maúini úi centrelor de prelucrare.

7.1. Acionarea hidraulic a maúinilor-unelte agregat...................411 7.2. Acionarea hidraulic a liniilor automate úi a

sistemelor de maúini...............................................................431 7.3. Acionarea hidraulic a centrelor de prelucrare......................445

Bibliografia............................................................................ 459


http://slidepdf.com/reader/full/actionari-hidraulice-si-pneumatice-curs-univ-ds 10/


10

1. STRUCTURA SISTEMELOR DE ACIONARE

HIDRAULIC1.1 Caracteristicile generale ale acionrilor hidraulice

Acionrile hidraulice formeaz o disciplin tehnic veche, primele utilizri fiind reprezentate de presele si elevatoarele carefolosesc energia hidraulic a apei. Originea maúinilor modernecomportând sistemele hidraulice este asociata la doua mari nume:

fizicianul si matematicianul francez B. Pascal (1623 -1662), care adefinit si legea hidrostaticii creia îi poarta numele si inginerul britanic J. Bramah (1749 -1814) care realizeaz in 1795 prima presahidraulica, presa care a fost imaginata de B. Pascal cu 150 ani maiînainte.

Echipamentele hidraulice de acionare, utilizate astzi suntrezultatul unei întregi evoluii de la primele aplicaii industriale dinsec XIX. Epoca de pionerat se considera între anii 1896 si 1914când apar transmisii hidrostatice formale dintr-o pompa si un motor hidraulic, transmisii care astzi au devenit foarte competitive inraport cu alte transmisii bazate pe sistemele mecanice sau electrice.Practica industrial a ultimelor decenii a consacrat definitivacionrile hidraulice ca mijloace eficace de transformare a energieihidraulice in energie mecanica, pentru deplasarea liniara saurotativa, continua sau discontinua, cu viteza constanta sau variabila

a unei sarcini. Mai mult, gratie sistemelor hidraulice recente s-au putut realiza numeroase instalaii pentru care performantele defiabilitate si robustele le fac superioare. Se asista actualmente la o buna combinaie, chiar benefica intre hidraulica si microelectronica.

Fiind o ramura relativ tânra în raport cu acionrile mecanicesau electrice, s-a dezvoltat într-un timp relativ scurt úi s-a impus înconcuren cu acestea prin avantajele pe care le prezint: densitatemare de putere, spaiu de instalare redus, reglabilitate buna a



Cap.1. Structura sistemelor de acionare hidraulic

11

presiunilor si debitelor volumice, comportare dinamic bun,

posibilitatea transmiterii de puteri mari la distante medii indiferentde amplasarea în spaiu a consumatorului, dezvoltarea unor foresau momente mari la viteze sau turaii reduse, transformareacomoda a puterii hidraulice în putere mecanica prin cilindriihidraulici, evacuarea cldurii dezvoltate în componenteleinstalaiilor prin intermediul fluidului de lucru, defectare treptata. Înultimele decenii acionrile hidraulice au cunoscut o dezvoltareconsiderabil, acestea având aplicaii in toate sectoarele industriale

pe plan mondial, datorit unor avantaje pe care acestea le au încomparaie cu cele mecanice úi chiar cu cele electrice în unele privine.

Aria de dezvoltare a echipamentelor si sistemelor de acionare siautomatizare hidraulice este practic nelimitata. Astzi nu se maiconcepe proces sau utilaj tehnologic fr înglobarea in construciaacestuia a unui sistem de acionare sau automatizare hidraulica.Viitorul tehnicii acionarilor cu fluide se poate anticipa simplu: inorice domeniu unde este necesara transmiterea de forte sau demomente prin miúcri de translaie sau de rotaie se vor gsi mereuaplicaii si soluii de acionare hidraulica sau pneumatica.Meninerea si creúterea competitivitii acestora in raport cucelelalte tipuri de acionari se poate obine numai prin inovare úidezvoltare permanent.

În Europa úi în lume au aprut úi s-au dezvoltat, mai ales în

ultimile 3-4 decenii sute de întreprinderi úi fabrici care produccomponente úi sisteme de acionare úi automatizarehidropneumatice. Numai în suplimentul anual al revistei"Olhydraulik und Pneumatik - Konstruktions Jahrbuch 1994/1995"sunt prezentate 560 de firme de prestigiu din lume specializate infabricaia echipamentelor úi sistemelor hidropneumatice. Printreacestea se pot meniona firme ca: Denisson H, Vickers,Mannesmann - REXROTH, Festo KG, MOOG, Oilgear, Hydak,




12

ATOSS, Parker Hannifin, Simrit, Merkel, etc, cu care colaboreaz

de muli ani întreprinderile specializate.S-au obinut rezultate de prestigiu în cercetarea, proiectarea,executarea si exploatarea componentelor úi sistemelor hidropneumatice de acionare sau automatizare, datorit uneiactiviti susinute desfúurate de specialiútii din învmântulsuperior tehnic, institute de cercetare úi proiectare, întreprindericonstructoare de profil úi alte colective. Pot fi citate cercetrileefectuate de institutele de specialitate din Romania: IHP Bucureúti,

ICSIT "TTTAN" Bucureúti, ICSITMFS Bucureúti, INCRESTBucureúti, UCM Resita, HIDROTIM Timiúoara, ICSITUCD Brilaúi PROMPT Timiúoara cît úi de ctre laboratoarele de profil aleîntreprinderilor specializate in fabricarea echipamentelor úisistemelor hidraulice de acionare de la: IM Plopeni, HIDROSlBSibiu, IUG Brila, HESPER Bucureúti, IEH Rm. Vîlcea, ROMSEHFocúani, IEHP Bistria, IEPAM Bârlad, MEFIN Sinaia, etc.

Parametrii funcionali ai componentelor au fost îmbuntiimereu în ultimele decenii. Turaiile si presiunile de lucru au crescut,masa úi volumul componentelor au fost reduse, precizia úi calitiledinamice au crescut. Progresele tehnice au fost realizate prin: soluiiconstructive noi, introducerea de senzori electrici sau electronici,cartele electronice de reglare, convertoare electromecanice deultima tehnologie, utilizarea de materiale sintetice úi ceramice, precizie de prelucrare mrita úi îmbuntirea performantelor

funcionale ale mediului fluid prin mrirea duratei de exploatare latemperaturi ridicate.Se efectueaz în aúa fel, ca în etapa actuala, sistemele de

acionare hidraulic sunt încorporate în sistemul de acionare saucomanda a maúinilor-unelte, a liniilor automate, a preselor, încomponena maúinilor de construcii, de ridicat si transportat, amotostivuitoarelor si excavatoarelor, a echipamentelor hidromecanice a centralelor hidroelectrice, a autovehiculelor,




13

tractoarelor úi maúinilor agricole, a utilajelor siderurgice si

metalurgice, a utilajelor miniere, în industria lemnului, industriachimica, petroliera úi a materialelor plastice, cît úi în domeniile devârf, construcii navale úi în tehnica aerospaial, a rachetelor úitehnica spaiala, a tehnicii militare de vârf, robotica industriala cît úiîn construcia calculatoarelor electronice. Asociate cu mecanica,electrotehnica úi electronica, hidraulica permite obinerea unor cicluri tehnologice sau utilaje complexe. Dar, în afar de sistemelede acionare hidraulic, se utilizeaz cu succes sistemele combinate:

hidromecanice, electrohidraulice, pneumohidraulice, contribuinddin plin la creúterea productivitii, supleii, securitii úimanevrabilitii utilajului deservit.

In domeniul cercetrii útiinifice exist în prezent importanteinterferene ale acionarilor hidraulice cu alte ramuri ale útiinei:multe cercetri biologice abordeaz sistemul circulator privit ca unsistem hidraulic a crui pompa centrala este inima, iar in domeniul bionicii sunt analizate in prezent sistemele locomotorii ale unor organisme vii la care membrele lipsite de esuturi musculare sunt puse în miúcare cu lichid sub presiune, domeniu ce poate aveaaplicaii importante în construcia roboilor industriali.

De unde rezult c exist o mare diversitate de maúini, utilaje úisisteme la care se aplica acionrile úi automatizrile hidraulice.Dar, problemele generale privind construcia, procesele de lucru úicalculul acestora se pot trata unitar, existând elemente specifice

fiecrui domeniu de aplicaie.

1.2 Definirea sistemelor de acionare hidraulic

Acionarea hidraulic este un ansamblu de funciuni tehnice princare se realizeaz transmiterea energiei mecanice de la un elementconductor la unul condus prin intermediul unui fluid de lucru sub presiune. Cadrul material de echipamente úi conducte care permite




14

realizarea acionarii hidraulice formeaz sistemul de acionare

hidraulic. De regul fluxul energetic într-un sistem de acionare pleac de la maúina de fora (electrica, termica, eoliana, etc.) care produce energia stereomecamc în alte forme de energie. Aceastenergie se transmite direct cu parametrii de baza nemodificaimaúinilor de lucru de uz general sau indirect prin intermediul uneilegaturi sau puni, care s adapteze valorile mrimilor de ieúire alemaúinii de fora la valorile cerute de maúina de lucru, legtura carese numeúte transmisie care poate fi; mecanica, electrica, sau cu

fluide sub presiune (hidraulica sau pneumatica,fig. 1.1).Transmisiile mecanice sunt cele mai vechi si cele mai

rspândite, fiind practice si economice in unele cazuri; cu toateacestea ele pot devenii greoaie, complexe si chiar costisitoare in altecazuri. Permit transferuri de puteri mari cu randamenteconsiderabile dar limitate in cazul transmiterii energiei la distantasau, cu reglare continua sau in limite largi.

Transmisiile electrice, destul de recente, sunt mult mai simple sisuple decât cele mecanice, ceea ce le favorizeaz dezvoltarea lor rapida în numeroase domenii de aplicaii. Posibiliti de transfer energetic la mare distanta, reglaj de precizie a vitezei sau forei,recuperare de energie, caliti superioare a materialelor utilizate, facca aceste transmisii s aib o aplicabilitate extins.

Transmisiile cu fluid sub presiune aprute totuúi anterior transmisiilor electrice au beneficiat de o dezvoltare industrial mai

lent; ele si-au impus totuúi dezvoltarea mai ales din considerentele"densitii de fora", a comportrii sub sarcina si al reglabilitii.Flexibilitatea constituie un avantaj esenial al transmisiilor hidraulice fa de cele mecanice sau electrice, conferindu-le o largutilizare, deúi principiul lor de funcionare implica disipriienergetice relativ mari.




15

Fig.1.1. Transmisii: a) mecanice; b) electrice;c), d), e) hidraulice (hidrostatice, pneumatice).

1.3. Clasificarea sistemelor de acionare hidraulice

Acionrile hidraulice se clasific dup mai multe criterii, dupcum urmeaz:

a) Dup criteriul energetic, sistemele de acionare hidraulice pot fi:




16

- de tip cinetic (hidrodinamic), care utilizeaz în special

energia cinetica a lichidului (V2/2g), sunt denumite în mod curentturbocuplaje (fig. 1.2.a) sau turbotransformatoare (fig. 1.2.b), pe baza funciei pe care o indeplinesc, sau cu termenul general deturbomaúini.

Sistemele de acionare hidrodinamice se compun dintr-o pompcentrifug úi o turbin hidraulic, prima montata pe arboreleconductor, cea de - a doua pe arborele condus (fig. 1.2), asigurândo dubla transformare de energie si anume: energia mecanica in

energie hidraulica si apoi transformarea acesteia din urma in energiemecanica.

Sistemele de acionare hidrodinamice pot îndeplini in acionareamaúinilor doua funciuni principale. Prima este cea de cuplare aarborelui conductor la cel condus (turboambreiaj); cea de - a douafuncie, de variaie a turaiei arborelui condus, se obine prinintercalarea intre pompa si turbina a unei coroane de palete, reactor,obinându-se astfel convertizoarele hidrodinamice denumite siturbotransformatoare.

Caracteristica importanta a acestui sistem este lipsa contactelor între suprafeele active, ceea ce permite o alunecare intre organulconductor si cel condus, eliminându-se astfel pericoluldeteriorrilor in cazul unor suprapresiuni úi împiedicându-setransmiterea úocurilor si a vibraiilor.

Sistemele de acionare hidrodinamice pot îndeplini in acionarea

maúinilor doua funcii : de cuplare a arborelui conductor la celcondus (turboambreiaj); de variaie a turaiei arborelui condus, prinintercalarea intre pompa si turbina a unei coroane de palete,obinându-se astfel convertizoarele hidrodinamice denumiteturbotransformatoare:

- de tip alternativ (hidrosonic). La care transmiterea energieise face prin impulsuri. Au fost inventate de inginerul roman GeorgeConstantinescu. Constau dintr-un generator sonic de impulsuri




17

a) b)

Fig.1.2. Transmisii hidrodinamice(pompa centrifuga úi o turbin centrifug):

a) montat pe arborele conductor;b) montat pe arborele condus.

(sincron sau asincron), monofazat sau trifazat, magistrala hidraulicasi un receptor (motor) sonic, mono sau trifazat (fig.1.3). Legturaenergetica dintre generator si receptor o realizeaz un sistem deunde incidente si reflectate, programul de funcionare putând ficontrolat de aparatajul aferent. Aceste tipuri de maúini nu au cptato rspândire ca sisteme de acionare, datorita unor dificulti întransmiterea energiei hidrosonice la distanta, devenind neeconomice.




18

Fig.1.3. Transmisii hidrosonice.

- de tip hidrostatic (volumic). Au la baz în special, folosireaenergiei poteniale a fluidului vehiculat, sub forma de presiunehidrostatica.

Fig.1.4. Transmisii (sisteme de acionare) hidrostatice.

Rolul sistemelor de acionare hidrostatice (fig. 1.4) const întransformarea energiei stereomecanice in energie hidraulica ingeneratorul de presiune hidrostatica (GH- pompa volumica),

reglarea energiei sub forma hidraulica prin adaptarea ei la nevoileutilajului acionat (in echipamentul de distribuie, reglaj si auxiliar EDRA), transmiterea ei in sistem si ne convertirea in energie"stereomecanica motorul hidraulic rotativ (MHR ), liniar (MHL) sauoscilant (MHO);ca urmare a variaiei volumelor camerelor purttoare de energie. Forma principala de energie care circula intre pompa si motorul sistemului este energia poteniala de presiune(hidrostatica), lichidul de lucru refulat de ctre pompa prezentând in




19

acest caz valori relativ reduse ale debitului Q si respectiv ridicate

ale presiunii p; dup cedarea energiei motorului hidrostatic, lichidulde lucru se reîntoarce la pompa sau la rezervorul acesteia. Desprinseca funcie din sistemele de transmisie hidraulic, în structuraacestora intra:

x componentele active care permit transformarea saumodularea energiei (sau ambele) si care cuprind generatoarele,modulatoarele si motoarele hidraulice;x componentele de legtura care permit transportul energiei si

care cuprind, fluidul propriu-zis ca purttor de energie,conductele, armaturile si racordurile, plcile si blocurilehidraulice modulare;x componentele pasive ce nu joaca un rol direct in funciile primare, participând la susinerea si pregtirea mediuluihidraulic si cuprinde rezervoarele, filtrele, acumulatoarele,schimbtoarele de cldura si lubrificatoarele, etc.

Întercalarea sistemului hidrostatic intre motorul primar ME simaúina de lucru acionat OL (fig. 1.4) este justificata prinavantajele si posibilitile deosebite de reglaj si automatizare pecare le au aceste sisteme.

Având deci in vedere avantajele deosebite ale acestor sistemedin care se evideniaz: stabilitatea vitezei, posibilitatea simpla sirapida de reglare si inversare a miúcrii, posibilitatea larga detipizare, normalizare, unificare, miniaturizare si modularizare a

elementelor si sistemelor, simplitate constructiva, etc., transmisiilehidraulice au cptat o larga extindere in acionarea siautomatizarea maúinilor si utilajelor tehnologice fixe si mobile.

b) Dup criteriul cinematic, (se are in vedere tipul de miúcaregenerat de maúina de lucru), vom avea (fig. 1.4):

x Sisteme de acionare hidraulice cu miúcare de rotaie ;x Sisteme de acionare hidraulice cu miúcare de translaiex

Sisteme de acionare hidraulice cu miúcare oscilanta.




20

c) Dupa componenta sistemului (în raport cu natura fizica aelementelor componente si a formelor de energie cu care seopereaz) vor fi:

x Sisteme de acionare pur hidraulice;x Sisteme de acionare electrohidraulice;x Sisteme de acionare pneumohidraulice;x Sisteme de acionare electropneuniohidraulice.Ultimele variante valorifica la maximum avantajele specifice pe

care fiecare etaj (hidraulic, electric, pneumatic) ii aduce incombinaia complexa a sistemului de acionare.

d) Dupa funcia îndeplinita:

x Sisteme de acionare hidraulica (transmisii hidraulice) (fig.1.5) - servesc la transmiterea energiei de la motorul primar laorganul activ al maúinii acionate.

Sunt caracterizate prin energii transferate relativ mari (energiide lucru) si lan deschis de comanda (bucla deschisa), in sensul casistemul de acionare este sensibil numai la comenzile de intrare Xi (programatoare), rmânând independent la efectele aciunii sale(mrimea de reacie – Xr = 0). Pentru corectarea abaterii (± AXe) amrimii de ieúire la valoarea prescrisa, este necesar aplicarea dectre operator a unei noi mrimi de intrare Xi ± AXi, care trebuie saacioneze in sensul minimalizrii abaterii (erorii).

x Sisteme de tip comanda (fig. 1.6 ) - îndeplinesc funcia detransmitere dup o anumita lege a unui impuls (energii) de comandade la un element conductor la unul condus. Sunt caracterizate prinenergii transferate, relativ reduse (pentru semnale de comanda) silan deschis de comanda.




21

Fig.1.5. Transmisie de tip acionare.

Fig.1.6. Transmisie de tip comand.




22

Fig.1.7. Transmisie de tip reglare.

Sisteme de tip reglare (servocomenzi-sisteme hidraulice dereglare automat, fig.1.7). Funciunile sistemului sunt afectate deevoluia mecanismului acionat sau de alte mecanisme ale maúinii,în vederea asigurrii unei legi de lucru impuse. Sunt caracterizate prin energii transferate relativ mari úi lan închis de comand, însensul ca sistemul de acionare este de data aceasta, sensibil nu

numai la comanda de intrare (programatoare)-Xi ci úi la efectelesale, adic la evoluia mrimii de ieúire -Xe, sesizata úi transmisaspre blocul de distribuie, reglare si control prin mrimea de reacieXr 0. Parametrii reglai sunt; poziia, viteza unghiular sauliniar, momentul sau fora la arborele sau tija motorului hidraulicrotativ sau liniar, puterea consumat de maúina de for, etc. Înmulte aplicaii sistemele cu bucla închis au în componena lor blocuri electrice, electronice, magnetice sau pneumatice.




23

1.4. Compararea sistemelor de acionare hidraulica cu

acionrile mecanice si electriceTransmiterea miúcrii de la elementul de antrenare (motorul

electric, termic, etc.) la elementul condus (mecanismul acionat) poate fi realizata printr-o acionare mecanic, electric,hidrodinamic, hidrostatic, pneumatic., etc. Alegerea tipului deacionare constituie o problem complex, care trebuie s inseama de: condiiile constructive úi funcionale ale mecanismului úi

utilajului acionat, parametrii funcionali ai acionarii; mijloacele deacionare si experiena existenta într-un domeniu sau altul alacionarii, la un moment dat, etc.

Sistemele de acionare hidrostatice s-au impus din urmtoareleconsiderente:

a) Dup criteriul "densitii" de fora", transmisiilehidrostatice necesit pentru transmiterea aceluiaúi moment sau for- un volum considerabil mai mic decât cel solicitat de transmisiileelectrice úi un volum similar cu cel al transmisiilor mecanice cu lansau roti dinate, etc. La aceiaúi putere un motor hidraulic are ogreutate de cel puin zece ori mai redus úi un volum de douzeci deori mai mic. În acelaúi timp, raportul greutate (volum) úi putereadezvoltat de motoarele hidraulice este cu unu - dou ordine demrime mai redus cu acela al motoarelor electrice. În timp ce lamotoarele electrice, datorita saturrii magnetice a materialelor din

construcia rotorului úi statorului nu se poate obine o densitate defor (presiune) mai mare de 1,5 MPa (echivalent), la celehidraulice presiunea (densitatea de foita) poate atinge 60 Mpa. Aceasta diferena de densitate de for este cea care determin oreducere pronunat a raportului dintre greutate si putere în cazulmotoarelor hidrostatice fa de cele electrice;

b) Dup criteriul comportrii sub sarcina, în domeniultransmisiilor de puteri mari, cel mai bine se comport transmisiile




24

hidrodinamice úi electrice, cu motor de curent continuu, cu excitaie

în serie, care constituie, de aceea, transmisiile cele mai avantajoaseîn cazul traciunii. O capacitate asemntoare de autoadaptibilitatela sarcin o au transmisiile hidrostatice cu dispozitiv de reglaj de putere, adoptate în cazul traciunii pentru puteri pân la 100 - 150Kw;

c) Dup modul in care transmisiile analizate acoperdomeniul de puteri , peste 1500 Kw, zona de folosire atransmisiilor electrice úi hidrodinamice; între 250 - 1000 Kw,

domeniul aproape exclusiv al transmisiilor hidrodinamice; între 75 -250 Kw, domeniul comun transmisiilor hidrodinamice úihidrostatice; pentru puteri pân la 75-100 Kw, domeniul comuntransmisiilor hidrostatice úi mecanice;

d) Dup criteriul reglabilitii , transmisiile hidrostatice úicele electrice au posibilitile cele mai largi de reglaj manual sauautomat, in funcie de sarcina sau oricare alt parametru al utilajuluideservit; Mrimile hidraulice, care se comanda si se regleaz, suntdebitul si presiunea fluidului care participa la sistemul de transfer energetic.

e) Dup criteriul transmiterii puterii la distanta , avantajelesunt de partea sistemelor electrice si folosindu-se avantajul specificfiecrei forme de energie la locul potrivit, pentru acionarea ladistanta s-au întrodus sistemele electrohidraulice.

f) Dup modul de comportare optima in timp , sistemele

hidraulice sunt superioare cu doua-trei ordine de mrime fa decele electrice. Capacitatea de accelerare este determinat de raportuldintre momentul motor úi momentul de inerie,

ª º¬ ¼2 M

j = Nm / Nms I

, úi influeneaz în mare msura precizia

de lucru a instalaiilor echipate cu sisteme hidraulice de acionare;În raport cu sistemele de acionare mecanice sau electrice

sistemele de acionare hidraulice sunt caracterizate prin:




25

x protecie simpl la suprasarcini, cu ajutorul supapelor

hidraulice de presiune;x control simplu al funcionrii, chiar pentru instalaiilecomplexe, al forelor úi momentelor cu ajutorul manometrelor;

x realizarea uúoar a sistemelor hidraulice, prin întroducereamodularizrii úi standardizrii componentelor, existând tendina dedezvoltare a circuitelor integrate (aparatura hidrologistica);

x cldura dezvoltata in funcionare este deprtat princurgerea fluidului spre deosebire de acionarea electric simecanic. Cldura poate fi cedat în afar utilajului acionat înschimbtoare de cldura.

1.5. Avantajele si dezavantajele sistemelor de acionarehidraulice

Dac în ceea ce priveúte transportul la distant, energia

hidraulic a cedat locul energiei electrice, care este mult maieconomic úi mai eficace, în schimb, în ceea ce priveúte utilizarea înacionarea diverselor utilaje si maúini, aceasta prezint o serie deavantaje fa de acionarea electric. Avantajele acionarilor hidraulice fa de alte tipuri de acionari sunt multiple, în anumitesituaii utilizându-se aproape în exclusivitate în cele mai diversedomenii ale tehnicii.

Performantele dinamice deosebite, precum si greutatea úi

gabaritul deosebit de redus, constituie câteva avantaje de baza alesistemelor de acionare hidrostatica. Prin realizarea unor sistemecombinate de acionare electrohidraulice, aceste avantaje sunt maideplin puse în valoare, în prezent generalizându-se în toate ramurileconstruciilor de maúini principiul "nervi electrici-muúchihidraulici"; cu alte cuvinte, elementele de transmitere úi prelucrare asemnalelor de reglare sau comanda sunt electrice/ electronice,utilizându-se largile posibiliti ale electronicii, inclusiv




26

echipamente de calcul cu microprocesoare; elemente de execuie

(de putere) simt hidraulice, valorificându-se în aceasta zona marileavantaje ale acestora, dintre care se pot enumera:x gabarit úi mas redus pe unitate de putere;x posibilitatea realizrii unor fore, momente úi puteri mari

(pana la 3500 Kw pe unitate) cu energii mici de comanda simecanisme relativ simple din punct de vedere constructiv, degabarit mic, precum si comanda si controlul eficient asupra acestor parametrii;

x largi posibiliti de automatizare parial sau total a poziiilor, vitezelor sau forelor, respectiv schimbarea uúoara asensului de funcionare al elementului de execuie, conform programului de lucru stabilit anterior;

x funcionarea liniútita, fr úocuri si vibraii, cu efecteneglijabile la inversarea miúcrii, ceea ce favorizeaz creútereafiabilitii utilajului.

x majoritatea maúinilor rotative pot funciona atât în regim de pompa cat si de motor;x obinerea unor miúcri silenioase úi stabile úi uzura mica,

datorita prezentei în circuit a lichidului de lucru cu aciune lubrifiatîn regim de autoungere (pân la 10000 ore sub sarcina pentru pompe si motoare hidrostatice);

x posibilitatea plasrii comode a elementelor de acionare úicomand independent de poziia organului de execuie, lucru ceduce la simplificarea constructiv ale utilajelor acionate;

x posibilitatea larga de tipizare, normalizare, unificare,miniaturizare de modularizare a elementelor úi sistemelor hidrauliceconduce la execuia acestora în producia de serie mare úi de masîn întreprinderi specializate cu reducerea preului de cost úicreúterea calitii acestora;

x posibilitatea introducerii uúoare a comenzilor locale sau




27

centralizate, automatizrii sau telecomenzilor;

x protecie uúoara îúi sigur la suprasarcini, controlul permanental sarcinii, ca urmare a folosirii mediului hidraulic ca agent motor;x posibilitatea funcionarii în combinaie cu alte sisteme

(electronice, electrice, pneumatice, etc.);x cu toat compresibilitatea agentului transmitor de energie

(lichidul de lucru), acionrile hidrostatice pot fi considerate casisteme rigide din punct de vedere mecanic (practic legtura piston-cilindru cu lichid sub presiune se poate considera perfect rigid);

x permit alimentarea centralizata a unui grup de utilaje sau liniiautomate, prin construirea unor staii de pompare úi acumulatoarehidraulice cu doua sau mai multe pompe úi acumulatoare hidraulice,etc.;

Acionrile hidraulice comport îns úi unele dezavantaje, alecror arie de manifestare poate fi sensibil redusa prin cunoaútereacauzelor care le produc úi luarea unor masuri constructive úi de

exploatare corespunztoare:x pericolul de foc úi de explozie datorit pierderilor volumice,legate în special de tendinele actuale de creútere a presiunilor;Scprile de lichid prin fantele mici duc la formarea de cea deulei, inflamabila úi explozibila datorit prezentei substanelor volatile;

x pericolul autoaprinderi lichidului sau pierderii calitilor salelubrifiante limiteaz superior temperatura de funcionare a

acionarilor hidrostatice; Acest dezavantaj poate fi evitat prinutilizarea lichidelor de înalt temperatur sau a celor ignifuge,concepute relativ recent;

x contaminarea lichidului constituie principala cauza a ieúiriidin funciune a acionarilor hidraulice; Dac contaminantul este braziv, performantele sistemului se reduc continuu. Înfundareaorificiilor de comand ale elementelor de reglare furnizeaz

semnale de comanda false care pot provoca accidente grave;




28

x sensibilitatea la cavitaie, determinat de circulaia în seciuni

înguste unde viteza creste, însoit de scderea presiunii sub presiunea de saturaie a gazelor din lichid (cavitaia gazoasa)respectiv sub presiunea de vaporizare a lichidului (cavitaievaporoas). Ptrunderea aerului în lichidul sub presiune amplificafenomenul de cavitate gazoasa, genereaz oscilaii care limiteazsever performantele dinamice ale sistemului;

x poluarea atmosferei si murdrirea locurilor din preajmaacionarilor hidraulice, care nu poate fi evitata complet datorita

pierderilor volumice inerente; pierderile de presiune locale sidistribuite, proporionale cu ptratul vitezei lichidului de lucru(aceasta fiind limitata la 5,5 - 8 m / sec) si cu densitatea acestuia;

x pierderi de presiune locale si distribuite, proporionale cu ptratul vitezei lichidului de lucru (acestea fiind limitat la 5,5 - 8 m/ sec) úi cu densitatea acestuia; Pierderile de presiune suntaproximativ duble fa de cderile de tensiune în circuitele electrice.

Acest fapt impune evitarea transportului de energie hidrostatica pedistane mari;x tehnologia de fabricaie pretenioasa datorita tolerantelor

strânse, a tinetei deosebite necesare pentru unele suprafee si acomplexitii formelor geometrice, majoritatea componentelor hidraulice solicita o precizie de execuie ridicata, specificemecanicii fine, materiale si tehnologii neconventionale necesareasigurrii etanúeitii, preciziei, randamentului si siguranei

funcionale impuse;x întreinerea, depanarea úi repararea acionarilor hidrostatice

solicita personal cu o calificare superioara celei necesare altor tipuride transmisii, complexitatea metodelor de analiza a acionarilor hidrostatice nu permite elaborarea unei tehnologii de proiectareaccesibile fr o pregtire superioara, limitând astfel complexitateaacestor sisteme; Localizarea defeciunilor se face mult mai greu

decât in circuitele electrice la care parametrii funcionali pot fi uúor




29

msurai prin desfacerea circuitului. Din acest motiv, sistemele

hidrostatice necesita in exploatare un personal bine calificat, care sacunoasc in detaliu particularitile constructive si funcionale aleelementelor si sistemelor.

Deficientele menionate pot fi remediate, in mare msura, prinalegerea raionala a schemelor hidraulice si alegerea sau proiectarearaionala a echipamentului de distribuie, reglare si auxiliar, astfelca acesta sa nu influeneze decât in msura destul de mica folosirea pe scara larga a sistemelor de acionare si comanda hidraulica, in

construcia maúinilor sau utilajelor acionate hidraulic.Manifestarea tuturor acestor dezavantaje poate fi limitat sau

eliminata prin masuri adecvate, iar perfecionrile ulterioare vor restrânge si mai mult aria lor de aciune. Alegerea sistemului optimde acionare hidraulica pentru condiii concrete date, reprezint ingeneral o problema de natura tehnico-economica, a crei soluionarecorecta presupune cunoaúterea detaliata a tuturor soluiilor posibilesi multa experiena în acest domeniu.

Principalele tendine în dezvoltarea tehnicilor de acionarehidrostatic pot fi definite astfel:

x proiectarea instalaiilor pentru funcionarea cu un randamentcat mai ridicat; aceasta presupune atât ridicarea randamentelor individuale ale elementelor de producere, reglare si transformare aenergiilor cat si asigurarea unor masuri privind înzestrareainstalaiilor cu elemente acumulatoare care înmagazineaz energia

in fazele când exista un excedent intre energia furnizata si ceaconsumata si o cedeaz în fazele cu necesar de energie superior celui furnizat de sursa;

x cunoaúterea caracteristicilor staionare pentru elemente sisubsisteme ale instalaiilor sau instalaii in ansamblu, in generalfamilii de suprafee parametrice cu o utilitate extrem de importanta pentru ameliorarea performantelor staionare ale acestora. Acestansamblu de caracteristici are implicaii si asupra caracteristicilor




30

dinamice; sunt necesare in special in cazul instalaiilor cu

funcionare prioritara în regim staionar. Cunoaúterea acestor caracteristici serveúte si la rezolvarea condiiilor necesare pentru aevita instabilitatea staionara;

x cunoaúterea caracteristicilor dinamice ale elementelor,subsistemelor úi instalaiilor în ansamblu în scopul folosirii acestoramai raional din punct de vedere dinamic, a cuplrii dinamice aelementelor si instalaiilor, pentru evitarea supraperformantelor dinamice inutile sau a subperformantelor.

x cunoaúterea úi îmbuntirea caracteristicilor de fiabilitateale elementelor úi instalaiilor de acionare în ansamblu;

x elaborarea unor metode de optimizare a proiectriielementelor, subsistemelor úi instalaiilor în ansamblu prin prismaunor criterii de optimizare care sa conduc la instalaii tot mai perfecionate si mai fiabile. Aceasta etapa presupune in primul rândcunoútine matematice ridicate precum si ample testri de simulare

si experimentare pe instalaii fizice confirmative;x reproiectarea elementelor si instalaiilor astfel încât acesteasa aib un ansamblu de performante staionare sau dinamice dupcriterii de optim. În mare, se poate afirma ca instalaiile cufuncionare prioritara in regim staionar trebuie cunoscute in primulrând sub acest aspect in timp ce instalaiile cu funcionare preponderenta in regim dinamic trebuie cunoscute mai ales subaspect dinamic.

x reproiectarea elementelor în scopul reducerii cantitilor dematerial incorporate, a simplificrii constructive, fr alterareacelorlalte performante.

Este evident ca fiecare sistem, electric, hidraulic, pneumatic,etc., prezint avantaje si dezavantaje, astfel ca pentru fiecareaplicaie curenta se vor alege acele sisteme de acionare si elementecare fac cel mai bine fata la cerinele impuse procesului tehnologic

respectiv, în scopul obinerii unor acionari sigure, precise úi cu




31

performante cît mai bune.

1.6. Reprezentarea simbolic a componentelor sistemelorde acionare hidraulic

Normele internaionale ISQ 1219/1-98 respectiv „AcionriHidraulice úi Pneumatice”, Culegere de standarde comentate, Editatde Oficiul pentru Informare Documentar pentru Construcia deMaúini, Bucureúti, vol. I, vol II, 1997.

Semne convenionale - precizeaz simbolurile convenionaleutilizate în reprezentarea în scheme a elementelor de acionarehidrostatica si pneumostatica. unui circuit hidraulic. Schemeleconvenionale prevzute in prezentul standard nu sunt limitative. Incazul in care este necesar sa se utilizeze semne convenionalesuplimentare fata de cele prevzute in standard, acestea trebuie safie explicate printr-o legenda pe desen.

Semnele convenionale ale elementelor de acionare hidrostaticaúi pneumostatica se compun din combinarea semnelor convenionale funcionale.

Schema hidraulica este o asociaie de diferite simboluri carestabilesc clar relaiile funcionale existente intre diferitelecomponente ale aceluiaúi sistem. Rolul lor este multiplu:

x a ajuta la nivelul de concepie, prin simplificareareprezentrii, la o analiza rapida a soluiilor puse in discuie si

alegerea celei optime;x este un limbaj universal care permite tehnicienilor de aceeaúi

formaie profesionala sau de formaii diverse sa se îneleag úi sacolaboreze in domeniul proiectrii, fabricaiei si montajului,întreinerii si exploatrii utilajelor diverse.

Evidenierea tipului, rolului, locului si funciei pe care oîndeplineúte fiecare element de acionare, distribuie, comanda,reglaj si auxiliare in cadrul schemelor hidraulice de acionare este




32

asigurata prin simboluri sau semne convenionale stabilite prin

standarde si norme naionale sau internaionale.Semnele convenionale pentru elementele sistemelor hidraulicesunt obinute prin combinarea unor semne convenionale de baz,semne convenionale funcionale úi semne convenionale pentruelemente de comanda.

In schema de acionare hidraulica:x echipamentul este reprezentat în poziie de repaos;x fiecare element este in evidenta printr-un cod potrivit (cifre,

litere sau combinaii ale acestora) permiând identificarea precisa úilectura comoda a condiiilor funcionale;

x fiecare element este reprezentat prin simboluri normalizate,destul de simple, iar in cazul unor elemente speciale, prin asociereasimbolurilor elementare;

x exceptând supapele de sens unic si robinetele de închidere -deschidere, reprezentarea se realizeaz printr-o csu; în interiorul

csuei se reprezint orificiile si caile aparatului iar in exteriorul eiconductele de legtura a aparatului in instalaie;x fiecrui element din circuit ii corespunde un simbol si

reciproc;x notaii suplimentare înscrise in schema scot in evidenta:

puterea, viteza de rotaie sau translaie, natura curentului electric decomanda, debitul pentru fiecare pomp la presiunea de lucru úituraia de antrenare, caracteristicile geometrice ale motoarelor

hidraulice liniare, rotative sau oscilante, capacitatea rezervorului sitipul lichidului utilizat, fineea de filtrare, dimensiunilecanalizaiilor (conductelor rigide sau flexibile), presiunile de reglajsi protecie etc. Aceste date permit stabilirea rapida a unor concluzii primare privind proiectarea, punerea in exploatare, interveniarapida pentru sau în cazul modificrii condiiilor de exploatare,reglaj sau la avarii.




33

În tabelul 1.1 sunt prezentate (selectiv) simbolurile grafice ale

elementelor ce intra in structura sistemelor de acionare.La stabilirea terminologiei se va consulta „Acionri Hidrauliceúi Pneumatice”, Culegere de standarde comentate, Editat de Oficiul pentru Informare Documentar pentru Construcia de Maúini,Bucureúti, vol. I, vol II, 1997.




34

Tabelul 1.1 SEMNE CONVENTIONALE – ACTIONARI HIDRAULICE SI PNEUMATICE




35

Continuare




36

Continuare




37

Continuare




38

Continuare




39

Continuare




40

Continuare




41

Continuare




42

2. SISTEME ùI CIRCUITE DE ACIONARE

HIDRAULIC STRUCTURA, PRINCIPII SI TIPOLOGIE.2.1. Structura schemelor de acionare hidraulic.

Transmiterea, transformarea úi utilizarea energiei úi informaieiîn cadrul unui sistem de acionare hidraulic se realizeaz cuajutorul celor trei tipuri de componente, prezentate pe larg încapitolele anterioare: elemente hidraulice de for (pompe volumice

úi motoare hidraulice liniare, rotative sau oscilante), elementehidraulice de comanda (distribuitoare, elemente pentru reglarea presiunii si debitului) si elemente auxiliare (conducte, filtre,rezervoare, acumulatoare, aparate de msura si control, etc).

Dac din punct de vedere al transformrilor energetice,sistemele de acionare hidraulic au trasaturi comune, din punct devedere structural exist o foarte mare diversitate de scheme

hidraulice, rezultate din modalitile de combinare aleechipamentelor hidraulice.Aceste scheme se obin, în cea mai mare parte, pornind de la

unul sau mai multe circuite de baz, cu funcii bine definite.Diversitatea schemelor de acionare hidraulica este legat deurmtoarele aspecte:

- complexitatea si diversitatea proceselor tehnologice pe caretrebuie sa le realizeze maúina sau mecanismul acionat hidraulic

(maúini sau utilaje tehnologice fixe sau mobile, maúini unelte,utilaje de construcii, utilaje minere, nave si instalaii portuare,maúini de ridicat si transportat, tehnica militar, aeronave, rachete,tehnica nucleara, domeniul de aplicaie al acionarilor hidraulicefiind practic nelimitat;

- condiii funcionale impuse motorului hidraulic - liniar, rotativsau oscilant de ctre mecanismul acionat, legate de posibilitile de



Cap. 2. Sisteme úi circuite de acionare hidraulic

43

reglare a debitului si presiunii,adic a variabilelor de miúcare V ,

,de efort F si M, precum si regimul de solicitare;- condiiile impuse de mediul ambiant (maúini ce funcioneaz însubteran, la sol, maritime, spaiul cosmic, nucleare, in zonegeografice nordice sau tropicale), acesta determinând condiii detemperatura, presiune, umiditate, praf abraziv, salinitate, radiaie,etc.

- condiii de solicitare mecanica externa ale elementelor componente si ale sistemului in ansamblu , ca: vibraii tehnologice,

regimuri de úocuri si vibraii; direcia si valoarea dup care se aplicaacceleraiile maxime, etc.

Sistemele de acionare hidraulic complexe utilizate pentruacionarea maúinilor si utilajelor tehnologice, deúi sunt confruntatecu o mare diversitate de procese tehnologice, in condiii desolicitare si mediu, exista elemente si trasaturi comune, acesteafiind:

- unicitatea proceselor energetice - dubla transformare aenergiilor, mecanica-hidraulica-mecanica , cu reglarea parametrilor hidraulici: debit - presiune;

- caracterul structural al circulaiei mediului purttor de energieîntre pomp úi motor: sisteme de acionare în circuit deschis ;sisteme de acionare în circuit închis úi sisteme de acionare încircuit semideschis;

- caracterul variaiei în timp a parametrilor hidraulici, sistemul

de reglare a variabilelor de efort sau de miúcare, gradul decomplexitate úi de automatizare ai instalaiei (comanda manuala siautomata); numrul pompelor sau motoarelor, legarea acestora inserie sau paralel, etc.

În prezentarea instalaiilor de acionare hidraulic se folosesctrei tipuri de scheme:

a) scheme de principiu (fig.2.1. a, b), care redausuccesiunea operaiilor ce compun ciclul de lucru,




44

Fig.2.1a. Scheme de principiu în acionarea hidraulica.




45

b)

E1- E7 – Relee decontact;t1 – t6 – timpi de

programare;D1-Tasta ’’START ,,; 5, 6 – Cilindrii fixareaxial;7 – Cilindru fixarevertical

Fig.2.1 b. Scheme de principiu care red succesiunea operaiilor ce compun ciclul de lucru.

b) scheme funcionale (fig.2.2.), care cuprind totalitateaelementelor ce compun instalaia cu conexiunea dintre ele, acesteacuprind:

- circuitele de acionare (de alimentare a motoarelor), sereprezint cu linie groas:

- circuite de comand, se reprezint cu linie subire;- circuite de semnalizare, care emit semnalele de avertizare.




46

c) scheme de montai , (planul de dispunere) (fig.2.3) care

cuprind amplasamentul elementelor componente úi de legturadintre ele în cadrul utilajului.Schema de montaj (fig. 2.3), este foarte importanta (în special la

maúini mari úi cu multe motoare) pentru a realiza trasee de conductecât mai scurte. O optimizare reala fr acest plan nu este posibil.Aceasta trebuie s cuprind úi deplasrile necesare (de lucru, rapide,revenire, etc).

Fig.2.2. Schema funcionala în acionarea hidraulic.




47

În cadrul instalaiilor complexe (cu mai mult-de doua motoare),

pentru o mai buna înelegere a funcionarii, in afara de schemafuncionala si de montaj se executa úi ciclograma elementelor componente, în care se reprezint succesiunea în timp a strilor defuncionare ale fiecrui element component. De asemenea se proiecteaz si planul de amplasare al conductelor.

Ciclograma elementelor componente (planul de funcionare)cuprinde urmtoarele date: numrul de identificare al motoarelor (care trebuie s corespund cu cel din planul de dispunere),

denumirea acestor motoare úi dimensiunile lor, indicatorul poziieimotorului, forele si vitezele pe care trebuie sa le realizezemotoarele (avans tehnologic - avans rapid - retragere rapida),comenzile si felul controlului diferitelor deplasri, numerotareadeplasrilor (identica cu cea din planul de dispuner ,fig.2.4). Spaiul(deplasarea) este indicat pe orizontal iar timpul pe abscisa.

Sistemele hidraulice complexe utilizate pentru acionareamaúinilor si utilajelor tehnologice fixe sau mobile sunt alctuite deregula din circuite hidraulice tipice, fiecare circuit fiind destinatsoluionrii uneia din sarcinile funcionale ale acionarii hidraulice.

Evideniind modul de definire a unui sistem hidraulic deacionare, in continuare încadrate în clasificri funcionale, sunt prezentate câteva structuri caracteristice, determinate de funciaconcreta pe care trebuie s o realizeze în conformitate cu ciclul sau programul de lucru. Astfel se vor defini circuite pentru reglarea

debitelor (vitezelor); circuite pentru reglarea presiunilor; circuite cuacumulatoare; circuite cu comand dup program; circuite pentruasigurarea succesivitii miúcrilor, circuite pentru deplasareasincron a motoarelor hidraulice; circuite hidraulice deschise,semideschise úi închise.




48

F i g . 2 . 3 . S c h e m a d e m o n t a j .




49

Fig.2.4. Planul de dispunere (de funcionare).




50

2.2. Circuite hidraulice de descrcare sau scurtcircuitarea

pompelor.În sistemele de acionare hidraulice, frecvent apar situaii în care

este necesar descrcarea automat sau scurtcircuitarea pompelor dedebit fix sau reglabil, între cursele active, în cazul creúterii saureducerii bruúte a sarcinii la motor, etc. Un sistem simplu îlconstituie descrcarea pompei prin supapa de siguran(fig.2.5.a,b),care se deschide la valori ale presiunii mai mari decât

cea nominala ( p sig >pn). Difirena dintre debitul pompei úi debitulsolicitat de motor Q=Qp-Q M , se elimin continuu din instalaie prin supapa de siguran (SP) care imprim fluidului din amonte laea o presiune constanta, psih, sistemul funcionând la presiuneconstant. Procesul de funcionare este, însoit de pierderiinevitabile N=p sig Q (fig.2.5.a). Aceste pierderi sunt úi mai mariîn perioadele în care din motive funcionale ale instalaiei,distribuitorul este pus pe poziie de mijloc (2.5b.poz2) motorul fiindneacionat.

Întregul debit Q p al pompei este trimis la rezervor, iar pierdereade putere este sig p N = p Q ;din acest motiv se evit ca

distribuitoarele din acest tip de instalaie sa aib poziia de mijloc detip 2 (fig. 2.5.b), în cazul în care pompa deverseaz liber sprerezervor.

În unele cazuri, este necesar s se droselizeze prin supapa de

siguran o mare cantitate de lichid spre rezervor. În astfel desituaii, precum úi în altele în care supapa lucreaz cu intermitena,scurtcircuitarea pompei se realizeaz prin distribuitorul cu doua caiD 2/2 (fig. 2.6, a, b). Utilizarea unei pompe cu debit reglabil(fig.2.6.a), duce la diminuarea pierderilor de putere întrucât debiteleasigurate max

pminQ sunt apropiate de debitele solicitate de motor, QM.




51

Fig.2.5.Sistem hidraulic de descarcare a pompelor:a) cu pompa cu debit constant;

b)Fig.2.5. Sistem hidraulic de descrcare a pompelor:

b) pomp cu debit variabil.




52

a)Fig.2.6 Sistem hidraulic de descarcare a pompelor:

a) pompa cu debit variabil.

b)

Fig.2.6. Sistem hidraulic de descrcare a pompelor:b) cu pomp cu debit constant.




53

Descrcarea pompei se poate face la o anumita valoare a

presiunii din magistrala de presiune, prin intermediul unui releu de presiune (fig. 2.6. b). Un sistem eficient de descrcare este prevzutîn elementul de circuit pentru conectarea în paralel a dou pompe(fig. 2.7.), pentru care una din pompe PH2 este de debit mic úi presiunea mai mica iar cealalt PH1 este de debit mic úi presiunemai ridicat, pentru cursele active. La cursele în gol în motorulhidraulic MH debiteaz ambele pompe, iar la cele de lucru, supapaSSU închide accesul pompei PH2 al crui debit se descarc, prin

supapa de joasa presiune SSIG.

Fig.2.7. Sistem hidraulic de descrcare a pompelor cuconectarea în paralel a dou pompe

2.3. Circuite hidraulice de inversare.

Inversarea sensului de funcionare a motoarelor liniare saurotative se poate realiza cu ajutorul distribuitoarelor sau a pompelor cu volum geometric reglabil. În fig. 2.8. se reprezint un circuit de

inversare cu un distribuitor D 4/3. Acelaúi circuit se poate realiza cu




54

un motor cu tija unilateral, comandat cu un distribuitor D 4/3 cu o

ieúire blocata D 3/3 (fig. 2.8.c). În cazul în care S1=2.S2, vitezele dedeplasare în ambele sensuri vor fi egale.O alt posibilitate, pentru aceeaúi funcie se poate realiza printr-

un distribuitor D 4/2 cu dou legaturi blocate sau printr-undistribuitor D 2/2 úi o rezisten DR reglabila(fig. 2.8. d). Inversareacu ajutorul pompelor reglabile se realizeaz prin inversareaexcentricitii pompelor cu palete, sau cu pistoane radiale, sau aînclinrii pompelor cu pistoane axiale. (fig. 2.9). Instalaia mai

cuprinde dou supape de sens SSU1, SSU2. Pentru controlulaspiraiei mediului hidraulic si doua supape de sigurana SP1 siSP2.

a)b)




55

Fig.2.8 a,b,c. Circuite hidraulice de inversare a sensului de miúcarea motoarelor hidraulice liniare.

Fig.2.8, d. Circuit hidraulic de inversare a sensului demiúcare a motorului hidraulic liniar.




56

Fig.2.9 Circuit hidraulic de inversare a sensului de miúcare aMHL cu ajutorul pompei hidraulice reglabile.

2.4. Circuite hidraulice pentru ridicarea sarcinilor.

Sistemele de acionare hidraulica permit ridicarea unor sarcini pe verticala in construcia elevatoarelor, ascensoarelor , montaj,aparatura de manevra diversa, etc. Cilindrul hidraulic este în generalcu simplu efect cu piston plonjor. Viteza de deplasare este definit prin debitul pompei, intrarea în cilindru asigurând simultanacionarea sarcinii. Imobilizarea sarcinii constituie un imperativ principal, aceasta asigurându-se prin supapa de sens deblocabilcare garanteaz o etanúeitate corespunztoare prin montareaacestuia direct la cilindru.

În fig. 2.10. a se prezint un sistem de ridicare simplu pentrucare meninerea în poziia superioar este asigurat la poziiaînchis a distribuitorului D2/2. Coborârea controlat a motorului




57

este asigurat prin droselul DR (fig. 2.10, b, c) la poziia deschis a

distribuitorului D 2/2. Coborârea sarcinii cu controlul forei decoborâre se realizeaz prin supapa de deversare care controleazdeblocarea supapei de sens deblocabil SSD (fig. 2.10, d, e). În fig2.10 f, schema de acionare permite atât ridicarea úi meninereasarcinii în poziia superioar cat úi coborârea controlat princontrolul presiunii de pilotare px. Dac sarcina F acioneaz permanent asupra unui cilindru de lucru, acesta trebuie sa fie protejat împotriva cderii datorit scurgerilor în circuitul de

distribuie, aceasta prin supapa de sens deblocabil SSD. Supapa dedescrcare SDev este reglat la o presiune de deschidere cu cca 10% peste valoarea echivalenta sarcinii F. Droselul Dr asigurreglarea vitezei de coborâre (fig.2.10.g).

a) b)Fig.2.10 a,b. Sisteme hidraulice pentru ridicarea sarcinilor.




58

c) d)

e) f)




59

g)Fig.2.10 c, d, e, f, g. Sisteme hidraulice pentru ridicarea

sarcinilor.

2.5. Circuite hidraulice pentru reglarea vitezelor (debitelor).

Reglarea fr trepte a vitezei motoarelor hidraulice se poate

obine conform relaiilor:

M

1 2

QV = ;

F F M Q

n =q

(2.1)

prin modificarea debitului de fluid Q M - Pentru aceasta exist dou posibiliti: pompe cu debit reglabil úi pompe cu debit constant úireglare rezistiv (cu drosele úi regulatoare de debit).




60

2.5.1 Circuite hidraulice deschise cu reglarea rezistiv în

trepte sau continuu a vitezelor.În construcia unor utilaje tehnologice procesul tehnologic

impune asigurarea unor viteze de avans úi retragerea rapid, cuviteza mare úi a vitezelor de avans tehnologic cu viteze de lucrurelativ mici, de obicei reglabile continuu. În instalaiile automate programate trecerea de la avans rapid la mers normal úi de laaceasta la retragerea rapid se face dup o anumit curs a

pistonului (dependent de drum), sau la atingerea unei anumite fortede reacie la pistonul cilindrului de lucru (dependent de presiune).Circuitele hidraulice cu drosele sau regulatoare de debit cu doua sautrei cai montate pe circuitul de intrare, ieúire sau in derivaie cumotorul hidraulic, sunt folosite frecvent datorita preului de costsczut, simplitii constructive úi promptitudinii ridicate asistemului de reglare.

a) Avans rapid cu ajutorul cilindrului de lucru diferenial.Datorit ariilor diferite ale pistonului la ieúirea úi intrarea

acestuia se realizeaz o viteza de retragere rapid, dac debitulasigurat de pomp pentru ambele sensuri de miúcare este constant.La avansul rapid amândou conducte de legtur a cilindrului suntlegate împreun (fig.2.11.a). Raportul între viteza de avans rapid úicea de lucru (tehnologic) este dependent de raportul ariilor

pistonului. Pentru circuitul din fig.2.11.a, oprirea pistonului este posibil numai la capt de cursa a cilindrului sau prin elemente de blocare mecanica (pe lungimea cursei). Condiia de funcionare aacestui circuit este ca la ieúirea rapida a pistonului sarcina trebuie safie redusa. Viteza de lucru, tehnologic, se realizeaz princomutarea în poziia 1 a distribuitorului D1 (fig.2.11.a) iar viteza deretragere rapid, prin conectarea distribuitorului în poziia 2. Diagramele de spaiu úi vitez sunt prezentate în fig. 2.11.d,e.




61

a)

Pentru cele 4 tipuri de stri de conectare avans rapid, avanstehnologic, retragere rapid úi oprire pe lungimea cursei se

necesit un al doilea distribuitor D2 (fig.2.11.b). Viteza încetinit(tehnologic) a pistonului se poate regla în limite largi daca peramura de ieúire din motor se introduce un drosel sau regulator dedebit cuplat prin distribuitorului D2 (fig.2.11.c).




62

b) c)

d) e)Fig.2.11, a, b, c, d, e. Sisteme hidraulice cu conectareadifirenial a MHL pentru obinerea avansului rapid.




63

b). Avans rapid-avans tehnologic în circuite cu regulatoare

de debit.Debitul de fluid este dirijat în timpul avansului rapid pe o

conduct de ocolire paralel (by-pass) cu droselul sau regulatorulde debit, cuplat cu ajutorul unei supape de sens sau distribuitor. Încircuitele cu avans rapid, atât pe intrarea cât úi pe ieúirea motoruluise necesit dou distribuitoare. În fig.2.12.a, este prezentat circuitulcu desfúurarea automat cu program cu comutare dependent de

cursa de la avans rapid la avans tehnologic úi apoi retragere rapid.Comutarea automat la capt de cursa cât úi condiii suplimentarede vitez pe traseu sunt realizate prin intermediul comutatoarelor b3,b1, b2 de comand a electromagneilor distribuitorului D1 úi D2. Comutarea automat dependent de presiune (de for) este realizatde releul de presiune DRP (fig.2.12.b). În ambele circuite raportuldintre vitezele de avans rapid úi tehnologic este stabilit prin raportuldebitelor reglate prin droselul sau regulatorul de debit DR (fig.2.12) úi raportul al seciunilor cilindrului hidraulic.




64

a)




65

b)Fig.2.12, a, b. Circuite hidraulice cu regulatoare de debit.




66

c) Circuite hidraulice cu drosel sau regulatoare de debit.

Permit realizarea a trei viteze distincte ale motorului hidraulic(avans de deplasare rapida si doua avansuri tehnologice).Rezistentele hidraulice pot fi legate in serie (fîg.2.13.a) sau în paralel (fig.2.13.b ). Cele doua distribuitoare de cuplare D 2/2 pot fiînlocuite cu un distribuitor D 3/4(fîg.2.13.c).

a)




67

b)

c)Fig.2.13, a, b, c. Circuite hidraulice cu drosele

sau regulatoare de debit.




68

d). Circuite hidraulice cu drosel sau regulator de debit

introdus în puncte redresoare.

Fig.2.14. Circuit hidraulic cu regulator de debitinclus în punte redresoare.

Aceste circuite permit reglarea debitului în ambele sensuri dedeplasare (fig.2.14). Puntea redresoare (circuit Graetz),format din




69

supap de sens, dirijeaz astfel curgerea lichidului pentru ca

droselul sau regulatorul de debit sa fie parcurs întotdeauna în acelaúisens. Pentru ieúirea lichidului din camera pistonului din motor regulatorul va lucra între motor úi rezervor iar la intrarea acestuiaintre pompa úi motor. Prin cuplarea sau decuplarea distribuitorului principal sunt dou viteze: înainte úi înapoi ale cursei folosind puntea redresoare în cuplarea Graetz sau scurcircuitare prindistribuitorul D 2/2.

Fig.2.15. Circuit hidraulic de reglare avitezelor cu pompe reglabile.




70

2.5.2.Circuite hidraulice de reglare a vitezelor cu pompe cu

debit reglabil.În fig.2.15. se prezint circuitul cu un distribuitor D 5/2 pentru

poziiile de avans, retragere rapid úi oprire. Supapa limitatoare de presiune, de tip normal închis, deschizându-se doar la depúirea presiunii maxime admisibile, îndeplineúte funcia de supap de presiune maxim sau de siguran. Debitul furnizat de pompa QP, micúorat cu pierderile de debit Qpp asigur deplasarea pistonului

servomotor cu vitezele:

p pp

1,2

1 2

Q - QV

F F (2.2)

Presiunea la ieúirea din pompa pp este mai mare decât presiunea p1, la care se adaug pierderile de presiune în conducte úi aparate¨pi; astfel:

¦2 21 i

P1

F + p F p = + p

S (2.3)

Domeniul de reglare între vitezele maxime úi minime (Sv) estelimitat de viteza constructiv admis de motorul hidraulic úi dedebitul maxim úi minim asigurat de pomp.

Max MPax Maxteor V

Min PMin Minteor

V Q V S = = <V Q V (2.4)

În acest circuit nu apar pierderi legate de anumit conectare,întregul debit dat de pomp fiind transmis motorului hidraulic,randamentului sistemului fiind maxim.

În condiiile în care viteza pistonului trebuie sa scad continuucu creúterea forei de rezistent la tija cilindrului hidraulic, se




71

introduce sistemul de acionare cu pompa autoreglabil (fig.2.16, a,

b) în funcie de presiune, cu cilindre variabile.

a)




72

b)Fig.2.16, a, b. Circuit de reglare a vitezelor

cu pompa autoreglabil.




73

a) b) c)Fig.2.17, a, b, c. Legile de reglare în funcie de structura

regulatorului pompei, [v = f(F)].

Supapa de limitare a presiunii îndeplineúte funcia de supap desiguran, la funcionarea normal fiind închis, astfel ca în permanen pompa asigura debitul úi presiunea solicitate de motorul

hidraulic,

P

1 2

QV = ;

F F M

1

1 2

P p =

F F (2.5)

randamentele sistemului fiind superioare cazurilor anterioare.Funcie de structura regulatorului pompei aceasta asigura diferitelegi de reglare V=f(P) în domeniul de reglare F Min-F Max (fig.2.17, a,

b, c).Soluia cu pompa cu debit reglabil se aplic pentru reglareavitezelor la puteri mari de acionare, asigurându-se randamenteenergetice ridicate. Cuplarea în circuitul hidraulic a unor pompe cudebit reglabil ofer posibilitatea de a comuta automat vitezamotorului hidraulic de la avans rapid la avans tehnologic, atâtdependent de cursa cât úi de presiune în cadrul unui program delucru.




74

Comanda de comutare la capt de curs cât úi reglarea debitului

pentru avans rapid la avans tehnologic se face prin intermediuldistribuitorului D1 (fig.2.18, a) sau într-un circuit cu dispozitiv dereglare automat a pompei cu distribuitor proporional (fig.2.18. b).

a)




75

b)

Fig.2.18, a, b. Circuit hidraulic cu pompe autoreglabile




76

2.5.3. Circuite hidraulice de reglare a vitezelor cu combinaii de

pompe cu debit fix sau reglabil.Reglarea vitezelor în acionrile hidraulice se realizeaz prinutilizarea mai multor pompe cu debit constant, cuplate între ele,combinaii a acestora sau a unei singure pompe cu debit reglabil.

Fig.2.19. Circuit hidraulic de reglare a vitezelor cu trei pompe nereglabile




77

În fig.2.19. este prezentat un circuit cu trei pompe cu debit

constant, cuplate între ele, a cror debite se pot deversa individual,fr sarcin, la rezervor cu ajutorul a trei distribuitoare D 2/2 (D1,D2, D3).

Supapele de sens SS1...SS3, realizeaz izolarea hidraulic a pompelor care deverseaz la rezervor fa de circuit. Diverselecombinaii de cuplri a distribuitoarelor D1, D2, D3, permitobinerea a úapte viteze diferite de deplasare a motorului.

Pentru un ciclu de lucru foarte des întâlnit la diferitele maúiniunelte agregat: apropiere rapida, avans tehnologic, retragere rapid,se utilizeaz doua pompe de debit constant, una de debit mare si presiune mica P1 úi a doua de debit mic si presiune mare P2(fig.2.20). În faza de apropiere rapid, sarcina fiind mic la motor,vor debita ambele pompe. La creúterea sarcinii, presiunea din circuitcreste, comandind supapa de decuplare SP2, debitul pompei P1fiind deversat la rezervor fr sarcin. Reglarea vitezei de avanstehnologic se asigur numai de debitul furnizat de pompa P2. Reglarea într-un domeniu mai larg a vitezei de avans tehnologic se poate obine prin introducerea în circuit a unui regulator de debitRD si a distribuitorului de ocolire D2. Debitele úi presiunilenecesare fiecrei faze rezult din fig.2.20.C.

La apropierea úi retragerea rapid, debitul necesar este mare iar presiunile de lucru mici, iar la avansul tehnologic debitul este mic

iar presiunea este mare. Soluia permite obinerea unor randamenteenergetice superioare. În circuitele cu pompe cu debit reglabil,raportul dintre vitezele de avans rapid úi avans tehnologic poate fiîmbuntit, dac pe lâng pompa cu debit reglabil, relativ scumpase utilizeaz suplimentar o pomp cu debit constant úi relativridicat.




78

Fig.2.20, a, b, c. Circuit hidraulic cu reglarea vitezelor cu dou

pompe nereglabile.




79

În fig.2.21. a, comutarea de la avans rapid la avans tehnologic,

funcie de presiune se face cu ajutorul unei supape de deconectarecu comand exterioar. În timpul avansului rapid lucreaz ambele pompe. La creúterea forei rezistente la tija cilindrului presiunea p1 creúte comandând deschiderea supapei SP2 úi deci deversarea pompei PH2 la rezervor. Comutarea dependent de cursa se poaterealiza prin intermediul unui distribuitor D1 cu comand electric(fig.2.21.b). În ambele cazuri raportul vitezelor este determinat dedebitele asigurate de cele dou pompe PH1 úi PH2 (fig.2.21).

a)




80

b)Fig.2.21, a, b. Circuit hidraulic de reglare a vitezelor cu dou

pompe cu debit reglabil úi nereglabil.

2.6. Circuite hidraulice pentru reglarea forelor úi cuplurilor.

Utilizarea unei supape de siguran în combinaie cu o pompa cudebit constant permite funcionarea motorului hidraulic la presiuneconstant. Prin modificarea pretensionrii arcului supapei seregleaz presiunea de lucru úi totodat fora la tija pistonului (fig.

2.22.a). Reglarea în trepte a presiunii pe parcursul unui cilindru de




81

lucru necesit introducerea pe ramura de comand a supapei

limitatoare de presiune pe lâng supapa pilot SP. ùi a înc douasupape pilot SP2 úi SP3 reglate în limitele p1>p2>p3 (fig.2.22 .b).Cuplarea supapelor pilot SP3 si SP4 prin intermediul

distribuitorului D2 extinde domeniul de reglare in trepte a presiunilor. Distribuitorul D1 permite deversarea liber la reversor a pompei cilindrului hidraulic. Se obin astfel trei presiuni distincte incircuitul de acionare.

În fig.2.23. se prezint un circuit cu presiuni de lucru diferite la

înaintarea úi retragerea pistonului. Supapa de deversare SP2 având presiunea de deschidere reglata la o valoare mai mica decât presiunea la supapa SP1 acioneaz numai pe cursa de retragere atijei.

Pentru acionarea a doua motoare liniare legate in paralel,fiecare motor lucrând la o alt presiune, se introduce în circuitulhidraulic o supap de reducie SR1. Motorul MH1 lucreaz la o presiune p1, prin supapa de siguran SP1. Celui de al doilea i seasigur o presiune p2cons< p1. Presiunea p2 se menine chiar dacmotorul MH2 nu se deplaseaz, deci nu consum debit (fig. 2.24).

a)




82

b)Fig.2.22. a, b. Circuit hidraulic pentru reglarea forelor úi cuplelor.

Fig.2.23. Circuit hidraulic pentru reglarea forelor




83

Fig.2.24. Circuit hidraulic pentru reglarea forelor

Motoarele tandem se utilizeaz când cerinele de lucru alemaúinii impun o vitez mare de deplasare a tijei motoarelor la osarcin mic, deoarece sarcina creste la o valoare mare, viteza dedeplasare reducându-se corespunztor. Asemenea cerine se potrealiza utilizând în circuit o supap de cuplare autocomandat SP2(fig.2.25). În faza sarcinilor mici la tija motoarelor hidraulice,motorul MH1, tras de motorul MH2, va aspira lichidul de lucru

direct din rezervor prin supapa de sens SSU2. La creúterea presiuniiîn circuit la nivelul de deschidere a supapei de cuplare SP2, determinata de creúterea sarcinii, aceasta se deschide complet si permite lichidului de comand accesul la supapa sens deblocabilSSD pe care o deblocheaz, permiând accesul lichidului furnizat de pompa PH1 ctre motorul MH1.

Se mreúte astfel suprafaa pe care acioneaz presiunea p datade pompa si creúterea forei la tija motoarelor MH1 si MH2, in




84

condiiile unei viteze reduse de deplasare . Supapa de sens SSU1 are

rolul de a permite descrcarea circuitului la scderea presiunii dincircuitul pentru sensul de retur (fig.2.25).Circuitul din fig.2.26 permite realizarea atât a avansului rapid la

forte mici cat si a avansului tehnologic la forte de presiune mari,aceasta prin cuplarea in sistemul de acionare a trei motoarehidraulice liniare. În timpul avansului rapid activeaz numaicilindrul MH2, motoarele MH1 si MH3 fiind antrenai prinintermediul cadrului de legtura. La începutul procesului de presare

fora rezistenta creste pana la deschiderea supapei de comanda SC2 acionându-se simultan cele trei motoare úi crescând astfel foraefectiva de acionare. În faza de retragere acioneaz numai motorulMH2, evacuarea lichidului din motoarele MH1 si MH3 realizându-se prin supapa de sens SSU2. În circuitul din fig.2.27. creútereaforei efective de presare se obine prin intermediul unui cilindru dedimensiuni mari.

Fig.2.25. Circuit hidraulic pentru reglarea forelor.




85


Pentru avansul rapid reducerea dimensiunilor pompelor deumplere se face prin alimentarea cilindrului de fora de la unrezervor suplimentar prin intermediul supapei de umplere SSD. Coborârea motorului de fora se produce cu ajutorul motoarelor laterale, rapide. MH1 si MH2. La atingerea piesei, care va fideformata, presiunea in sistem creste, supapa de umplere SP2 sedeschide si lichidul ptrunde in cilindrul principal MH3, toate

fiind acionate la presiunea crescut, generata de pompa PH. La




86

comanda de ridicare, presiunea acioneaz decuplarea supapei SSD,

uleiul ptrunzând în rezervorul suplimentar R2.





87

2.7 Circuite hidraulice cu acumulatoare.

Rolul acumulatoarelor in cazul circuitelor hidraulice, de afurniza energia hidrostatica acumulata atunci sint necesare debitemomentane mari, la decuplarea accidentala sau intenionata a pompei si de a amortiza pulsaiile de presiune provocate de pulsaiadebitului, comutarea distribuitoarelor sau variaia sarciniimotoarelor.

2.7.1. Circuit hidraulic cu doua acumulatoare, care asigur undebit momentan mare.

Se asigur deplasarea rapid a motorului hidraulic, ridicarea presiunilor în motor úi meninerea acestuia la valori mari. Pentrudeplasarea rapida a tijei motorului hidraulic MHL se foloseúte pompa PH1 care asigura un debit mare la o presiune joasa siacumulatorul AH1, viteza de deplasare rapida putându-se regla cuajutorul droselului DR1 (fig.2.28). La creúterea sarcinii la tijamotorului supapa de sens SSU1 separ ramura din stânga acircuitului de motor, pompa PH1 debitând în continuare înacumulatorul AH1.

La atingerea unei anumite presiuni limit, aceasta va determinacomutarea distribuitorului D2 pe poziia 1 úi ca urmare, alimentareamotorului hidraulic de la pompa PH2 care asigur un debit relativ

mic la o presiune înalta. Dup un interval de timp mic de la cuplareadistribuitorului D2,supapa de decuplare SP1 se deschide iar pompaPH1 va debita la rezervor sub o sarcina foarte mica. Supapa dedecupare SP1 se regleaz la o presiune ceva mai mare decât presiunea de deschidere a distribuitorului D2. În perioada cândsarcina la tija motorului este mare, debitul necesar este foarte miciar acumulatorului AH2 menine constant presiunea de lucru.




88

Fig.2.28. Circuit hidraulic cu dou acumulatoare.

Scderea presiunii de lucru (presiunea înalt) sub o anumitavaloare determina prin intermediul supapei SP2 cuplarea la sistem a pompei de înalt presiune PH2 . Pentru retragerea rapid a pistonului motorului hidraulic distribuitorul D1 se cupleaz pe poziia 2, acumulatorul AH1 contribuind la asigurarea debituluinecesar. Protecia la suprasarcini a circuitului se realizeaz cusupapa de sigurana SP1.




89

2.7.2. Circuit hidraulic cu acumulator pentru realizarea

miúcrilor de avans.Ciclograma de lucru a utilajului cuprinde: apropierea rapida-

avansul tehnologic-retragerea rapid a unei uniti acionate demotorul hidraulic MHL (fig.2.29). Folosirea acumulatorului AH duce la creúterea randamentului energetic al acionarii prin faptul ceste posibila utilizarea unei pompe cu debit constant dimensionatala un debit mediu, urmând ca debitul maxim necesar apropierii si

retragerii rapide sa fie realizat prin cumularea debitului pompei cucel furnizat de acumulator.

a) b)

Fig.2.29. Circuit hidraulic cu acumulator.




90

La realizarea avansului tehnologic, debitul necesar fiind mai mic

decât cel furnizat de pompa., surplusul de debit intra in acumulator pana in momentul când se atinge presiunea nominala reglata prinsupapa de sigurana. Debitul pompei se alege astfel ca volumul defluid acumulat în cursul unui ciclu (suprafaa F2 din fig.2.29.a). safie egal cu cel returnat sistemului când pompa nu satisface cerinelemotoarelor (suprafaa F1 si F3). Acumulatorul montat pe conductade refulare a pompei are si rolul de atenuator de pulsaii de presiune, respectiv de debit al pompei. Viteza de avans tehnologic

se regleaz cu ajutorul regulatorului de debit DR2 care estescurtcircuitat în fazele de apropiere úi retragere rapid de ctredistribuitorul D2. (fig.2.29, a, b). Acumulatoarele sunt mai puincostisitoare ca úi pompele volumice reglabile, deci costul instalaieieste mai mic in cazul utilizrii pompelor reglabile.

2.7.3. Circuit hidraulic cu acumulator cu funcii de strângerea pieselor in dispozitive.

Într-un asemenea circuit (fig.2.30.a) pompa cu debit constantPH asigura debitul necesar apropierii rapide a tijei motoruluihidraulic MHL care poarta elementul de strângere (blocare). Laatingerea piesei începe procesul de strângere , pompa debiteaz inacumulatorul AH iar presiunea din circuit creste continuu pana lavaloarea reglata prin supapa de decuplare SP2, care atingând

aceasta valoare se deschide si permite trecerea lichidului de lucrudirect la rezervor. In perioada cat dureaz strângerea, acumulatorulcompenseaz pierderile volumice de lichid, ceea ce face castrângerea sa se fac la fora constanta. Droselul DR1 limiteazviteza de retragere a motorului hidraulic, retragere care are loc sub osarcina foarte mica.




91

a)

b)Fig.2.30 a,b. Circuit hidraulic cu acumulator cu funcie de

strângere a pieselor în dispozitive.




92

2.7.4. Circuit hidraulic cu acumulator pentru funcionare de

rezerv a instalaiei.In circuitul din fig.2.30.b, acionarea hidraulica a unei uúi

(închis-deschis) trebuie s fie asigurat chiar úi în cazul unei panede curent. Volumul util al acumulatorului depinde de volumulcilindrului de lucru care trebuie alimentat.

t AC P1 P2V H(S + S )n (2.6)

unde: n-numrul curselor necesare cilindrului dup pana de curent.Deoarece uúa nu este deschisa un timp îndelungat, manometrul cucontact MC1 deconecteaz pompa la atingerea presiunii minime.

2.8. Circuite hidraulice cu comand manual.

Circuitele cu comand manual sunt frecvent utilizate în cadrul

sistemelor de acionare ale maúinilor úi utilajelor tehnologice fixesau mobile. Conform schemei hidraulice prezentate în fig.2.31. a, seobserva ca lichidul aspirat de pompa din rezervorul instalaiei sifiltrat in filtrul de aspiraie, este apoi refulat in circuitul motoruluihidraulic liniar. Direcia de miúcare a pistonului cilindrului hidrauliceste comandat manual de la distribuitorul D 4/3 si cu poziiile delucru laterale nereinute. În cazul poziiei mediane (neutre) adistribuitorului pistonul rmâne pe poziia comandat, orificiile

cilindrului fiind blocate de supapa deblocabil dublu (zvor hidraulic). Circuitul tip, prezentat în fig.2.31.a, este realizat îndiferite variante, funcie de numrul de cilindrii hidraulici acionai,de numrul de distribuitoare folosite pentru comanda acestora, de posibilitatea de reglare si sincronizare a vitezelor, etc.

Circuitul cu motor hidraulic rotativ (fig.2.31.b), utilizeaz pentru comanda sensului de miúcare distribuitorul D1 4/3, cu poziiede lucru reinuta. Funcionarea în ambele sensuri a motorului




93

hidraulic rotativ este supravegheata de supapa de sigurana, SP, care

rmâne tot timpul racordata la linia de înalt presiune prin unadintre supapele de sens unic SSU1 sau SSU2. Pentru poziiamediana a distribuitorului traseele de legtura cu motorul hidraulicse obtureaz, iar pompa refuleaz lichidul încrcat cu un nivelminim de presiune înapoi în rezervor. În aceast poziie motorulhidraulic este blocat.

a)




94

b)Fig.2.31a,b.Circuit hidraulic cu comand manual.




95

Comanda manual a distribuitoarelor hidraulice utilizate pentru

punerea in funciune a motoarelor poate fi direct, atunci cândoperatorul uman acioneaz nemijlocit asupra distribuitorului sauindirecta, atunci când aciunea operatorului asupra distribuitoruluieste mijlocita prin intermediul unui aparat de comanda de regula totun distribuitor, numit pilot. Acest tip de comanda micúoreazefortul muscular depus de operator pentru realizarea comutriidistribuitorului principal pe poziiile de lucru si permite realizareaunui organ compact de comand a miúcrii cilindrului, organ ce

poate fi amplasat în locul cel mai convenabil.

2.9. Circuite hidraulice cu comanda automata dupprogram.

Circuitele de acionare hidraulic, cu miúcare continu, liniarsau rotativ a organelor mobile ale motoarelor hidraulice suntutilizate în cadrul diverselor mecanisme ale maúinilor úi utilajelor, pentru asigurarea miúcrii alternative a mecanismelor de execuie.Comenzile automate dup program servesc la desfúurareaautomat a fazelor tehnologice si a celor auxiliare intr-o instalaieconform unui program dat. Dup amorsarea programului fiecaremiúcare este determinat de cea anterioar. Succesiuneainformaiilor se poate obine dup realizarea unui anumit spaiu parcurs, dup atingerea unei anumite presiuni, dup scurgerea unui

anumit timp, etc.

2.9.1. Circuite dup program dependente de drum (spaiu).

În cazul comenzilor electromagnetice, atingerea valorii programate a spaiului parcurs se realizeaz electric, cu ajutorulunor came si limitatoare sau hidraulic.




96

Funcionarea analog a unui circuit de acionare hidraulic se

poate obine cu ajutorul unor contacte electrice de poziionare lacapetele de curs úi a distribuitoarelor cu comand electrica. Pentruobinerea unei miúcri oscilante, în locul cilindrului hidraulic seutilizeaz un motor hidraulic oscilant.

Tabelul 2.1 Tabel cu succesiunea comutrilor pentru comand dup programPas

pro

g.Miúcarea

SemnalDe la

Pas

D1

Pas

D2

Electromagnei

EM1

EM2

EM3

EM4

01345

6

Poziia de pornireIese piston cil MH1Iese piston cil MH2Intr piston cil.MH1Intr piston cil.

MH2Staionare în poz.final

D1E1E2E4

E3

01020

0

00102

0

0L000

0

000L0

0

00L00

0

0000L

0

7

8

Staionare Într-o poziie oarecare pt.AvarieBlocare

D2

D0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

În fig.2.32, se prezint schema de principiu pentru obinereaunei miúcri liniare alternative. Comanda mecanic se realizeaz prin intermediul unui distribuitor pilot cu poziie de lucru reinut,acionat mecanic la capetele de curs ale pistonului de ctre tacheii4 si 5 fixai la tija cilindrului.

Cursa pistonului se poate modifica prin reglarea distantei 1 dintre cei doi tachei.




97

Fig.2.32. Circuit hidraulic automat dup program dependent dedrum.

Viteza de miúcare a pistonului la capt de cursa poate fi reglata

cu droselele montate pe circuitul de pilotare al distribuitorului.Alimentarea circuitului de comanda se poate realiza de la un circuithidraulic auxiliar. Circuitele hidraulice automate cu comandaelectromagnetic sunt utilizate de asemenea in acionarea utilajelor tehnologice.

Semnalele dependente de drum a comutatoarelor de capt, se prelucreaz logic conform unui program dat de aceste semnale, iar mrimea de ieúire a comenzii asigura comutarea electromagneilor

distribuitoarelor pentru urmtorul pas al programului.Comenzile electrohidraulice sunt foarte variate úi fac posibila

realizarea unor circuite din elemente standard pentru diverse programe.

Circuitul pentru comenzile electrice, conform scopului sunt într-un tabel de comutri din care rezulta care electromagnet esteacionat pentru fiecare pas al programului.

Tabelul de comutri se completeaz cu condiii suplimentare, ca:




98

- condiii pentru pornirea programului;

- comportarea în condiiile unei cderi de tensiune;- comanda manuala pentru reglare úi reparaii.În fig.2.33. se prezint ciclograma pentru o comanda dup

program în circuitul hidraulic cu cele dou motoare hidrauliceliniare MH1 úi MH2, a crei funcionare este dat prin tabelul decomutri aferente (tab.2.1).

Pentru circuitul de comand dup program din fig.2.34. motorulMH1 este oprit de un limitator dup comutarea distribuitorului D2.

a)




99

b)

Fig.2.33. Circuit hidraulic automat dup program dependent dedrum.

Daca motorul MH1 trebuie s deplaseze mase mari în scopulatenurii úocurilor de comutare, se folosesc drosele de frânare careasigur acceleraii úi decceleraii mici. Viteza motorului hidrauliceste reglat în ambele sensuri prin regulatoarele de debit DR1 úiDR2 (fig.2.35 ).


http://slidepdf.com/reader/full/actionari-hidraulice-si-pneumatice-curs-univ-ds 100


100

Fig.2.34. Circuit hidraulic de comanda dup program.




101

Fig.2.35. Circuit hidraulic de comanda dup program.




102

2.9.2. Circuite dup program dependente de presiune.

Se bazeaz pe semnale electrice date de comutatoarehidroelectrice (relee de presiune, manometre de contact) sauhidraulice, în acest ultim caz utilizându-se supape hidraulice de presiune sau drosel.

Fig.2.36. Circuit hidraulic dup program dependent de presiune.




103

În circuitul din fig.2.36. releul de presiune RP1 conecteaz

electromagnetul EM3, astfel încât dup creúterea forei Pa1 pana lavaloarea fixata pe întreruptor pistonul cilindrului MHL1 se opreútesi pistonul cilindrului MHL2 iese. Dup creúterea forei Pa2 pân lavaloarea limita fixata, semnalul dat de releul de presiune RP2determina retragerea simultana a ambelor pistoane.

În fig.2.37, se prezint schema de principiu a unui circuithidraulic cu un motor liniar pentru care comanda sensului demiúcare a pistonului cilindrului se realizeaz automat prin

intermediul unui distribuitor comandat hidraulic prin intermediulsupapelor de succesiune SP1 si SP2, comandate de supapele dedeconectare SP3 úi SP4.

Fig.2.37. Circuit hidraulic automat dup program.




104


În cazul comenzilor dup program cu supape de succesiune

(fig.2.38) cele trei motoare funcioneaz secvenial in ordineacreúterii forelor, Pa1 < Pa2 < Pa3. Retragerea tuturor pistoanelor motoarelor hidraulice se realizeaz simultan, îns cu viteze diferite,în funcie de seciunile de lucru ale acestora.

Un circuit cu supape de presiune folosit in construciamultiplelor utilaje tehnologice de prelucrat este prezentat înfig.2.39.




105





106

Fig.2.40. Circuit hidraulic automat dup program.Succesiunea operaiilor, strângerea semifabricat - avans

tehnologic la forta constant, este asigurat de supapele de reducieSR 1 si de succesiune SP2. Dup încheierea operaiilor, motoarelerevin în poziiile iniiale în ordine invers, eliberarea




107

semifabricatelor având loc numai dup ce sculele au ieúit complet

din alezajele sale.Circuitele cu comanda dup program cu supape de succesiunesunt destul de sigure insa o creútere accidental a presiunii sau o piedica accidentala in calea unui motor provoac perturbareaciclului de lucru. Pentru ciclul din fig.2.40. pistoanele cilindrilor iessimultan, droselele DRl, DR2, DR3 reglând doar viteza úi prinaceasta ordinea de atingere a poziiei finale.

2.9.3. Comenzi dup program dependente de timp.

Se realizeaz în majoritatea cazurilor pe cale electric cu releede timp. Aceeaúi funcii se poate realiza pe cale mecanico -hidraulic cu ajutorul unui motor liniar, cu tija unilateral, cu simplaciune un distribuitor de frânare (fig.2.41).

Motorul de comanda MHL1 deplaseaz spre dreapta cama C care acioneaz distribuitorul D1, trecând pe poziia 1 úi permiândastfel alimentarea motorului hidraulic MHL2. Timpul dup care areloc acionarea motorului MHL1 se poate regla prin reglarea curseimotorului de comand sau prin reglarea vitezei de deplasare aacestuia cu ajutorul droselului.




108

Fig.2.41. Circuit hidraulic dup program dependent de timp2.10. Sisteme de acionare hidraulica in circuit inchis.

2.10.1. Circuite hidraulice tipice

Sunt caracterizate prin legarea directa pe tur-retur a pompei lamotor, lichidul de lucru deplasându-se în circuit închis între pompa-motor, între care se transmite energia. Transmisia hidrostaticrezulta prin legarea a dou sau mai multe maúini volumice, cuvolum geometric constant sau reglabil, într-un circuit. Deosebimtransmisii în construcie compacta în care maúinile volumice,aparatajul de comand úi servocomanda pompei sunt montate într-o

carcas monobloc úi transmisii în construcie separat, la carefiecare unitate este încadrat într-un spaiu propriu specific maúiniideservite, separat de alte uniti, legtura între ele fcându-se princonducte. Circuitele hidraulice închise conin, de regul, pompe cudebit reglabil prin modificarea volumului geometric úi permitreglarea turaiilor úi a vitezelor elementelor acionate în domeniilargi, fiind denumite variatoare hidraulice sau transmisii hidraulice.




109

În fig.2.42. si fig.2.43 sunt prezentate dou transmisii în circuit

închis, cu motor cu volum geometric fix sau reglabil. Transmitereamiúcrii de la motorul hidraulic cu volum geometric fix sau reglabilla rotilele mecanismului de propulsie a vehicolului se poate realiza prin intermediul unei transmisii mecanice (fig.2.42) sau cu motorulamplasat in apropierea sau in janta roii, cu legarea in paralel a celor doua sau patru motoare.

Fig.2.42. Sistem hidraulic cu circuit închis.




110

Fig.2.43. Sistem hidraulic cu circuit închis.Raportul turaiilor transmisiilor hidrostatice rezulta din faptul ca

debitul aspirat de pomp, QP este egal cu debitul absorbit de motor.inând cont de randamentele volumice VP al pompei úi VM almotorului, rezult pentru raportul real al transmisiei:

rp rmQ = Q (2.7)

de unde:

p P VP m m

VM

1q n = q n

(2.8)

rezultând pentru:

pmtr VP VM

p m

qni = =

n q (2.9)




111

Modificarea turaiei nm al motorului, pentru turaia np constant

úi funcionare sistem la presiune constant, este posibil prinmodificarea volumului geometric (unghiul de oscilaie,excentricitatea, etc) al pompei qp úi al motorului qm.

Schimbarea sensului de rotaie al motorului pentru acelaúi sensal pompei se face în circuitul închis prin schimbarea sensului deaspiraie al pompei (basculare în direcie opus) (fig. 2.42, fig.2.43,fig.2.44 a, b, c), sau în circuit deschis prin schimbarea sensuluidebitului prin motor cu ajutorul unui distribuitor (fig.2.44, a, b, c).

a)

b)




112

c)Fig.2.44, a, b, c. Sisteme hidraulice cu circuit deschis.

Utilizate cu precdere la acionarea motoarelor hidraulicerotative aceste sisteme îúi gsesc uneori aplicaii úi în cazulmotoarelor liniare cu sau fr tija bilateral. Transmisiilehidrostatice în circuit deschis se utilizeaz în general ca úi circuite

secundare într-o instalaie hidraulic complex, la care pompalucreaz pentru alimentarea unor consumatori asimetrici, cum ar fimotorul hidraulic liniar, in timp ce motorul hidraulic rotativ nulucreaz.

In fig.2.44, a, se prezint schema hidraulica de principiu a uneitransmisii in circuit deschis pentru care se asigura un singur sens derotaie al motorului hidraulic rotativ. In cazul in care asupramotorului hidraulic se acioneaz cu un moment în sensul rotaiei,coborârea este necontrolata. In schema de acionare din fîg.2.44, b, (acionarea unui troliu) inversarea sensului de rotaie a motorului MHR se face cu ajutorul distribuitorului D1. Coborârea frânata asarcinii se asigura de supapa de deversare SP2 si supapa desigurana SP1.In fîg.2.44.c, este prezentata schema de acionare pentru un mecanism de rulare, in care cele doua supape de frânareSP4, SP5 legate in opoziie asigura frânarea motorului MHR in




113

ambele sensuri. Limitarea primara la suprasarcina este asigurata de

supapa de sigurana SP1 iar cea secundara de blocul de supape SP2SP3. Daca pompa nu trebuie sa alimenteze si ali consumatori,atunci este avantajoasa realizarea transmisiilor in circuit închis(fig.2.45) la care toat cantitatea de lichid din sistem se gseúte într-o continu circulaie din care cauza lichidul se înclzeúte úi sedegradeaz relativ repede.

Pentru meninerea lichidului la temperatura normal se introducîn circuit sisteme de rcire.Caracteristica circuitelor închise o

constituie faptul c în timpul funcionrii lor aerul ptrunde foartegreu în circuit întrucât toate conductele se afl sub presiune.

În timpul staionrii îns din cauza rcirii lichidului, aerul poate ptrunde în sistem prin neetanúieti, ceea ce conduce la un mersneliniútit úi neuniform al motorului hidraulic.

Aerul ptrunde în circuit datorit pierderilor de lichid spreexterior. Introducerea unor supape de sens de reinere sau a unei pompe suplimentare de compensare evit aceste inconveniente.

Fig.2.45a.Sisteme hidraulice cu circuite inchise




114

Circuitele hidraulice închise conin de regula pompe cu volum

geometric unitar constant sau reglabil si permit reglarea turaiilor sia vitezelor elementelor acionate in domenii largi, fiind denumite sivariatoare hidraulice.

Introducerea transmisiilor hidrostatice in circuit închis insistemele de acionare a mecanismelor de deplasare impun:asigurarea unui reglaj continuu, fr úocuri in zona de funcionare asistemului; asigurarea unui moment de demarare ridicat la pornireavehiculului; funcionarea sigura si la parametrii optimi in panta si in

rampa; manevrare simpla, sigura, fr efort fizic ridicat din parteaoperatorului; randament ridicat, fiabilitate ridicata si întreinereuúoara, etc.

2.45b.Sisteme hidraulice cu circuite inchise

În fig.2.45, a, b, sunt prezentate dou tipuri de transmisii în




115

circuit închis pentru care pierderile din circuitul pompa - motor sunt

compensate de o pomp suplimentar P2, dimensionat la un debitcare s acopere scurgerile interioare cauzate de calitatea elementelor componente úi compresibilitatea mediului hidraulic. Supapa desiguran SP1 este reglat la presiune prescris de preumplere (pmin = 0,5...2,5 Mpa) úi funcioneaz ca supap de descrcare. Supapelede sens din cadrul blocului de protecie úi reglaj BPR (fig.2.45, b) permit compensarea pierderilor de debit întotdeauna pe partea de joas presiune. Supapele de sigurana SP2 úi SP3 servesc la

asigurarea, protecia circuitelor de presiune înalta la suprasarcin.




116

F i g . 2 . 4

5 , a ,

b , c .

S i s t e m

e h i d r a u l i c e c u c i r c u i t e î n c h i s e .




117

F i g . 2 . 4

5 ,

d .

S i s t e m

h i d r a u l i c c u c i r c u i t î n

c h i s .




118

Un caz tipic de utilizare al transmisiilor hidrostatice îl constituie

mecanismele de traciune din construcia tractoarelor, maúinilor agricole, maúinilor de construcie, locomotivelor Diesel,transmisiile principale úi auxiliare ale navelor, maúinilor terasiere, buldozerelor, macaralelor, instalaiilor de foraj úi intervenie, etc.

În principiu transmisia hidrostatica in circuit închis specificasistemelor de propulsie a crei structura este prezentata în fig.2.45,c, d, are în componena sa: pomp cu reglare servohidraulic PH1úi motorul cu sau fr sistem de reglare MHR ; pompa de

preumplere si eventual de alimentare a circuitului de comand acrei presiune este limitata de o supapa proprie SP3 reglata la presiunea de 1,5 ... 2,5 Mpa; blocul de protecie anticavitaional úila suprasarcini BPC, având in componenta sa supapele de sensanticavitaionale SP1 úi SP2, supapele de protecie la suprasarcina pe ambele sensuri SP1 úi SP2. úi eventual un distribuitor dedescrcare a supraplinului, cu comand hidraulic Dl.

2.10.2. Structuri úi curbe caracteristice

Structura din fig.2.45, a, b poate fi diversificata dup cum pompa PH1 úi motorul MHR, sunt cu volum geometric constantsau variabil în soluiile:

a) pompa úi motorul nereglabil (numit úi ax hidraulic) la carereglarea turaiei motorului hidraulic se realizeaz rezistiv (drosel

sau regulator de debit). Raportul de transmitere va fi dat de raportulvolumelor geometrice (rel.2.8). Presiunea care se stabileúte încircuit este dictat de momentul rezistent ce trebuie limitat de blocul de protecie BPR (fig.2.45, b). Viteza este constant pentrucondiii date de reglaj.

b) pompa nereglabil - motor reglabil (reglarea secundarului).Se consider ca presiunea este constant, qp=ct, qm, reglabil în




119

funcie de unghiul de basculare 2m al mecanismului de reglare,

(fig.2.46).

m

O

gmmax mm max m m

mmax nmax

q sinq = q = = k

sin (2.10)

în care: qmmax -cilindre maxime corespunztoare unghiului mmax de basculare. Turaia motorului, din (2.8) devine:

p p

m p VP VM p VP VM

m m m

q q

n = n = n q k (2.11)

se observ c qm 0, adic secundarul nu poate funciona cuunghiul de basculare m= 0, deoarece, teoretic, ar însemna ca turaianm sa devin infinit.

a)




120

b)Fig.2.46. a, b. Caracteristica reglrii volumice pentru miúcarearotativ cu motor reglabil úi pomp nereglabil.

Momentul de rotaie al secundarului Mm va fi:

pm m mm p m m

m p p VP VM

p

M q k 1 M = M = M =

nq q

n

(2.12)

ceea ce demonstreaz ca în tot domeniul de reglaj se asigurtransmiterea unei puteri constante cu momentul variabil Mm. Schimbarea sensului de rotaie se face în acelaúi mod ca în cazulaxului hidraulic.




121

Inversarea poziiei discului înclinat al motorului nu este posibil în

zona zero a motorului hidraulic,deoarece aceasta presupune trecerea printr-un punct pentru care q=0, aprând fenomenul de ambalare(nm=>00).

Cu astfel de transmisii se pot obine viteze mari de rotaie dar nu serecomand în cazul unor porniri úi frânri bruúte.

b) pompa reglabil-motor nereglabil (reglarea primarului) deci

qm=ct , q p -variabil (q pmin<q p<q pmax ). De unde se pot scrierelaiile:

p P p

m p VP VM VP VM

m m

q k n = n =

q q (2.13)

Funcionarea poate avea loc în sistemul:- reglarea primarului la presiune constanta (fig.2.47, a, b). Turaia secundarului nmvariaz proporional cu cilindrele primaruluiq p. Ea nu poate fi redus la zero atâta timp cât trebuie meninut presiunea constant. Nu se realizeaz o variaie a momentului derotaie în secundar, în schimb variaz momentul de rotaie al nm primarului proporional cu cilindrele úi deci cu nm /n p. Pentru valorimici ale raportului nm /n p, sistemul reglaj nu este economic, deci nuse utilizeaz întreaga putere instalat.




122

Fig.2.47. Caracteristica reglrii volumice pentru miúcarea rotativcu pomp reglabil ú motor nereglabil.




123

Fig.2.48. Caracteristica reglrii volumice pentru miúcarea rotativcu pomp reglabil úi motor nereglabil (p-var).




124

- reglarea primarului la presiune variabila (fig.2.48, a, b). Pentru

a se utiliza puterea, instalat, tot timpul, presiunea variazhiperbolic, în funcie de nm /n p.Zona notata cu A , defineúte presiunea pmax limiteaz la colt de

sarcina, iar presiunea pmax este limitata la randamentul min acceptat. În secundar se realizeaz o variaie de moment proporional cu presiunea, întrucât cilindrele acestuia sint constante,iar sensul de rotaie al secundarului poate fi schimbat prinmicúorarea unghiului de basculare p pân la zero úi prin mrirea lui

în sens invers.d) pompa reglabil-motor reglabil (reglarea combinat a

primarului qp si secundarului qm). Se mreúte domeniul defuncionare. Se pot admite doua cazuri:

- reglarea combinat la presiune constanta (fig.2.49, a, b). Turaia nm creúte continuu, mai întâi prin mrirea unghiului de basculare al pompei p úi apoi prin micúorarea unghiului de basculare al motorului

m. Momentul la arborele de ieúire M

m este

constant în timpul reglrii pompei úi apoi scade pe msura ce semicúoreaz unghiul de basculare al motorului.

- reglarea combinat la presiune variabil (fig.2.50). În partea dereglare a unghiului de basculare al pompei, la început se utilizeaz presiunea maxim admisibil (zona A), apoi scade hiperbolic pentrua funciona la putere constanta. În partea de reglare a secundarului, presiunea se menine constant. Turaia, nm, variaz liniar úi

momentul Mm se menine constant pân în zona de presiunemaxim (funcionare de col). Puterea se menine constant în zona presiunilor maxime, controlate de supapa de siguran a pompei.

Folosirea reglajului primar úi a celui secundar se realizeazastfel: pân la turaia corespunztoare punctului B (fig.2.50) reglajulsa se realizeze cu ajutorul pompei (aceasta deoarece reglajul prinmotor este puin stabil); de la turaia corespunztoare punctului B se




125

va regla prin motorul hidraulic, care la aceasta turaie da creúteri

mult mai rapide decât reglajul pompei.Expresia turaiei motorului hidraulic devine:

p p

m p

m m

q k n = n

q k (2.14)

Inversarea sensului turaiei motorului este indicat s se fac cuajutorul pompei, aceasta pentru a evita úocurile puternice de la

trecerea +nm la -nm. Acest sistem asigura o utilizare cât mairaional a puterii úi o amplificare a momentului la secundar.La reglarea motorului trebuie avut în vedere ca datorit unei

scderi considerabile a randamentului úi a frânrii care apare, nu seva depúi un volum geometric qmax. La transmisiile în construcieseparat reglarea continu a motorului se realizeaz relativ greu. deaceea în cele mai multe cazuri transmisiile sunt constituite cumotoare cu qm=const, sau cu motoare reglabile în dou trepte, adic

la qmmax úi qmmin. Sistemul se caracterizeaz prin cuplu constant la putere variabila, úi o gama de reglaj maxim.




126

Fig.2.49. Caracteristica reglrii volumice pentru miúcarea rotativcu pomp úi motor reglabili.




127

Fig.2.50. Caracteristica reglrii volumice pentru miúcarearotativ cu pomp úi motor reglabili (p-var).

Transmisiile hidrostatice, comparativ cu alte tipuri de transmisiimecanice, electrice sau hidrodinamice, prezint urmtoareleavantaje:

- variaia continu a raportului de transmitere între motorul de

antrenare úi organul acionat;- transmiterea de fore mari la gabarite relativ mici aletransmisiei;

- necesit rezervoare mult mai mici de lichid, permiând încazul în care una sau ambele hidromaúini sunt reglabile;

- reglarea volumic în limite largi a regimului funcional almotorului;




128

- modificarea turaiei de antrenare fr întreruperea

momentului de traciune (elimina ambreiajele si cutiile deviteza);- posibilitatea amplasrii motoarelor hidraulice la orice

distanta fata de pompa;- uúurina inversrii raportului de transmitere úi realizarea

aceleiaúi viteze în ambele sensuri;- obinerea unor turaii oricât de mici la sarcini mari pana la

starea de repaus fr frânare mecanica;

- utilizarea motoarelor de antrenare a pompelor in zonele saleeconomice;

- posibilitatea de automatizare, degajare uúoara a cldurii, protejare la suprasarcini, suprareglare uúoar, comandasimpl úi centralizata într-un singur loc, ales dup dorina.

Unele dezavantaje ale transmisiilor hidrostatice:- condiii mai dificile de rcire, fapt care impune un atent

bilan termic la proiectare;- randament mai sczut decât la transmisiile mecanice úi

comparabil cu al transmisiilor electrice;- greuti de etanúare a fluidului de lucru úi condiii

tehnologice de execuie mai deosebite;- modificarea parametrilor lichidului, pericol de incendiu úi

explozie, necesitatea a se utiliza uleiuri neinflamabile;Transmisiile hidrostatice funcioneaz curent cu un randament

global de n=80...90 % la presiuni de 25...40 Mpa.

2.11. Circuite hidraulice pentru mecanisme de direcie.

În scopul uúurrii conducerii autovehiculelor, de construciemoderna, acestea sunt prevzute cu sisteme hidraulice de direciecare trebuie sa îndeplineasc urmtoarele cerine:




129

- asigurarea stabilitii automobilului la deplasarea în linie

dreapta;- acionarea volanului cu fore minime;- asigurarea unei legturi de proporionalitate între fora de

acionare a volanului úi momentul existent la virarea roilor de direcie;

- redresarea roilor de direcie a autovehiculului, dupdeplasarea în viraj a acestuia;

- evitarea transmiterii úocurilor, de la roile de direcie la

volan.- conducerea vehiculului direct de la volan în cazul când

pompa instalaiei de acionare nu funcioneaz.Sistemul de direcie se compune din:- mecanismul de direcie, care serveúte la transmiterea

miúcrii de rotaie de la volan la axul levierului de direcie;- mecanismul de comand a direciei, care transmite miúcarea

de la levierul de direcie la fuzetele roilor de direcie.Servomecanismul de direcie reduce efortul la volan,

amortizeaz úocurile transmise de la roile de direcie i sporeútemanevrabilitatea. Servomecanismul de direcie se compune dintr-o pomp hidraulic acionat de motorul autovehiculului undistribuitor comandat de ctre volan úi motorul hidrostatic carerealizeaz rotirea roilor de ctre direcie.

Ansamblul distribuitor-motor hidrostatic (unitatea de direcie)

formeaz orbitrolul a crei schema constructiv este prezentat înfîg.2.51.a. Orbitroalele pot fi cu reacie (LS) úi fr reaciePosibilitatea realizrii reaciei poate fi exploatat prin utilizarearaional a debitului úi deci, a puterii motorului termic ce deserveútemaúina respectiv. Caseta orbitrolului este prevzuta úi cu supape deúoc, anticavitaionale sau de limitare a presiunii reaciei (fig.2.51.b).




130

Fig.2.51.a.Schema orbitrolului

Pentru vehiculule mari cât úi pentru servodireciile vapoarelor,

pe lâng unitatea de direcie se mai folosesc amplificatoarele dedebit care accelereaz curgerea lichidului de la unitatea de direciela cilindrul de lucru. În circuit se introduce amplificatorul de debit ,comanda acestuia fiind preluat de la legtura LS de la orbitrol.Practic amplificatorul de debit este un distribuitor proporional cucomanda hidraulica, comanda luat de la caseta de direcie. Efortulnecesar la volan este numai cel necesar pentru învingerea rezistenteiarcurilor de readucere a sertarului distribuitor.




131

Fig.2.51. b.Schema hidraulica reprezentativa a servodirectiei.




132

2.12. Circuite hidraulice cu grupuri de ulei sub presiune.

Grupurile centrale de ulei sub presiune prezint variante de proiectare economic, pentru aceleaúi programe de lucru, deoarececostul unei astfel de grup este mai sczut decât costurile pentru pomp, rezervor, supap de sigurana úi filtru, care apar la maúini cuinstalaii hidraulice separate. Pe de alt parte grupul de ulei poate fimontat intr-o încpere separata astfel încât zgomotul pompei sa nuderanjeze in încperea de lucru.

In fig.2.52, se prezint schema de acionare a unei instalaiihidraulice cu pompa cu debit constant úi supap de siguran ca úisursa de presiune pentru trei consumatori.

Dimensionarea grupului de ulei sub presiune (GUP) are la bazadiagrama debit - timp Q = f(t) care rezult din vitezele sau turaiile prescrise pentru fiecare faz de lucru din ciclograma de lucru ainstalaiei.

Pentru GUP conform fig.2.52, pompa cu debit constant P estedeterminat de cererea maxim de debit (fig.2.53).

În intervalele cu cerina mic de lichid o mare parte a debitului pompat fiind rezervat la rezervor prin supapa de siguran ceea ceduce la pierderi de energie úi la o înclzire pronunat a lichiduluisub presiune:

Pentru reducerea pierderilor globale de energie se utilizeazurmtoarele sisteme de conexiuni pentru grupurile de ulei sub

presiune.- combinaii de pompe cu debit constant cu dispunerea în treptea debitului generat (fig.2.54. a, fr acumulator). La creúterea presiunii de lucru, pompele PH1 úi PH2 sunt decuplate prinsupapele de deconectare SP1 úi SP2 cu comand extern.

- combinaii de pompe cu debit constant cu dispunerea în treptea debitului aspirat úi acumulator (fig.2.54. a). Acumulatorul acoper




133

F i g .

2 . 5

2 . C

i r c u i t h i d r a u l i c c u g r u p u r i d e u l e i s u b

p r e s i u n e .




134

Fig.2.53.Diagrama de debit-timp Q=f(t)s care rezult dinciclogramele de lucru.

(suplimenteaz) în special cerinele mari de debit pentru duratefoarte scurte.

- pompa cu debit reglabil úi acumulator (fig.2.54, b). Pompei cu

debit reglabil de o construcie oarecare, cu pistoane axiale, cu paleteculisante, etc, i se poate varia volumul geometric, fie printr-ocomand local (de exemplu: o roat manuala plasat direct pedispozitivul de reglare a pompei), fie printr-o comand (electric,hidraulic, etectrohidraulic) dat de la distana (prin intermediulunui servodistribuitor montat pe dispozitivul de reglare, în loculrotii manuale).




135

F i g . 2 . 5

4 , a .

S i s t e m h

i d r a u l i c c u c o m b i n a i i d e p o m p e c u d e b i t c o n s t a n t .




136

F i g . 2 . 5 4

, b .

S i s t e m h

i d r a u l i c c

u p o m p a u t o r e g l a b i l ú i a c u m u l a t o r .



Cap. 3. Sisteme hidraulice pentru realizarea sincronizrii deplasrilormai multor mecanisme acionate hidraulic

137

3. SISTEME HIDRAULICE PENTRU REALIZAREA

SINCRONIZRII DEPLASRILOR MAI MULTOR MECANIZME ACIONATE HIDRAULIC.

3.1 Noiuni generale despre sincronizarea miúcrii organelorde lucru. Esena úi clasificarea sistemelor de sincronizarea organelor de lucru.

Datorita unor avantaje cunoscute sistemele hidraulice sînt

utilizate tot mai mult în maúinile - unelte úi complexele din ultimiiani. Întrucît maúinile-unelte úi complexele actuale prezintacomplexe automatizate complicate cu multiple organe de lucru caresînt acionate de motoare hidraulice, apare necesitatea sincronizariideplasrilor mai multor mecanisme acionate hidraulic.

Termenul " sincronizare" este alctuit din dou cuvinte: sin-asemantor úi chron-timp. Ca urmare sincronizarea miúcrii mai

multor organe de lucru const în asigurarea strictei coordonri întimp a deplasrilor, vitezelor sau acceleraiilor úi a.m.d. a organelor de lucru. Întrucît examinm acionrile hidraulice a organelor delucru, de fapt vom examina sincronizarea miúcrii motoarelor hidraulice.

Coordonatele miúcrii (gradul de sincronizare) a motoarelor hidraulice depinde de mai multi factori : diferene de sarcini pemotoarele hidraulice, diferenele dintre forele de frecare, forele de

inerie úi rezistenele hidraulice ale magistralelor de alimentare,compresibilitatea lichidului de lucru, prezena pierderilor de lichid prin neetansitai úi impurificarea acestuia, lungimea cursei úi timpulmiúcrii, rigiditatea organelor din mecanisme, schimbareatemperaturii în mecanisme, abaterea de la dimensiunile nominale úischimbarea dimensiunilor, úi caracteristicele organelor de lucru úi aaparatajului de reglare úi control. Scopul sincronizrii esteasigurarea valorilor admisibile a dezechilibrrii. În dependen de




138

destinaia (maúinii) utilajului, companarea ei úi gradul ei de

dezechilibrare pe parcursul lucrului în acelaúi timp a mai multor organe de lucru se utilizeaz un numr mare úi divers de dispozitivede sincronizare.

În practic sînt utilizate sincronizarea deplasrilor în: maúiniunelte, prese, foarfece mecanice, utilaje din industria grea úi uúoar,utilaje din construcie úi drumuri, utilaje miniere úi în aviaie.

Esena úi clasificarea sistemelor de sincronizare a organelor

de lucru

Condiiile sincronizrii absolute sînt pstrarea proporionalitiimiúcrii motoarelor hidraulice (liniare, rotative,3.1) úi toatederivatele lor în timp(3.2). Pentru sincronizarea miúcrii a douamotoare hidraulice aceasta condiie poate fi scris în forma uneiegaliti infinite:

L1=kL2 (3.1)

2 2 3 3

1 2 1 2 1 2

2 2 3 3

2 2 3 3 n n

2 1 2 1 2 1 2

2 2 3 3 n n

dL dL d L d L d L d L= k ; = k ; = k ;

dt dt dt dt dt dt

dL d L d L d L d L d L d Lk ; = k ; = k = k

dt dt dt dt dt dt dt

(3.2)

unde:L1,L2- cursele liniare sau rotative a motoarelor hidraulice

sincronizate;k-coeficient de proporionalitate.

În majoritatea cazurilor k=1, dar nu este obligatoriu. k poate avea úialta valoare, ca exemplu k=0,1; k=0,01 ú.a. coeficientul k poateavea valoarea, în procesul sincronizrii, dup o lege cunoscut.




139

Ca regula sincronizarea miúcrii organelor de lucru se

efectueaz pentru miúcri de acelaúi tip (liniar sau rotativ) dar poatefi sincronizat miúcarea liniar a unui motor hidraulic cu miúcarerotativ la al doilea motor hidraulic. În fig.3.1 este un exemplu demiúcare liniar a sculei 1 (piatra abraziv) cu miúcarea rotativ V úirotirea piesei prelucrate 2 cu viteza unghiular pentru prelucrarea prin copiere a suprafeei profilate. Pentru meninerea avansuluiconstant al sculei pe parcursul prelucrrii profilate pe tot profilul poate fi asigurat sincronizarea miúcrii între piesa prelucrat úi

miúcarea sculei cu coeficientul de proporionalitate variabil k:

V = k;

§ ·¨ ¸© ¹

2

2k

k u

R dRk = R + ;

R ± R d

unde:R k - raza curburii conturului concret;R u – raza sculeiR - raza-vector momentan a echidistanei 3 a centrului sculei;Evident e c sincronizarea miúcrii poate fi efectuat numai

pentru viteza unghiular variabil a piesei (conform legii de schimba coeficientului k).

Examinm caracteristica general a schemelor de sincronizare

care este úi baza clasificrii tuturor acionrilor hidraulice pentrurealizarea sincronizrii miúcrii.

Fiecare dintre sistemele de sincronizare reprezint o egalitateconcret din egalitatea (3.2). Presupunem c sistemul desincronizare reprezint realizarea egalitii 1 din egalitatea (3.2). Înacest caz construcia real a sistemului de sincronizare poate firealizat cu o anumit precizie,(cu o anumit greúeal) :




140

1 2

L = kL ± (3.3)

unde: – diferena dintre cursele sau unghiul de rotire a motoarelor hidraulice sincronizate.

Fig.3.1. Schema sincronizrii miúcrilor de rectificare a steluei.

Evident c în regim permanent (stabil), greúeala dup poziie

va fi o mrime constant (mai mic sau mai mare în dependen deconstrucia sistemului):

1 2 = L - kL = const

Dac vom diferenia multiplu egalitatea (3.3) în timp, vomconstata c toate egalitatile urmtoare din úirul egalitii (3.2) serealizeaz absolut precis, ca urmare la acest sistem de sincronizare




141

greúeala de sincronizare dup vitez, acceleraie úi dup derivata a

treia sînt egale cu zero.

..... .2 2 n n

1 2 1 2 1 2

2 n n n

dL dL d L d L d L d L= k ; = ; = k

dt dt dt dt dt dt

Sistemele de sincronizare la care se realizeaz egalitatea 1 dinúirul egalitii (3.2) se numesc sincrone dup poziie sau sinfaze.Ele se caracterizeaz cu greúeal constant dup poziie úi greúeli

nule dup vitez, acceleraie úi derivatele urmtoare:

const ; V 0; 0

Dac sistemul de sincronizare reprezint realizarea egalitii adoua din úirul egalitii (3.2), atunci sistemul se numeúte sincrondup vitez. Aceast egalitate în construcie real se realizeaz cu ogreúeal dup viteza V:

1 2dL dL

k ± V dt dt

(3.4)

Dac vom diferenia multiplu egalitatea (3.4), vom constata ctoate urmtoarele egaliti din úirul (3.2) se realizez absolut precis,ca urmare la cest sistem de sincronizare greúeala de sincronizare

dup acceleraie úi dup derivata a treia sînt egale cu zero:2 2 3 3 n n

1 2 1 2 1 2

2 2 3 3 n n

d L d L d L d L d L d L= k ; = k ; ....; = k .

dt dt dt dt dt dt

Dac vom lua integralul egalitii (3.4), constatm c pentru aúatip de sistem egalitatea 1 a úirului egalitii (3.2) se realizeaz cu ogreúeal care depinde de timpul sincronizrii:




142

0 1 = Vdt = Vt + = f (t) = var.

unde: 0 – greúeala iniial de poziie a motoarelor hidraulice;

t – timpul procesului de sincronizare.

Sistemele de sincronizare dup viteza (V) în regim permanentse caracterizeaz cu o greúeal constant dup vitez. Aceastaînseamn c pe parcursul timpului se acumuleaz greúeala dup

poziie , ea este proporional timpului de sincronizare a motoruluihidraulic.

( ); - ; ;1 2

0 1

dL dLVt f t V k const 0

dt dt

Dac sistemul de sincronizare reprezint realizarea egalitii a treiadin úirul egalitii (3.2), atunci sistemul se numeúte sincron dup

acceleraie. Aceast egalitate în construcia real se realizeaz cu ogreúeal dup acceleraie :

2 2

1 2

2 2

d L d L= k ± .

dt dt (3.5)

unde: D – greúeala dup acceleraie a motoarelor hidraulice;

Sistemele de sincronizare dup acceleraie se caracterizeaz cu ogreúeal constant dup acceleraie.

2 2

1 2

2 2

d L d L = - k = const.

dt dt




143

Dac vom diferenia multiplu egalitatea (3.5), vom constata c

toate urmtoarele egaliti din úirul (3.2) se realizeaz absolut precis.Dac lum integralul egalitii (3.4) o singur dat, determinm

relaia greúelii dup viteza V de timpul sincronizrii t :

0 2V dt t V f ( t ) var .

unde: V0 – greúeala iniial dup vitez a motoarelor

hidraulice.Dac lum integralul egalitii (3.5) a doua oar, determinm

relaia greúelii dup poziia de timpul sincronizrii t :

2 2

0 0 3

1 = V ×dt = dt = t + V t + = f (t , t) = var.

2 Sistemele de sincronizare dup acceleraie D în regim permanent se caracterizez cu o greúeal constant dup acceleraie.Aceasta înseamn c pe parcursul timpului se acumuleaz ogreúeal dup viteza V proporional cu timpul de sincronizare t .

Greúeala dup pozitie în acest sistem de sincronizare se mreútefoarte rapid din motivul c este proporional timpului desincronizare la patrat.

2 2

1 2

2 2

0 2

2 2

0 0 3

d L d L

= - k = const dt dt

V = t + V = f (t) = var

1 = t + V t + = f (t ,t) = var

2




144

Teoretic se poate realiza oricare egalitate a úirului egalitii (3.2)

în sisteme de sincronizare, dar practic sisteme de sincronizare cuegaliti dup egalitatea a treia nu exist.Clasificarea sistemelor de sincronizare dup caracterul de

schimbare a greúelilor statice sînt în tabelul 3.1.Tabelul 3.1

Sisteme desincronizare

Greúelile statice

Dup

poziie()

Dup

vitezV()

Dup

acceleraieD ()Sinfare const 0 0

Sincrone dup vitez f(t) const 0

Sincrone dupacceleraie

f(t2) f(t) const

Fig. 3.2. Dependena greúelei de sincronizare dup poziie () îndependen de timpul sincronizrii (t).




145

Pentru sistemele hidraulice de sincronizare, care sînt utilizate în

construcia de maúini úi în particular în maúini- unelte úi complexede maúini, de baz se consider greúeala dup poziie (), înafara de unele sisteme speciale, din motive c ea determinutilitatea folosirii practice.

În sistemele sinfaze de sincronizare greúeala dup poziie esteo marime constant în timp (fig. 3.2, dreapta 1), în sistemelesincrone dup vitez, greúeala dup poziie se schimb liniar în

timp (fig. 3.2, dreapta 2) úi în sistemele sincroane dup acceleraiegreúeala dup poziia se schimba dup o lege parabolic (fig. 3.2,curba 3). Reieúind din aceasta în construcia de maúini úi maúiniunelte sînt folosite sistemele sinfaze úi sincrone dup vitez, dinmotivul c se primesc greúeli de poziie în limitele admisibile (1 – pentru sisteme sinfaze, 1 – pentru sisteme sincrone dup viteze).

3.2. Reglarea rezistiv a vitezei sistemelor sincrone de

sincronizare.

Perturbanii a sincronizrii, în urma solicitrilor difereniale seregleaz prin intermediul droselor, regulatoarelor de debit saudivizoare de debit. Regulatoarele de debit (drosele) pot fi amplasate pe circuitul hidraulic atît pe intrare cît úi pe ieúirea motoarelor hidraulice.

Egalitatea vitezelor de miúcare a motoarelor hidraulice esteaproximativ, precizia sincronizrii depinzînd de caracteristicadroselelor, regulatoarelor de debit úi condiiile acestora de lucru.

Mai mult ca atît sistemul de sincronizare este sensibil lavariaiile de presiune, temperatur, regim de lucru ceea ce îl faceinsuficient de precis.

Divizoarele de debit cu raport constant al rapoartelor divizate îúigasesc utilizarea în schemele de acionare a diverselor utilaje.




146

Indiferent de particularitile constructive, divizarea cu sertar

de divizare se bazeaz pe întroducerea automat a unei rezistenehidraulice suplimentare în ramura mai puin încrcat, rezistenacare micúoreaz debitul în aceast ramur.

Precizia sincronizrii este influenat de elasticitatea sistemului,compresibilitatea fluidului, pierderile volumice úi deformareaconductelor de legtur.

Pentru micúorarea acestor factori se recomand ca divizorul sse monteze cît mai aproape de cele dou motoare hidraulicedeservite.

Pentru sincronizarea miúcrii a dou motoare hidraulice înambele direcii de miúcare va fi necesar de patru drosele reglabile.

Precizia sincronizrii miúcrii cu ajutorul droselelor reglabileeste joas, precizia sincronizrii este de 10 - 20%.

Precizie mai înalt a sincronizrii poate fi primit cu ajutorulregulatoarelor de debit de tipul PG55, care sînt mai puin sensibilela schimbarea presiunii úi a sarcinii.

Motoarele hidraulice liniare 6 úi 9 sînt acionate de fore diferitePa1, Pa2 iar organele de lucru acionate sînt lipsite de legturi(fig.3.3).

Regulatoarele de debit DR1, DR2 (de tip PG55) sînt conectateîn punte format de clapetele nereversibile (de tip PG51) SSU1-SSU4,SSU5-SSU8 din acest motiv indiferent de direcia de miúcarea motoarelor hidraulice liniare MHL1,MHL2 lichidul se va miúcaîntr-o singur direcie.




147

Fig.3.3. Schema principal hidraulic care asigur miúcareasincron a motoarelor hidraulice lineare cu ajutorul

regulatoarelor de debit.




148

Condiiile necesare pentru sincronizarea miúcrii motoarelor

hidraulice MHL1,MHL2 sînt urmatoarele:1 2

1 2

1 2

d = d

D = D

Q = Q

' '

6 9

6 9

6 9

F = F

F = F

V = V

Viteza de miúcare a motoarelor hidraulice lineare sînt:

1 21 2

1 1 2 2 ,

Q QV = ;V = ;F (F ) F (F )

Mrirea sau micúorarea vitezei de sincronizare a motoarelor hidraulice liniare MHL1,MHL2 se efectueaz cu ajutorulregulatoarelor de debit DR1,DR2.

Pentru miúcarea organelor de lucru (motoarelor hidraulice

liniare de jos în sus) distribuitorul hidraulic 1 va fi în poziia 1.Lichidul în sistemul hidraulic se va miúca de la o pompa prindistribuitorul 1 în poziia b, prin supapa de siguran SP1 înmotoarele hidraulice MHL1,MHL2 (partea pistonului). Evacuarealichidului din motoarele hidraulice liniare MHL1,MHL2 (parteatijei) se miúca prin clapetele nereversibile SSU1,SSU8, regulatoarele de debit DR1,DR2, clapetele nereversibileSSU3,SSU6 distribuitorul tripoziional 1 (poziúia b) úi în rezervor.

Viteza sincronizat de miúcare a motoarelor MHL1,MHL2 va fiurmatoarea:




149

Pentru sincronizarea miúcrii motoarelor hidrauliceMHL1,MHL2 de sus în jos distribuitorul hidraulic 1 va fi în poziia1. Lichidul în sistemul hidraulic se va miúca de la pompa hidraulic prin distribuitorul 1 (1), prin clapetele nereversibile SSU2,SSU6, regulatorul de flux DR1,DR2, clapetele nereversibile SSU4,SSU5 úimotoarele hidraulice liniare

MHL1,MHL2(partea tijei).

Evacuarea lichidului din motoarele hidraulice liniareMHL1,MHL2 (partea pistonului) se va miúca prin supapa desiguran SP1, distribuitorul hidraulic 1 (1) în rezervor. Vitezasincronizat de miúcarea motoarelor hidraulice liniareMHL1,MHL2 va fi urmatoarea:

#

' ' 1 21 2' '

1 2

' '

1 2

Q QV = ;V = ;

F F

V V

Ecuaia de miúcare a lichidului în sistemul de sincronizare:

Pentru acest sistem de sincronizare (cu reglarea rezistiv a vitezeide sincronizare) cu sincronizarea dup viteza, greúelile desincronizare vor fi urmatoarele:




150

1 1 01 1

1 2

2 2 02 2

= V t + = f (t) = var

dL dL = V t + = f (t); V = - k = const; = 0

dt dt

Fig. 3.4. Schema hidraulic de sincronizare în care cderea de presiune constant în drosel este asigurat cu aparatul de reducie.




151

Pentru mrirea preciziei de sincronizare în cazul reglrii

rezistive este propus schema din Fig. 3.4. În aceast schemregulatoarele de flux DR1,DR2 sînt înlocuite cu aparatele dereducie 4, 5 úi drosele reglabile 3, 6. În aparatele de reducie 4, 5 sînt înlturate arcurile rigide, iar în camera unde au fost înlturatearcurile prin magistrala 7 lichidul sub presiune este adus de lasupapa de reducie SR. Presiunea în faa droselelor reglabile 3, 6 vor fi egale úi va corespunde presiunii reglat de supapa de reducieSR. Întrucit presiunea la ieúirea din droselele reglabile 3, 6 este

egal cu presiunea în linia de evacuare, cderea de presiune îndroselele 3 úi 6 vor fi egale úi constante. În legtur cu acestemodificri putem afirma c debitul prin aparatele 4, 3 úi 5, 6 vor fiegale úi ca urmare vitezele de sincronizare a motoarelor hidrauliceMHL1 úi MHL2 vor fi egale:

1 21 2 1 2

1 2

' ' ' '1 21 2 1 2' '

1 2

Q QV = ;V = V = V

F F Q Q

V = ;V = V = V F F

Ecuaia de miúcare a lichidului în sistemul de sincronizare:




152

Pentru acest sistem de sincronizare cu sincronizarea dup vitez,

greúelele de sincronizare vor fi urmtoarele:1,2 0 1

2

= V t + = f (t) = var

dLdL V = - k = const

dt dt

= 0

3.3. Reglarea sistemelor de sincronizare cu ajutoruldivizoarelor de debit.

Divizoarele de debit sînt elemente hidraulice destinate divizriisau însumrii unor cureni de lichid de lucru în proporii prestabilite. Divizoarele de debit cu raport constant a debitelor

divizate îúi gsesc utilizarea în schemele de acionare în regim desincronizare a diverselor utilaje de construcii (încrctoare,excavatoare) prese etc. Indiferent de particularitile constructive,divizarea cu sertar se bazeaz pe introducerea automat a uneirezistene hidraulice suplimentare în ramura mai puin încrcat,care micúoreaz debitul din aceast ramur pîn la mrirea debituluidin ramura supraîncrcat, asigurînd în final deplasarea sincronizat

a motoarelor hidraulice.Referitor la divizarea de debit, trebuie de facut precizarea c, pe

lîng reglajul împririi debitului 1:1, aparatul are úi capacitateameninerii acestui raport, indiferent de variaia sarcinii pe cele douramuri controlate.

Divizorul de debit a rezultat din reunirea a dou regulatoare dedebit cu dou ci, ceea ce a determinat dispariia arcurilor decompresiune.




153

Comparatorul 1 (sertarul divizor) se gseúte în echilibru sub

aciunea presiunilor p1 úi p2 (fig.3.5. a). În acest mod poziiacomparatorului úi în final reglarea sunt determinate de diferena perturbaiilor din cele dou ramuri variaia sarcinilor celor doumotoare hidraulice.(Pa1; Pa2). Droselele regulatoarelor de debitcomponente au fost înlocuite cu rezistenele fixe R 1 úi R 2 , iar rezistenele reglabile R 3 úi R 4 sînt determinate de fantele dedroselizare ale elementului mobil (fig.3.5. b).

a) b)Fig.3.5. a,b Schema principal a divizorului de debit.




154

3.3.1. Eroarea de divizare, factori care condiioneaz

eroarea de divizare.Egalitatea debitelor în cele dou ramificaii este determinat de

o egalizare a cderilor de presiune in rezistentele fixe R l úi R 2 úireglabile, R 3 úi R 4 , adica :

p34=(p0 – p3) = (p3 – p4)

respectiv

p12= (p3 – p1) = (p4 – p2)(3.6)

Sertarul divizor se gaseúte sub aciunea presiunii lichidului dincamerele de comanda p1 si p2 a forelor hidrodinamice Fh1 si Fh2, acurenilor de lichid care trece prin ferestrele R 3 si R 4 úi a forelor defrecare Ffr dintre sertar si corpul divizor. Valorile componentelor axiale ale forelor hidrodinamice (Fh1 =Fh2) sunt proporionate cu

debitele de lichid ce trec prin seciunile de droselizare.Ecuaiile de continuitate a debitului úi de echilibru staionar aelementului mobil sunt urmatoarele:

1 2

1 1 1 0 3 2 3 1

2 1 2 0 4 2 4 2

2

3 4 1 2

2 2- -

2 2- - -

- -4

d d S SO S

d d S SO S

S

h h fr

Q Q Q

Q C f p p C D Y Y p p

Q C f p p C D Y Y p p

D p p F F F

(3.7)




155

Aici s-au notat: Cdl úi Cd2, coeficienii de debit corespunztori

rezistenelor hidraulice, R 1 úi R 2 respectiv R 3 úi R 4 ; Yso -deschiderea iniial a fantelor de droselizare pentru poziia simetrica sertarului in corpul divizor; Ys - deplasarea sertarului in raport cu poziia iniial .

Forele hidrodinamice de impuls se calculeaz cu relaiile:

3 4 2 0 3 1

2 0 4 2

- 2 - -4

-2 - -

S

d S S S

d S S S fr

D p p C D Y Y p p

C D Y Y p p F

(3.8)

În condiii de echilibru, Fh1 = Fh2 úi avem:

3 4 2

4- fr

S

F p p

D (3.9)

ceea ce arat c eroarea de divizare a debitului depinde de forele

de frecare.Pentru sarcini diferite de încrcare F1 F2 , rezult p1 p2 úi

prezena diferenelor de debit are ca efect apariia componentelor axiale ale forelor hidrodinamice Fh1 – Fh2 = Fh úi obinem:

3 4 2 2

44- fr h

S S

F F p p

D D (3.10)

În figura 3.6. sunt prezentate dou variante constructive dedivizoare de debit: cu divizare în diafragme inelare (fig. 3.6.a) úidiafragme înglobate în sertarul divizor (fig. 3.6.b). Debitul dedivizat, avînd presiunea constant, trece de la racordul (1) prinobruratoarele (6) úi (7) (rezistenele R 1 úi R 2 – fig.3.5a,b, fig.3.5. a) la droselele de reglare (5) úi (9) (rezistenele R 3 úi R 4 – fig.3.5b) alesertarului divizor spre liniile I úi II care duc spre cele dou motoarehidraulice. Camerele (15) úi (16) sunt puse în legtur cu camerelede presiune (13) úi (14) prin canale prevzute în sertarul divizor (10).




156Fig. 3.6. Variante constructive de divizare de debit.




157

La sarcini egale pe cele dou motoare hidraulice, presiunile în

camerele (15) si (16) vor fi egale si ca atare sertarul divizor (10) seva afla in poziia de mijloc. La diferenele de sarcin pe cele douramuri, datorit diferenelor de presiune, sertarul divizor (10) sedeplaseaza pîn ce se compenseaza diferena de presiune astfel c înderivaiile I úi II va exista acelasi debit, eroarea de divizare

1 2

0

Q - Q =

Q,

far s depúeasc valoarea de 3% - 4 %. Precizia divizrii este influenata de elasticitate a

hidrosistemului, compresibilitatea fluidului, pierderile volumetriceúi deformarea conductelor de legatur. Pentru micúorarea influeneiacestor factori se recomand ca divizorul s se monteze cît maiaproape de cele dou motoare hidraulice deservite.

Divizoarele de debit se folosesc în diferite combinaii de

funcionare sincron úi nesincron a celor dou motoare hidraulice, pentru funcionarea sincron într-un sens úi funcionarea nesincronîn sens invers.

Supapele de sens (2) úi (12) (fig.3.5) montate în divizorul dedebit permit recircularea rapid a fluidului în sens invers, frrezistene pe cale. ùuruburile (3) úi (11) limiteaz deschiderilemaxime ale rezistenelor variabile dar úi cursa sertarului,úi ne

arat c eroarea de divizare a debitului este determinat de forelehidrodinamice úi de forele de frecare în perechea sertar – corpdivizor.

Eroarea de sincronizare a celor dou metode se defineúte cafiind:

1 2

0

Q - Q =

Q (3.11)




158

sau scris sub forma:

1 2 121 2

M M

Q - Q Q V = V -V = =

F F

(3.12)

Din analiza efectuat asupra divizoarelor de debit se constataurmatoarele:

- eroarea de divizare este parametrul principal ce caracterizeaz performanele unui divizor de debit;

- indiferent de sistemul de divizare, prin diafragme inelare saudiafragme înglobate în sertarul de divizare, pentru reducerea eroriide divizare este necesar o compensare a cderilor de presiune dinsistemul de sincronizare, respectiv a forelor de reaciune asuprasertarului divizor;

- sincronizarea a doua motoare hidraulice cu aceiaúi sectiune utilaFM sau aceleasi cilindre qm, si in aceleaúi condiii de încrcarePa1=Pa2, presupune utilizarea a dou rezistene egale R 1=R 2=R pecele dou ramuri ale circuitului;

- sincronizarea a dou motoare hidraulice diferite ca dimensiunisau / úi în condiii diferite de încarcare se poate asigura prinutilizarea de rezistene diferite R 1R 2;

- eroarea de divizare este afectat în mod direct de prezenacomponentelor axiale a forelor hidrodinamice, a forelor de frecareúi a scurgerilor interne de lichid;

- reducerea erorii de sincronizare se realizeaza prinscurtcircuitarea ramurii de alimentare a motoarelor prin intermediulunei rezistene de compensare dimensional corespunzator;

- micúorarea erorii de sincronizare se poate face prin micúorareasuprafeei de aplicare a presiunilor de reacie úi a suprafeei utileFM a motoarelor;

- tehnologie adecvat a ansamblului sertar - corp divizor,respectiv o alegere corespunztoare a jocurilor úi a calitaiisuprafeelor pentru piesele care intr în contact direct, c aduce înfinal la reducerea erorii de divizare în limitele valorilor = ± (2 ÷5) %, recomadate de literatura de specialitate.




159

a)

b)

Fig.3.7. Simbolizarea divizorului (a) úi sumatorului (b) de debit.

Schema principal hidraulic pentru sincronizarea a doumotoare hidraulice liniare cu aciune simpl (fig.3.8. a) cucoordonarea miúcrii stocurilor MHL1,MHL2 numai într-o singurdirecie (ridicarea). Cu deschiderea concomitent a distribuitoruluiD1 úi D2 stocurile motoarelor hidraulice (sub greutate) MHL1 úi

MHL2 se deplaseaz în jos sub aciunea greutilor Pa1 úi Pa2. Dac în schema electric este prevzut conectarea úi deconectareamagneilor electrici ai distribuitoarelor D1, D2 este posibil ridicareaúi coborîrea unui stoc(MHL1 sau MHL2).În timpul miúcriistocurilor motoarelor hidraulice MHL1 úi MHL2 în jos, dincilindrele hidraulice úi pomp lichidul se miúc prin divizorul dedebit DD, distribuitoarele hidraulice D1, D2 , prin supapa de presiune SP2 în rezervor.




160




161

Fig. 3.8. Sisteme hidraulice pentru sincronizarea miúcrii a doumotoare hidraulice lineare cu aciune simpl.




162

Ecuaia de miúcare a lichidului:

Caracteristicele de debit ale distribuitorului D1 úi D2 úi asupapei de presiune SP2 sunt primite reieúind din viteza de coborîrea motoarelor hidraulice. Pentru schimbarea vitezei este prevzutdroselul reglabil DR (sau droselul cu regulator). Supapa de sensunic SSU1 preîntîmpin cderea stocului motorului hidraulicMHL1, MHL2 în cazul opririi pompei hidraulice.Ecuaia miúcrii lichidului:

1 21 2

1 2

p pQ Q

2 2V = ;V =F F

V V

Pentru sincronizarea miúcrii a dou motoare hidraulice MHL1úi MHL2 în ambele sensuri de miúcare (fig.3.8.b) sunt folosite doudivizoare de debit DD úi SD. Divizorul de debit DD divizeaz îndou debituri egale (debitul pompei) úi prin clapetele ireversibileSSU1 transmite lichidul în motoarele hidraulice MHL1 úi MHL2 care asigur miúcarea sincron a platformei în sus.




163

Ecuaia de miúcare a lichidului în sistem:

21 24 5 1 2

1 2

;2Qd Qd V V V V

F F

Cu ajutorul sumatorului SD se asigur miúcarea sincron a

platformei în jos. Din motoarele hidraulice MHL1 úi MHL1 lichidul trece prin clapetele nereversibile SSU2, sumatorul SD, distribuitorul D1(1), supapa de siguran úi în rezervor.


1 1 1 11 21 2 1 2

1 2

Q QV = ;V = V V

F F

Coborîrea se efectueaz sub greutatea proprie a platformei cînd

distribuitorul D1 este în poziia 2 , din motoarele hidraulice MHL1úi MHL2 lichidul este distribuit prin aparatele hidraulice SSU2, SD,D1 úi supapa de siguran în rezervor. Droselul DR montat laintrarea în cilindrele hidraulice permite reglarea vitezei motoarelor hidraulice liniare MHL1 úi MHL2 numai la ridicarea lor.

Pentru sistemele de sincronizare examinate, cu sincronizareadup vitez, greúelile de sincronizare vor fi urmtoarele:




164

1,2 0

1 2

V t f ( t ) var

dL dLV - k const

dt dt

0

3.4. Reglarea volumic a vitezei în sistemele sincrone desincronizare.

Reglare volumic a vitezei în sistemele sincrone de sincronizarese efectueaz cu ajutorul pompelor reglabile, iar sincronizareamiúcrii organelor de lucru se efectueaz cu ajutorul dozatoarelor liniare sau rotative.

Reglarea volumic a vitezei în sistemele de sincronizare sefoloseúte cînd puterea dezvoltat de organele de lucru este mai mare

de 3 kw.Divizoarele de debit volumice (fig. 3.9) sunt de obicei doumotoare hidraulice cu pistoane axiale, cu palete sau cu roi dinatede acelaúi volum geometric acionate de un arbore comun, fiecaredebitînd într-unul din cele dou motoare un debit Q/2 (fig. 3.9).

Condiiile necesare pentru realizarea sincronizrii sunt:

1 1 MHL1 MHL2

MHL1 MHL2 MHL1 MHL2 MHL1 MHL2

MHR1 MHR2

d = d

F = F ;F = F D = D

q = q




165

Fig. 3.9. Schema sistemului hidraulic de sincronizare cu reglareavolumic a vitezei.

Viteza de miúcare a MHL1 úi MHL2 va fi:

1 1 1 11 1

MHR1 MHR2

1 2 1 2

MHL1 MHL2

MHR1 MHR2

1 2 1 2

MHL1 MHL2

Q QV = ; V = ;V V

F F

Q QV = ; V = ;V V

F F

Pentru a înltura greúeala iniial de poziie (0) care seacumulez la sfîrúitul cursei din motivul diferenei de fore care




166

acioneaz asupra motoarelor hidraulice liniare în scheme sunt

folosite supape de presiune (SP1, SP2). În cazul cînd unul dinmotoarele hidraulice liniare rmîne în urm, din cauza forei maimari care este aplicat la sfîrúitul cursei se d posibilitateaînlturrii greúelei de poziie iniial (0).

Ecuaiile de miúcare a lichidului în sistem:

Pentru sistemele hidraulice examinate greúelile de sincronizare vor fi:

1,2 0

1 2

V t f ( t ) var

dL dLV - k const

dt dt 0

În circuitul din fig. 3.10, debitele aspirate de dou pompe cucaracteristici aproximativ egale úi antrenate pe un arbore comunsunt conduse separat la fiecare motor prin intermediul a doudistribuitoare cuplate mecanic. Compensarea debitelor este realizat




167

volumic prin intermediul celor dou pompe volumice cît úi rezistiv

prin cele dou distribuitoare.

Fig.3.10. Schema sistemului hidraulic de sincronizare cureglarea volumic a vitezei.

Condiiile de sincronizare sînt:

1 2 1 11 2 1 2

1 2

1 2

; MHL MHL

MHL MHL MHL MHL

MHL MHL

PH PH

d d F F F F

D D

q q




168

Viteza de miúcare sincron a motoarelor hidraulice liniare vor

fi:

1 1 1 11 1

P1 P2

1 2 1 2

MHL1 MHL2

P1 P2

1 2 1 2

MHL1 MHL2

Q QV = ;V = ;V V

F F

Q QV = ;V = ;V V

F F


Pentru sistemul hidraulic examinat greúelile de sincronizare vor fi:

1,2 0

1 2

V t f ( t ) var

dL dLV - k const

dt dt

0

În circuitul hidraulic din fig.3.11, fluidul sub presiune setransmite din ramura de ieúire a motorului MHL1 în motorul




169

MHL2. Motoarele hidraulice trebuie s fie de aceeaúi mrime

nominal ca aria FMHL1 úi FMHL2 s fie egale.Dac tija motorului MHL1 ajunge în avans la capt de curs,datorit unor diferene mari de sarcin sau în urma unor scurgeri încircuitul hidraulic între cele dou motoare hidraulice, atunci prinintermediul supapei de descrcare SP1 se aduce debitul necesar echilibrrii cursei la motorul hidraulic MHL2.

Fig.3.11. Schema sistemului hidraulic de sincronizare cureglarea volumic a vitezei (conectarea în serie a motoarelor

hidraulice lineare).




170

Pentru cazul examinat ecuaii de miúcare a lichidului pentru

sincronizarea miúcrii motoarelor hidraulice liniare (MHL1 úiMHL2) în ambele pri úi greúelile de sincronizare (,V,W) vor fi analogic cu cazul precedent.

3.5. Reglarea volumic a vitezei în sistemele sinfaze desincronizare.

În sistemele sinfaze de sincronizare, sincronizarea motoarelor

hidraulice se efectueaz cu ajutorul dozatoarelor care depinde de poziia relativ a motoarelor hidraulice. Dozarea se poate efectuacu ajutorul diferitor dispozitive care reacioneaz la poziia relativa motoarelor hidraulice.

În sistemul sinfaz examinat (fig. 3.12) sincronizarea seefectueaz suplimentar cu o legtur mecanic a organelor de lucru(RD1, RD2) care egaleaz poziia de miúcare a celor dou organe de

lucru (MHR1, MHR2). Aceast sistem se caracterizeaz curedistribuirea volumic a lichidului între motoarele hidraulice, carese efectueaz automat cu ajutorul legturilor mecanice (RD1, RD2). Precizia sincronizrii acestei sisteme depinde de deformareasistemei de legtur macanic, de asemenea depinde úi de jocullegturii mecanice. Din acest motiv elementele legturii mecanicetrebuie calculate pentru puterea maximal a sistemului.

Condiiile necesare pentru sincronizarea miúcrii motoarelor

hidraulice liniare MHL1, MHL2:




171

1 2

1 2 1 11 2 1 2

1 2

1 2

1 21 2 1 2

1 2

1 1 1 11 21 2 1 21 1

1 2

;

;

;

R D RD

M H R M H R

M H R M H R

M H R M H R

Z Z

d d F F F F

D D

q q

Q QV V V V

F F

Q Q

V V V V F F

Ecuaiile de miúcare a lichidului în sistem:




172

Fig. 3.12. Sistem sinfaz de sincronizare cu legtur mecanic.




173

Pentru sistemul hidraulic examinat greúelile de sincronizare vor fi:

1 2-

0

0

MHL MHL L k L const

V

In fig.3.13. sunt prezentate legturi mecanice utilizate însistemele úi în fazele de sincronizare.

Fig. 3.13. Scheme hidraulice sinfaze de sincronizare cu legturimecanice: a) roi dinate – cremaliere ; b) legtur cu articulaie;

c) legtur cu ambreiaj.




174

3.6. Sincronizarea hidromotoarelor utilizate în construcia

echipamentelor hidromecanice.

Fig. 3.14. Sistem de sincronizare.

În construcia amenajrilor hidromecanice în funcie despecificul úi destinaia acestora apare un numr relativ mare deechipamente hidromecanice cu acionare hidraulic unde trebuieasigurat sincronizarea miúcrii servomotoarelor, în aceastcategorie fiind cuprinse: sistemele de acionare a porilor plane, porilor buúcate, porilor clapet, stavile dublu cîrlig úi atavilelesegment cu sau fr clapet.




175

Controlul miúcrii sincrone a celor doua servomotoare se

realizeaz cu un mecanism de sincronizare cu selsine de tipdiferenial, astfel dac servomotorul condus urmareúte legea demiúcare a servomotorului conductor, acionînd în final asupra pompei de împrosptare din sistemul de alimentare. Fiecareechipament hidromecanic prezint un aspect particular în raport cualte echipamente acionate bilateral în ceea ce priveútesincronizarea.

Fig. 3.15. Sistem hidraulic de sincronizare.




176

Complexitatea instalaiei hidraulice de acionare cu sincronizare

depinde de dimensiunile, tipul úi importana echipamentuluideservit. Pentru inelegerea mecanismului in fig.3.14 úi fig.3.15. sunt prezentate schemele de acionare ce umeaz s asiguresincronizarea în cazurile în care, din cauza forelor rezistentesimetrice, una din extremitai rmîne în urma celeilalte. Pentrurealizarea acestei funcionri este îns necesar un sistem de urmrirea deplasrilor celor dou extremitai de-a lungul întregii curse úi undispozitiv diferenial de comparare a deplasrilor, care s comunice

automat o suplimentare a debitului în servomotorul cuplat la captulramas în urma, pîn la restabilrrea miúcrii sincrone.

Schema de sincronizare prezentat în fig.3.14 (folosit laacionarea stavilelor segment de la baraj), contine un singur bloc dedistribuie, avînd un distribuitor suplimentar D2 care poate sînchid accesul uleiului spre unul din servomotoare (MHL1,MHL2), situaiile cînd apar denivelri pronunate. Se realizeaz

astfel, o sincronizare discontinu satisfctoare, însa neadecvat lastavilele cu deschiderea mare, unde se pot naúte oscilaii mari de presiune úi funcionarea devine instabil. Schema din fig.3.15 cu blocuri de distribuie separate (1 úi 2) ataúate fiecrui servomotor astavilei segment úi cu grupuri de pompare separate este astfelrealizat încat sincronizarea se asigur printr-un grup dedistribuitoare (D1, D2) comandate electric, care permit descrcareacontrolat a unui anumit debit de pe o ramur sau cealalt la retur,

cînd desincronizarea depaúeúte anumita valoare critic, sau permitîn condiii normale de exploatare, egalizarea presiunilor din celedoua servomotoare (MHL1, MHL2) prin legtura electric.Sistemul de urmrire a miúcrii trebuie sa funcioneze neîntrerupt.

Din compararea schemelor de acionare prezentate se desprindeîn primul rînd, concluzia c asigurarea miúcrii sincrone de catreinstalaia de acionare presupune un echipament mult mai costisitor,avînd în vedere c sunt indinspensabile dispozitivele de urmrire




177

continu a deplasrilor úi de comand automat a elementelor de

distribuie, precum úi un numr sporit de pompe úi aparatehidraulice. Prin urmare schemele prezentate au o justificareeconomic numai la utilajele de mari proporii sau a caror funcionare incorect sau avarie duce la implicaii nefaste asupraaltor utilaje ce echipeaz barajul.

3.7. Calculul sistemelor de sincronizare sinfaze.

În cazul sistemelor sinfaze de sincronizare se determincoraportul parametrilor sistemului úi a regimului de lucru, influena parametrilor la precizia sincronizrii úi ali parametri calitativi înregim permanent úi dinamic. Cum a fost menionat dezacordareasistemelor sinfaze, construite în baza sistemelor de urmrire sedetermin greúelile statice úi dinamice de urmrire. Din acest motivcalculul sistemelor de urmrire în regimuri permanente úi dinamicesunt valabile pentru calculul sistemelor sinfaze de sincronizare.

Examinm calculul sistemelor sinfaze de sincronizare cudivizoare de debit a lichidului dirijate în funcie de poziiile relativea motoarelor hidraulice.

Caracteristicele statice pot fi primite rezolvînd ecuaiile decurgere a lichidului prin fantele droselelor divizorului sausumatorului de debit úi echilibrul static al motoarelor hidraulicesincronizate. Dac neglijm cu jocul radial dintre pistonaú (sertar) úi

bucú, debiturile 2 úi 7(fig.3.16.) printre divizorul de debit pot fiexprimate în felul urmtor:

1 10

2 20

1- - ;

1- - ;

H

H

Q G sign p p

Q G sign p p

(3.13)




178

unde:

G – conductivitatea fontei de droselare în poziie de echilibru.

02 ;G d

d – diametrul sertarului divizorului,0 – deschiderea iniial a fantei sertarului,p1 , p2 – presiunea în camerele motorului hidraulic linear,

– deplasarea axial a sertarului (deschiztorului).Condiiile echilibrului static a motoarelor hidraulice liniare

MHL1 úi MHL2 sînt:

1

1

1 1 1 2

2 2 2 2

p F = P + R + p F ;

p F = P + R + p F ; (3.14)

unde:F1, F2 – suprafeele camerelor pistonului úi a tijei motoarelor

hidraulice liniare,Pa1, Pa2 – sarcina cilindrilor,R 1, R 2 – forele de frecare, care sînt înfruntate de motoarelehidraulice liniare,p2 – presiunea în camera de evacuare a motoarelor hidraulice

liniare.Soluia comun a ecuaiilor (4.13) úi (4.14) luînd în calcul

egalitatea debiturilor în ramurile staionare Q1=Q2=Q d egalitatea

caracteristicei statice:2 3

022 2 2

0

4sin

-

Q P P

F G

(3.15)




179

Fig. 3.16. Sch

ema hidraulic a sistemului sinfaz de sincronizarecu divizor separat de debit al echilibrului.

Caracteristica static (3.15) a sistemului reprezint o ecuaie deordinul patru, rezolvarea creia este dificil. Pentru calculeinginereúti pentru valori mici în rapor cu 0 putem folosi soluiaaproximativ a ecuaiei (3.15) :




180

23 2 30 0 0

2 2-2

F V F V G P G P

(3.16)

unde: P – diferena de sarcin a motoarelor hidraulice(P=P2-P1).

Fig. 3.17. Caracteristica static a sistemului sinfaz.

Analiza caracteristicelor statice ale sistemului conform ecuaiei(3.16) pentru parametrii =0,65; d=10 mm; F=5·103 mm2 ; 0=0,3mm (fig. 3.17) demonstreaz, c dezechilibrul în aceste sistemecreúte cu mrirea diferenei de sarcin P úi deschiderea iniial 0 adivizorului (sumator) pentru debitul lichidului úi se micúoreaz cu




181

creúterea vitezei V úi suprafaa efectiv F a motoarelor hidraulice

lineare.Coeficienii de baz, care influeneaz sensibilitatea úi caurmare precizia sincronizrii sunt: cderea de presiune iniial înfantele droselrii a sertarului divizorului de debit (sumator)determinat ca raportul vitezei (debitului) motoarelor hidraulicesincronizate úi conductivitatea fantelor droselate a divizorului(sumator), deci cu creúterea vitezei motoarelor hidraulice creúte precizia sincronizrii (se micúoreaz greúeala dup poziie ), dar

randamentul sistemului se micúoreaz. Reieúind din aceasta esteevident unul din neajunsurile de baz a sistemelor examinate desincronizare-un interval mic de reglare a vitezelor organelor delucru, din motivul c cu schimbarea vitezei se schimb cderea de presiune iniial în fantele divizorului de debit (sumator).

Caracteristicele energetice

Randamentul sistemului poate fi determinat ca raportul puteriiefective úi consumate:

1 21 2 2

H H H

Q P P p p

p F P Q

(3.17)

În cazul droselrii la ieúirea (regulatorul de debit este instalat laieúire) sistemului funcioneaz cu pH=const úi QH=const, presiuneala intrare pH se determin reieúind din sarcinile maximaleP1=P2=Pmax. Debitul prin una din fantele droselrii în acest caz vafi:

max0-

H

P Q G p G p

F




182

Deci: max

0 H

P p p

F

unde: p0 – cderea de presiune în fanta droselizrii în poziiainiial:

2

0VF p

G .

Înlocuind valoarea pH în ecuaia (3.17) primim egalitatea pentru

determinarea randamentului () sistemului sinfaz cu droselare laieúire:

1 2

max 02

P P

P p F (3.18)

a) b)

Fig.3.18. Dependenele randamentului sistemelor sinfaze:a) droselare la ieúire; b)droselare la intrare.




183

Dependenele randamentului () construite a sistemului dupsarcina p2 pentru un motor hidraulic linear pentru diferite sarciniP1=const pentru alt motor hidraulic linear sunt indicai pentru parametrii: Pmax=20kH (fig.3.18a).

Dup cum se vede randamentul mai mare au sistemele în caresarcina are valoare aproape de Pmax.

În cazul droselrii la intrare sistemul funcioneaz cu

Qp1=const presiunea PH este funcie de sarcinile aplicate lamotoarele hidraulice lineare.

Fie c P2=PM2 úi P1=PMC, unde PM2, PMC – sarcinile mari úimici ale motoarelor hidraulice lineare. Dac egalm debitele Q1 úiQ2 prin fantele divizorului (3.13) úi luînd în consideraie c în acestcaz P1=PMC/F úi P2=PM2/F, primim relaia pentru calculul presiuniila intrare:

2 20 2 0

0

-

4 M MC

H

P P p

F ,

Dac vom înlocui valoarea lui pH din egalitatea (3.17) primimegalitatea randamentului () sistemului de sincronizare cu droselarela intrare (PM2 PMC):

0 22 2

0 2 0

2-

M MC

M MC

P P P P

(3.19)

Dac sarcinile sînt egale P1=P2=P, presiunea la intrare sedetermin din egalitatea debitului prin fanta divizorului de debit în poziia iniial:




184

0- H P Q G p G pF (3.20)

Deci:

H 0 P p = + p

F

Dac vom înlocui valoarea presiunii pH în egalitatea (3.17) primim valoarea randamentului () pentru sarcini egale la motoarele

hidraulice sincronizate:

0

P =

P + p F (3.21)

Dependena randamentului sistemului sincronizare cu droselarela intrare de sarcina mare PM2 pentru diferite valori PMC=const esteîn (fig. 3.18.b). Curba 1 este construit dup egalitatea (3.21) pentru

sarcini egale la motoarele hidraulice, iar curba 2 dup egalitatea(3.20) pentru PMR PMC. Acest sistem de sincronizare are unrandament mai ridicat, decît sistemul cu droselare la ieúire, dar aceasta este valabil numai atunci cînd presiunea la intrare asistemului se dirijeaz de sarcinile exterioare (pompe reglabile sau pomp nereglabil cu regulator de vitez de tipul G55-1).

Caracteristici dinamice

Dinamica procesului de reglare se determin prin rezolvareacomun a ecuaiilor de debit prin fantele droselrii a divizorului(sumator) de debit úi echilibrul dinamic al motoarelor hidraulice.Pentru sistemul examinat ecuaiile debitului prin fonte auurmtoarea form:




185

' ' ' '' '' ''

1 cp sc 2 cp scQ = Q + Q + Q ;Q = Q + Q + Q ; (3.22)unde:

Q’ , Q’’ – debitul motoarelor hidraulice fr scurgerile de lichid.

§ · § ·¨ ¸ ¨ ¸© ¹ © ¹

' '' 1 2dy dy

Q = F ;Q = F ;dt dt

Q’

, Q’’

– debituri de mrirea vitezei sistemului úi decomprimarea lichidului.

§ · § ·¨ ¸ ¨ ¸© ¹ © ¹

' '' 1 2cp 1 cp 2

dp dpQ = V ;Q = V ;

dt dt

Q’cp, Q’’

cp – scurgeri de lichid dintr-o camer a motoruluihidraulic în alta.

' ''1 1 2 2- ; - sc sc

Q C p p Q C p p

V1, V2 – volumele raportate a lichidelor, ca regula V1=V2=VC1, C2 – coeficientele de scurgere a lichidului, ca regulC1=C2=C.

Dac vom înlocui valoarea debitelor în egalitatea (3.18), vom

primi:

1 11 1

2 22 2

- ;

- ;

dy dpQ F V C p p

dt dt

dy dpQ F V C p p

dt dt

(3.23)




186

y1, y2 – cursa motoarelor hidraulice lineare.

Dependena Q1 úi Q2 de presiune (3.13) este nelinear.Linearizînd aceste egaliti prin descompunerea lor într-un úir Taylor dup dou variabile primim:

1 0 0 1 00 0

2 0 0 1 00 0

- - -2

- -2

G Q G p G p p p

p

G Q G p G p p p p

(3.24)

Ecuaia echilibrului dinamic al motoarelor hidraulice esteurmtoarea:

2' 1 1

1 1 1 12

2' 2 2

2 2 22

-

-

d y dy

p F pF M f P Rdt dt

d y dy p F pF M f P R

dt dt

(3.25)

unde: M1, M2 – masele raportate a motoarelor hidraulice, ca regul

M1=M2=M.Dac vom scdea una din alta, din egalitile (3.23), (3.24) úi(3.25) primim un sistem de ecuaii care reprezint modelulmatematic al procesului de sincronizare:




187

1 21 2 1 2

1 2 0 1 20 0

2

1 2 2

- - -

- -2 - -2

1- -

dP dP d Q Q F V C P P dt dt dt

G Q Q G P P P

P

d d P P M f P

F dt dt

(3.26)

unde:

§ · § ·

¨ ¸ ̈ ¸© ¹ © ¹

§ · § ·¨ ¸ ̈ ¸© ¹ © ¹

1 2

1 2

2 2 2

1 2

2 2 2

y - y = ;

dy dy d

- = ;dt dt dt

d y d y d - = ;

dt dt dt

În baza modelului matematic al procesului de sincronizare(3.26) este construit schema structural a sistemului (fig.3.19).




188

Fig. 3.19. Schema structural al sistemului sinfaz.




189

Fig. 3.20. Zonele de lucru stabil al sistemului sinfaz.

Conform acestei scheme, neglijm cu mrimea C din motivulscurgerilor mici deoarece pistonul este etanúat foarte bine, primimfuncia de transmitere al sistemului închis de sincronizare cumrimea de execuie P:

0

0 20

00

2

22

G V s

P sW s

P G G Ms fs V s F Fs P

P

(3.27)




190

Înlocuim rdcina ecuaiei caracteristice S numitorulfunciei de transfer (3.20) cu j dup metoda de D – divizare úiegalînd egalitatea primit cu zero, primim ecuaia limitei de sus astabilitii în form parametric:

2 2 2 202

2 2 2 2 20

- -2

- - -

V M V M F V f F f

G V M F M V M F V f f F

(3.28)

Înlocuind valori diferite al în ecuaiile (3.28) s-a construitlimita de sus al stabilitii, pentru care valorile primite ale parametrilor este prezentat în fig 3.20. curba 1. Probabil c linia

de sus variabil a stabilitii se determin cu perioada iniial a presiunii în faa droselrii a divizorului (sumator), deci cucoraportul vitezei motorului hidraulic (debitul) úi conductivitateafantei droselate. Creúterea vitezei motoarelor hidraulice aduce lamrirea cderii ale presiunii iniiale în fantele reglabile aledivizorului de debit (sumator) úi ca urmare la creúterea sensibilitiiúi preciziei de sincronizare, tot aceasta apropie sistemul ctre limita

superioar a stabilitii, dup care se începe procesul de pulsaiecontinu.Cu micúorarea vitezei motoarelor hidraulice cderea de presiune

iniial în fantele divizorului (sumator) se micúoreaz, întrucîtconductivitatea fantelor rmîne constant. Ca urmare cînd avemviteze mici, sertarul divizorului primeúte mers în gol. Prezenamersului în gol al sertarului aduce la miúcarea neuniform amotoarelor hidraulice din motivul forelor de frecare variabile în




191

timpul miúcrii motoarelor. Mersul teoretic în gol al sertarului, úi

deci miúcarea nepermanent a motoarelor hidraulice trebuie sînceap cu micúorarea cderii de presiune iniial, determinat deoscilaia forelor de frecare a motoarelor hidraulice. Cercetrile audemonstrat c miúcarea nepermanent pentru parametrii indicaimai sus ai sistemului se începeau cu micúorarea cderii de presiuneiniial pîn la

P0=5·10-3 MPa.

Expresia analitic a limitei de jos al stabilitii, presupunînd cmiúcarea nepermanent se începe cu P0=const, s-a obinut dinecuaia debitului lichidului prin fanta sertarului.

0Q vF G P

G V P

F

(3.29)

Hotarul de jos al stabilitii a fost construit dup egalitatea(3.29) [fig. 2.20, linia2]. Cercetrile efectuate a stabilitiisistemelor sinfaze examinate demonstreaz, c stabilitatea este într-o zon limitat de parametri (zona haúurat între liniile 1 úi 2, fig.3.20). pentru a mri diapazonul de reglare a vitezei este necesar autiliza sisteme sinfaze de sincronizare cu schimb în dependen devitez a conductivitii fantelor droselate a divizoarelor (sumator)

de debit a lichidului.




192

4. SISTEME HIDRAULICE DE URMRIRE AUTOMAT

4.1. Generaliti. Clasificarea úi caracteristicile de baz asistemelor hidraulice de urmrire.

Sistemele hidraulice de urmrire sunt folosite sistematic înconstrucia de maúini ca o metod efectiv de automatizare a proceselor tehnologice . În maúini-unelte úi complexe sistemelehidraulice de urmrire (SHU) sunt utilizate dispozitivele de copiere

al diferitor maúini-unelte care funcioneaz de la úablon sau alte pogramatoare pentru a efectua operaiuni de divizare precis sauoperaiuni de fixare în maúinile-unelte agregat úi linii automate caresunt baza sistemelor de comand numeric a maúinilor-unelte.Sistemele hidraulice de urmrire tot mai mult sînt utilizate in utilajede útanat úi presat.

Destinaia SHU este a deplasa organele de lucru sub sarcindup o lege cunoscut úi cu viteza determinat care asigur un efortnecesar al organului de lucru.

Dup structura SHU se refer la sistemele de dirijare automatîn care caracteristicile necesare pot fi asigurate cu ajutorulsistemelor de dirijare închise sau deschise.

Dezavantajul sistemelor automate cu sistem de dirijare deschiseste imposibilitatea de a primi o miúcare coordonat între intrare úiieúire din motivul existenei aciunilor perturbatoare. Caracteristica

necesar de urmrire sau corespunderea strict între intrare úi ieúire, poate fi realizat cu ajutorul sistemului de dirijare închis (schemade compensare) în care rezultatul reglrii automate se compar(legtura invers) cu semnalul de dirijare (program) iar discordarea primit creeaz o aciune care automat compenseaz aceastdiscordare.



Cap. 4. Sisteme hidraulice de urmrire automat

193

Fig 4.1 Schema funcional a sistemului hidraulic de urmarire.

În schema funcional a sistemului hidraulic de urmrire (fig4.1) elementul sensibil ES prin intermediul palpatorului primeúteinformaia, ca exemplu de la programator (úablon) despre marimeaX de deplasare, se transmite aceast informaie în sensorul de

dezacord SD. Tot aici prin intermediul legturii inverse se primeútemrimea semnalului de deplasare Y la ieúire msurat cu ajutoruldispozitivului de masurare. În sensorul de dezacord SD se comparmrimile semnalelor X si Y în rezultat se transmite semnalul =x-y care este greúeala de descordare úi transmis la intrareaamplificatorului hidraulic. Ca urmare SHU examinat întodeauna îieste caracteristic o greúeal de (dezacord) urmrire. Mrimea acesteigreúeli depinde de muli factori, care vor fi examinai mai tîrziu, dar

greúeala de urmrire exist totdeauna, ceea ce formeaz o deosebireîntre profilul prelucrat úi profilul úablonului (programatorului).Constructiv sistemul hidraulic de urmarire (SHU) este compus dintrei subansamble (fig.4.1):

- de intrare a informaiei;- amplificatorul hidraulic;- mecanismul de execuie;




194

Subansamblul de intrare a informaiei conine programator

(úablon) ce prelucreaz informaia cu ajutorul palpatorului úisistemului de dezacord transmite informaia la intrare însubansamblul amplificatorului hidraulic a SHU. Semnalul X este primit nu în motorul hidraulic direct, dar prin amplificator ce aresurs de amplificare a puterii. În amplificatorul hidraulic, ce prezint un dispozitiv hidraulic de dirijare, puterea semnalului laintrarea X se amplific din contul energiei sursei de alimentareexterioare. Constructiv amplificatorul hidraulic poate fi executat în

form de element separat sau poate fi executat împreun cu sensorulde dezacord SD úi motorul hidraulic. Mecanismul de execuieconine motorul hidraulic rotativ (hidromotor) sau linear (cilindruhidraulic) de miúcare úi organul de lucru conectat cu el.

Sistemele hidraulice de urmarire care sînt utilizate în maúini-unelte úi complexe se deosebesc: dup principiul de funcionare;dup structura úi construcia sistemului úi elementelor lui; dupcaracterul de lucru; dup numrul de miúcri de urmrire; metodade reglare a vitezei de urmrire dup numrul de cascale deamplificare e.t.c.

Caracteristicile de baz a sistemelor hidraulice de urmarire:

a) precizia de urmrire – se caracterizeaz prin greúeala cucare organul de lucru execut programul dat de programator;

b) sensibilitatea – se caracterizeaz prin capacitatea organuluide lucru de a reaciona la semnalul programatorului;c) rapiditatea de acionare – se caracterizeaz prin timpul în

care organul de lucru reacioneaz la semnalul programatorului;

d) stabilitatea – se caracterizeaz prin capacitatea organului delucru a reveni în poziia iniial dup terminarea aciunii;




195

e) coeficientul de amplificare – se determin ca raportul

dintre fora dezvoltat de organul de lucru la fora aplicat laintrarea în sistem.În cadrul analizei sistemelor automate este important a cunoaúte

rspunsul acestora la o serie de semnale de intrare sau perturbaii.Principalele tipuri de semnale, intrri sau perturbaii aplicate încadrul acestui studiu sînt: impulsul unitar, treapta unitar, rampaunitar úi semnalul sinusoidal.

a) Impulsul unilar (fig 4.2a) se exprim in general prin relaia:

+

i

-

x (t)d t = (t) (4.1)

Fiind de durat mic úi amplitudine mare, acesta fiind nul înafara momentului apariiei úi cînd t = 0. Cînd expresia:

+

-

(t)dt = 1 (4.2)

Semnalul se numeúte impuls unitar sau funcia lui Dirac.Funciaimpuls unitar (t) (fig.4.2b) poate fi definit úi prin expresia:

0 0

t 0

x (t) - x (t - t) (t) = lim

t (4.3)

Unde Xo(t) reprezint treapta unitar, iar ¨t0+ indic faptulc ¨t tinde spre zero din dreapta. Se vede c la limit aceastfuncie tinde a avea o ordonat úi o lime (abscis) ce tinde sprezero. Aria de sub curb este egal cu unitatea pentru toate valorilelui ¨t expresia matematic fiind dat de relaia (4.2)




196

Fig. 4.2 Forma impulsului unitar.

b) Treapta unitar (fig.4.2c). Dac xi=1 , deci valoareaconstantei k =1, funcia se numeúte treapt unitar sau semnal treapt unitar úi se noteaz cu U (t ), în care caz poate fi definit altfel:

0 pen tru t 0U (t) =

pen tru t > 0 (4.4)

c) Rampa unitar (fig.4.2d) poate porni din momentul t=t0 saudin origine t0=0 úi se defineúte prin relaia

t 0 , 0

0

0-

t - t pen t ru , t > t V (t) = u ( - t )d =

0 , p en tru , t t f

-®

d¯³ (4.5)

d) Intrarea armonic sau semnalul sinusoidal se utilizeaz laexcitaia armonic cu pulsaie variabil pentru testarea

performanelor dinamice ale sistemului, aceast intrare fiinddescris de expresia

M i i0 i x (t) = x s in ( t + ) (4.6)

Un exemplu de aplicare a unei astfel de excitaii armonice se poate vedea în relaia urmtoare, în care s-a considerat un sistem deordinul doi.




197

2

e e

2 1 0 e 02

d x dx

a + a + a x = b cos t d t d t (4.7)

Orice mecanism sau sistem automat este caracterizat de unraport, care stabileúte corelaia dintre fenomenele sau mrimile deieúire úi de intrare,

e

i

x K =

x (4.8)

care, în teoria mecanismelor, poart denumirea de raport detransmitere sau transfer , pe baza cruia se poate scrie ecuaia detransfer.

e i X = Kx , (4.9)

Ecuaia ce reprezint o funcie Xe=f(Xi) úi care în automatic poart denumirea de caracteristic static. Aceast caracteristic

reprezint dependena funcional dintre mrimile sau fenomenelefizice, ce au loc în sistem. Cu alte cuvinte, aceast ecuaie reprezintlegtura dintre cauz úi efect, iar k port denumirea de coeficient de

transfer static. Caracteristicile statice pot fi lineare (fig.4.3a) . ca de exemplu,

legea lui Ohm (u=Ri), sau nelineare ca în figura (fig.4.3b). Undeeste prezentat o caracteristic nelinear simetric tip saturaie. Un

alt exemplu de caracteristic static nelinear este prezentat înfigura 4.4a reprezentnd o nelinearitate simetric de tip releu,elemental funcionînd în dou poziii stabile. Caracteristica static aunui astfel de element se exprim prin ecuaia:

e i x M sin x (4.10)




198

În regim tranzitoriu variaia în timp a mrimii de ieúire are, de

regul, o rmînere în urm fa de variaia mrimii de intrare,aceast comportare inerial a sistemului determin performaneleacestuia, în regim dinamic.

Fig 4.3 Caracteristicile statice ale sistemului hidraulic de urmarire

Pentru comportarea sistemului în regim dinamic este necesar a

scrie ecuaia diferenial care leag mrimea de ieúire de mrimeade intrare úi care reprezint expresia matematic a proceselor fizicecare au loc în elemente úi instalaie.

Ordinul ecuaiei difereniale a sistemului depinde de numrul deelemente acumulatoare de energie (mase, arcuri, capaciti,inductante,volume de fluid închis etc.).

Astfel pentru un element de ordinal I sau aperiodic, ecuaiadiferenial are forma:

xe1 0 e 0 i

d x b + b = a x

d t (4.11)

sau: ee i

dx T + x = K x

d t

unde:

1 0T = b / a -reprezint constanta de timp a elementului;




199

0 0 K = a / b -factorul de amplificare a elementului.

Soluia general a ecuaiei (4.11), pentru condiii iniiale nule (lao variaie treapt unitar a intrrii). este de forma:

0

t -

T

e i x = x (1 - e ) (4.12)

a crei reprezentare grafic se demonsreaz în fig 4.3a Dac ecuaia (4.11) are rdcin pozitiv, mrimea de ieúire nuajunge într-un regim staionar.

Fig. 4.4 Reprezentarea grafic a soluiei generale a ecuaiei 4.12.

Elementele dinamice de ordinul II pot fi descrise de ecuaiidifereniale, avînd formule:

2

e e2 1 0 x 0 i 2

d x dx b + b + b x = a x d t d t

22 e e

e i 2

d x d x T + 2 T + x = K x

d t d t (4.13)




200

2

e2

d x 2 2en n e n i d t

d x + 2 + x = K x d t

în care s-au notat:

2 2 1

0 0 2

b bT ; =

b 2 b bcoeficientul relativ de

amortizare sau atenuare.

0 0n

0 2

a b1 K = ; =b T b

frecvena oscilaiilor propriiale elementului sau pulsaianatural.

Partea natural a rspunsului este demonstrat de rdcinileecuaiei algebrice, înscris pe baza ultimei ecuaii (4.13)

2 2

n n s + 2 s + = 0 (4.14)

2

1 ,2 n nr = - + - 1 (4.15)

iar

1 2r t r t

e 1 2 x = C e + C e (4.16)

Dac rdcinile sunt reale úi negative, componena liber se

amortizeaz, adic se anuleaz cu timpul úi miúcarea sistemului estestabil; dac rdcinile sînt reale úi pozitive, mrimea de ieúire nuajunge întrun regim staionar.

În funcie de coeficientul de amortizare, se deosebesc trei cazuri pentru soluia ecuaiei difereniale (fig.4.4b) : 1) <1- cazsubamortizat; 2) =1, caz amortizat la limit; 3) >1, cazsupraamortizat.




201

Ecuaia diferenial care leag mrimea de ieúire de variaia

mrimii de intrare sub forma cea mai general se poate scrie astfel:

n m

e e i i n 1 0 e m 1 0 i n m

d x dx d x dx a + ...+ a + a x = b + … + b + b x

dt dt dt dt

(4.17)

Soluia acestei ecuaii are o component tranzitorie úi unastaionar

e et es x (t) = x (t) + x (t) (4.18)

La ecuaia (4.18) se mai adaug, în cazul unui circuit închis, oecuaie a elementului de comparaie

i e = x (t) - x ( t) (4.19)

Ecuaiile difereniale se pot scrie úi sub forma vectorial-

matriceal cu ajutorul unor variabile suplimentare denumitevariabile de stare. Astfel, pentru o ecuaie diferenial de ordinul IIde forma:

2

e ei 2

d x d x ax = + b

d t d t (4.20)

fcîndu-se înlocuirile:

e 1 1 2 x = x ; x = x ; iar 2 2 i x = -bx + ax (4.21)variabilele x1 úi x2 fiind variabile de stare, cu care se pot scrieecuaiile de stare sub form matriceal

ª º ª ºª º ª º« » « »« » « »

¬ ¼ ¬ ¼¬ ¼¬ ¼

11i

22

x 0 … ...1 0 x = + x

0 … - b x a x (4.22)




202

sau ecuaia vectorial- matriceal sub form nestrîns

x = Cx + Rf ;

e = Ex + Tf ;(4.23)

în care: x -este vectorul de stare; e-vectorul de ieúire; f -vectorul deintrare; C -matricea coeficienilor; R-materialul de comanda; E -materialul de iesire; T-matricea de transfer (C-este matrice ptrat,care depinde de coeficienii ecuaiei difereniale, T -este matrice

dreptunghiular).În cazul general, un sistem avînd ecuaia diferenial de forma

n n - 1

e en - 1 0 e i n n - 1

d x d x + + … + x = x

d t d t (4.24)

va avea ecuaia vectorial- matriceal pentru o singur intrare úiieúire care, sub form restrins, are o scriere identic cu cea din

relaia (4.23).

0

ª º ª ºª º ª º« » « »« » « »« » « »« » « »« » « »« » « »« » « »« » « »

¬ ¼¬ ¼¬ ¼ ¬ ¼

1 1

2 2

i

1 2 n - 1n n

x x 0 … 1 … … 0 … 0 0

x 0 … 0 … … 1 … 0 x M = + x

- - … - x x

(4.25)

Studiul sistemelor automate const de fapt în analiza acestor sisteme ce comport o serie de etape, dintre care se menioneaz:stabilirea schemei funcionale, stabilirea mrimilor principale careintervin în funcionarea sistemului, stabilirea ecuaiilor defuncionare a elementelor componente apoi a sistemului înîntregime, respectiv raportul între mrimea de ieúire úi cea deintrare. În continuare, folosindu-se metodica teoriei sistemelor




203

automate, se trece la analiza propriu-zis a funcionrii sistemului în

regim staionar úi tranzitoriu. O alt etap o constituie sintezasistemelor automate, care cuprinde metodele realizrii unui sistemautomat, conform cerinelor impuse în forma de proiectare, deci proiectarea propriu-zis a sistemului automat.

Din toate etapele, pe care le comport studiul sistemelor automate, cea mai dificil úi important în acelaúi timp estestabilirea ecuaiilor difereniale, prinderea în aceste ecuaii a proceselor fizice fundamentale, a tuturor parametrilor, care, într-un

fel sau altul, influeneaz funcionarea sistemului automat. În cazulunei mari complexiti a acestor ecuaii, se admit anumite ipotezesimplificatoare. La baza scrierii ecuaiilor de funcionare asistemelor automate hidraulice, de exemplu, stau legile curgeriilichidelor viscoase ale lui Newton, Navier-Stokes, Reynolds,Torricelli, ecuaiile lui Lagrange, Laplace etc. Prin analogiafenomenelor fizice dintre sistemele hidraulice si cele electrice se poate trece la modelarea electrohidraulic, adic la alegerea unuimodel electric, corespunztor sistemului hidraulic úi analizarea luicu acelaúi aparat matematic, cu aceleaúi ecuaii difereniale úi maiales realizarea studiului acestuia úi pe cale experimental înlaborator sau cu ajutorul maúinilor de calcul.

Pe baza ecuaiilor de debit, de echilibru dinamic al forelor saumomentelor se întocmeúte modelul matematic, iar pe baza acestuiase poate elabora apoi schema bloc funcional úi schema analogic

de calculator pe care se pot face ample studii prin simulare pecalculator.O larg utilizare o au în studiu în analiza úi sinteza sistemelor

automate, funciile de transfer, care se obin prin transformareaLaplace a ecuaiilor difereniale úi studierea performanelor în regimdinamic cu ajutorul unor poliniame algebrice, funcii exprimate prinraportul




204

e

i

x (s)

Y (s) = x (s) (4.26)

Pentru exemplificare se vor scrie funciile de transfer pentru unelement de ordinul I , pentru unul de ordinul II úi pentru cazulgeneral.

Ecuaia de funcionare pentru primul element (ordinul I) areforma:

ee i

d x T + x = K x d t

care în scriere algebric devine:

> @ª º« »¬ ¼

ee i

dx T + x = K x

d t (4.27)

iar dup aplicarea teoremei derivrii:

s e e i T X (s ) + X (s ) = K X (s ) (4.28)

sau:

s e i (T + 1 )X ( s) = K X ( s) (4.29)

iar funcia de transfer, în condiii iniiale nule,

e

i

x (s) K Y (s) = = x (s) T s + 1 (4.30)

Ecuaia de funcionare pentru cel de al doilea element (ordinul II ) în cele dou forme (relaia 4.13).

22 e e

e i 2

d x d x T + 2 T + x = K x

d t d t




205

22 2e e

n n e n i 2

d x dx + 2 + x = K x

d t d t

dup aplicarea teoremei derivrii devin:2 2

e i (T s + 2 T s + 1 )X (s ) = K X (s ) (4.31)

2 2 2

n e n i (s + 2 s + )X (s ) = K X (s )

iar funciile de transfer vor fi, în aceleaúi condiii iniiale nule.

e

2 2

i

X (s) K Y (s) = =

X (s) T s + 2 T s + 1

(4.32)2

e n

2 2

i n n

X (s) K Y (s) = =

X (s) s + 2 s +

Pentru cazul general, s-a considerat ecuaia diferenialn

e en 1 0 en

m

i i m 1 0 i m

d x d x a + ...+ a + a x =

d t d t

d x d x = b + … + b = b x

d t d t

care, dup aplicarea teoremei derivrii, devine:n

n 1 0 e

m

m 1 0 i

(a s + ...+ a s + a )X (s) =

= (b s + … + b s + b )X (s) (4.33)

iar dup raportul celor dou imagini




206

m

e m 1 0

n

i n 1 0

X (s) b s + … + b s + bY (s) = = X (s) a s + … + a s + a

(4.34)

Considerîndu-se c sistemul automat are în componena sa maimulte elemente legate în serie, fiecare fiind descris de o funcie detransfer parial Yi (fig.4.5a), pe baza algebrei schemelor funcionale se poate scrie:

n

e1 2 n i

1i

X (s) H (s) = = Y (s)Y (s)… Y (s) = Y (s) X (s)

(4.35)

La asocierea în paralel (fig.4.5b)

¦n

e1 2 n i

1i

X (s) H (s) = = Y (s)Y (s) + … + Y (s) = Y (s)

X (s)

(4.36)

La un sistem cu legtur de reacie (YLn) (fig.4.5c)

e 1 2

i 1 2 L n

X (s) Y (s )Y (s ) H (s) = =

X (s) 1 ± Y (s)Y (s)Y (s) (4.37)

úi la alt sistem cu dou legturi de reacie 1 2( ; ) Ln LnY Y (fig.5.5,d)> @1 2 3 4

1 2 LR1 1 2 3 4 LR2

Y (s)×Y (s) Y (s)+Y (s) H(s)=

1-Y (s)Y (s)Y (s)+Y (s)Y (s)[Y (s)+Y (s)]Y (s) (4.38)

În capitolele precedente s-au artat unele proprieti alefunciilor de transfer, privind determinarea unor caracteristici ale




207

elementului sau sistemului studiat. Se vor prezenta în continuare úi

alte faciliti de calcul pe care le prezint funcia de transfer,cumsunt: unele din performanele sistemului úi anume stabilitatea úieroarea staionar. Pentru uúurina calculelor, intrarea sistemului seva nota cu.x..úi ieúirea cu y.

Fig.4.5. Componena sistemului hidraulic de urmrire automat cumai multe elemente legate în serie.




208

În teoria sistemelor automate se demonstreaz c, pornindu-se

de la ecuaia diferenial general a unui sistem automat scris subforma:

¦ ¦i j m m

y

i j i j i = 0 j = 0

d d x a = b

d t d t (4.39)

la care se aplic transformarea Laplace úi se explic funcia de ieúireY(s ) se poate aplica acesteia transformarea invers Laplace,

obinîndu-se astfel raspunsul sistemului sub forma :ª º« »« »« »« »¬ ¼

ª º« »« »« »« »¬ ¼

¦ ¦ ¦

¦ ¦

¦ ¦

¦

m m i - 1 j j - 1 - k

j j (0 ) j = 0-1 i = 0 k = 0

m ni i

i i i = 0 i = 0

n i - 1i - 1 - k

i (0 )

-1 i = 0 k = 0n

i

i i = 0

b s b s x

Y (t) = X (s) -

a s a s

a s y

+

a s

(4.40)

în care primul termen reprezint rspunsul forat , iar al doileatermen, care depinde numai de condiiile iniiale ale lui Y(t) úiderivatelor sale úi de coeficienii ai reprezint rspunsul liber al

sistemului. Deci, pentru obinerea rspunsului, este necesarcunoaúterea condiiilor iniiale asupra funciei y(t ) úi x(t) úi asupraderivatelor acestora.

Dac condiiile iniiale ale celor dou funcii úi derivatelor acestora sînt nule, atunci expresia general a ieúirii unui sistem deordinul n este:




209

¦¦

m j

j j = 0

ni

i

i = 0

b sY (s) = X (s)

a s

(4.41)

De unde, prin definiie, rezult funcia de transfer semenioneaz c numitorul acesteia, egalat cu zero, reprezintecuaia caracteristic a sistemului, rdcinile numitorului sînt polii

sistemului úi rdcinile numrtorului sînt zerourile lui. Deci, acestesingulariti care determin rspunsul sistemului se obin prinrezolvarea ecuaiilor.

¦ ¦n m

i j

i j

0 0

a s = 0 ; b s = 0 (4.42)

Datorit unor dificulti în obinerea transformatei inverse

Laplace a unei funcii în domeniul s s-a gsit posibilitatea caaprecierea unor performane ale sistemului s se fac direct cufuncia de transfer. În continuare se vor face referiri la stabilitatea úieroarea sistemului în regim staionar pe baza funciei de transfer.

Stabilitatea unui sistem se poate defini în funcie de rspunsulliber al sistemului, acesta considerîndu-se stabil dac rspunsul liber sau rspunsul la intrare impuls unitar, tinde spre zero cind t tindespre infinit.

limt

y t = 0 (4.43)

Deoarece raspunsul liber este alcatuit dintr-o sum deexponentiale, rezult ca un sistem este stabil dac radcina ecuaieicaracteristice sînt negative sau s aib partea real negativ, conditiiîn care rspunsul liber va tinde spre zero exponenial cu timpul.




210

Condiia necesar úi suficient ca un sistem s fie stabil este ca

toi polii funciei de transfer (rdcinile ecuaiei caracteristice) s fiesituate în semiplanul stîng al planului complex.Considerîndu-se ecuaia caracteristcii un polinom, în s, de forma

n n-1

n n-1 1 0 P s = a s + a s + ...+ a s + a = 0 (4.44)

înseamn c rezolvarea acestei ecuaii permite determinareavalorilor rdcinilor úi, deci, starea de stabilitate a sistemului.Aprecierea dac rdcinile ecuaiei caracteristice au sau nu parteareal negativ se poate face úi fr rezolvarea ecuaiei caracteristice,folosindu-se aúa zisul criteriu algebric de stabilitate sau criteriul de stabilitate Hurwitz.

Pentru determinarea stabilitii dup acest criteriu se întocmeútematricea Hurwitz MH pe baza coeficienilor ai ai ecuaieicaracteristice.

ºª»«»«»«»«»«»«»«

« »¬ ¼

n - 3 n - 5n - 1

n - 2 n - 4 n

n - 1 ; . .. n - 3

H

n . .. .. .. n -2

0

a ; a … 0a

a ; a … 0a

a a … 00 M =

0 a a … 0

… .. … … … … ... ..

0.. . … .....… … a

(4.45)

Condiia necesar úi suficient ca toate rdcinile ecuaieicaracteristice s aib partea real negativ este ca matricea H M úi

toi determinanii minori ¨i dup diagonala principal s fie pozitivideci




211

1 n -1

n -1 n -3

2 n -1 n - 2 n n - 3

n .. n -2

n -1 n -3 n -5

2

3 n ... n - 2 n -4 n -1 n - 2 n - 3 n n -1 n -5 n n - 3 n - 4

... .. n -1 n - 3

a 0 ;

a aa a - a a 0 ;

a a

a a a

a a a a a a a a a - a a - a a

0 a a

úi aúa mai departe.

Eroarea sistemului în regim staionar t G H (vezi fig.4.4b) se

poate obine direct cu ajutorul funciei de transfer a sistemuluideschis Hd(s)

Fig.4.6. Funciile de transfer al sistemului deschis

Considerîndu-se aceast funcie (fig.4.5a) ca raport a dou polinoame, în s, cu punerea în eviden a zerourilor i z úi polilor i p

ai acesteia, se poate scrie:

1

1

( )( ) ( )

( )

m

i d n

i

k s z H s G s

s p (4.46)




212

K fiind o constant dat de raportul coeficienilor puterilor celor mai

mari, în s, ai celor dou polinoame, de la numrtor úi numitorulfunciei de transfer. Pentru a zerouri úi b poli, în origine, relaia( 4.46) capt forma.

a m - a

1 i d b n - b

1 i

ks (s + z ) H (s)G (s) =

s (s + p ) (4.47)

sau:m - a

1 i i d a n - b a

1 i z

(s + z ) P (s)k k H (s)G (s) = =

s (s + p ) s P (s) (4.48)

unde 0 ; iar i z úi i p sînt diferite de zero.

Valoarea defineúte sistemul, dup cum se vede din figurile4.6b, c úi d, în care: a = 0 úi respectiv, =1 úi =2 pentru sistemelede tip 0,1 úi 2.

Pe baza tipului sistemului úi tipului funciei de intrare, avîndu-seîn vedere expresia (4.48) a funciei de transfer a sistemului deschis,se pot defini coeficienii de eroare úi eroarea în regim staionar asistemului. Astfel, pentru intrarea treapt unitar , se defineútecoeficientul de eroare de poziie kp, în forma

-°®° f¯

i

i z p a

z

kP (0) , pen tru = 0 P (s)k

P (0 )k = lim = s P (s)

, p en tru > 0

(4.49)

dar eroarea în regim staionar




213

f f st st = = 1 -Y = 1 -Y

sau:

lim limt s

t H of of

st = = s s (4.50)

unde (s) reprezint transformata Laplace a erorii sistemului, putîndu-se calcula cu relaia

i d a

Z

1 1 E (s) = X (s) = X (s)kP (s)1 - H (s)

1 + s P (s)

(4.51)

iar pentru un sistem cu reacie unitar G(s)=1, eroarea în regimstaionar rezult:

0lim s o

ª º

« »« »« »« »¬ ¼

s t i p

a

z

1 1 1 = s =

kP (s) s 1 + k 1 +

s P (s)

(4.52)

În mod similar se poate determina coeficientul de eroare devitez úi eroare în regim staionar pentru un sistem cu reacie unitarúi intrare rampa.




214

0 0

0

lim lim

lim

s s

s

o o

o

ª º« »« »« »« »¬ ¼

i

v d a -1 z

st 2i i

a

z

kP (s)

k = sH (s) = ; si. s P (s)

1 1 1 = s =

kP (s) s k 1 +

s P (s)

(4.53)

precum úi pentru alte forme ale funciei de intrare.4.2 Amplificatoarele hidraulice

Unul din elementele da baz a sistemelor hidraulice de urmrire(SHU) este amplificatorul hidraulic, care asigur o putereamplificat la ieúire din contul energiei folosite a lichidului dinsistemul hidraulic. Pentru SHU amplificatorul hidraulic reprezint

un distribuitor hidraulic cu sarcin în form de motor hidraulic de baz sau ca exemplu, sertarul la al doilea cascad de amplificare. Caurmare cele mai simple sisteme hidraulice de urmrire, care au încomponen distribuitor úi motor hidraulic , pot fi examinate caamplificatoare hidraulice cu reacie invers. Întrucît canaleleamplificatorului hidraulic de intrare a semnalului úi cele ale puteriisînt separate (fig.4.1) putem primi practic amplificarea puteriinelimitat pentru semnale de intrare foarte nesemnificative (~0.5÷1wt). Semnalul de la intrare impune deplasarea sertaruluielementului sensibil de la intrare, care dirijez cu mrimea úidirecia debitului de lichid în motorul hidraulic.

În dependen de tipul distribuitorului deosebesc diferite tipuride amplificatoare hidraulice: cu sertar, de tip ajutaj-clapet, cu tubejector, cu ac de droselare.




215

4.2.1 Amplificatoare hidraulice cu sertar.

Elementul de baz ale acestor amplificatoare hidraulice suntdistribuitoarele cu sertar. El este dirijat prin deplasarea sertarului încorp în direcia axial (al sertarului) cu numrul necesar de canaleinelare.

Avantajul de baz al distribuitorilor cu sertar const în aceia cel este maximal echilibrat de forele statice de presiune a lichiduluiúi prin interpretarea constructiv corespunztoare are fore de

frecare mici.Elementul reglabil al distribuitorului cu sertar este fant dedroselare format între muchia sertarului úi canalul corpului. Înconstrucia de maúini se utilizeaz distribuitoare cu deschidere: pozitiv (fig.4.7a), nul (fig.4.7.b) úi negativ (fig.4.7.c). În cazulacoperirii pozitive limea sertarului acoper canalul circular dincorpul distribuitorului din fiecare parte cu mrimeac=( a-b)/2, pentru acoperire negativ, cu mrimea c=( b-a)/2 .Varianta cu acoperire nul (a=b) este teoretic din motivul cdistribuitoarele reale din cauza jocurilor au acoperire ori pozitive,ori negative.

Oprirea garantat a organului de lucru poate s asigure numaiamplificatorul hidraulic cu acoperire pozitiv, din motivul c încazul acoperirii negative de instalat sertarul strict în poziie nulcare asigur presiuni egale în camerele motorului hidraulic(P1=P2),

fr dispozitive suplimentare este imposibil. Zona nesensibilitii, înlimita creia semnalul de intrare, nu impune miúcarea organului delucru (ieúirea) este o caracteristic important a SHU. Zonanesensibilitii pentru amplificatorul hidraulic cu acoperire pozitivdepinde în primul de mrimea c=( a-b)/2 úi este cu mult mai maredecît pentru acoperire negativ.

Amplificatoarele cu acoperire pozitiv au o caracteristic mairigid, din motivul c cu deschiderea fantei de droselare viteza




216

deplasrii este mare, iar amplificatoarele cu acoperire negativ au o

caracteristic mai moale, din motivul c deschiderea se începe practic de la viteza zero a deplasrii sertarului. Din acest motivamplificatoarele hidraulice cu acoperire negativ sunt utilizate maimult în SHU. Unul din dezavantajele amplificatoarelor hidraulicecu acoperire negativ este randamentul mic din motivul pierderilor volumice de lichid care trec prin amplificator în poziia nul úi poziii apropiate de nul.

Caracteristica static a amplificatorului cu sertar reprezint

dependena debitului prin amplificatorul hidraulic în funcie dedeschiderea fantei de droselare úi presiunea în amplificator.

Examinm carateristicele statice ale distribuitorului cu sertar cu patru muchii active, care are o sarcin, deci a amplificatoruluihidraulic (fig.4.8a).

Dup analogie cu circuitul electric schema poate fi prezentat ca punte patrulater cu rezistene hidraulice (fig.4.8b). În dependende semnalul de intrare x se vor schimba rezistenele hidraulice alecelor patru fante din drosele, care va provoca schimbarea debitelor Q1; Q2; Q3; Q4; úi a presiunilor P1 úi P2 a amplificatoruluihidraulic.

Fig. 4.7 Schemele de acoperire a amplificatorului cu sertar




217

4.2.1.1 Caracteristica static a amplificatorului cu sertarDac neglijm pierderile de presiune în canale úi conducte úi

examinînd amplificatorul hidraulic ca niúte rezistene conectate înserie, putem scrie ecuaia presiunii în forma urmtoare:




218

Fig 4.8 Schema de calcul a amplificatorului cu sertar cu patrumuchii: a-schema constructiva; b- punte analogica;

p 1 2 3 P P P P P (4.54)

unde:Pp- presiunea de alimentare;¨P1;¨P2-cderea de presiune respectiv în fantele de

droselare(debitele Q1si Q4)

1 1 p P P - P ; 2 2 3 P P - P

P-sarcina distribuitorului(cderea de presiune în camerele delucru ale motorului hidraulic);

1 2 P = P - P

P3- presiune în camera de evacuare.




219

Este de menionat aúa o determinare a sarcinii P a distrbuitorului

este valabil numai pentru motor hidraulic cu caracteristice deviteze simetrice în ambele sensuri de miúcare. Reieúind din celeexpuse mai sus úi din legea pstrrii masei debitului pe parcursulcurgerii lichidului prin amplificatorul hidraulic se poate confirmac:

1 3 P Q = Q + Q ; 1 2Q = Q - Q

2 4 P Q = Q + Q ; 2 3Q = Q - Q

În baza egalitii debiturilor puntea rezistenilor va fi întotalitate simetric úi se poate afirma, c:

1 2 P P P

Considerînd pentru majoritatea cazurilor practice Ps=0, vom primi:

P P 2 P P ca urmare

P P 1 / 2( P - P ) (4.55)

Pierderile de presiune în fantele de droselare pot fi exprimate înmodul urmtor:

2 P ( / 2 )v

unde:v-viteza medie de curgere a lichidului în fant (V = Q / S) -densitatea miúcarii a lichidului-coeficientul pierderilor hidraulice.s-suprafaa fantei de droselare, (S = dx) d-diametrul sertaruluiDin formula pentru determinarea debitului prin drosel primim.




220

2 P 2 P Q s dx

P P

unde:

μ-coeficientul debitului: = 1

Luînd în consideraie sarcina distribuitorului putem scrie:

pQ = dx (1 / )(p - p). (4.56)

Dac sarcina lipseúte (p=0) debitul prin distribuitor va fi:

P Q = dx (1 / )P = kx (4.57)

unde:k-coeficientul de amplificare dup debit:

(1 / ) P K d P

Ca urmare în distribuitor ideal dependena debituluiQ

desemnalul de dirijare (deplasarea sertarului) x este linear. Aceast proprietate a distribuitoarelor cu sertar are o însemntate practicmare, care determin utilizarea lor larg, în deosebi în sistemelehidraulice de urmrire úi sistemele de automatizare . În sertarul realal distribuitorului debitul Q, în cazul deplasrii permanente x aditribuitorului, depinde de sarcina P (egalitatea 4.56). În cazulsarcinii constante dependena debitului de deplasarea sertarului

rmîne practic linear.Ecuaia (4.56) poate fi reprezentat în mrimi relative:

* * 1- *Q x p (4.58)

unde:Q*- debit relativ; P Q* = Q / Q

P Qp = dxo (1 / )P




221

x*-deplasarea relativ a sertarului 0 x* = x / x ;

0 x -deschiderea fantei în poziia neutral.

p*-sarcina relativ p p* = p / p

Caracteristica generalizat (4.58) reprezint dependenadebiturilor relative de sarcina relativ pentru mrimi fixate aledeschiderilor relative a fantelor droselate (fig.4.9). Cu mrireasarcinii relative p* debitul prin distrbuitor se micúoreaz (pentru

P P const ) úi cu atingerea sarcinii p* = 1 devine egal cu zero.Acest fenomen se numeúte efectul droselrii amplificatorului cusertar. El negativ influeneaz asupra funcionrii sistemuluihidraulic pentru c micúoreaz viteza lui úi (înruteúte) agraveazdinamica.

Fig. 4.9. Caracteristica generalizat a amplificatorului hidrauliccu sertar.




222

Esena efectului droselrii const în micúorarea debitului prin

fanta droselrii din motivul micúorrii cderii de presiune1p1 P P P sau p=(1/2) P P P pentru sertarul cu patru

muchii active), pentru mrirea sarcinii. Esena efectului droselrii seilustreaz bine în fig. 4.10 care reprezint.

Fig.4.10 Schema efectului droselrii amplificatorului hidraulic cusertar.

Interpretarea grafic a ecuaiei (5.54). ca urmare, cu mrirea

sarcinii relative p* se micúorez cderile de presiuni 1 p úi 2 p .Ele se schimb de la valori maximale. max p p p ( 1 / 2 )( p - p )

pentru p* = 0 , pîn la p 0 pentru p* = 1 Probabil c sensibilitatea amplificatorului se micúoreaz de la

valoarea maximal cînd sarcina lipseúte (p* = 0) pîn la oprireadeplin a amplificatorului pentru p* = 1 . Ca urmare de lucrat cu




223

sarcini apropiate de zero, economic este neconvinabil, iar cu sarcini

apropiate de maximale ( p* = 1 ) este imposibil. Din acest motiveste necesar a determina mrimea optimal p* pentru careamplificatorul este folosit mai efectiv.

Este cunoscut, c randamentul amplificatorului hidraulic(fig.4.11) se determin prin expresia:

p p = pQ / p Q = p* Q* = x* p* 1 - p* .

Pentru sertarul cu patru muchii active úi motorul hidraulic cucaracteristic de vitez simetric ( cilindrul hidraulic nediferenial )este valabil graficul cu scara lui...de la 0 pîn la 1. Pentrudeterminarea valorii lui p* , pentru care amplificatorului este

maximal , egalm cu zero derivata de la pîn la p*

Fig.4.11 Dependena randamentului de sarcin




224

d / dp* = x* 1 - p* - x* p* /2 1 - p* = 0.

Ca urmare: p* = 2 / 3 sau P p = 2 / 3P Aceasta înseamn, c amplificatorul hidraulic are randament

maximal úi puterea maximal efectiv pentru o sarcin p=2/3Pp. Observm c este util a mri deschiderea distribuitorului pîn lax*=1.41, pentru care randamentul respectiv se va mri de 1.41 ori.

4.2.1.2 Forele care acioneaz asupra sertarului.

Una din cele mai importante caracteristici ale amplificatoruluihidraulic este fora care dirijeaz cu sertarul, care permite adetermina fora minimal a dispozitivului dirijat, mai ales pentruamplificatoarele cu mai multe cascade.

Asupra sertarului în timpul dirijrii acioneaz: fora de inerie

R i fora de frecare R f úi fora hidrodinamic a fluxului de lichid H R :

T R + R + R + Ri H ;

Este evident c pentru a mri sensibilitatea úi precizia de lucru aamplificatorului aceast for trebuie s fie cît mai mic posibil.

Fora de inerie a sertarului depinde de masa lui m s úi a

acceleraiei:2

i s 2

d x R = m ( )

dt

Pentru a micúora aceast for este necesar a micúora masasertarului. Forele lichidului care acioneaz asupra sertarului seechilibreaz atît în direcie axial cît úi în direcie radial. Caurmare, teoretic fora de frecare a sertarului trebuie s depind




225

numai de viteza de deplasare úi viscozitatea lichidului. Dar în

realitate fora de frecare a sertarului depinde de presiunea lichiduluiúi calitatea de fabricare. Frecare în sertar apare în rezultatul aciuniineuniforme a presiunii în jocul radial inelar care apas sertarul într-o parte a corpului. În rezultatul acestei strîngeri pot aprea fore defrecare care depúesc forele minimale de zeci úi sute de ori.

Forele de frecare pot fi micúorate, prin tierea pe suprafaasertarului sau a corpului a canalelor radiale (fig. 4.12a).

Fig 4.12. Schema de descrcare a sertarului de forteleradiale ale presiunii lichidului

a – prin tierea canalurilor radialeb – prin centrarea hidrostatic care echilibreaz presiunea în joc pe

circumferin úi cu aceasta micúorarea forelor radiale neechilibratea presiunii lichidului pe sertar. Prin aceasta sertarul pluteúte úifrecarea se micúoreaz de multe ori. Pe larg se utilizeaz centrareahidrodinamic a sertarului (fig. 4.7 b). Pe brîul sertarului se execut4-6 guri de droselare 1, plasate diametral opuse úi conectate cucamera presiunii de lucru. În acest caz presiunea în camereleorificiilor droselate 1 úi în suprafaa interioar a corpului depinde de jocul radial. Ca exemplu, dac sertarul se deplaseaz în sus dup




226

schem, atunci jocul 1 va fi mai mic ca 2 Ca urmare P1>P2 ceia ce

aduce la centrarea sertarului.În cazul debiturilor mari de lichid deseori mai mare este foraaxial hidrodinamic, care reprezint componenta forei reactive alichidului. Fora reactiv a lichidului, care se deplaseaz prin fantsub un unghi (fig.4.13), poate fi exprimat dup anologie cu forade traciune a motorului reactiv:

R R = mv ;

unde:m-masa debitului de o secund a lichidului.v-viteza de miúcare a lichidului.

Întrucit m = Q atunci:

R R = Qv

unde:Q-debitul volumic al lichidului prin fant.

Fig.4.13. Schema de calcul a foreihidrodinamice a distr i buitorului cu sertar.




227

Componena axial al acestei fore este:

T R R R ·cos Qv cos

Luînd în consideraie viteza lichidului v = Q / s = Q / dx

2

T R = (PQ / dx)cos (4.59)

Fora R T este indreptat tot timpul în partea închiderii sertarului,deci acionarea ei este analogic cu acionarea arcului, care se

struie s întoarc sertarul în poziia iniial.Formula (4.59) este comod a fi folosit pentru un debitconstant (fig.4.14a), deci în calculele sistemelor cu debit constant(ca exemplu divizor sau sumator de lichid). În sistemehidrodinamice cu presiune constant, debitul Q amplificatoruluidepinde de deplasarea X a sertarului.

Q dx ( 2 / ) p

Dac vom înlocui aceast expresie în formula (4.6) vom primi orelaie pentru determinarea forei axiale hidrodinamice în sistemelecu presiune constant la intrare (4.14b).

2

T R 2 dx cos (4.60)

Fora axial hidrodinamic poate atinge valori importante pînla 5H, pentru fiecare chilovat putere, care se pierde pentru

droselare, mai ales pentru debituri mari ai lichidului . Una dinmetodele de micúorare a forei hidrodinamice – profilarea pragurilor în sertar úi a canalurilor în corpul distribuitorului.




228

Fig 4.14. Dependenta fortei axiale hidrodinamice de deplasareasertarului:

a-Qp=const; b-Pp=const

4.2.1.3 Specificul construciei amplificatoarelor hidraulicecu sertar.

O importan mare pentru sistemele hidraulice de urmrire arelinearitatea dependenei debitului, de semnalul de dirijare.Caracterul schimbrii debitului în amplificator depinde de legitateaschimbrii suprafeei a fantei de droselare, care ca urmare depindede semnalul de dirijare úi execuia constructiv ai elementelor fanteide droselare.Cu dependena (linearitatea) schimbrii suprafeelor de trecere afantelor de droselare, depinde de semnalul de dirijare pentru diferitevariante constructive a elemntelor sertarului, pot fi consultate însursa [5] .

Linearitatea caracteristicii de debit se încalc de pierderile delichid în jocurile radiale între sertar úi corp. Pentru a primiemertizare bun jocul radial nu trebuie s depúeasc 5-10 km .




229

Pentru a asigura durata de funcionare a cuplei cu sertar pentru o

precizie înalt, durabilitatea suprafeei perechei sertar-corp trebuies fie înalt (61- 63 HRc). În afar de aceasta pentru a asiguraacoperirea canalelor, sertarul úi corpul terbuie executat cu o precizie mare a dimensiunilor lineare (1- 5mm), ce nu este posibil pentru executarea corpului monobloc. Pentru îndeplinirea acestor cerine se folosesc bucúe sertizate 1,2-care sunt compuse din ineleseparate cu dimensiuni lineare înalte (fig.4.15)

Fig.4.15 Schema constructiv a distribuitorului cu sertar.

Bucúele se preseaz în corpul distribuitorului pîn la prelucrareadefinitiv a suprafeei interioare de lucru. Diametrul d1 a sertaruluieste ales în aúa fel ca suprafaa de trecere S=(d-d1)l. Pentrucoeficieni de amplificare mici dup debit, sertarele terbuie s aiblungimi mici a canalelor de droselare, deci diametre mici. În acestcaz nu este posibil a primi o suprafa de trecere a ferestrelor




230

sertarului. Rezolv aceast problem prin acoperirea parial a

lungimii de droselare a muchiei seratarului ca exemplu se frezeazîn corpul distribuitorului un canal cu limea l (fig. 4.16).

Fig. 4.16. Executia constructiva a ferestrelor distribuitorului.

Schimbînd limea l al canalului (unghiul ) se poate obine

coeficientul de amplificare folosind sertar de orice diametru D: ª º¬ ¼l = Dsin 90 d / D

unde: a = 180 d / D

d-diametrul calculat al sertarului

4.2.2 Amplificator hidraulic cu distribuitor detipul ajustaj – clapet.

În sistemele hidraulice de urmrire (SHU) se folosesc pe largamplificatoare hidraulice de tipul ajutaj- clapet (fig.4.17).




231

Fig 4.17 Schema constructiva (a) si hidraulica (b,c) adistribuitorului de tip ajustaj-clapet

Ce prezint conectarea în serie a rezistenelor hidraulice

reglabile úi nereglabile. La intrare se instaleaz droselul 1 curezisten constant, la ieúire – drosel reglabil, care se formeazîntre captul ajutajului 2 úi clapetei mobile 3. Deplasarea clapetei 3,schimb rezistena hidraulic a droselului reglabil, la rîndul suaceasta schimb debitul Q2 prin droselul reglabil úi presiunea P2

camera dintre drosele 4.Construcia foarte simpl úi lipsa de suprafee în contact în

distribuitorul de tip ajutaj-clapet au determinat folosirea lor pe larg




232

în amplificatoare hidraulice úi în sistemele de dirijare automat. În

aceast construcie lipseúte frecarea uscat úi pericolul de blocare aelementelor de dirijare. Aúa amplificatoare au dimensiuni de gabaritmic úi mas mic, dispun de sensibilitate, úi precizie înalt úi duratade funcionare care se asigur datorit acionrii fr contact .

În amplificatoarele cu distribuitor de tipul ajutaj–clapetfolosesc schema cu dou ajutaje (fig. 4.18). Sarcina amplificatorului prezint cderea de presiune în camerele de lucru a motoruluihidraulic ¨P=P1-P2, deci cderea de presiuni între camerele

droselelor 2 úi 3 folosite pentru acionarea distribuitorului 1 acascadului 2 al altui motor hidraulic. Se modific presiunile P1 úi P2 cu deplasarea clapetei în dreapta presiunea P2 se mreúte iar P1 semicúoreaz. Cderea de presiune format ¨P=P2-P1, infruntsarcina (efortul arcului din distribuitor) úi deplaseaz distribuitorulîn stînga. Reiese c fiecrei poziii a clapetei corespunde o poziie adistribuitorului, deci cderea de presiune în diagonala punii este proporional în acelaúi timp deplasrii distribuitorului úi deplasriiclapetei.

Amplificatoarele cu sarcin de poziie (arcurile distribuitorului)sunt statice. Pentru a primi amplificator hidraulic static estesuficient ca în aceast schem de înlturat arcurile distribuitorului,deci de înlturat reacia invers. Ca regul clapeta o întresc pe o pîrghie oscilant la o distan suficient de mare 4. Aceasta permites constatm deplasarea ei fa de ajutaj (înclinarea) practic miúcare

de translaie, iar jocul dintre ajutaj úi clapet – paralele. Frecarea dealunecare se schimb cu frecarea de rostogolire în loc de oscilaie aclapetei. Ca rezultat pentru dirijarea clapetei (deplasarea), estenecesar de un efort mic, care poate fi efectuat de programator cu o putere mic; cu manometru, electromagnete de putere mic,traductoare de presiune etc.




233

Fig 4.18 Schema amplificatorului de tip ajutaj-clapet.

Dezavantajele amplificatorului hidraulic de tip ajutaj-clapetconst în pierderile de lichid úi un randament relativ mic (<12.5%) Din acest motiv acest amplificator hidraulic este folosit pentrusistemul hidraulic de putere mic.

4.2.2.1 Caracteristicile statice ale amplificatorului.

În prima aproximaie amplificatorul de tip ajutaj – clapetreprezint o conectare în serie a dou rezistene hidraulice (fig. 4.17a, b). Rezistena hidraulic reglabil este în forma de ajutajul 2 úiclapeta 3, deci aceasta este jocul dintre partea lateral a ajutajului 2




234

úi clapetei 3. Ca regul, ajutajul este fabricat cu duz cilindric cu

diametrul d c .În dependen de debit úi puterea de dirijare folosescajutaje cu diametru de 0,4 – 1,5 mm. Pentru micúorarea pierderilor de frecare în droselul ajutaj–clapet úi ca urmare micúorareainfluenrii temperaturii la stabilitatea caracteristicilor droselului, partea exterioar a ajutajului îl execut dup posibilitate dediametru mai mic. Practic H cd = 1.2 ÷ 1.5 d diametrul clapetei este

egal cu C 3 ÷ 4 d .

Amplificatorul hidraulic cu dou clapete putem s-l egalm cu puntea de rezisten deplin (fig.4.8) cu diferena c dou drosele dela intrare sunt nereglabile. Construcia droselului ajutaj–clapet permite ca lichidul obligatoriu trebuie s treac prin ajutaj (canal cudiametrul dc.). Întrucît sunt folosite ajutaje cu diametre mici dc acanalurilor, deci acest canal reprezint un drosel suplimentar.Comparativ dispozitivul de droselare de tip ajutaj– clapetreprezint conectarea în serie a trei rezistene hidraulice: adroselului la intrare Gdr, rezistena local a ajutajului GH úi adroselului reglabil ajutaj- calapet Gc (fig.4.17 a, b ). Caracteristicastatic a dispozitivului ajutaj- clapet (fig.5.20 a) reprezint relaia presiunii P1 în camera dintre drosele úi deplasarea Z a clapetei. Pe parcursul funcionrii dispozitivului lichidul consecutiv trece prindroselul nereglabil (canalul cu diametrul dc a dozei ajutajului)conductivitatea cruia este:

2 H H H H cG = S 2 / = (d / 4) 2 /

ùi droselul reglabil de tipul ajutaj –clapet, conductivitatea cruiaeste:

c c c c cG S 2 / d z ) 2 /




235

unde:

SH,Sc – suprafaa seciunii de trecere respectiv al canalului duzúi droselului de tip ajutaj – clapet.

H ; c - coeficientul de debit respectiv al canalului duz úi

droselului de tip ajutaj – clapet.Dac conductivitatea GH a duzei este permanent constant,

atunci conductivitatea droselului ajutaj – clapet depinde desemnalul de dirijare Z. Probabil c eficiena reglrii va fi

acceptabil în tot diapazonul reglrii Z, unde conductivitateadroselului ajutaj–clapet este mai mic ca conductivitatea duzei:

dC H G G ; dC C H H S S

Cazul extrem de reglare va fi egalitatea conductivitilor.Mrirea în continuare a Z este neraional, din motivul cdroselarea are loc ca regul în duz. Înlocuind în egalitile primitemai sus valorile lor, determinm poriunea de deschidere a

droselului ajutaj–clapet:d d H c c0 z ( / )(d / 4);

#max H c c c z = ( / )(d / 4) d / 4

Jocul dintre ajutaj úi clapet în poziie neutr va fi:

d0 H c c z ( / )(d / 8)

Caracteristica static a dispozitivului ajutaj–clapet în cazul cîndmotorul hidraulic staioneaz, poate fi obinut prin soluie comuna ecuaiei debitului consecutiv prin trei rezistene.

Debitul lichidului prin droselul de la intrare care este nereglabil:

1 dr P 1Q = G p - p ,

unde:Gdr –

conductivitatea droselului de la intrare.




236

2

dr dr dr dr dr G = S 2 / = ( / 4)d 2 / ;

unde:

dr – coeficientul debitului droselului de la intrare:

P P –presiunea la intrare (de alimentare)

În cazul motorului hidraulic nemiúcat (fix) tot debitul Q1 trece prinduz, iar pe urm prin ajutaj–clapet.Debitul prin duz va fi:

' 1

' 2 1 H p 1Q = Q = G p - p

unde:P1 – presiunea în faa droselului ajutaj–clapet.

Debitul prin drosel ajutaj–clapet:

'

1 c 0 1 c c 1 cQ = G (z / z ) p - p = G z* p - p

unde:Z*- deschiderea relativ a droselului ajutaj – clapet: z*=z/z0 Soluia comun tuturor trei ecuaii (pentru majoritatea cazurilor

de utilizare practic primim Pc=0) d ecuaia caracteristicei statice aamplificatorului ajutaj – clapet cu o clapet:

2 2*

1 2 2 * 2

1+ z* p =

1 + ( + )z ,

(4.61)

unde:, – raportul respectiv a conductivitii.

c / dr = G G ; c / p = G G ;

P1* – presiunea relativ în camera dintre drosele;




237

p

*

1 1 p = p / p

Caracteristica static (4.61) este nelinear, în tot diapazonuldeschiderii droselului ajutaj–clapet.

În unele cazuri de utilizare practic a amplificatorului hidraulic,cînd se poate considera Gp >> Gc, se neglijeaz cu pierderile de presiune în duz. Atunci simplificat (cînd =0) caracteristicastatic va fi:

* 1 2 * 2

1 p =1+ z ,

Cel mai mare interes reprezint coeficientul de amplificare dup presiune k p-(rigiditatea amplificatorului) în poziie neutr a clapetei(z=z0;z

*=1) * 2 2

1 p 2 2 2 2 2

dp 2 z* 2k = = - = -

dz* (1+ z* ) (1+ )

Este evident c rigiditatea sistemei este dependent de raportul conductivitatea droselului ajutaj–clapet úi droselul de la intrare.Aflm maximumul k p, egalînd cu zero derivata dup el pe :

2 2 3 2 p

2 4

dk -dy(1+ ) + 8 (1+ )= = 0

d (1+ )

Rezolvînd aceast ecuaie, determinm c funcia are maximum pentru =1 deci rigiditatea maximal a amplificatorului pentruegalitatea conductivitilor droselului la intrarea úi cîndajutaj–clapet este în poziie neutr. Reieúind din aceastadeterminm coraportul dimensiunilor droselelor amplificatorului:

dr r dr c 0d = 2 ( / )d z




238

În sistemele hidraulice de urmrire frecvent se folosesc

amplificatoare hidraulice cu clapete (fig.4.18). Sarcina pentru acestamplificator este diferena de presiuni între camerele droselului:* *

1 2 p* = p - p .

Dac notm deplasarea clapetei din poziia neutr prin X úi primimca semnal pozitiv de dirijare deplasarea clapetei în stînga, primimrespectiv pentru clapeta stîng úi dreapt:

o1 0 Z = Z - x z* = 1 - x* ;

o2 0 Z = Z + x z* = 1+ x* .

unde:x*-deplasarea relativ a clapetei din poziia

neutr: 0 X* = X / Z .

Ecuaiile presiunii în camerele dintre drosele ale

amplificatorului în baza ecuaiei (4.8) va fi:2 * 2

*

1 2 2 * 2

1+ (1 - x ) p =

1+ ( + )(1 - x )

2 2*

2 2 2 2

1+ (1+ x*) p =

1+ ( + )(1+ x*)

(4.62)

Dac scdem ecuaia a doua (4.62) din prima primim egalitateacaracteristicii de sarcin a amplificatorului:

2 * *

2 2 * 2 2 2 * 2

4 x P =

[1+ ( + )(1 - x ) ][1+ ( + )(1+ x ) ]

(4.63)




239

Intrepretarea grafic a ecuaiilor (4.62) úi (4.63) este prezentat

în (fig.4.19). Analiza acestor relaii demonstreaz c caracteristicileP1*=f(x*) úi P2=f(x*) nu sunt lineare în tot intervalul de deschidere a

clapetei, iar caracteristica de sarcin P*=f(x*) are o nelinearitatemic (neconsiderabil), în regiunea x*§±0.6. Aceasta permite înzona indicat de linearizat rezultatele primite prin descompunerea înrîndul lui Teilor úi s exprimm caracteristica de sarcin cu oecuaie linear:

p* = KpxX *

unde: Kpx – coeficientul de amplificare dup presiune:

#*

2 2 2 2

px *

dp K = 4 (1+ + )

dx

Soluionînd egalitatea debitului prin ramura punii hidraulice în

cazul lipsei sarcinei (P*

=0) primim ecuaia caracteristicei de vitez(debit), care tot este nelinear. Linearizarea ei în aceeaúi zon x* durmtoarea relaie:

*

Qx Q* = K X ,

unde:

K Qx – coeficientul de amplificare dup debit:

#*

Qx * 2dQ 1 K =dx 1+

Q* – debitul relativ al lichidului în ramurile punii: Q*=Q/Q0; Q0 – debitul prin unul din ajutaj cînd X*=0

20 1 pQ = Gc P = G P

Caracteristica generalizat static Q*=f(x*,p*) a amplificatoruluicu dou clapete (fig.4.20) exprim relaia dintre debitul lichidului în




240

diagonalele punii în dependena de deplasare a clapetei úi sarcin.

Ea poate fi obinut rezolvînd un sistem de ecuaii a debituluilichidului în puntea hidraulic pentru sarcina P úi o deplasareoarecare x a clapetei:

o1 2Q = Q - Q 4 3Q = Q - Q ;

1 dr p 2Q =G P - P

2 p 1Q = G P - P'

'12 p cQ = G (1 - x*) P - P

P 3 dr 2Q = G P - P

24 p P 2Q = G P - P '

4 C 2 cQ = G (1+ x*) P - P Soluia acestor ecuaii d caracteristica static generalizat. Este

destul de complicat úi nelinear dar în zona variaiei a sarcineiP*§±0.6 se abate de linearitate foarte puin úi poate fi linearizat.Ecuaia linearizat a caracteristicii statice poate fi supus suburmtoarea form:

Qx QpQ* = k x* -k p* (4.64)

unde: o #2 2 2

QP 2 2

dQ* dQ dp (1+ + )k = =

dp* dx dx 4 (1+ )

Randamentul amplificatorului: p p = PQ / P Q




241

Fig. 4.19 Caracteristica de sarcin a amplificatorului ajutaj–clapet

Fig 4.20 Caracteristica statica generalizata a amplificatoruluihidraulic ajutaj-clapeta




242

Dac admitem c Qp§2Q0, expresia pentru randament luînd în

consideraie expresia (4.65) va fi:*2 2 2 2

2 2

1 p* x* p (1+ + ) = p* Q* = -

2 2(1+ ) 8(1+ ) (4.65)

Dac vom examina funcia (4.65) la maximum, primim c este

maximal pentru: 2

2 2 2 p* = 2 x* 1+ +

Pentru un amplificator ideal (=0;=1;x*=1), randamentulmaximal care nu depúeúte 12,5 % , va fi pentru P*=0.5.

4.2.3. Amplificatoare hidraulice cu ac de droselare

În construcia de maúini se folosesc amplificatoare hidraulice cuac de droselare cu construcie simpl (fig. 4.21)




243

Fig. 4.21. Schema constructiv (a) úi de calcul (b)a amplificatorului cu ac de droselare

Schema de calcul al acestui amplificator poate fi reprezentat cuo punte hidraulic nesimetric cu o rezisten reglabil (fig.4.21,b).

Rezistena reglabil este îndeplinit în form de drosel cu ac dereglare a debitului 1-2, nereglabil în form de drosel nereglabil 6. Lichidul sub presiune P p se deplaseaz în camera tijei 4 úi în

droselul nereglabil 6 în camera lateral 5 a sertarului, iar încontinuare prin droselul reglabil în rezervor. Presiunea în camera 5depinde de poziia acului fa de diafragm.

Clapeta 3 se afl sub aciunea a dou fore: presiunea P p la

suprafaa palpatorului F' úi presiunea 3 p la suprafaa sertarului3F . În cazul lipsei sarcinii în poziia neutr aceste fore sunt egale,

iar sertarul este nemiúcat P 3 3 p F' = p F .

Dirijarea se efectueaz cu acul 1. Miúcînd acul, se schimbsuprafaa de trecere între ac úi diafragm, ceea ce schimb presiunea

3 p . Aceasta schimb egalitatea P 3 3 p F' = p F , ceea ce aduce la




244

deplasarea sertarului. Cu deplasarea acului în dreapta presiunea 3 p

se mreúte úi sertarul se miúc de asemenea în dreapta la mrimeadeplasrii acului, deci pîn cînd nu se va restabili egalitatea

P 3 3 p F' = p F . Ca urmare sertarul urmreúte tot timpul deplasarea

acului. Din acest motiv amplificatorul hidraulic reprezintamplificator cu reacie invers.

4.2.3.1 Caracteristica static a amplificatorului.

Caracteristica de sarcin a amplificatorului hidraulic reprezintrelaia dintre presiunea 3 p în camera lateral a sertarului de

semnalul de dirijare Z. Ea poate fi primit rezolvînd ecuaiacontinuitii lichidului prin droselul reglabil: 1 3Q = Q+ Q

unde:

3Q -debitul lichidului prin droselul nereglabil .

1 dr P 3Q = G p - p

unde:

dr G -conductivitatea droselului cu ac în poziia neutr.

#i i i i i o

2 2G = S d z sin

p

unde:

i d -diametrul acului

-unghiul acului

o z -poziia iniial a acului

* z -deplasarea relativ a acului; *

0

z z =

z




245

Înlocuind expresia raportat în ecuaia debitului úi rezolvând-o

când sertarul este nemiúcat (Q=0), primim:*

dr P 3 i 3 0G p - p = G z p - p

Primind 0 p = 0 úi luând în consideraie c

* *

0 z = z - x z = 1 - x primim caracteristica de sarcin:

*

3 22 *

1 p =

1+ 1 - x

(4.66)

unde:

i

dr

G = ;

G *

0

x x = ;

z * 3

3

P

p p =

p

Condiia de echilibru a sertarului în poziia neutr (x=0) în lipsa

sarcinii se va scrie:3 3 P p F = p F'

Dac împrim ambele pri la P 3 p F úi notînd 3 = F' F primim*

3 p = . Ca urmare pentru ca sertarul s rmîn nemiúcat în poziia

neutr a acului, urmeaz:

* 2

3 x=0 = p = 1 1+ (4.67)În cazul existenei sarcinii pe sector (asupra sertarului acioneazfora P) condiia de echilibru al sertarului va fi urmtoare:

3 3 P p F - p F' = P sau * *

3 p - a = p (4.68)

unde:* p - sarcina relativ a sertarului (cderea de presiune);




246

*

P 3

P p =

p F

Înlocuind valoarea * p úi , primim ecuaia caracteristicii detraciune a acestui amplificator:

*

2 22 *

1 1 p = -

1+ 1+ 1 - x (4.69)

O importan mare are coeficientul de amplificare P k dup

presiune în zona neutr a sertarului:

* 2

P x=1 2* 2

dp 2k = =

dx 1+

Aflm pentru care P k este maximal:

22 3 2

P 4

2

4 1+ - 8 1+ dk = = 0

d 1+

De aici = 1 . Ca urmare rigiditatea maximal a

amplificatorului hidraulic este pentru t P dr ³ G = G .Aceast

condiie d posibilitatea a determina coraportul dimensiunilor droselelor de la intrare úi reglabil, úi coraportul suprafeelor sertarului 3 = F' F = 0,5 . Caracteristica de sarcin úi de

traciune construite dup ecuaia (4.66 úi 4.69) sunt prezentate înfig.4.22. Dup cum se observ, caracteristicile sunt nesimetrice úinelineare.




247

Fig.4.22. Caracteristicile de sarcin úi de traciune aamplificatorului hidraulic cu ac de droselare.

Caracteristica static generalizat a amplificatorului hidraulic,reprezint relaia între debitul lichidului úi deplasarea sertarului pentru miúcri fixate ale acului, poate fi primit prin rezolvarea

egalitii debitului, prin puntea amplificatorului (fig.4.21).

1 2Q = Q - Q

Înlocuind valoarea debitelor úi împrind toate prile egalitiila dr P G = p primim:

* * * *

3 3Q = 1 - p - 1 - x p

Determinînd presiunea *

3 p din ecuaiile (4.15),(4.16) úi

înlocuind în ultima egalitate vom primi caracteristica staticgeneralizat a amplificatorului cu ac de droselare (fig.4.23):

2

* * * *

2 2

1Q = - p - 1 - x + p

1+ 1+ (4.70)




248

Fig.4.23. Caracteristica static generalizat a amplificatoruluihidraulic cu ac de droselare.

4.2.4. Amplificator hidraulic cu jet tubular.

În aceste amplificatoare hidraulice elementul de baz a dirijriieste jetul tubular (fig.4.24).Lichidul sub presiune y P p = 0,4 1,0 MPa intr în tub prin

axa de rotire. La ieúirea din tub este o duz 2 cu diametrul cd = 1÷ 2 mm úi unghiul de conicitate y o8 15 . Conicitatea este




249

necesar pentru a mri rezerva energiei cinetice a lichidului în

miúcare # yv 30 50 m s .

Fig.4.24.Schema constructiv a amplificatorului hidraulic cu jettubular.

Ieúind din tub lichidul nimereúte în dou ferestre de intrare alediametrului d , aranjate la o distan h de la sfîrúitul tubului. Caregul yd = 2 2,5mm , h' = 4d . În majoritatea construciilor de

acest tip distana dintre ferestrele de primire y S = 0,2 0,5mm .Viteza lichidului care nimereúte în duza de primire, se micúoreazde multe ori, din acest motiv în ele energia miúcrii rapide alichidului se transform în energia potenial a presiunii.

Dirijeaz cu amplificatorul hidraulic, rotind jetul tubular în jurulaxei O. Pentru aceasta este suficient a dispune o for de y -22 5 10 H .




250

Dac jetul tubular este aranjat simetric fa de cele dou ferestre

(duze) de primire 3 úi 4, atunci în ele se formeaz presiuni egale. Cudeplasarea tubului în stînga se mreúte suprafaa 1F , a ferestrei de

primire 3, acoperit cu jet úi se micúoreaz acoperirea cu jet cusuprafaa

2F a ferestrei de primire 4. În rezultatul crerii cderii

de presiune motorul hidraulic, ca exemplu sertarul 5 începe s se(miúte) deplaseze.

4.2.4.1. Caracteristica de efort.Caracteristica de efort reprezint dependena (în regim de

echilibru) presiunii în duzele (ferestrele) de primire de deplasareacaptului tubului pentru motorul hidraulic nemiúcat.

Pentru deplasarea captului tubului din poziia neutr lamrimea z aproximativ poate fi considerat ca presiunea 1 p úi 2 p în

ferestrele de primire se schimb proporional schimbriisuprafeelor 1 F úi 2 F acoperite cu jetul de lichid:

2 11 0

1

F 1 p v

2 F (4.71)

unde:V 0 - viteza de scurgere a jetului de lichid:

V o P fr 0

2= u p - p - p

unde: - coeficientul de debit al duzei (ferestrei) = 0,9 ÷ 0,95 ;

fr p - pierderi de presiune în tub fr P 0,15MPa

0 p - presiunea mediului în care curge jetul din duz;




251

- densitatea masic a lichidului;

1 2F ,F - suprafeele ferestrelor de primire 3 úi 4;

1 2F » F = F

Cderea de presiune în ferestrele de primire:

2

1 2 0 1 2

n! p p - p v F - F 2F

r ! n r !

Diferena suprafeelor ferestrelor de primire 1 2F - F ,acoperite cu jetul lichidului, depinde de deplasarea z captuluidebitului. Aceast relaie poate fi descris prin coeficientul deschimb al suprafeelor acoperite P k :

P 1 2k F - F 2

Pentru valori mici ale lui z el rmîne constant: P k = const .Atunci caracteristica de efort va fi (fig.4.25):

P p k z (4.72)

unde: P k -coeficientul de amplificare dup presiune:

§ ·¨ ¸© ¹

2

P Q=1 0 F

dpk = = V k 2F

dz




252

Fig.4.25. Caracteristica de efort a amplificatorului cu jet tubular.

4.2.4.2. Caracteristica de debit indic legtura (regimstaionar) debitului lichidului în ferestrele de primire de deplasare atubului în regim de curs în gol, deci pentru p=0. Debitul Q allichidului în ferestrele de primire (în motorul hidraulic) aproximativ poate fi considerat proporional diferenei de suprafee ale duzelor de pornire, acoperite cu jet.

0 1 2 0 P Q V F - F v k z ,

Deci:

Qz Q k z (4.73)

unde: Qz k -coeficientul de amplificare dup debit:

Qz p=0 0 p

dQk = v × k

dz




253

Analiza caracteristicilor de efort úi de vitez a amplificatorului

arat, c relativ în diapazon mare, schimbarea semnului de intrare(deplasarea captului jetului tubular), ele se schimb dup o legeapropiat de cea linear. De aceea, calculînd un aúa amplificator, putem s folosim ecuaii lineare aproximative (4.72) úi (4.73).

4.2.4.3. Caracteristica static generalizat a amplificatoruluicu jet tubular d dependena (în regim staionar) debitului lichiduluiQ de presiunea p a sarcinii pentru diferite valori de deplasare z a

captului tubului. Rezolvînd în comun ecuaiile (4.72) úi (4.73) primim dependena debitului de presiune:

Qp

dQQ p k p

dp

unde: Qp K -coeficientul pantei caracteristicii statice generalizat:

§ · § ·¨ ¸ ¨ ¸© ¹ © ¹

Qp Qz p

0

dQ dQ dp 2F K = = = k k =dp dz dz V

În caz general debitul depinde nu numai de deplasarea captuluitubului, dar úi de sarcin, de aceea caracteristica static generalizat poate fi exprimat în felul urmtor:

Qz QpQ k z - k p (4.74)

4.3 Sistemele hidraulice de urmrire dup o coordonat .

În timpul funcionrii sistemului hidraulic de urmrire direciavitezei în fiecare punct al miúcrii dup traiectoria dat coincide cudirecia tangenial a traiectoriei. Pentru strunjire úi frezare




254

(fig.4.26.a,b) este necesar ca scula s se deplaseze pe traiectoria

ABC.

Fig.4.26 Schema de

prelucrare dup úablon:a-strunjire; b-frezare.

Viteza V a sculei, caexemplu în punctul A,B úi C a profilului, trebuies fie îndreptat sub ununghi dat . Practicdeplasarea spre plandup traiectoria dat cu

viteza V se realizeaz ca suma geometric a dou miúcri 1V úi 2V

îndreptat sub un unghi o = 90 unul fa de altul (fig.4.26) sau subun alt unghi diferit de zero unghiul . În fiecare punct al profilului

prelucrat valoarea acestor viteze (pentru o = 90 ) se determin dup

urmtoarele relaii:V 1 = vcos ; E V = vsin

Din acest motiv în timpul prelucrrii suprafeei profilate(miúcarea dup traiectoria dat) coeficientul k trebuie permanent s




255

se schimbe în funcia unghiului de înclinare a profilului piesei.

Meninerea în fiecare moment a valorii necesare a coeficientului k se admite, schimbînd în acelaúi timp dou viteze 1V úi 2V . Dup

acest principiu funcioneaz sistemele de urmrire dup doucoordonate.

În unele cazuri (cînd nu este necesar a inversa miúcarea prinuna din coordonate-

1V ; fig.4.26,a) valoarea necesar a

coeficientului k se poate obine schimbînd viteza numai pe o

coordonat 2V . În acest caz viteza 1V rmîne constant úi dupvaloare úi dup direcie, iar urmrirea (meninerea valorii necesare acoeficientului k ) se efectueaz dup o singur coordonat, deci dincontul schimbrii úi dup valoare úi direciea vitezei 2V . Realizînd

aceast idee sistemele de urmrire dup o coordonat, care seconstruiesc dup schema funcional, este prezentat în fig.4.1. Îndependen de tipul motorului hidraulic în maúini- unelte (úi

construcia de maúini) se deosebesc urmtoarele sisteme hidraulicede urmrire.

4.3.1. Sisteme de urmrire hidraulice cu sertar cu o muchieactiv.

În acest sistem (fig.4.27) lichidul sub presiunea p p se

deplaseaz în camera tijei, cuplat (legat) cu cruciorul de urmrire1, care are cuitul 2. În camera pistonului cilindrului lichidul sedeplaseaz prin droselul nereglabil 8. În afar de aceasta, camera pistonului cilindrului se cupleaz cu scurgerea prin droselul reglabilcu seciunea S , care se determin cu poziia respectiv a muchiei delucru a sertarului 6 úi muchia alezat în corp. Ca urmare, o muchiede lucru a sertarului dirijeaz cu debitul lichidului în camera pistonului cilindrului úi cu presiunea p în aceast camer.




256

În poziia neutr a sertarului 0 S cilindrul se afl în echilibru

p p× F = p × F' úi cruciorul de urmrire este nemiúcat V u = 0 .Piesa prelucrat 3 primeúte rotire , iar (suportul) sania

longitudinal 7 -deplasare cu viteza 3V . Pragul în úablon,

acioneaz asupra palpatorului, miúc sertarul în sus, comprimîndarcul. În acest caz seciunea droselului reglabil S se mreúte, iar presiunea p în camera pistonului cilindrului se micúoreaz, ceea ceîncalc echilibrul cilindrului

P

pF < p F' .

Ca urmare cilindrul se deplaseaz în sus, iar împreun cu el,datorit legturii inverse, se deplaseaz în sus úi corpul sertaruluiîncercînd s restabileasc poziia neutr a sertarului 0 S comparativ

cu corpul. În cazul cînd pe úablon exist o adîncitur, sertarul subaciunea arcului se deplaseaz în jos úi acoper faa de droselare S , ca rezultat scurgerea lichidului din camera pistonului se îngreleazúi presiunea p creúte. Aceasta încalc echilibrul cilindrului

p pF > p F' úi el se deplaseaz în jos, deplasându-se în jos úi

sertarul, încercînd s restabileasc echilibrul poziiei 0 S .

Ca urmare, orice deplasare a sertarului în sus sau în jos impunedeplasarea cilindrului de urmrire cu viteza de urmrire

uV în

aceeaúi direcie. Prin urmare, datorit legturii inverse, corpulsertarului urmreúte dup poziia sertarului, struindu-se s ocupe

poziia neutr 0 S .Întrucît sertarul, aflându-se în contact cu corpul 4 prin

intermediul palpatorului 5, repet prin miúcarea lui relativ profilulultimului, atunci úi cilindrul (cruciorul de urmrire 1 cu cuitul 2) repet în miúcarea sa profilul úablonului.

Schema de calcul a acestui sistem poate fi prezentat în formaunei puni nesimetrice din rezistene hidraulice (fig.4.27,b).




257

Solicitare

Ps

P H

S 2

P

S 1

b) Fig.4.27. Schemele sistemei hidraulice de urmrire cu o muchie

activ a sertarului: a-constructiv; b-de calcul.




258

Sarcina P se prezint prin cilindrul de urmrire a cruciorului 1,

care se afl sub aciunea la dou presiuni–nereglabil p p dindreapta úi reglabil p din stînga. Pentru a schimba presiunea p exist dou drosele: nereglabil 1 S úi reglabil 2 S . Dirijarea

(schimbarea de presiune p) se efectueaz prin schimbareaconductivitii numai la un drosel S . Putem presupune c cu oeficien mare putem schimba presiunea p, reglînd concomitent cuconductivitatea ambelor drosele 1 S úi 2 S . Dup aceast schem

lucreaz sistemele de urmrire cu dou muchii active.

4.3.2. Sistem hidraulic de urmrire cu sertar cu dou muchiiactive.

Presiunea p se regleaz cu schimbarea concomitent aseciunilor de trecere 1 S úi 2 S în ambele drosele (fig.4.28.a,b).

Evident c pentru schimbarea egal a presiunii p aici va finecesar aproximativ de dou ori mai mic deplasarea sertarului, caîn schema precedent (cu condiia dirijrii în acelaúi timp a doudrosele 1 S úi 2 S de la acelaúi semnal de dirijare-deplasare a

sertarului).În sistemul de urmrire cu sertar cu dou muchii active

(fig.4.28,a) lichidul sub presiunea p se deplaseaz în camera tijeiconectat cu cruciorul de urmrire 1, care are cuit 2. Camera tijeicilindrului conectat cu cea a pistonului prin fanta de droselare 1 S a

sertarului 5. În afar de aceasta, camera pistonului poate fi conectatcu scurgerea cu fanta de droselare 2 S a sertarului. Ca urmare, dou

muchii active a sertarului, fantele de droselare 1 S úi 2 S dirijeaz cu

funcionarea sistemei. Principiul de funcionare a sistemului esteanalogic celui examinat. În poziia neutr a sertarului 5, cilindrul se




259

afl în echilibru p pF < p F' úi miúcarea de urmrire lipseúte

V u = 0 . Cu deplasarea suportului longitudinal 6 cu viteza dat 3V palpatorul 4 al sertarului 5 alunec pe úablonul 3 úi se afl în contact permanent cu el (sub aciunea arcului sertarului). Dac palpatorul 4 întîlneúte un prag pe úablonul 8, atunci pragul comprim arcul,deplasînd în sus sertarul 5. Aceasta micúoreaz fanta de droselare

1 S úi mreúte fanta 2 S . Ca urmare se micúoreaz presiunea 1 p

ceea ce încalc echilibrul cilindrului p pF = p F' , din acest motivcilindrul cu cruciorul úi cuitul tot se vor deplasa în sus. Dar datorit legturii inverse, în sus se va deplasa úi corpul sertarului,struindu-se s ocupe poziia neutr, deci s restabileasc echilibrulcilindrului. Întrucît sertarul prin existena vitezei date repetmiúcarea profilului úablonului, atunci úi cilindrul (corpul sertarului)úi ca urmare úi cruciorul de urmrire cu cuitul, permanent tinde dea ocupa poziia neutr fa de sertar, repet în miúcarea sa profilulúablonului pe piesa prelucrat. Spre deosebire de schema precedentaici direcia miúcrii de urmrire fa de cea dat reprezint ununghi o < 90 .

Sistemele examinate sunt construite pe principiul schemeisemipunte de reglare a presiunii p dintr-o parte a sarcinii P (fig.4.28,b). Din partea opus sarcina P acioneaz presiuneanereglabil p p . Cea din urm determin condiiile de funcionare a

sistemului, dup care funcia de transfer a suprafeelor efective alecilindrului hidraulic, sarcina nu trebuie s fie egal cu unu:

zF

F' W = 1

F

Dac aceast condiie nu va fi îndeplinit, deci F W = 1 , motorul

hidraulic se deplaseaz numai într-o direcie din motivul c, presiunea p poate s se schimbe numai în direcia micúorrii în




260

raport cu presiunea p p . Ca urmare, sistemele examinate pot fi

numai folosind cilindre difereniale.




261

Sarcina

Ps

P H

S 2

P

S 1

b) Fig.4.28. Schema hidraulic de urmrire a amplificatorului cu sertar

cu dou muchii active: a-constructiv; b-de calcul.

4.3.3. Sistem hidraulic de urmrire cu sertar cu patrumuchii active.

Analiza sistemelor examinate demonstreaz c dirijarea efectivmare o poate asigura schema punii (fig.4.8) în care dou drosele

1 S úi 2 S regleaz presiunea 1 p dintr-o parte a sarcinii, iar alte dou

3 S úi 4 S -presiunea 2 p din partea opus.

Dup aceast schem de dirijare pentru a primi acelaúi efect estenecesar de o deplasare cu mult mai mic a sertarului. Dup aceastschem este construit sistemul de urmrire cu sertar cu patulmuchiei active.

În acest sistem (fig.4.29) lichidul sub presiunea p p este adus

ctre canalul central al sertarului 3, iar camerele dintre drosele alesertarului sunt unite cu cele dou camere ale cilindrului hidraulic, pistonul care este conectat cu cruciorul de urmrire 5 pe care esteîntrit cuitul 6 . Dac palpatorul 2 se afl pe segmentul orizontal alúablonului 1, atunci sertarul 8 rmîne în poziia neutr (cînd sarcina




262

lipseúte), iar în camerele cilindrului se instaleaz presiunea 1 p úi

2 p , care asigur echilibrul pistonului cu cruciorul de urmrire.Aici cilindrul este fixat pe cruciorul longitudinal 4 , dar sedeplaseaz pistonul cu cruciorul 5.

În cazul existenei vitezei date3V a cruciorului longitudinal 4 ,

pragul úablonului 1, deplaseaz sertarul în sus, comprimînd arcul.Prin urmare se schimb seciunile de trecere prin fante la toate patrufante 1 S , 2 S , 3 S úi 4 S . Fanta 1 S se micúoreaz, iar 2 S se mreúte,

ceea ce micúoreaz presiunea 1 p . În acelaú timp fanta 3 S semreúte, iar 4 S se micúoreaz, ceea ce mreúte presiunea 2 p . Din

motivul diferenei de presiune 1 p úi 2 p pistonul cu cruciorul de

urmrire se deplaseaz de asemene în sus, urmînd sertarul. Corpulsertarului rigid se fixeaz pe cruciorul de urmrire (legturainvers). Din acest motiv el tot se deplaseaz în sus, urmînd s

ocupe poziia neutr fa de sertar.Ca urmare, în procesul funcionrii corpul sertarului cucruciorul de urmrire urmreúte poziia sertarului (permanent tindes ocupe poziia neutr fa de sertar), dar aúa cum ultimul înmiúcarea sa repet profilul úablonului, atunci úi orice punct alcruciorului de urmrire, în particular vîrful cuitului, repet înmiúcarea sa forma úablonului. Întrucît în acest sistem presiunea seschimb din dou pri a sarcinii, atunci funcia de transfer F W

poate avea orice valoare. Eficacitatea reglrii sistemului de urmrirecu patru muchii active este cea mai mare, de aceea pentru a primiacelaúi efect, ca în sistemele examinate mai sus, este necesar unsemnal de dirijare mai mic (deplasarea sertarului). Ca rezultatsistemul asigur o precizie de urmrire mare în reproducerea profilului úablonului pe piesa 7 .




263

Fig. 4.29. Schema constructiv a sistemului hidraulicde urmrire cu sertar cu patru muchii active.

4.3.4. Sistem electrohidraulic de urmrire.

În sistemele combinate electrohidraulice de urmrire se combindirijarea electric úi electrohidraulic cu mecanismul de execuiehidraulic. Ca rezultat se îmbunteúte condiia de dirijare ladistan, includerea legturilor de corecie, ceea ce este deosebit deimportant pentru maúinile -unelte de copiat. Schema simplificat asistemului electrohidraulic de urmrire pentru strunjire este înfig.4.30.




264

Tot sistemul este montat pe cruciorul longitudinal 11, care se

deplaseaz cu o vitez uV . Pe el este rigid întrit cilindrul hidraulic,care deplaseaz cruciorul de urmrire 12 cu cuitul în direciavitezei de urmrire uV . Pe cruciorul de urmrire 12 este rigid

întrit corpul 3 a senzorului inductiv, indusul creia este legat cu palpatorul 2. În cazul existenei vitezei úablonului 1 în conformitatecu profilul su prin palpatorul 2 se deplaseaz în sus sau în jos din poziia neutr indusul senzorului inductiv 8. Ca urmare în senzorul

8 se formeaz semnal electric pozitiv sau negativ, care prinintermediul discriminatorului de faz 4 úi amplificatorul curentuluicontinuu 5 se admite la convertizorul electromecanic 7 rotind jetultubular 8 corespunztor în stînga sau dreapta. Cînd captul jetuluitubular 8 se deplaseaz de la poziia neutr (în ea se transmite lichidsub presiunea dirijat P p ), în duzele de primire úi conectate la ele

canalele laterale 6 úi 10 ale sertarului 9 se schimb presiunea, ceeace aduce la deplasarea sertarului 9 exact la mrimea deplasriicaptului jetului tubular, întrucît arcurile sertarului lipsesc, úi el poate s se afle în echilibru numai cu presiuni egale în canalele 6 úi 10. Ca urmare, sertarul repet într-o scar anumit deplasareaindusului senzorului inductiv. Cînd sertarul 9 se deplaseaz din poziia neutr lichidul sub presiune p p se deplaseaz spre una din

camerele motorului hidraulic, care la rîndul su deplaseazcruciorul de urmrire 12 cu cuitul în direcia miúcrii indusului

senzorului inductiv. Dar datorit legturii inverse corpul senzoruluiinductiv 3 tot se deplaseaz în aceeaúi direcie, dorind s ocupe poziia neutr fa de indus (palpator). Ca rezultat cruciorul deurmrire prin corpul senzorului inductiv urmreúte poziia indusuluiúi vîrful cuitului repet prin miúcarea sa traiectoria miúcrii palpatorului, deci forma úablonului, care se foloseúte pentru prelucrarea piesei 13 prin urmrire.




265

Fig.4.30. Schema constructiv a sistemuluielectrohidraulic de urmrire.

4.4. Companarea sistemelor hidraulice de urmrire pemaúini-unelte.

Dup cum a fost menionat sistemele hidraulice de urmrire sîntfolosite în sistemele maúinilor -unelte de copiat.




266

Proiectînd sistemele de copiat, în primul rînd trebuie de

soluionat problema direciei relative a vitezei de urmrire, decidespre unghiul de aranjare a ghidajelor cruciorului de urmrirefa de ghidajele direciei de miúcare dat.

În maúinile- unelte se foloseúte companarea sistemelor decopiat cu unghiul o = 90 (fig.4.27) sau o < 90 (fig.4.28-4.30).

Fig.4.31. Schema de obinere a vitezei rezultante pentru prelucrarea prin úablon: a,b- o = 90 ; c,d- o < 90 .

Viteza V pe conturul piesei este suma geometric a dou viteze:dat aV úi de urmrire uV . Este evident, c pentru viteza dat aV ,




267

viteza V pe conturul piesei (dup tangent ctre profilul prelucrat)

în procesul prelucrrii va fi variabil, dependent de unghiul deînclinare a profilului (fig.4.31). Pentru compararea cu unghiulo = 90 (fig.4.31.b,a) 3v = v × cos sau

3

v 1=

v cos

Graficul dependenei coraportului 3V V în dependen de

unghiul de înclinare a profilului pentru o = 90 (fig.4.32) demonstreaz c viteza V pe contur considerabil se deosebeúte de

viteza dat 3V pentru unghiul de înclinare a profilului o > 40 - 50 .

Fig.4.32. Dependena vitezei rezultante de unghiulde înclinare a profilului

O importan mare, mai ales pentru strunjire, are posibilitate de prelucrare a arborilor în trepte, deci suprafeele laterale cu unghiul

o = 90 . Pentru companarea cu unghi o = 90 aceast prelucrare în principiu este imposibil, pentru c existena vitezei date constante

aV = const viteza V pe contur pentru orice vitez de urmrire uV

întotdeauna va fi îndreptat fa de viteza dat sub un unghio < 90 (fig.4.31.b).




268

Pentru a avea posibilitatea prelucrrii suprafeelor laterale úi

pentru a îmbunti coraportul vitezelor pe contur úi dat, pentruunghiuri pozitive de înclinare a profilului se foloseúte companareacu unghiul o < 90 (fig.4.31). Ca regul pentru strunjire

o o o = 60 ;45 ;30 , iar coraportul vitezelor se determin dupteorema sinusurilor:

a

V sin=

V sin + ,

Valoarea coraportuluiaV V , vitezelor de unghiul profilului

sunt prezentate grafic în fig.4.27. Cu cît unghiul este mai mic cuatît mai mult se atinge uniformitatea vitezei V pe contur pentruunghi pozitiv de înclinare a profilului. Nectînd la aceasta semicúoreaz posibilitatea prelucrrii pieselor cu unghi negativ a

profilului. Practic este acceptabil coraportula

V 1 < < 1,5 1,8V .

Pentru o = 60 putem prelucra piese cu unghiuri de

o o25 30 < < 90 , iar pentru o = 45 coraportul poate fi

o o20 25 < < 105 . Unghiul o = 30 ca regul se foloseúte

pentru prelucrarea profilurilor suprafeelor laterale (diametrul mai

mare decît lungimea). În acest caz dat este viteza transversal(strunjirea) úi de fapt o = 30 corespunde cazului examinat mai sus

cu o = 60 .

Pentru companare cu o < 90 apare posibilitatea prelucrriisuprafeelor laterale, fiindc viteza pe contur poate fi îndreptat subunghi de o90 pe faa dat (fig.4.31.d). Totodat pentru fiecarecompanare a sistemelor de urmrire prin copiere cu o coordonat nu




269

se asigur vitez constant pe conturul piesei prelucrate. Este

necesar, ca variaia vitezei s nu depúeasc limita.Luînd în consideraie cele expuse mai sus, putem recomanda pentru strunjire companarea cu o o o = 60 ;45 ;30 , din motivul c pentru strunjire dominant sunt piesele cu unghiuri pozitive mari a profilului, iar pentru alte strunguri (de frezat, rabotat, rectificat)-companarea cu o = 90 , din motivul c în aceste maúini -unelte se prelucreaz piese mai simetrice. În toate cazurile posibilitatea

prelucrrii dup unghiurile profilului sunt limitate.4.5. Calculul static al SHU.

Sistemele hidraulice de urmrire sunt sisteme închise de reglareautomat, din acest motiv la proiectarea lor este necesar a efectuacalculele statice úi dinamice. Prin aceste calcule se determin parametrii de proiectare a sistemelor, asigurînd parametrii necesari

statici úi dinamici al calitii.

4.5.1.Calculul static. În regimul staionar de lucru, deci pentruviteze úi sarcini constante, se stabileúte o corespundere strict întreunele parametre ale sistemului de urmrire, determinate decaracteristicile statice. Caracteristicile statice exprim dependenafuncional între toi parametrii sistemului, de baz care suntgreúeal de reproducie (greúeala de urmrire sau dezacord), vitezade urmrire úi sarcina static a organului de lucru.

4.5.1.1. Sistemul de urmrire cu sertar cu patru muchiiactive (fig.4.8).

În cazul utilizrii distribuitorului cu acoperire negativ úihidromotorului cu funcie de transfer 1

F W în poziia neutr a




270

sertarului deschiderea de la început a tuturor patru fante de

droselare va fi egal cu 0 . În timpul urmririi (lucrului) deplasarea y a organului de lucru, respectiv, úi corpul distribuitorului (legturainvers) întîrzie fa de deplasarea x a sertarului cu mrimea ,deci în fiecare moment de timp:

x y (4.75)

Aceast mrime reprezint în sine diferena semnalului deintrare x úi ieúire y úi este greúeala de urmrire (dezacord). Aceastgreúeal organic este caracteristica sistemului de urmrire, dinmotiv c el prelucreaz dezacordul x y (fig.4.1). Dacdezacordul 0 , atunci motorul hidraulic este în situaie deechilibru úi deci miúcarea lipseúte. Ca urmare, în poziia neutr seinstaleaz o anumit distan a între vîrful cuitului úi palpator. În procesul urmririi aceast distan se schimb cu mrimea ,dependent de viteza urmririi , deci de înclinarea profilului piesei

prelucrate úi sarcin. Sarcina calculului static – de determinatmrimea în fiecare moment al urmririi.

Calculul static se efectueaz prin soluia comun a ecuaiilor decurgere a lichidului prin elementul de dirijare, deci prindistribuitorul de urmrire úi ecuaia echilibrului static a organului delucru. Pentru a simplifica neglijm pierderile în jocul radial alsertarului (distribuitorului) din motivul mrimii mici.

Pentru distribuitorul cu sertar cu patru muchii active(fig.4.8

úi4.33) ecuaia de curgere a lichidului va fi urmtoarea:

1 2Q Q Q (4.76)

4 3Q Q Q




271

unde: Q – debitul necesar pentru deplasarea pistonului (organului

de lucru) cu viteza :u uV Q V F ;1 2 3 4; ; ;Q Q Q Q -debiturile prin fantele de droselare respectiv

în distribuitor;

1 0 1

2 0 1

3 0

4 0 2

2

2

2

2

p

p a

Q b p p

Q b p

Q b p p

Q b p

(4.77)

unde:b –lungimea fantei de droselare a distribuitorului: b d ;

p p - presiunea de alimentare; tan p p cons t

1 p ; 2 p -presiunea în camerele respective ale cilindrului

hidraulic;- densitatea lichidului;

- coeficientul de debit prin fantele de droselare aledistribuitorului.

Avînd în vedere simetria sistemului din egalitile 4.76

primim: 1 2 4 3Q Q Q Q

sau dup înlocuirea valorii debitului:

0 1 0 1 0 2 0 2 p p p p p p p p

Soluia acestei egaliti în tot diapazonul schimbrii debitului va fi:




272

1 2 p p p p (4.78a)

Condiia echilibrului static al organului de lucru este relaia:

1 2 p F p F P sau:

1 2

P p p p

F (4.78b)

unde:

P – sarcina static (fora sumar de rezisten): p – cderea de presiune a motorului hidraulic sub sarcin;F – suprafaa efectiv a cilindrului.Soluia comun a egalitilor (4.77a) úi (4.78b) d valoarea

presiunilor:

1

12 p

p p p (4.79)

2

12 p

p p p

Din egalitatea (4.23) primim egalitatea debitelor pentrudeplasarea motorului hidraulic (organul de lucru):

1 2Q Q Q

sau luînd în calcul egalitile (4.7b) úi (4.79) primim:

0 0

1 1 p pQ p p p p

Este cunoscut c în cazul lipsei de sarcin (p=0) sistemul cuamplificator cu sertar se caracterizeaz cu relaii lineare a debitului




273

în dependen de semnalul de dirijare, deci ultima egalitate poate fi

prezentat în felul urmtor:0QQ k

unde:0Qk -coeficientul de amplificare a sistemului dup debit în lipsa

sarcinii:

01 12Q p p

dQk pd

(4.80)

Luând în calcul valoarea uQ V F definitiv primim ecuaia

caracteristicii statice:

00

0 0

11 1 1 1

2u v

p p

p pV k

p p

(4.81

)Sau în valorile relative ale parametrilor:

* * * *11 8 1 1 1

2uV p p (4.82)

unde:0vk -coeficientul de amplificare a sistemului dup vitez în lipsa

sarcinii:0 0v Qk k F

În continuare simbolizarea cu stelu înseamn valorilerelative a mrimilor respective:




274

* *0u u vV V k ; *

0

; *

p

p p

p; *

p

P p

p F

Rezolvînd egalitatea (4.82) fa de * , primim relaia pentrudeterminarea dezacordului sistemului:

**

* * * *

2 2

1 1 1 1uV p

p p p p (4.83)

Caracteristicile statice * * f p a sistemului pentru diferite

valori uV construite dup ecuaia (4.83) sunt prezentate în fig.4.33.

Fig.4.33. Caracteristicile statice ale sistemelor hidraulice deurmrire cu sertar cu dou úi patru muchii active.




275

Sistemei hidraulice de urmrire cu sertar cu patru muchii active

îi corespunde scara*

4 p dup coordonata x . Aceast caracteristicdemonstreaz, c relaia * * f p este aproape de linear în

intervalul *0,6 0,6 p . Analiza caracteristicilor statice maidemonstreaz c greúeala de urmrire (de dezacord) depinde deviteza deplasrii úi sarcina sistemei deci este compus din greúealadup vitez V V úi dup efort p . Dac sistemul pentru * 0,55 p úi

viteza*

0,5uV (punctul A) se caracterizeaz cu un dezacord* 0,83 care const din greúeal dup viteza * 0,5V úi dup

efort * 0,33 p .

Pentru ca cilindrul de urmrire s înceap a se deplasa în lipsasarcinii, este necesar greúeal dup vitez V (deplasarea sertarului

din poziia neutr) – trebuie de transmis în cilindru debitul necesar

de lichid. Este evident, c cu cît este mai mare viteza de urmrire,cu atît mai mult trebuie s fie deplasarea sertarului din poziianeutr. Aceast deplasare V úi este greúeal de urmrire dup

vitez. Ea se poate determina analitic dup ecuaia (4.84), egalîndcu zero sarcina, * 0 p :

* *V uV sau: 0

uV

V

V

k (4.84)

Valoarea acestei greúeli se determin cu coeficientul deamplificare dup vitez, care poate fi primit, difereniind ecuaia(4.30) dup * :

** * *

*

* 0

11 1 ,

2u

v

V V V

dv K p p

d

K K K

(4.85)




276

Coeficientul *V k depinde de sarcin (fig.4.34, curba 1), pentru

c fiecrei sarcini corespunde caracteristica sa de vitez. Cucreúterea sarcinii coeficientul de amplificare dup vitez semicúoreaz neesenial. El nu depúeúte 9% pentru schimbarea de

sarcin pîn la * 23

p . Ca cilindrul de urmrire s poat influena

sarcina, este necesar ca în camera lui de creat o cdere de presiunecorespunztoare acestei sarcini (4.31). Pentru aceasta chiar în lipsa

miúcrii de urmrire sertarul trebuie s se deplaseze din poziianeutr la mrimea dezacordului p . Este evident c cu cît este mai

mare sarcina asupra cilindrului de urmrire, cu atît mai mult trebuies se deplaseze sertarul. Aceast deplasare

púi este greúeala de

efort a mrimii. Ea poate fi determinat analitic din egalitatea (4.86) egalînd viteza urmririi cu zero, * 0uV :

**

2* *2 ;

1 1

p

p p

* p p

(4.86)

Valoarea acestei greúeli se determin cu coeficientul deamplificare a sistemului dup sarcin (presiune), care de fapt esterigiditatea sistemului, pentru c exprim fora, dezvoltat decilindru pentru o unitate de dezacord. Întrucît dependenacoeficientului de amplificare dup sarcin de la vitez esteexprimat foarte slab, pentru simplificarea determinrii lui egalm

* 0uV . Difereniind dup * rezultatul primit din egalitatea (4.86)

pentru * 0uV , valoarea sarcinii * p , va fi:




277

**

*2

2

;1 p

*2**

0 2* *2

2 1

1u p v

dp

k d

sau, înlocuind valoarea * din egalitatea (4.86)

* *2 *21 1 1 pk p p ,

*

0

p p p p F k k (4.87)

Fig.4.34. Dependena coeficientului de amplificaredup viteza de sarcin

Dependena rigiditii * pk a sistemului în funcie de sarcina este

prezentat de curba 1 în fig.4.35. Cu creúterea sarcinii rigiditateasistemei scade úi pentru sarcina maximal devine egal cu zero, decisistemul se opreúte. Ca regul, în construcia de maúini- unelte




278

sistemul de urmarire lucreaz cu sarcini care ating valoarea de

* 1 22 3 p . Pentru aúa mrimi de sarcin rigiditatea scade cu

20 30%

Fig.4.35. Dependena rigiditii sistemului de sarcin.

O caracteristic important a sistemului este zonanesensibilitii, deci deplasarea sertarului din zona neutr, necesar pentru începutul deplasrii sertarului din poziia neutr, necesar pentru începutul miúcrii organului de lucru. Ea se determin cudezacordul pentru a influena forele de frecare

fr

P a programului

de lucru úi a motorului hidraulic. Expresia pentru determinareazonei de nesensibilitate poate fi primit din egalitate 4.31, primind

* 0uV úi * fr p p P p F

*2

2

1 1

fr

p

fr fr

P

P P




279

Pentru a inversa miúcarea sistemului cu schimbarea semnului

sarcinii zona nesensibilitii se dubleaz (fig.4.36).

Fig.4.36. Zona nesensibilitiisistemului hidraulic de urmrire.

4.5.1.2. Sistemul hidraulic de urmrire cu sertar cu doumuchii active úi cilindru diferenial (fig.5.38).

Ecuaia de continuitate a lichidului prin distribuitorul de dirijareeste urmtoarea:

1 2Q Q Q sau luînd în calcul valorile debitului 1Q úi 2Q :

0 1 02 2

pQ b p p b p

(4.88)

Condiia de echilibru static al organului de lucru este (relaia)expresia:




280

1 ' p p F p F P , sau 1 p F

P

p p W pF (4.89)

unde:'

F

F W

F

Soluia comun a egalitilor 4.88 úi 4.89 luînd în calcul

uQ V F permite s primim ecuaia caracteristicii statice:

00

0 0

1 1 2 1 1 22u V F F

p p

p pV k W W

p p

Cum va fi demonstrat mai jos, mai mult sensibilitate au sistemelecare 0,5F W . Atunci ecuaia definitiv a caracteristicii statice va

fi:

* * * * *1 1 1 2 1 1 22uV p p (4.90)

sau:*

*2* * * *

2 4

1 2 1 2 1 2 1 2

uV p

p p p p

(4.91)

Caracteristicile statice ale sistemului cu 0,5F W construite dupegalitatea 4.91 sunt prezentate în fig.4.33. Aici sistemului hidraulicde urmrire cu sertar cu dou muchii active corespunde scara cu *

2 p

pe coordonata x . Aceste caracteristici sunt analogicecaracteristicilor SHU cu sertar cu patru muchii active, dar sistemul poate primi de dou ori mai puine sarcini. Pentru acest sistemoptimal (din condiia asigurrii randamentului maximal cînd sunt




281

folosite cilindrele difereniale) va fi o presiune în camera cilindrului

* 56 p p (fig.4.11).

Fig.4.37. Schema de calcul al sistemului hidraulicde urmrire cu sertar cu dou muchii active.

Luînd în consideraie egalitatea 4.89 construcia aceasta permite

* 13

p . Din egalitatea 4.91 primim expresia pentru determinarea




282

greúelii dup vitez, care complet coincide cu egalitatea 4.85 pentru

SHU cu sertar cu patru muchii active. Coeficientul de amplificaredup vitez:*

* * **

11 2 1 2

2u

V

dV k p p

d (4.92)

Dependena * *V k f p (fig.4.35,curba 2) este analogic cu

cea a sistemului hidraulic de urmrire cu sertar cu patru muchiiactive (curba 1), dar pentru sarcini de dou ori mai mici.

Greúeala de efort se determin analogic:*

*2

* *

4

1 2 1 2 p

p

p p

(4.93)

Soluia ecuaiei (4.91) fa de * p úi difereniindul dup * , primim expresia pentru coeficientul de amplificare dup sarcin:

**

*21 p

* *2*

0 2* *2

1

1u p V

dpk

d ;

sau înlocuind valoarea * din egalitatea (4.91):

2 2* * *11 1 1 1 2

2 pk p p (4.94)

Rigiditatea * pk acestui sistem se schimb dup aceeaúi lege

(fig.4.56, curba 2) ca úi pentru SHU cu sertar cu dou muchiiactive, dar pentru sarcini de dou ori mai mici. În afar de aceasta,rigiditatea SHU dat pentru sarcini nule de dou ori este mai micdecît rigiditatea SHU cu sertar cu dou muchii active. Zona




283

nesensibilitii se determin analogic sistemului precedent

(fig.4.36), dar ea va fi de dou ori mai mare:*

*2

* *

4

1 2 1 2

fr

p

fr fr

p

p p

4.5.1.3. Sistemul hidraulic de urmrire cu sertar cu omuchie activ úi cilindrul diferenial.

Ecuaia de echilibru a debitului lichidului în sistem esteurmtoarea:

1 2Q Q Q (4.95)

unde:

1Q -debitul lichidului prin droselul nereglabil.

1 12dr dr p dr pQ S p p G p p

dr G - conductivitatea droselului nereglabil:

2 24dr dr dr G d

dr d -diametrul orificiului droselului;

2Q -debitul prin fanta droselrii a distribuitorului:*

2 11Q G p ;

G -conductivitatea fantei distribuitorului în poziia neutr,

0

2G b ;

Înlocuind valoarea debitului în egalitatea (4.95) primim:




284

*

1 1

1dr p

Q G p p G p (4.96)

Pentru poziia cilindrului nemiúcat (Q=0) egalitatea (4.96) poate fiurmtoarea:

* * *1 11 1 p p

unde: -coraportul conductivitii:dr

G

G

;

Din aceast egalitate primim presiunea *1 p fa de deplasarea

* a distribuitorului:

*1 22 *

1

1 1 p (4.97)

Relaia (4.97) este caracteristica static a sistemului, are o mareimportan, care arat capacitatea sistemului de urmrire a dezvoltaefort la organul de lucru în funcie de deplasarea sertarului. Aceastcapacitate se caracterizeaz cu coeficientul de amplificare dup presiune în tot diapazonul de deplasare a sertarului

2 *** 1

0 2* 22 *

2 1

1 1 p Q

dpk

d

Soluia acestei egaliti este 1 . Funcia * P k are maximum în

cazul egalitii conductivitii droselului nereglabil úi sertarului deurmrire (în poziia neutra) úi aceasta inseamn, c rigiditatea




285

maxim a sistemului se asigur pentru 1 . Cunoscînd aceast

relaie, putem determina dimensiunile droselului nereglabil:02dr dr d d

Fig.4.38.a Schema de calcul al SHU cu sertar cu o muchie activ.

Reieúind din valoarea lui 1 în egalitatea (4.97) determinm presiunea în camera pistonului cilindrului în poziia neutr a

sertarului * 0




286

*1

1

2 p ; sau 1

1

2p p p

Pentru aceast condiie a echilibrului static al cilindrului (înlipsa sarcinii) se va scrie:

1 ' p p F p F sau1

'2 p p p F p F

De aici se determin valoarea optimal a funciei de transfer acilindrului hidraulic:

' 12F

F W

F

Condiia de echilibru a cilindrului hidraulic este:

1 ' p p F p F P sau * *1 F p

p

P p W p

p F

Sau luînd în consideraie valoarea optimal 12F W :

* *1

12

p p

Înlocuind aceast valoare *1 p în egalitatea (4.99) úi luînd în

consideraie, c uQ V F úi dr G G , primim egalitatea

caracteristicii statice a sistemului:

* * *0

11 2 1 1 2u p

bV p p p

F

(4.98)




287

În lipsa sarcinii * 0 p egalitatea (4.98) poate fi scris în

forma 0u V V k , unde 0 1

V pk b F p . Aceasta

demonstreaz c coeficientul de amplificare dup vitez în lipsasarcinii pentru SHU cu sertar cu o muchie activ de dou ori estemai mic, ca pentru sistemul pentru sertar cu dou úi patru muchiiactive. Da pentru a avea posibilitatea examinrii SHU, primimconvenional úi pentru SHU cu sertar cu o muchie activ mrimeacoeficientului de mai înainte 0

V k . Luînd în consideraie egalitatea(4.98) a caracteristicii statice putem scrie:

* * * *11 2 1 1 2

2V V p p

sau:

* ***

* *1 2 1 22

1 2 1 2u p pV

p p (4.99)

Caracteristica static a sistemului HU cu sertar cu o muchieactiv ( 0,5F W úi 1 ) construite dup egalitatea (4.99) (fig.4.38), nu sunt simetrice, deci pentru diferite direcii deacionare a forei caracteristicile sistemului se deosebesc

considerabil.Greúeala static primit din egalitatea (4.99) pentru * 0 p ,

* *2V uV ; 02 V V

V

V

r

Coeficientul de amplificare dup vitez:




288

** *

*

11 22

uV

dV

k pd (4.100)

Dependena * *V

k f p este reprezentat de curba 3 în

fig.4.35. Coeficientul de amplificare dup vitez pentru sarcina nulde dou ori este mai mic ca coeficienii de amplificare a sistemuluicu sertar cu dou úi patru muchii active, dar cu mrimea sarcinii(este primit de suprafaa mai mare a cilindrului) el creúte úi pentru

* 0,5 p devine egal cu coeficientul *V k , sistemului hidraulic deurmrire cu sertar cu dou muchii active.

Cu mrimea sarcinii negative (este primit de suprafaa maimic a cilindrului) coeficientul *

V k se micúoreaz pîn la zero

pentru * 0,5 p . Dac de reorientat SHU (cilindrul hidraulic cu

sertarul de urmrire) la 180 pentru direcia primit de acionare a

sarcinilor, atunci schimbul coeficientului*V k se va descrie cu curba

4 de în fig.4.33. Greúeala de efort o determinm dup ecuaia (4.99), primind

* 0uV :* *

*

*

1 2 1 2

1 2 p

p p

p




289

Fig.4.38.b Caracteristica static a sistemului hidrauliccu sertar cu o muchie activ.

Greúeala de efort se caracterizeaz cu coeficientul deamplificare dup sarcin. Pentru determinarea pk rezolvm ecuaia

(4.99) comparativ cu * p úi îl difereniem dup * :

2*

*2*

1 11;

2 1 1 p

*

*22*

2 1;

1 1 p

k

Sau înlocuind valoarea * din egalitatea (4.99);

2* * *11 2 1 2

2 pk p p (4.101)

Rigiditatea pk acestui sistem (fig.4.35, curba 3) pentru sarcin

nul de dou ori este mai mic decît rigiditatea sistemului HU cu




290

sertar cu dou muchii active, úi de patru ori mai mic decît sistemul

HU cu sertar cu patru muchii active. Dac SHU îl rotim la0

180fa de direcia primit de acionare a sarcinilor, atunci caracterulrigiditii în acest caz se va descrie cu curba 4.

Dup analogie cu SHU examinate se determin zonanesensibilitii (fig.4.36):

* *

*

*

1 2 1 2

1 2

fr fr

p

fr

p p

p

Indicatorii energetici ale sistemelor hidraulice de urmrire

Randamentul sistemelor hidraulice de urmrire examinate se poate determina conform formulei:

* *

00

u

u p

P V p V Q

P Q

(4.102)

unde:*0Q - debitul relativ la intrarea în SHU. Pentru SHU cu sertar cu

patru muchii active:

0 1 3Q Q Q

Înlocuind valorile debitelor 1Q úi 2Q egalitatea (4.77) úi trecîndla valorile relative, primim:

* * * * *00 0

0

11 1 1 1

2Q

QQ p p

k

(4.103)




291

Pentru SHU cu sertar cu dou úi patru muchii active la intrarea

în sertarul de urmrire este necesar s transmitem un debit 1Q , dar întrucît aici se transmite úi debitul suplimentar (cilindrul diferenial)

F W Q care este eliminat din camera tijei, atunci debitul 0Q la

intrarea în sistem trebuie de micúorat cu aceast mrime. Pentru12F W :

*0 1 1 1 2 1 2

1 1 12 2 2Q Q Q Q Q Q Q Q

Înlocuind în aceast egalitate valorile debitelor 1Q úi 2Q , primim

pentru sisteme HU cu sertar cu dou muchii active:

* * * * *0

11 1 2 1 1 2

4Q p p (4.104)

úi pentru SHU cu sertar cu o muchie activ (egalitatea 5.95):* * * *0

11 2 1 1 2

4Q p p (4.105)

Dependena debitului *0Q de sarcina * p este descris de curba

1- pentru SHU cu sertar cu o muchie activ (egalitatea 4.105), 2 – pentru SHU cu sertar cu dou muchii active (egalitatea 4.104) úi 3 –

pentru SHU cu sertar cu patru muchii active (egalitatea 4.104,fig.4.39)




292

Fig.4.39. Dependena debitului la intrarea SHU de sarcin.

Cu linii neîntrerupte se indic dependentele pentru * 0uV iar cu

linii întrerupte pentru*

0,2uV . Dup cum se vede, cu mrireasarcinii debitul la intrarea sistemului se micúoreaz, deci semicsoreaz puterea aplicat, din motivul c sistemul lucreaz cu

. p p const În acelaúi timp mrirea sarcinii aduce la mrirea puterii

utile úi deci úi a randamentului. În afar de aceasta, debitul *0Q se

micúoreaz úi cu mrirea vitezei de urmrire (liniile întrerupte pefig.4.40). Înlocuind în egalitatea (4.102) valoarea vitezei *

uV

sistemelor respective (egalitatea 4.82; 4.90; 4.92) primim expresiilerandamentului SHU cu sertar cu patru muchii active:

* * * *

*

* * * *

1 1 1 1

1 1 1 1

p p p

p p (4.106)

cu dou muchii active:




293

* * * *

** * * *

1 1 1 12 1 1 1 1

p p p

p p (4.107)

cu o muchie activ:

* * *

*

* * *

1 2 1 1 22

1 2 1 1 2

p p p

p p (4.108)

Construite dup egalitile (4.107-4.109) relaiile randamentuluidup sarcin sunt prezentate în fig.4.40, respectiv cu linii întreruptecurbele 4,2 úi 1 pentru viteza de urmrire * 0,2uV .

Evident c cel mai înalt randament îl dein SHU cu sertar cu omuchie activ, iar cel mai jos SHU cu sertar cu patru muchii active.În schimb SHU cu sertar cu patru muchii active poate suportasarcini mari. Randamentul sistemului creúte cu mrirea vitezei de

urmrire din motivul miúcrii debitului la intrare. Pentru SHU cusertar cu patru muchii active randamentul este cu mult mai mare pentru viteza de urmrire * 0,2uV (curba 4). Aceste relaii sunt

valabile pentru vitezele de urmrire constante, deci pentru cazurile,cînd schimbul sarcinii impune deplasarea sertarului, pentru cviteza de urmrire rmîne constant. Din acest motiv concluziilesunt nevalabile pentru sarcini * 1 p pentru SHU cu sertar cu patru

muchii active úi * 0,5 p pentru celelalte.De menionat, c mrirea randamentului cu mrirea sarcinii se

petrece din motivul mririi debitului la intrare *0Q . Dar sursa de

alimentare de fapt nu asigur meninerea condiiei . p p const . De

a asigura în sistem debitul necesar *0Q pentru . p p const , poate




294

Fig.4.40. Dependena randamentului SHU de sarcin.

numai sursa de alimentare, pompa cruia se regleaz dup presiune(automat pentru putere).Ca urmare dependenele primite alerandamentului sînt valabile numai pentru sistemele de urmrire cu

surs de alimentare reglabil (automat de putere), mcar c în acestcaz se vorbeúte de randamentul nu al sistemului de urmrire propriuzis, dar despre o sistem automat complicat. Dac presiunea p p

se menine cu supap de presiune, atunci surplusul de debit seîndreapt în rezervor prin supapa de presiune. În acest caz mrimeala *

0Q nu mreúte randamentul. Pompa trebuie s aib un debit nu

mai mic de *0 1Q pentru SHU cu sertar cu patru muchii active úi

*0 0,5Q pentru SHU cu sertar cu dou muchii active (fig.4.39).

Înlocuind valorile lui *0Q în egalitile (4.102) primim expresiile

randamentului SHU la care presiunea se regleaz cu supapele de presiune: pentru SHU cu sertar cu patru muchii active:

* *u p V (4.109)




295

Pentru SHU cu sertar cu o muchie úi dou muchii:

* *2 u p V (4.110)

Relaiile * f p pentru * 0,2uV construite dup egalitile

(4.109) úi (4.110) sunt prezentate de curbele 2 úi 1 în fig.4.41.Randamentul SHU se mreúte cu mrirea sarcinii úi vitezei demrire, dar este neesenial.

4.5.2. Calculul dinamic al sistemelor hidraulice de urmarire.

Precizia si rigiditatea sistemelor hidraulice de urmrire,determinate de caracteristicile lor statice, pot fi accesibile numaidac va fi asigurat stabilitatea miúcrilor de urmrire a organelor de lucru a masinilor -unelte.

Calculul dinamic trebuie s determine parametrii (sau s verifice parametrii primii in calculele statice) care satisfac parametrilor daia calitaii dinamice a sistemului.

În calculul dinamic se elaboreaz úi în continuare se rezolvecuaiile difereniale a miúcrii organelor de lucru. Aceasta este osarcin foarte important, din motivul c unele elemente alesistemului de urmrire sunt descrise cu caracteristici staticenelineare. Pentru a soluiona problema expus in forma general (în prima aproximaie) se studiaz modelul linearizat al sistemului

hidraulic de urmrire, neglijind cu nelinearitile eseniale de tipulfrecare nelubrifiat (úi saturaia) úi linearizînd caracteristicilestatice.




296

4.5.2.1. Sistemul hidraulic de urmrire cu sertar cu patru

muchii active (fig. 4.41,a).

Calculul dinamic, deci obinerea ecuaiilor difereniale demiúcare a sistemului, rezolvînd în comun ecuaiile de miúcare alichidului în conturul sertar-motor hidraulic úi ecuaia echilibruluidinamic a motorului hidraulic cu organul de lucru.

Ecuaia miúcrii lichidului respective prin fanta stîng úi dreapta sertarului va fi:

'1 2

''4 3

cm s

cm s

Q Q Q Q Q

Q Q Q Q Q (4.111)

unde: ' '',cm cm

Q Q -debiturile pentru compensarea comprimrii (cm)

lichidului úi cedarea elementelor sistemului hidraulic respectiv pentru partea stîng úi dreapt a camerilor cilindrului.

sQ -debitul pentru compensarea pierderilor lichidului (dintr-ocamer a cilindrului în alta).

Adunînd ecuatia (4.112) una cu alta, ecuaia debitelor în sistem:

d cm sQ Q Q Q (4.112)

unde:

1 2 4 3

' ''

1;2

12

d

cm cm cm

Q Q Q Q Q

Q Q Q

(4.113)




297

Fig.4.41,a Sistemul hidraulic de urmrire cu sertar cu patru muchiiactive

Examinm pe rînd componentele acestei egaliti. Debitul d Q se

determin cu debiturile 1 2 3; ;Q Q Q úi 4Q prin fantele sertarului

dirijat care se descriu cu egalitile .2 . Aceste egaliti

reprezint dependene nelineare a dou variabile si 1 p sau si 2 p .

Aceasta aduce la primirea ecuaiilor difereniale nelineare demiúcare a sistemului, soluia crora reprezint mari greuti, iar rezultatele lor au mari abateri de la caracteristicile reale. Întrucîtsistemele de urmrire sunt utilizate în maúini- unelte pentru




298

dispozitive de copiat de mare precizie, atunci variabilele egalitilor

(4.77) au abateri neeseniale de la valorile lor. În aceste conditii este posibil linearizarea relaiilor nelineare în zona abaterilor neesentiale(modificarea) parametrilor. Linearizm ecuaiile (4.77) discompunîndu-le în úirul lui Teilor dup dou variabile

úi 1 p sau úi 2 p . Valorile iniiale ale acestor variabile, în

împrejurarea crora se efectueaz linearizarea, se determin cucondiiile iniiale, cînd organul de lucru se afl în poziie de

echilibru, 1 21 10; ; .2 2 p p p p p p p p p Limitîndu-le cu

primul diferenial al descompunerii, pentru debitul 1Q primim:

0 0 0 01 0 1 1

21 1 1;

2 2 2 2Q Q p Q p

p

Q K K K p p p

sau:0 0

1 0 1

3 1,

4 2Q Q QpQ K K K p

unde:

Qp K - coeficientul de amplificare dup debitul dependent de

sarcin:

0 0 01

1

12Qp Q

p p

bdQ

K K dp p p

Analogic linearizm celelalte egaliti a debitului în dependende sarcina.




299

0 0

1 0 1

0 02 0 1

0 03 0 2

0 04 0 2

3 1

;4 21 1

;4 23 1

;4 21 1

;

4 2

Q Q Qp

Q Q Qp

Q Q Qp

Q Q Qp

Q K K K p

Q K K K p

Q K K K p

Q K K K p

(4.114)

înlocuind valoarea debiturilor (egalitatea 4.114) în egalitatea(4.115) primim:

d pQ Q Q (4.115)

unde:

Q - debitul, dependent de deplasarea sertarului:0QQ K (5.116)

pQ - debitul dependent de sarcina sistemului :

1 2 p Qp QpQ K p p K p (4.117)

Debitul Q necesar pentru deplasarea organului de lucru cu

viteza de urmrire uV , far a lua în consideraie comprimarea

lichidului va fi:

u

dyQ Fv F Fsy

dt (4.118)




300

unde: S - operator de diferentiere (operatorul Laplas)

d s

dt

În calculele difereniale trebuie de luat în consideraiecomprimarea lichidului de lucru în volumele dirijate:

1 ' "2cm cm cmQ Q Q (4.119)

În majoritatea cazurilor pentru conducte scurte, care conecteazdistribuitorul cu motorul hidraulic, practic este suficient s lum înconsideraie numai comprimarea lichidului în camerele cilindruluihidraulic:

' 11 2cm

dpQ V

dt (4.120)

22 2"cm

dpQ V

dt (4.121)

unde:1 2,V V -volumele de lichid comprimate;

1 1 2 2;V FL V FL

1 2; L L - lungimile camerelor cilindrului;

2 -coeficientul raportat al lichidului comprimat luînd în

consideraie cedarea conductelor úi cilindrului hidraulic .




301

În cazul cînd volumul lichidului în conducte este comparabil cu

volumul lichidului din camerele cilindrului hidraulic, este necesar alua în consideratie comprimarea lichidului úi în conducte.Difereniind egalitatea (4.78,) dup timpul t primim:

1 2dp dp

dt dt (4.122)

Înlocuind egalitile (4.119) – (4.121) în egalitatea (4.122) úi

operînd transformri necomplicate, primim:1 14 4cm r r

dpQ FL FL sp

dt

(4.123)

unde: L – lungimea cursei cilindrului

1 2 L L L Curgerile de lichid dintr-o camer a cilindrului hidraulic în alta

este proportional cderii de presiune în camere:

sQ cp (4.124)

unde:c –coeficientul de proporionalitate dependent de dimensiunile

cilindrului hidraulic úi de forma etanúrii.În sfirúit , condiia de echilibru dinamic al organului de lucru va

fi:

2

2

d y dy pF M f p

dt dt

sau în form operativ:




302

2 pF Ms y fsy p (4.125)

unde:M - masa raportat ctre cilindrul hidraulic care deplaseaz

elemente; f - coeficientul componentei forei de frecare, proporional

vitezei de alunecare (coeficientul frecrii viscoase).Ecuaiile primite (4.112), (4.115)-(4.118), (4.123)-(4.125) luînd

în consideraie ecuatia (4.74) de legtur invers reprezint modelulmatematic procesului dinamic al urmaririi.

Rezolvarea comun a ecuaiilor (4.126) modelului matematic alsistemului permite s primim ecuaiile difereniale ale miúcrii, dar rezolvarea lor este foarte complicat. Metoda cea mai simpl pentruanaliza sistemului úi primirea funciilor de transfer este examinareaschemei de structur a sistemului. Aceast schem permite deasemenea uúor s alctuim modelul sistemului pentru calculul ei la

maúini analogice electronice.




303

0

2

-

1

4

-

d cm s

d p

Q

p Qp

cm r

s

Q Q Q QQ Q Q

Q K

Q K p

Q Fsy

Q FL sp

Q cp

pF Ms y fsy p

x y

(4.126)

În baza ecuaiilor (4.126) a modelului matematic s-a construitschema structural a sistemului examinat (fig. 4.41,b). Fcîndaciunile respective cu funciile de transfer ale unor elementedinamice, prin funcia de transfer a sistemului deschis cu aciune decomanda

0

( )14

Q

r Qp

K F W s

s Ms f FL s K c F

(4.127)

úi funcia de transfer a sistemului închis:

0

02 0

( )14

Q

r Qp Q

K F W s

s Ms f FL s K c F s K F (4.128)




304

Fig. 4.41,b Schema structurala a sistemului hidraulic de urmarire.

4.5.2.2. Stabilitatea sistemului hidraulic de urmarire.

Scopul calcului dinamic este determinarea stabilitii sistemuluihidraulic de urmrire. Exist multe metode de determinare astabilitii, care în marea lor parte se bazeaz pe examinarea

caracteristicii de dirijare a sistemului. Ultima se poate primi dupfuncia de transfer a sistemului deschis 1 ( ) 0W s , care se aflnumitor al funciei sistemului închis:

2 010

4 r Qp Q s Ms f FL s K c F s K F

Aceast ecuaie poate fi prezentat în form standard:

2 20 1 2 3 0a s a s a s a (4.129)

unde:




305

14

0 10 0

2

2 30

( )

; ;4

; 1.

r Qpr

Q Q

Qp

Q

ML M K c ML

a a K FK

F f K ca a

FK

Precizia urmririi, ca úi ali indicatori ai calitii sistemului, ausens numai în cazul stabilitii sistemului. Despre ultimul putem judeca dup rdcinile ecuaiei caracteristice (4.129). Dar pentruaceasta este necesar soluia lui. Mai simplu se poate de rspuns laaceast întrebare folosind criteriul stabilitii Gurvita. Întrucitsistemul examinat este descris cu ecuaii de ordinul trei, pentru elcondiiile de stabilitate se exprim, în primul rînd prin coeficieni aiecuaiei caracteristice pozitivi (4.78) úi în al doilea rînd cudeterminantul pozitiv a lui Gurvit, alctuit în baza acestor coeficienti:

0 1 2 3

1 3 1 2

0 2 0 3

0; 0; 0; 0;

0; 1;

a a a a

a a a a sau

a a a a

Dezavantajul criteriului de stabilitate a lui Gurvita esteimposibilitatea a determina rezerva de stabilitate. În afar deaceasta el nu deschide posibilitatea de influent ai unor parametriasupra stabilitatii sistemului. Pentru determinarea acestei influeni,ceea ce este foarte important în cazul sintezei (proiectare) a unuisistem nou, este necesar a construi zonele de stabilitate, deci adetermina aúa zone de valoare a parametrilor, pentru care sistemuleste stabil. Cel mai simplu aceasta se efectueaz dup metoda D-detaliere sau cu ajutorul diagramei Visegradschii.




306

Dup metoda D -detaliere hotarului de ondulaie a stabilitii

coincide egalitatea zero a complexului caracteristic ( ) 0 D j , carese primeúte cu înlocuirea în ecuaia caracteristic (4.129) cuvariantele s cu j . Reieúind din aceasta se determin doua ecuaiide frontier a stabilitii:

23 1

22 0

0

0

X a a

Y a a

sau luind in consideratie valoarea coeficientilor :

0 2 2

2 2

14

4 4 0

Q r Qp

Qp r

X FK fFL M K c

Y F f K c MFL(4.130)

unde:-frecvena oscilaiilor armonice a sistemuluiPentru a determina influena asupra stabilitii suprafeei F ,

trebuie dup egalitatea (4.79) de construit zona stabilitii în planuldoi parametric 0

Q K F . Pentru aceasta în egalitatea (4.130)

înlocuim valorile la toi parametrii sistemului, în afar 0Q K úi F .

Schimbînd acum de la 0 pîn la , calculm 0Q K úi F , care

caracterizeaz hotarul stabilitii. În realitate trebuie schimbat înhotarele apropiate de valoarea real a suprafetei F . Analogic se poate afla influenta altor parametri asupra stabilitii sistemului.

Determinînd influena suprafeei F , a cilindrului, asuprastabilitii sistemului, masei M úi coeficientului c de scurgere alichidului dintr-o camer a cilindrului în alta, dup egalitatea




307

(4.130) construim zona stabilitii pentru urmtoarele valori ai

parametrilor examinai ai sistemului:

01

3

2

2 66

0

1 ; 140 ; 1, 5 10 ;

8, 5 ; 63, 3 ;

9 10 ; 1, 9 ;

0, 007 ;( .4.43).

p

r Q

s p MPa M kg f H m

L cm F cm

cm cm K H Hs

cm fig

Haúurarea este îndreptat în interiorul zonei. Construirea zoneide stabilitate permite s judecm despre influena unor parametri lastabilitatea sistemului. Ca exemplu mrirea coeficientului descurgere c mreúte stabilitatea (fig. 4.42b). Deseori acesta estefolosit pentru asigurarea stabilitii sistemului (marirea rezervei destabilitate) pentru precizia dat a urmaririi. Far micúorareaesenial a preciziei statice, stabilitatea sistemului o maresc cuamortizarea lui artificial (maresc coeficientul de scurgere c cu

conectarea ambelor camere ale cilindrului prin drosel).Pentru cercetarea stabilitii cilindrului, miúcarea cruia sedescrie cu ecuaia diferenial de ordinul trei, Visnegradschii a propus diagrama în coordinate adimensionale U z (fig. 4.42,d).Mrimile adimensionale U z se exprim prin coeficieni aiecuaiei caracteristice (4.129).

1

230

;a

U

a

2

30

;a

z

aS-a demonstrat, c ecuaia hotarului de stabilitate se exprim cu

hiperbola lui Visegradschii 1Uz . Ca urmare, diagrama împarte planul parametrilor studiai în trei zone de baz. În zona I sistemuleste instabil, în zona II stabil úi în zona III-stabil aperiodic. Luîndîn consideraie valorile coeficienilor din ecuaia caracteristica primim expresia parametrilor adimensionali:




308

20

30

2 0

30

1

44

4

r QpQ

Q r

Qp Q

Q r

fFL M K c K U

K F ML

F f K c K F

K F ML

(4.131)

Pentru a studia influena unor parametri asupra stabilitatiisistemului dupa ecuatia (4.131) determinm valorile U úi Z pentrudiferite valori a parametrilor examinai. Dup valorile primite U úiZ pe diagram se construiesc curbele, punctele cruia corespund parametrilor sistemului úi valorilor parametrilor studiai. Sgeata pecurb o îndreapt în direcia maririi acestui parametru. Acum dupdirecia curbei (ctre hotarul stabilitii sau de la ea) judec despreinfluena parametrului asupra stabilitii.

Pe fig.4.42d sunt trasate patru curbe, care caracterizeazinfluena parametrilor P; F,C úi M asupra stabilitii sistemului pentru valorile indicate mai sus ale altor parametri examinai maisus. Evident c marirea presiunii p p sau a masei M mreúte

stabilitatea (curbele respective se aproprie de hotarele stabilitii),iar creúterea suprafetei F úi a coeficientului C mreúte stabilitatea(curbele respective se îndeprteaz de hotarele stabilitii). Punctul

A, a intersectrii tuturor curbelor, caracterizeaza sistemul cu parametrii dai.




309

Fig. 4.42. Zonele stabilitatii sistemului hidraulic de urmarire.

4.5.2.3.Aprecierea calitii reglrii.

Calitatea funcionrii sistemului hidraulic de urmrire secaracterizeaz cu valoarea greúelii, deci diferena dintre valorilereale úi necesare a mrimii reglate.




310

Determinarea indicatorilor calitii e posibil, ca exemplu, dup

curba de trecere a procesului, care este o soluie grafic a ecuaieidifereniale de deplasare a sistemului. Dup cum útim, aceastsoluie este îngreunat. Din acest motiv pentru primirea curbei detrecere a procesului folosim teoria valorilor complexe. Estecunoscut ca fiecare original (funciile pe plan real) corespunde uneiimagini (funcii pe plan complex). Trecerea de la original laimagine úi invers poate fi efectuat, ca exemplu, cu transformrileLaplas. Meritul acestei transformri este, ca operatia de difereniere

úi integrarea original se inlocuiesc cu operaie algebric fat deimagine. Soluia problemei puse se refer la cutarea dup funciade transfer a sistemului închis imaginea mrimii de ieúire, dup cefolosind tabelele originale imaginilor dup Laplas ctre primireaoriginalului, deci expresia analitic a curbei de trecere a procesului.

Întrucît funcia de trecere a sistemului închis reprezint raportulsemnalului de ieúire y(t) úi intrare x(t), ca úi raportul imaginilor dup Laplas y(s) úi x(s) acestor mrimi:

0( ) ( )( ) ( ) ( )

y t y sW s

x t x s

din aceast egalitate uúor se determin imaginile dup Laplasy(s) mrimii la ieúire:

0( ) ( ) ( ) y s W s x s (4.132)

Frecvent pentru cercetarea sistemelor de urmrire se folosescaciuni de inrare tipice în form de funcie în trepte. Ea reprezintun salt brusc a aciunii de dirijare.

Ca exemplu, în cazul nostru aceasta este deplasarea sertarului deurmrire la o mrime oarecare 0 x t . Imaginea ei dup deplasare

va fi:




311

0

( )

x

x s s (4.133)Fie ca soluia egalitii caracteristice (4.129) d trei radacini:

1 2 1 1 2 1; ; ; . S S j S S j

Atunci funcia de transfer a sistemei închise poate fi propus ca:

2 2

1 2 1

( )A

W s s S s S

(4.134)

unde:

04 Q

r

K A

ML

Înlocuind în formula (4.132) valoarea marimii ( ) x s si

0( )W s [egalitatile (5.133), (5.134)] primim imaginea dup Laplas a

mrimii de ieúire: 02 2

1 2 1

( )Ax

y s S s S s S

Acum dup tabelele de coincidere a originalului imaginii Laplasgsim originalul, deci ecuaia curbei procesului de trecere:

2 10 0 1 0( ) sin S t S t

y t Ax A l t l K

(4.135)

unde:

0 22 2 212 1 2 1 1

1 1; A

S S S




312

02 21 1 2 1

0 2 21 2 1

1 1

2 1 2

1;

1;

;

B S S S

K S S

arctg arctg S S S

Dup egalitatea (4.135) pentru marimile parametrilor de maiinainte a sistemului examinat este construit curba procesului detrecere (fig.4.43). Ea arat precizia de urmrire în fiecare momentde timp al procesului de trecere.

Tendina sistemului ctre ondulaii, ca urmare úi rezervastabilitii, pot fi caracterizate cu marimea maximal de ieúire

max y sau suprareglarea . Suprareglarea admisibila se determin în

baza experienei de exploatare a sistemelor de urmarire. Pentrusistemele cu dispozitive de copiere în maúini -unelte suprareglareaadmisibila 50% . În unele cazuri nu este admis, în altele este

poate pina la 70%. Rapiditatea de funcionare a sistemului se apreciaza cu nivelul

stabilitii u sau cu timpul procesului de trecere t t . Nivelul de

stabilitate este o mrime absolut. În cazul nostru 1u S pentru ca

1 2 S S . Timpul procesului de trecere t t -momentul de aplicare laintrare a semnalului variabil pîn în momentul cînd jocul mrimii deieúire nu depúeúte jocul admisibil de la marimea ei stabilit.

Pentru sistemele de urmrire a maúinilor- unelte de obicei1...5 % . Timpul procesului de trecere se determin dup




313

curba procesului de trecere. Marimea limit a timpului t t poate fi

determinat analitic:0

1 1lnt t

Rezerva stabilitii sistemului se apreciaz cu aúa un indice alcalitaii, ca ondulaia 0 , care reprezint raportul radcinei

(frecvena ondulaiei unghiulare) ctre (coeficientul de

amortizare): 10

2 S .

Fig.4.43. Curba procesului de trecere a sistemului de urmrire.

Ondulaia admisibil a sistemului de urmrire:

0

2

1ln1




314

unde:

– amortizarea pentru o perioad.Pentru sisteme de urmrire normale ca optimal se poate primiamortizarea 80...90 %, fiindc în acest caz chiar în cazul

suprareglrii 50% , abaterea mrimii la ieúire dup douondulaii nu depúeúte (2-0,5 )% mrimii ei stabilite. Pentruvaloarea 80% ondulatia admisibil 0 3 .

4.6. Dispozitive de corecie a sistemelor hidraulice deurmrire.

Cele mai importante neajunsuri a sistemelor hidraulice deurmarire dup o coordonat cu reglare rezistiv – neuniformitateavitezei V pe conturul de prelucrare (fig.4.26). Aceast vitezdepinde de unghiul de înclinare a profilului:

1

cosv

v

Ca urmare, pentru prelucrarea pieselor profilate, pentru careunghiul se schimb în limite mari, viteza rezultant pe contur V prelucrrii se schimb tot în limite mari. Aceasta la rindul su aducela greúeli de prelucrare nestabile úi calitatea prelucrarii suprafeei pe

lungimea piesei prelucrate. În afar de aceasta pentru viteze mari deurmrire úi sarcini, sistemele de urmrire a dispozitivelor de copiatse caracterizeaz cu greúeli mari de urmarire, care nu întotdeaunasatisfac cerinele tehnice impuse pentru maúini -unelte. Pentruasigurarea vitezei rezultante constante pe conturul prelucrrii, úi pentru micúorarea greúelii de urmrire se folosesc diferitedispozitive de corecie.




315

4.6.1. Dispozitive de corecie pentru asigurarea vitezei

constante pe contur.Aúa o corecie în sistemele de urmrire cu o coordonat seasigur din contul schimbului automat a vitezei în aúa fel, carezultanta s rmîn constant. Schema la aúa un sistem hidraulic deurmrire este prezentat în fig. 4.44. Aici viteza de urmarire uV este

îndreptat sub un unghi 90 y fat de cea dat 3V .

Pentru miúcarea de urmrire a cruciorului de lucru 4 este

folosit sistemul de urmrire cu sertar cu patru muchii active 5 úicilindrul hidraulic nemiúcat 6. Scula 1, întrit pe cruciorul deurmarire 4, prelucreaz piesa 2, repetînd (imprimind) pe ea profilulúablonului 3. Lichidului eliberat din cilindrul de urmarire 6, prinsertarul 5 se îndreapt spre evacuare prin droselul la ieúire ies S .

Viteza dat a suportului se efectueaz cu cilindrul hidraulic 7, iar evacuarea lichidului din acest cilindru se efectueaz prin droselul deevacuare

ev

S . Evident c cderea de presiuneies

p úiev

p la

droseleleies S úi

ev S este proporional patratului debitului lichidului,

care trece prin ele úi evacuate respectiv din cilindrele de urmrire úicel dat, úi deci patratului vitezei deplasrii cilindrelor de urmrire úicel dat. Uniformitatea vitezei rezultante se menine permanent cusuma cderii presiunii a lichidului în cele doua drosele i S úi 3 S ,

vitezei de urmrire úi cea dat: .ies ev p p const . Aceast

constant se menine cu dispozitivul de corecie 8. Evident cmarimea constant a sumei presiunilor ies p úi ev p este echivalent

cu suma constant a patratelor vitezei de urmrire úi cea dat:2 2 .ies evv v const La rindul su, suma constant a patratelor vitezei

uV úi 3V 90 corespunde legii circulare (cercului) úi asigur

viteza constant a rezultantei pe contur. Functioneaz sistemul în




316

felul urmtor. Presiunea ies p pe suprafaa cilindrului ies f a

sertarului de corecie 8, iar presiunea ev p pe suprafaa ev f aaceluiaúi sertar. Din alt parte, asupra sertarului 8 acioneaz practicun efort constant A a arcului. Dac unghiul înclinrii profilului

piesei prelucrate se mreúte, se mreúte viteza de urmrire uV , úi

ca urmare, úi debitul lichidului, evacuate din cilindrul de urmrire îndroselul la ieúire ies S .

Fig.4.44. Schema sistemei hidraulice de urmrire cudispozitive de corecie pentru meninereavitezei constante pe profilul de prelucrare.

Aceasta aduce la mrirea presiuniiies p care acioneaz asupra

suprafetei ies f a sertarului 8. Ca urmare sertarul 8 se deplaseaz în




317

jos úi acoper fanta de droselare pentru evacuarea lichidului

cilindrului dat. În rezultatul acesteia se micúoreaz viteza dedeplasare a cilindrului dat úi presiunea ev p , aúa ca suma

presiunilor ies p úi ev p rmîne constant. Cu marirea unghiului

viteza miúcrii de urmrire se micúoreaz, cade úi presiuneaies p .

Atunci sertarul 8 se ridic úi micúoreaz rezistena de trecere alichidului din cilindrul dat spre evacuare, ceea ce aduce la mrireavitezei date úi respectiv a presiunii ev p .

Condiia echilibrului static a sertarului de corectie 8 se exprim prin ecuatia :

ies ies ev ev p f p f A (4.136)

Debiturile lichidului, evacuat din cilindrele de urmrire úi cel datúi trecînd prin droselele de evacuare ies S úi ev S poate fi exprimat

prin urmtoarele relaii :

2

2

2

ies ies ies ies ies ies

ies ies ies ies ies

ev ev ev ev ev ev

Q V F S p

Q V F S

Q V F S p

(4.137)

unde : ;ies ev - coeficientele de debit prin droselele de

evacuare ; ;ies ev S S - suprafetele droselelor la evacuare ;

Determinind din egalitatea (4.137) presiunile ies p úi ev p úi

înlocuindu-le în egalitatea (4.136), primim ecuaia elipsei :2 2

2 2 2 23

2 22 2

ies ev

ies ies ev

ies ies ev ev

V V

A S A S f F f F

(4.138)




318

Dac sertarul de corecie 8 este îndeplinit aúa ca s fieîndeplinit condiia :

2

,ies ies

ev ev

F F F F

atunci coraportul semiaxei elipsei va depinde numai dedeschiderea droselelor de evacuare :

;ies ies

ev ev

S a

b S

Fig.4.45.Interpretarea grafica a legii deschimbare a rezultantei vitezei.




319

Pentru deschideri echivalente a droselelor de

evacuare ies ies ev ev S S úi 1a b . Atunci ecuatia (4.138) esteecuaia circumferinei, ceea ce corespunde legii constante a vitezeirezultante (fig.4.46). Dup aceast lege 1 2V V V . Valoarea

vitezei rezultante V se determin cu marimea de deschidere adroselelor de evacuare.

Legea de schimb dup elips a rezultantei vitezei tot areimportan practic, fiindc în unele cazuri pentru prelucrarea

axelor treptate, este de dorit ca viteza de urmarire sa fie mai micca cea dat.

4.6.2. Dispozitive de corecie pentru compensarea greúelii deurmrire dup efort.

În cazul sarcinilor mari în sistemele de urmrire un roldeterminant asupra preciziei de urmrire o are greúeala de efort. În primul rînd aceasta se refer la dispozitivele de copiere astrungurilor, maúinilor -unelte de frezat, strunjit úi al altor maúini-unelte care se caracterizeaz cu fore mari de aúchiere. Pentrumrirea preciziei de urmrire în aceste cazuri pot fi utilizatedispozitive de corecie, funcionarea crora este bazat pecompensarea la o mare parte a greúelii de efort a sistemului.

În sistemul de urmrire cu sertar cu o muchie activ balana

debiturilor de lichid se exprim prin ecuaia (4.95). Cu mrireasarcinii p (fig.4.37) se mreúte presiunea P1 în camera pistonului

cilindrului hidraulic. Aceasta aduce la micúorarea debitului 1Q din

motivul cderii de presiune p i p p p , în drosel úi mrirea

debitului 2Q . Dac miúcarea de urmrire lipseúte ecuatia (4.95) are

urmtoarea form : 1 2Q Q . Cum a fost menionat, mrirea sarcinii




320

nu respect aceast egalitate. În sistemul care funcioneaz

egalitatea debitelor 1 2Q Q se menine din contul schimbriiconductivitii droselului de urmrire. Cu mrirea sarcinii sertarulse deplaseaz la marimea greúelei , micúorînd seciunea de trecerea droselului de urmrire. În acest caz 1Q ecuaia (4.90) poate fi

prezentat în forma :

0

2 2d d p i S p p b

(4.139)

Ca urmare, din cauza deplasrii sertarului la mrimea se pstreaz egalitatea debiturilor 1 2Q Q , mcar c valoarea lor

absolut se micúoreaz cu mrirea sarcinii (efectul droselarii).Dar deplasarea a sertarului pentru ‘‘reinerea’’ sarcinii este

greúeala de efort. Este necesar pentru schimbarea presiunii 1 p .

Ideea dispozitivului de corecie const în urmtoarea, ca s schimbe presiunea 1 p nu din contul deplasrii sertarului de urmrire (din

contul greselii), dar din contul schimbrii seciunii de trecere adroselului permanent. În acest caz cu marirea sarcinii creúte presiunea 1 p se asigur mrimea seciunii de trecere a droselului

permanent, iar sertarul de urmrire rmîne nemiúcat : 0 . Întrucît

0 , iar suprafaa de trecere a seciunii droselului permanentacuma este variabil Sdr, ecuaia (4.139) are urmatoarea form:

0

2 2d d p i i S p p b p

Din aceast egalitate se determin legea schimbrii seciunii detrecere Sdr a droselului de la intrare :




321

0i

dr dr p i

p S b

p p

sau în mrimi adimensionale :

1 2 *

1 2 *dr dr

p S

p (4.140)

Ecuaia (4.140) demonstreaz cum trebuie s se schimbesuprafaa de trecere a droselului de la intrare dr S în funcie de * p

(fig.4.46, curba 1).

Fig.4.46. Dependena suprafeei de trecere a droselului de laintrare de sarcin.




322

Dependena este nelineara úi de aceea se realizeaz greu. Dar în

diapazonul de schimbare a sarcinii*

0...1 / 3 p p curbura ei estemic (neînsemnat) úi de aceea cu o greúeal mic poate fischimbat cu o dependent linear (curba 1). Aúa o dependen esteuúor de realizat, ca exemplu, folosind drosel cu sector cu arc,caracteristica cruia corespunde dreptei 2. În locul droselului permanent în sistemul de urmrire cu aúa un dispozitiv de corecie(fig.4.47a) se foloseúte drosel cu sertar 1, suprafaa de trecere a

cruia dr S depinde de presiunea 1 p (care transmite în partea de josa suprafeei frontale prin demferul 2) deci de la sarcina p asistemului. Dac vom realiza legea de schimbare a suprafetei detrecerte Sdr a droselului de la intrare, descris cu ecuatia (4.140),atunci greúeala de efort a sistemului se compenseaz total. În acestcaz precizia de urmrire putem s-o determinm din egalitatea(4.140) caracteristicii statice, înlocuind în ea dr S [egalitatea

(4.140)]*

*

2*

1 2uV

p

Evident c greúeala de urmrire al acestui sistem este mai mic(la marimea greúelii de efort), ca greúeala sistemului de urmrireobiúnuit cu sertar cu o muchie activ [ecuatia (4.139)].

Este de mentionat c în sistemul cu un aúa dispozitiv de corecie(fig.4.47) greúeala de efort se completeaz nu pe deplin, din motivulc se realizeaz nu legea dat (fig.5.48, curba 1) dar ceaaproximativ (curba 2). Dar nectînd la aceasta precizia deurmrire a sistemului este cu mult mai înalt decît a sistemului deurmrire obiúnuit, mai cu seam pentru sarcini mari.




323

a)

b)Fig.4.47 Schema sistemului de urmarire cu dispozitiv de corectie:a)-cu greseala de efort ;b)-greseala de viteza




324

4.6.3.Dispozitive de corecie a greúelei de vitez de urmrire.

În sistemele de copiat a maúinilor- unelte de finisat predominanteste greúeala de urmrire dup vitez întrucît forele de aúchiere înacest caz sunt neinsemnate, iar tendina de a mri productivitateamuncii aduce la lucru cu viteze mari de urmrire. Pentru (marirea)ridicarea preciziei de prelucrare pentru aúa sisteme de urmrirefolosesc dispozitive de corecie care compenseaz greúeala de viteza sistemei de urmrire.

Analogic celui precedent în sistemul examinat (fig.5.49b) piesa

4 úi sablonul 5 primeúte rotire sincron, úi sablonul 5 prin palpatorul7 deplaseaz sertarul de urmrire 12 din poziia neutr. Aceastaschimb fantele de droselare 8,9,10 si 11, úi ca urmare cderea de presiune în camerele cilindrului hidraulic. Ca rezultat organul delucru 2, care are cuitul 3, urmreúte deplasarea sertarului,miúcîndu-se în direcia ghidajelor de rostogolire 1.

Compensarea prii de greúeala dup vitez se realizeaz cuaceia, c în una din magistralele dirijrii, care conecteaz sertarul deurmrire úi camerele de lucru ale cilindrului hidraulic, este instalatdroselul 6. Sistemul este dotat cu dispozitivul de corecie 26 cusertar cu patru muchii active 16, camerele frontale 15 si 19 cruiacu arcurile instalate în ele 14 úi 20 cu rigiditatea necesar suntconectate la linia hidraulic de dirijare din ambele pri aledroselului 6. Alimentarea sertarului de urmrire úi corecia seefectueaz de la pompa 17 presiunea fiind reglat de supapa de

presiune 18.Într-un sistem de urmrire obiúnuit (far dispozitiv de urmrire)deplasarea cilindrului hidraulic 2 este posibil numai dac în cameralui de lucru este transmis debitul necesar pentru asigurarea vitezeirespective, ce se asigur cu deplasarea sertarului de urmrire 12 din poziia neutr. Deplasarea sertarului 12 este necesar chiar úi în cazullipsei de sarcin. Ca urmare, cu cit este mai mare viteza deurmrire, cu atit mai mult trebuie deplasat sertarul de urmrire 12




325

fat de corp, deci cu cît mai mult se schimb distana (a), cu atît mai

mare este greúeala de urmrire.În sistemul (fig.4.47b) în cazul primirii semnalului de dirijare laintrare, deci cu deplasarea sertarului de urmrire 12, în stînga (caexemplu), lichidul se deplaseaz în camera pistonului cilindruluihidraulic 2 prin droselul 6, în rezultatul cruia în el se formeaz ocdere de presiune ¨p=p1-p2. Cderea de presiune este cu atit maimare cu cit viteza de deplasare a cilindrului hidraulic este mai mare.Întrucît o parte a liniei hidraulice de dirijare pîna úi dup droselul 6

este conectat cu camerele laterale 15 úi 19 a sertarului de corecie16, atunci ultimul primeúte deplasarea în jos dup schem. Înrezultatul acesta camerele cilindrului hidraulic 2 prin droselul 6 intr debit suplimentar de lichid din camera dintre droselul 25 prinlinia hidraulic 24. Din camera tijei cilindrului hidraulic 2 debitulsuplimentar de lichid se deplaseaz spre scurgerea prin liniahidraulic 22 úi prin camera dintre drosel 23. Schema esteîndeplinit aúa ca debitul suplimentar al lichidului, care intr însistem prin sertarul de corecie 16, din nou trece prin droselul 6 úi caurmare, cderea de presiuni în el tot timpul va fi proporionaldebitului total în sistem. Ca urmare deplasarea sertarului de corecie16 din poziia neutr, iar debitul suplimentar de lichid prin el este proportional vitezei de deplasare (urmarire).

Rigiditatea arcurilor 14 si 20 se selecteaz reieúind din condiiaasigurrii aúa o deplasare a sertarului 16, pentru care prin el s

treac tot acelaúi debit, care va fi asigurat de sertarul de urmrire 12 far dispozitivul de urmrire pentru aceiaúi vitez de urmrire.Amortizoarele 18 úi 21sunt instalate pentru prevenirea posibilelor autooscilaii sistemului ca urmare a deplasrii bruúte a sertarului 16.Pentru inversarea sistemului la droselul 6 se formeaz o cdere de presiune invers ¨p=p2-p1 úi sertarul de corecie 16 se deplaseazîn sus pe schem, dînd în camera tijei cilindrului hidraulic 2 undebit suplimentar de lichid prin camera dintre drosele 23 úi linia




326

hidraulic 22. Întrucît debitul lichidului evacuat din sistem prin

droselul 6 este proportional vitezei de urmrire, úi în acest cazdeplasarea sertarului de corecie 16 (úi debitul prin el) este proporional cu viteza de urmrire.

Deci, în acest sistem, pentru a asigura viteza de urmrirenecesar a cilindrului hidraulic 2 (în dependen de înclinarea profilului), sertarul de urmrire 12 practic nu se deplaseaz fa decorpul sau (debitul necesar se asigura de dispozitivul de corecie),ceea ce aduce la meninerea distantei aproximativ constante (a)

indiferent de viteza de urmrire. De fapt în acest sistem este folositun contur adugator luntric cu legtura pozitiv invers dupavitez, ceea ce permite aproape în întregime s compenseze parteavitezei de urmrire. În acest sistem sertarul de corecie dirijeaz cucderea de presiune în droselul 6, care prezint o relaie nelineardup debit úi este greu de realizat. In cazul realizarii exacte a acesteirelatii greseala de urmarire in loc de ecuatia (4.83) se determina

dupa expresia : 1 * 1 **1 * 1 *

p p p p

În realitate greúeala urmririi este puin mai mare, din motivulc se realizeaz relaia aproximativ a debitului în dependen dedeplasarea sertarului de corecie. Acest sistem asigur o precizieînalt, pentru c se compenseaz aproape în întregime greúeala dupvitez, care pentru acest sistem este dominanta.

4.7 Sistemele hidraulice de urmrire dup dou úi mai multecoordonate.

Sistemul hidraulic de urmrire dup dou coordonate suntutilizate, cînd profilul piesei prelucrate se reproduce cu miúcareinversat pe ambele coordonate (pentru conture prelucrate închise).




327

Se dirijeaz sistemul simultan pe dou coordonate de la o intrare

(palpator).Elementele de baz ale sistemelor de urmrire dup doucoordonate progamator, senzor de vitez , distribuitor sinusoidal,dou cilindre hidraulice de efort úi mecanismul dirijrii automate de poziie cu distribuitorul sinusoidal.

Utilizat în sistemele de urmrire dup dou coordonate(fig.5.90) distribuitorul sinusoidal const din cama 9 úi dou sertarede urmrire 8 úi 10 amplasate sub unghi de 90° unul fat de cellalt,

care dirijeaz cu cilindrele de efort 6 úi 7 pentru deplasarea pe doucoordonate a capului de frezat 5.Pentru a primi o miúcare a sertarelor de urmrire 8 úi 10

proporional cosinusului úi sinusului unghiului de rotire a camei 9, profilul ultimului trebuie s fie fabricat dup Cardioide:

cosr l unde:

- raz-vector al profilului camei;r-raza medie a camei;l- deplasarea maxim a sertarului.Fabricarea acestui tip de cam reprezint greutai în fabricarea

lui tehnologic, din acest motiv în realitate se folosesc excentriciobiúnuii.

Cu rotirea excentricului 9 în jurul axei 0 sertarele de urmrire 8 úi 10 primesc deplasri x úi y proporionale excentricitii e

aproximativ sinusului úi cosinusului unghiului de rotire aexcentricului. Din triunghiul OAB primim:

2 2 2 2 cos AB OA OB OA OB

Rezolvînd aceast ecuaie luînd în consideraie c OA e úi AB r - raza excentricului, primim:

2 2 2cos cosOB e e r e




328

Fig.4.48 Schema principal a sistemului hidraulic

de urmrire dup dou coordonate.

Deplasarea sertarului pentru rotirea excentricului la un unghi va fi: x OB r . Pentru sertarul 8.

22

2cos 1 1 sine

x e r r




329

úi pentru sertarul 10

22

2cos 1 1 cose

y e r r

Ca urmare, cu schimbul camei, executat dup Cardioide, peexcentric se include greseala:

22

21 1 sin

e

r r

Pentru o raz mare r úi excentricitate e mic în maúini-unelte50 70 ; 1 1,5r mm l mm ; l=(1…1,5)mm) greseala

constituie 1 2 % úi ea poate fi neglijat.

Debiturile, primite de cilindrele hidraulice de urmrire 6 úi 7 úi

ca urmare úi vitezele x V úi yV de deplasare sunt proporionale cudeplasrile x úi y a sertarelor 8 úi 10. Aceasta aduce la aceia, cviteza rezultant V de deplasare a oricrui punct a capului de frezat5 dup direcie coincide cu direcia excentricitii (cu unghiul derotire a excentricului), iar dup valoare proportional cuexcentricitatea e . Ca urmare, palpativul 4 úi freza 2 întotdeauna sedeplaseaz în direcia rotirii excentricului (sageata pe excentric).

Dac în procesul prelucrrii corect de rotit excentricul (casageata pe el în fiecare moment de timp s coincid cu direciatangentei în acest punct de prelucrare a profilului) atunci frezaocoleúte conturul piesei prelucrînd profilul dat. Aúa o rotire aexcentricului asigur mecanismul de dirijare a poziieidistribuitorului sinusoidal, care la rîndul su este dirijat de sensorulde dezacord. Sensorul de dezacord este compus din palpatorul 4 úi pîrghia 14, care se rotesc relativ suportului 15 úi a sertarului de




330

urmrire 11, care ocup poziia neutr cu rotirea palpatorului 4 a

pîrghiei 14 la un unghi mic (1-1,5).Funcioneaz sistemul de urmrire în felul urmtor. În poziiainiial palpatorul 4 nu se atinge de úablonul 3, iar freza 2 – piesei 1.Aceasta înseamn, c cu pornirea sistemului sertarul 11 se afl mai jos de pozitia neutral si motorul hidraulic 12 încet roteúteexcentricul 9. Operatorul instaleaz direcia excentricului aúa ca palpatorul se apropie de úablon, iar freza de pies aproximativ duptangenta ctre conturul de prelucrare. Cînd palpatorul se va atinge

de sablon, miúcarea se va continua úi úablonul 8 va roti palpatorul 4 úi pîrghia 14 în suportul sferic 15, în rezultatul creia sectorul 11 seva ridica pîn la poziia neutr. În acest caz excentricul va terminarotirea, iar freza se va miúca în direcia excentricitii. Aceasta se vacontinua pîn palpatorul nu va începe ori a se deprta de úablon saus ptrund (conform profilului piesei). Dac miúcarea va fiîndreptat în interiorul úablonului (piesei) atunci sablonul úi maimult va roti palpatorul, sertarul 11 se va miúca mai sus de poziianeutr úi motorul hidraulic 12 va începe a roti excentricul 9 îndirecia opus.

Ca urmare direcia miúcrii de avans la început se apropie dupdirecia tangentei ctre contur în punctul prelucrrii, iar pe urma vatrece peste ea, pentru c pentru rotirea sertarului 11 în poziia neutreste necesar ca palpatorul 4 s se deprteze de sablonul 3.

În aúa caz, excentricul distribuitorului sinusoidal se va roti pîna

cînd, palpatorul nu se va începe a înltura de úablon (freza de la piesa). Aceasta aduce la aceea, ca presiunea sablonului asupra palpatorului se micsoreaz úi sertarul 11 se coboar mai jos de pozitia neutr.

Motorul hidraulic 12 se inverseaz úi începe a roti excentricul 9 din nou spre pies (sablon) aúa ca direcia avansului întîi se apropiectre direcia dup tangenta catre contur in punctul de prelucrare, iar pe urma trece peste ea etc.




331

Ca rezultat palpatorul efectueaz o miúcare degresat fa de

profilul úablonului (freza fat de profilul piesei) care se determincu unghiul dintre tangent fa de profilul prelucrrii úi abatereamaximal direciei de miúcare. În loc de profilul dat primesc profilul indicat în fig.4.44 (cu linie întrerupt). Pentru a micúoraamplituda miúcrii degresat, s marim precizia úi copierea lin,folosesc instalaia excentric a palpatorului fat de axa rotiriiexcentricului a distribuitorului sinusoidal.

Pentu ridicarea preciziei de copiere pentru prelucrarea

suprafeelor cu profilul sunt folosite cele patru fante de jos alsertarului 11 din poziia neutra în sus sau în jos cu mrimea maimare de deschiderea iniial ale acestor fante, scurgerea lichiduluidin cilindre se îngreleaz úi avansul de copiere în timpul deplasrii pe o poriune brusc a profilului se micúoreaz, datorit cruia semicúoreaz greúeala de copiere.

Sistemele de urmrire dup dou coordonate se pot folosi pentru prelucrarea suprafeelor voluminoase complicate, ceea ce asigurcu avans periodic dupa coordonata a treia. Aceste sisteme suntfoarte complicate ca construcie. Din acest motiv aceste sisteme deurmrire dup trei coordonate nu au gsit implimentare în producie.




332

5. SISTEME HIDRAULICE DE ACIONARE ùI

AUTOMATIZARE UTILIZATE PENTRU REALIZAREAUNOR OPERAIUNI AUXILIARE.

Sistemele hidraulice de acionare reprezint excelente mijloacede mecanizare úi automatizare a unor operaii auxiliare, cum sânt:deplasarea sau rotirea rapid sau lent a unor sarcini, frânarea, poziionarea úi blocarea unor snii, sarcini sau subansambluri,echilibrarea unor mase suspendate, suspendarea hidraulic a unor

elemente de rotaie sau translaie (snii, lagre, platouri, úurub- piuli etc.), comutarea unor baladoare, ambreiaje sau cuplaje,transferul unor semifabricate, scule, palete etc., atât la maúinile-unelte cît úi la alte categorii de maúini.

Folosirea sistemelor hidrostatice în astfel de împrejurri reduceefortul fizic al operatorului uman, mreúte considerabil productivitatea úi precizia efecturii operaiei în cauz,îmbunteúte calitatea de exploatare a maúinilor, instalaiilor úiutilajelor respective.

5.1. Sisteme hidraulice de transport si alimentarea cusemifabricate úi scule.

Tipul úi structura sistemului de transport úi alimentare automatcu semifabricate úi scule a maúinilor-unelte depind de forma úi

mrimea acestora, de traiectoriile pe care se vor deplasa, tipulmaúinii, poziia axului principal, ciclul de funcionare a maúinii etc.

5.1.1. Sisteme hidraulice de alimentare cu semifabricateindividuale.

Fiind forma cea mai rspândit de alimentare a maúinilor-unelte,exist o mare varietate de structuri úi variante de mecanisme de



Cap. 5. Sisteme hidraulice de acionare úi automatizare utilizate pentrurealizarea unor operaiuni auxiliare

333

alimentare, începând cu cea mai simpl menghin hidraulic, care

realizeaz doar strângerea, úi terminând cu roboii industriali cuinteligen artificial.

Fig.5.1. Schema hidraulic a unei menghine hidraulice.




334

a)

b)Fig.5.2. Schema hidraulic.

a) pârghie mobil úi amplificator cu pârghie.b) sistem cu ambele prisme mobile úi amplificator cu angrenaj.




335

În figura 5.1 este reprezentat o menghin hidraulic pentru

strângerea semifabricatului Sf ; fora de strângere FS asigurându-secu acumulatorul A, care realizeaz nu numai valoarea nominal aforei Fs, prin motorul hidraulic de strângere MHL, ci úi meninereaconstant a acesteia. Aceasta se asigur prin poziia distribuitorului D1, úi valoarea p a presiunii de alimentare a motorului, de ctreacumulator. Când presiunea scade, valva maximal SP1 se închide, pompa PH debitând în magistrala de presiune pân la ridicareaacesteia la valoarea dorit, dup care pompa se va racorda

automat la rezervor prin SP1.Preluarea efortului de strângere de ctre o pern de lichid nu este

recomandat, aúa c, de preferin, se utilizeaz un sistem cuelement final mecanic, care poate realiza úi o amplificare a forei. Înfigura 5.2 sînt reprezentate spre exemplificare, un sistem cu o pârghie mobil úi amplificator cu pârghii (fig. 5.2, a) úi un sistem cuambele prisme mobile úi amplificator cu angrenaj (fig. 5.2, b).

Alimentarea automat cu semifabricate individuale cu prindereaîn axul principal, la maúinile-unelte de tipul strungurilor, în carestrângerea semifabricatului se realizeaz prin deplasarea úurubuluiS, la rotirea piuliei 3, având deci dubl amplificare cu úurub úi pârghiile P . Un alt exemplu este reprezentat în figura 5.3, a úi b,având motor hidraulic, linear cu miúcare de rotaie MHL fixat peaxul principal A.Pr.

La aceste sisteme trebuie avut în vedere c întregul subansamblu

al motorului hidraulic se roteúte, urmînd s fie legat de sursa de presiune staionar, alimentarea fcându-se prin conductele C1 úiC2 (fig. 5.3, b).

Piesa fix în care se monteaz conductele de legtur 1 trebuies aib canale de legtur permanent cu pompa úi rezervoarele 2 úi3, precum úi cu camerele motorului hidraulic 4 úi 5.




336

Fig.5.3, a, b. Sisteme hidraulice de alimentare cu semifabricateindividuale.

Mecanismele care s-au impus în ultima perioad, atât pentrualimentarea cu piese din prima categorie, cît úi din cea de a doua,sînt manipulatoarele automate úi roboii industriali.




337

Manipulatoarele au una, dou sau patru mâini mecanice care

realizeaz succesiv toate miúcrile necesare pentru alimentarea cusemifabricate úi evacuarea pieselor prelucrate dup o anumitciclogram de funcionare secvenial.

În figura 5.4, a úi b, sînt reprezentate schematic doumanipulatoare cu dou úi, respectiv, patru brae M1—M4 pentrualimentarea unor strunguri automate multiax SAM . Piesele finite úisemifabricatele se afl pe benzile transportoare BT2 úi, respectiv, BT1 (fig. 5.4, a), de unde sînt luate de mâna mecanic M1 úi depuse

de M2.Succesiunea fazelor de lucru poate fi stabilit, dup cum

urmeaz: poziia de pe figur corespunde evacurii piesei finite P, pentru care cruciorul C se va deplasa spre stâng pe traversa fixTF úi mâna M2 va depune piesa pe banda BT2, revenind în aceeaúi poziie, apoi mâna mecanic M1 va coborî úi va lua un semifabricatde pe banda BT1 , ridicându-se cu el. Cruciorul se va deplasa apoi

în sens invers, aducând un nou semifabricat în postul de lucru,aúteptând ca braul de alimentare BA s aduc, dup terminarea prelucrrii, piesa finit în punctul de preluare O. Mâna M2 vacoborî, va prelua piesa din braul BA úi o va ridica în poziia de pedesen, dup care mâna M1 va coborî cu semifabricatul, pe care-1are în dispozitivul de apucare úi-1 va depune în braul BA,retrgându-se apoi în poziia de aúteptare de pe figur. Dup acestemiúcri ciclul se repet.

Sistemul din figura 5.4, b are o funcionare similar, deosebireaconstând în manevrarea simultan a câte dou piese, pentru careeste prevzut cu patru brae.

O alt deosebire const în rotirea braului BO, în locul translrii,iar banda transportoare se va deplasa secvenial înspre axele principale, spre deosebire de primele care se deplaseaz paralel cuacestea.




338

a

F i g . 5 . 4 . a

) M a n i p u l a t o r c u d o u a b r a e ,

b ) M a n i p u l a t o r c u p a t r u b r a e




339

b




340

Fig.5.5. Schema hidraulic a unui manipulator.

O schem hidraulic simplificat de acionare a unuimanipulator (având mâini mecanice convergente) este reprezentatîn figura 5.5, în care s-au evideniat miúcrile úi motoarelehidraulice aferente pentru alimentarea automat a unei maúini-unelte. Cu MHL1 úi MHL2 s-au notat motoarele care asigurcoborârea úi ridicarea mâinilor mecanice M1 úi M2; cu MHDA1 úi MHDA2 s-au notat motoarele cu aciune simpl care realizeaz




341

deschiderea dispozitivelor de apucare DA1 úi DA2 (strângerea se

face cu arcuri), iar cu MHC s-a notat motorul care deplaseazcruciorul C pe traversa TF, între poziia de alimentare úi bandatransportoare.

Comenzile secveniale se realizeaz cu distribuitoarele D1... D5. O etap nou în alimentarea automat o constituie apariia úi

dezvoltarea rapid a roboilor industriali care, spre deosebire demanipulatoare, sînt automate programabile, de complexitate maimare, cu un numr de grade de libertate superior, cu senzori tactili

úi vizuali cu programare prin învare sau comand cu calculatorul,în funcie de generaia în care se încadreaz, mai simpl sau maievoluat.

În tabelul 5.1 se prezint o grupare a roboilor dup tipulmaúinilor-unelte alimentate de roboi, iar în figura 5.6 un exemplude robot pentru alimentarea unui strung, fcând parte din primelegeneraii de roboi.

O construcie de robot mai recent, cu o mare rspândire într-oserie, de ri, este reprezentat în figura 5.7, a úi b, fiind vorba derobotul Unimate. Acest robot are un sistem special de înregistrare atuturor miúcrilor pe un bloc de memorie magnetic sau feritic, úi pus apoi pe regim de reproducere, efectueaz cele mai complexemiúcri, pentru care a fost programat.

Robotul este compus din batiul B (fig. 5.6 úi 5.7, a), turela T ,mâna mecanic MM úi dispozitivul de apucare DA, pentru care se

prezint o serie de variante de structur (fig. 5.7, a'. . .g' ), în care: 1este tija de acionare a flcilor; 2 — flcile (cleútii); 3 úi 4 —

elemente intermediare de acionare; 5 — semifabricatul.Miúcrile robotului (fig. 5.7, a) sînt notate cu I . . .VI , dup cum

urmeaz: I — rotirea în plan orizontal a turelei; II — deplasarearadial a mâinii mecanice a robotului; III — oscilaia turelei în planvertical (ridicarea úi coborârea braului); IV — rotirea dispozitivuluide apucare în jurul axei




342

Tabelul 5.1

Gruparea roboilor dup tipul maúinilor-unelte alimentate de roboi




343

Fig.5.6. Robot pentru alimentarea cu semifabricate a unuistrung.

a)




344

a’) b’) c’)

d’) e’) f’) g’)Fig.5.7.a) Robotul Unimate.a’), b’), c’), d’), e’), f’), g’) Dispozitiv

de apucare DA cu o serie de variante de structur.

O1,O2; V — rotirea dispozitivului de apucare în jurul unei axe

perpendiculare pe O1,O2; VI — desfacerea flcilor dispozitivuluide apucare.Schema hidraulic úi pneumatic de acionare este reprezentat

în fig. 5.7, b, în care sînt prevzute cinci motoare hidraulice M H1 . .

. M H5, pentru realizarea celor cinci miúcri I—V úi un motor pneumatic pentru realizarea celei de a úasea miúcri. Motoarelehidraulice sînt acionate de servovalvele SV 1 — SV 5, iar motorul pneumatic de distribuitorul pneumatic D p. În schem, în afar de




345

elementele cunoscute s-au mai notat cu: R — rcitor; Ug —

ungtor ; SP — surs de presiune; Rg — regulator de aer.

F i g . 5 . 7 .

S c h e m a p r i n c i p a l h i d r a u l i c :

b ) S c h e m

a h i d r a u l i c ú i p n e u m a t i c d e a c i o n a r e a r o b o t u l u i .




346

5.1.2. Sisteme de alimentare cu semifabricate prin transfer

linear sau circular.La unele linii automate, maúini-unelte, agregat sau alte tipuri de

maúini-unelte semiautomate sau automate (strunguri cu ax vertical,strunguri revolver multiax etc.), alimentarea cu semifabricateindividuale se face pe band transportoare linear, band rotoric,mese rotative cu universal autocentrant etc. acionate hidraulic.

Transferul linear al piesei se realizeaz cu un mecanism detransport (fig. 5.8, a), care are un ciclu automat de lucru, dupfazele: deplasare rapid, înspre dreapta, apropiere înceat, oprireatransportorului, reîntoarcerea rapid úi oprirea apoi, în poziieiniial.

Acest ciclu automat al transportorului TR este realizat demotorul hidraulic MHL úi de dou drosele de cale Dc1 úi Dc2.Deplasarea rapid cu viteza V 1 a transportorului TR cu piesa P ,antrenat de pârghia oscilant PO, de la o maúin la alta (sau de laun post de lucru la altul), se realizeaz prin debitul a dou pompe(conducta C1), reunit cu debitul din camera opus a motorului (prinC2), droselul de cale Dc1 úi conducta C3.

Apropierea înceat se face prin aciunea camei C m1 asupra

pilotului Dc1, care realizeaz frânarea prin reducerea seciunii detrecere c. Oprirea se realizeaz prin opritorul fix O p, dup atingereacruia presiunea va creúte în conducta C3, iar releul RP va conectadispozitivul de strângere a piesei.




347

F i g . 5 . 8 .

S i s t e m h i d r a u l i c d e t r a n s f e r :

a )

m e c a n i s m d e t r a n s p o r t c u c i c l u l a u t o m

a t d e l u c r u .




348

Dup strângerea piesei, lichidul va fi dirijat în camera dindreapta a motorului MHL prin C2, deplasând transportorul rapidspre stâng (reîntoarcere rapid), evacuarea lichidului din cameraopus fcându-se pe conducta C3. Oprirea în poziie iniial serealizeaz de ctre cama Cm2, care loveúte pârghia Pr úi scoândfixatorul 0, pilotul se va ridica sub aciunea arcului su, deblocândconducta C4 úi racordând astfel cele dou pompe la rezervor, prinC4 , Dc2, C5 úi C .

În figura 5.8, b este reprezentat un sistem de transfer circular alunei mese Mj portpiese, la care frânarea motorului hidraulic MHL

se face în poziie medie a distribuitorului D1. Limitarea presiunii pentru ambele sensuri de miúcare se realizeaz cu supapele SP1 úiSP2.

Prin deconectarea pompei de la motor, circuitul acestuia fiindizolat úi de rezervor, din cauza energiei cinetice, motorul continus se roteasc în regim de pomp, timp în care se realizeaz úifrânarea mesei rotative MP ; presiunea din conducta de evacuarecreúte pân la valoarea de reglaj a supapei de siguran, deversândsurplusul în rezervor.

Din cauza pierderilor volumice în motor úi comprimriilichidului în conducta de frânare, în conducta opus aparefenomenul de vacuum, motiv pentru care aceasta se alimenteazsuplimentar cu lichid printr-una din supapele de sens SSU1 sau

SSU2, de la conducta de deversare 6 .Când se cere o frânare mai lent a motorului se foloseútedistribuitorul suplimentar D2, care realizeaz droselizarea anticipata lichidului evacuat din motor, dup care distribuitorul D1 se puneîn poziie medie (ca pe desen).




349

F i g . 5 . 8 .

S i s t e m h

i d r a u l i c d e t r a n s f e r :

b

)

S i s t e m d e t r a n s f e r c i r c u l a r a m e s e i p o r t p i e s e M P .




350

5.1.3. Sistem hidraulic de alimentare cu bare úi colaci

În figura 5.9, a úi b sînt reprezentate dou sisteme de alimentarecu semifabricate din bare, diferena e doar prin forma bucúelor deavansare. Astfel, figura 5.9, a corespunde poziiei dup avansarea barei de material BM pe opritorul fix OF , deci faza de avansare a barei. În continuare se comut distribuitorul D1 pe poziia 2, princare lichidul de la pomp intr în motorul hidraulic MHL1,deplasând captul de sus al pârghiei P spre dreapta, presând cu

bucúa B bucúa de strângere BS în axul principal A.Pr , realizând,astfel, operaia de strângere. În continuare lichidul trece din motorul MHL1 în MHL2, aducând bucúa de avansare BA în poziia iniial.

Dispozitivul reprezentat în figura 5.9, b se compune dintr-omanel de comand D1, dou motoare hidraulice MHL1 úi MHL2,care, printr-un sistem de pârghii 1, acioneaz bucúele de avansare BA úi strângere a materialului BS . Bucúa de avansare BA estestrâns pe material úi, prin frecarea dintre flcile sale úi materialul BM , îl antreneaz în deplasarea sa axial, iar bucúa de strângere areflcile desfcute în poziie liber, permiând avansarea uúoar amaterialului ctre opritor. Poziia de pe desen corespunde fazei de prelucrare, adic materialul este strâns. Pentru desfacereamaterialului, dup terminarea prelucrrii unei piese, se va ducemaneta D1 în poziia b; lichidul sub presiune va intra prin conducta4 în motorul hidraulic MHL2, deplasând tija acestuia înspre stânga

úi, odat cu aceasta, pârghia 1 va deplasa înspre dreapta cuplajul 2.Prin aceasta, pârghiile 1 se vor roti în sensul sgeii e, permiânddeplasarea înspre stânga a evii 5 úi a bucúei de strângere BS , ceeace corespunde cu eliberarea materialului. Dup desfacereamaterialului, lichidul trece în continuare, prin conducta 6 , în cameradin stânga a motorului hidraulic MHL2, care antreneaz bucúa deavansare BA. prin intermediul evii 3 úi, odat cu acestea, úi bara dematerial BM , pân la opritorul OF .




351

a)Fig.5.9. a) Sistem hidraulic de alimentare cu semifabricate

din bare.

Pentru strângerea barei de prelucrare, se readuce maneta 1 în poziia de pe desen, lichidul intr, prin conducta 7 , în camera stânga motorului MHL1, deplaseaz tija acestuia înspre dreapta, iar cuplajul 2 înspre stânga, pârghiile 12 se vor roti în sens inverssgeii e úi vor presa bucúa de strângere BS în conul axului principal AP , efectuând astfel strângerea materialului, în continuare, lichidul




352

intr in camera dreapt a motorului prin conducta 8, pistonul

acestuia se va deplasa împreun cu eava 3 úi bucúa de avansare BA înspre stinga (sens invers sgeii d ) . Bucúa de avansare va aluneca pe bara de material úi va reveni în poziia iniial, gata s duc în postul de lucru o nou poriune de bar.

Dup prelucrarea piesei úi retezarea ei, ciclul reîncepe în aceeaúiordine.

b)

Fig.5.9. b) Sistem hidraulic de alimentare cu semifabricatedin colaci.

5.1.4. Sisteme hidraulice de alimentare cu scule.

Alimentarea automat cu scule aúchietoare se realizeaz frecvent prin transfer circular sau prin permutare.




353

Sistemele cu transfer circular, utilizate de mult vreme, sînt cele

de la strungurile revolver, iar mai recent la o serie de maúinimijlocii úi grele, cum sânt: maúinile de prelucrat în coordonate,maúinile de gurit úi alezat, strungurile carusel etc., dotate cu capeterevolver portscule cu un numr relativ mare de poziii.

Sistemele cu transfer prin permutare se utilizeaz frecvent lacentrele de prelucrare.

În figura 5.10, a este reprezentat sistemul hidromecanic detransfer circular al capului portscule de la strungul revolver.

În timpul funcionrii motorului hidraulic MHL1 (avans sauretragere rapid), distribuitoarele de comand au poziia de pedesen, adic pilotul este sus úi, prin urmare, lichidul de la PH men-ine cuplat distribuitorul D1 înspre dreapta, ceea ce corespunde poziiei limitei de jos a pistonului motorului MHL2 úi poziiei dindreapta a pistonului motorului MHL3, deci capul revolver este fixatintr-o anumit poziie.

Rotirea începe în momentul când pistonul motorului hidraulic principal MHL1 se afl în limita din dreapta, când se acioneazelectromagnetul EM 1 care schimb poziia pilotului, ceea ce duce ladeplasarea distribuitorului D1 spre limita din stânga; motorulhidraulic MHL2 se va ridica, scoând fixatorul 3 din canalulumrului de fixare al capului revolver úi, în acelaúi timp, va cupla pinionul 4 prin cuplajul frontal cu gheare 5 cu capul revolver. Lalimita superioar a cursei pistonului motorului MHL2, lichidul sub

presiune intr din motorul MHL2 în camera din dreapta a motorului4 úi prin cremaliera MHL3 va roti capul revolver cu 1/6 de rotaie,aducând în postul de lucru scula urmtoare. Pentru fixarea capuluirevolver úi retragerea cremalierei, ordinea este invers (conform poziiei de pe desen). Se acioneaz din nou electromagnetul EM1, pistonul pilotului va ocupa limita inferioar, distribuitorul D1 limitadin dreapta, motorul MHL2 va fi readus la limita inferioar, prinaceasta decuplându-se pinionul 4 úi fixându-se capul revolver în




354

noua poziie, iar motorul hidraulic MHL3 va retrage cremaliera în

poziia iniial.

a)Fig.5.10. Sistemul hidromecanic de transfer

a) Sistemul hidromecanic de transfer circular al capului portscule

de la strungul revolver.

În figura 5.10, b este reprezentat, spre exemplificare, sistemulhidromecanic de acionare a capului revolver (portscule) carerealizeaz alimentarea tot prin transfer circular la cea de a douacategorie de maúini menionate mai sus.




355

Fig.5.10. Sistemul hidromecanic de transfer b) Sistemul hidromecanic de acionare a capului revolver cu

alimentare prin transfer circular.

În poziia din figur 5.10 capul este blocat cu indexorul I . Comanda de alimentare este dat de un microîntreruptor, care pune

sub tensiune electromagnetul EM1 al distribuitorului D1, lichidul




356

de la pomp intrând în motorul MHL1, deblocheaz capul revolver

CR, scoând indexorul I din canalul de fixare. În continuare,lichidul va deplasa înspre dreapta pistonul motorului MHL2,realizând desfacerea colierului de strângere CS , dup care, trecândîn MHL3, antreneaz spre dreapta mecanismul de rotire MR, care, prin pârghia P úi bolul B, va roti capul revolver în sensul sgeii s; în paralel cu rotirea, îns, cama c1 ridic tachetul T 1 care decupleaz pinola sculei, ce a terminat operaia de lucru. Dup rotirea capuluirevolver, cama C 2 anclanúeaz electromagnetul EM2 prin

microîntreruptorul Mi1, punând distribuitorul D pe poziia 2, princare lichidul din MHL2 úi MHL1 trece spre rezervor, iar arcurileacestora realizeaz fixarea úi blocarea lui CR, în timp ce lichidulsub presiune de la PH intr în MH3, readucîndu-1 în poziia de pefigur, deci poziia iniial, în care Mi2 comand o nou operaie delucru (de prelucrare).

Categoria a treia de alimentare automat cu scule prin permutarecomport prezena a dou elemente specifice úi anume o mânmecanic MM , ce va face oficiul de permutare a sculei úi unmagazin de scule MS , în care se aúaz sculele necesare prelucrriiunei piese.

Mâinile mecanice au diverse forme (fig. 5.11), în funcie de poziiile reciproce ale magazinului de scule úi axul principal al

maúinii úi, deci, tipul miúcrii, cum sânt: o miúcare de rotaie cu omân simpl sau dubl (fig. 5.11, a úi b); o miúcare de translaie cumân simpl (fig. 5.11, c); o miúcare de rotaie úi translaie, cumân simpl sau dubl (fig. 5.11, d ); o miúcare de rotaie úi dou detranslaie, cu mân simpl sau dubl, cu distan variabil x (fig.5.11, e).




357

Fig.5.11 Mâinile mecanice de diverse forme:a), b) cu miúcare de rotaie úi rotaie cu o mân simpl;c) cu o miúcare de translaie cu o mân simpl;d) cu o miúcare de rotaie úi translaie cu o mân simpl sau

dubl;e) cu o miúcare de rotaie úi doua de translaie, cu mân simpl

sau dubl, cu distana variabil x.Magazinele de scule (fig. 5.12) au, de asemenea, forme úi

capaciti variate dintre care se menioneaz cele cu dispunereaînclinat sau radial a sculelor, cu tambur circular sau eliptic

( fig.5.12, a úi b), cu dispunere frontal, circular sau eliptic, peun singur rând ( fig. 5.12, c); cu dispunere frontal, eliptic, pe maimulte rânduri ( fig.5.11, d ); cu dispunere în meandru, pe lan etc.




358

a) b) c) d)Fig.5.12 Magazin de scule:

a), b) cu tambur circular sau eliptic;c) cu dispunere frontal, circular sau eliptic, pe un singur rând;d) cu dispunere frontal, eliptic, pe mai multe rânduri.

Fig.5.13. a, b. Exemplu de corelare a miúcrilor mâinilor mecaniceúi magazinelor de scule în procesul schimbrii acestora.




359

Fig.5.13. c. Exemplu de corelare a miúcrilor mâinilor mecanice úimagazinelor de scule în procesul schimbrii acestora.

În figura 5.13, a, b, c sînt reprezentate exemple de corelare amiúcrilor mâinilor mecanice úi magazinului de scule în procesulschimbrii acestora, în funcie de poziiile sculelor în magazin úiaxul principal.

Exemplificarea modului de schimbare automat a sculelor aúchietoare Sc.A prin permutare este redat în figura 5.14, a úi b,unde mâna mecanic MM úi magazinul de scule MS sînt acionatede patru motoare hidraulice ( MHR1, MHL2, MHR3 úi MHL4 )comandate de patru distribuitoare ( D1...D4 ).




360

Fig.5.14. Schema hidraulica pentru schimbarea automat asculelor aúchietoare (Sc.A) prin permutare.




361

Cele opt faze de funcionare úi ordinea în care se realizeaz sînt

ilustrate prin sgei úi cifrele I .. .VIII în figurile 5.14, a úi b. Cu BC s-a notat braul central de acionare a mâinii mecanice; A.Pr — axul principal; BS — bucú de strângere a sculei în axul principal.

Cele opt faze sânt: I — aducerea mâinii mecanice din poziiainiial (orizontal) în poziia vertical; II — slbirea sculei din bucúa de strângere; III — scoaterea sculelor din axul principal úimagazin; IV — rotirea mâinii mecanice cu 180° pentru schimbarealocului frezei cu burghiul; V — introducerea sculelor în axul

principal úi, respectiv, în magazinul de scule; VI — strângereasculei de ctre arcul Arc, prin retragerea tijei motorului MHL4 ; VII

— readucerea mâinii mecanice in poziia iniial; VIII — rotireamagazinului cu un pas, pentru aducerea unei noi scule în postul de permutare.

5.2. Unele calcule ale mecanismelor de alimentare de tipul

manipulatoarelor úi roboilor industriali.Având în vedere complexitatea mare a acestor sisteme, precum

úi traiectoria complex pe care se deplaseaz elementul final(dispozitivul de apucare) prezint importan cunoaúterea precizieide poziionare a servosistemului robotului (referirile se vor face carobot având în vedere complexitatea s.a).

Robotul reprezint un sistem automat cu circuit închis, cu bucl

de reacie, la care semnalul de comand pentru fiecare articulaie seobine ca rezultat al polinoamelor elementului de traiectorie pentruintervale de timp date, iar viteza úi acceleraia semnalului de intrarese determin cu derivata întâi úi a doua a acestor polinoame deforma [37]:

4 3 2

i 4 i 3 i 2 i1 i0 A A A A A (5.1)




362

unde:

este coordonata generalizat ca funcie de timp, pentru poriunea de traiectorie de rangul i ; =t/T i — timpul normat, adic0 1 pentru 0 t T i ; T i — timpul total de parcurgere aelementului de traiectorie; Aij — coeficientul pentru membrul polinomului de gradul j al elementului de traiectorie de rangul i . Dinexpresia (5.1) rezult relaiile de legtur ale coeficienilor polinomului cu valorile coordonatelor generalizate k (k = 0, 1, 2, ...,

x) úi derivatele y y

, , în n + 1 puncte nodale.

Eroarea poziiei se determin cu diferena dintre valoareamsurat a coordonatei generalizate úi valoarea dat (programat) s. Analog, eroarea de vitez este egal cu diferena dintre vitezamsurat úi cea programat.

Pentru reducerea erorii de poziie se introduce o legtur dereacie negativ de poziie, iar pentru asigurarea amortizrii se

introduce o legtur de reacie negativ dup vitez.

a) b)Fig.5.15. Schema structural a servosistemului robotului.




363

Schema structural a servosistemului robotului este reprezentat

în figura 5.15, a, în care s-au notat: OE - organul de execuie,reprezentat prin factorul 1/Js2 ; J - momentul de inerie efectiv ;

T(s) - momentul perturbator exterior ; R(s) - semnalul de intrare ;E(s) - eroarea de poziie ; k p úi k v coeficienii de amplificare înunghi úi, respectiv, poziie.

Eroarea în regim staionar se exprim prin relaia:

E st =lime(t)=lim sE(s) o ft o f s

iar eroarea de poziie a servosistemului, pe baza schemeistructurale, rezult:

2

2 2

v p v p

Js 1 E(s) = R(s)+ T(s).

Js + k s + k Js + k s + k (5.2)

Dac se introduce un coeficient de amplificare J (pentrucompensarea momentului de inerie), un factor negativ Tg(s) (pentru compensarea erorii de poziie dat de forele masice, care auo pondere apreciabil în cadrul momentului perturbator), precum úiun factor R(s)s

2 (pentru componena erorii date de acceleraiasemnalului de intrare R(s) (fig. 5.15, b), expresia (5.2) se simplific,devenind:

e

2

v p

T 1 E( s ) ( s ). s k s k J

(5.3)

unde T e=T(s)-Tg(s). Mrimea J úi Tg se determin pe baza funciei lui Lagrange:

L =KP (5.4)




364

unde K este energia cinetic, iar P energia potenial a sistemului

exprimat în coordonate generalizate.

F i g . 5 . 1

6 .

S i s t e m d e c o o r d o n a t e

a l u n u i e l e m e n t d e o r

d i n u l 1 .




365

Ecuaia lui Lagrange în derivate pariale se scrie:

§ ·w w¨ ¸¨ ¸w w© ¹

j

j j

d L L- = F

dt q q (5.5)

în care coordonata generalizat q este sau s , în funcie de formatraiectoriei de miúcare a îmbinrii mobile, iar F j reprezint forageneralizat raportat la îmbinarea mobil de rangul j .

Dac se atribuie unui punct oarecare, în sistemul de coordonate

al unui element de ordinul i, vectorul Ri (fig. 5.16), atunci corelaiadintre sistemul de coordonate i úi i — 1 este

i -1 i i R = A R (5.6)

unde A( este matricea (4 x 4), dup cum urmeaz :

ª º« »

« »« »« »¬ ¼

i i i i i i i

i i i i i i i

i i i

cos -cos sin sin sin a cos

sin cos sin -sin sin a sinn A = 0 sin cos s

0 0 0 0

(5.7)

Dac se noteaz cu „0" rangul primului element (batiul), se poate trece de la sistemul de coordonate al oricrui element la cel alelementului „0", dup cum urmeaz:

0 1 2 i i R = A A ...A R (5.8)sau:

0 i i R = T R (5.9)

unde:

i 1 2 i T = A A ...A (5.10)




366

reprezint matricea de transformare al elementului de rang i ,

care descrie poziia sa în sistemul de coordonate al bazei.Problema se poate pune úi invers, úi anume : s se determinevalorile celor úase coordonate generalizate ale mâinii, în scopuladucerii dispozitivului de apucare, de exemplu, în poziia úiorientarea din figura 5.16, c, exprimat de matricea:

ª º« »« »

« »« »« »

x x x x

x y y z

6 x z z z

(OA) O A P

(OA) O A P

T = (OA) O A P

0 0 0 1

(5.11)

Problema se rezolv simplu prin calcule succesive aleunghiurilor úi deplasrilor s.

Frecvent se pune problema determinrii unor creúteri mici

(linearizrii coordonatelor generalizate) pentru a se realiza micivariaii ale poziiei flcilor, fr modificarea orientrii. In acest cazse poate obine partea linear a variaiei poziiei vectorului dR 0, prin modificarea coordonatelor generalizate dq j(j = 1, 2...i):

i

0 ij i

j=1

dR = U dqR , (5.12)

unde:

i

ij

i

T U =

q (5.13)

de unde rezult c matricea:

ij 1 2 j -1 j i U = A A ...A QA ...A (5.14)




367

în care:ª º« »« »« »« »¬ ¼

0 -1 0 0

1 0 0 0Q =

0 0 0 0

0 0 0 0

(5.15)

pentru cuplul cinematic de tip rotativ úi pentru cuplul de tiptranslaie:

ª º« »« »« »« »¬ ¼

0 0 0 0

0 0 0 0Q =

0 0 0 1

0 0 0 0

(5.16)

Calculându-se úase matrice U6j; (j = 1, 2...6) cu relaia (5.13), seobin prile lineare ale variaiei a 16 elemente ale matriceidispozitivului de apucare T6, la mici deplasri în fiecare din celeúase îmbinri, rezultând 16 ecuaii cu úase necunoscute, din carenumai úase ecuaii sînt independente. Se vor identifica apoi celeúase ecuaii, prin a cror rezolvare se determin variaia dorit a luiq j.

Pe baza ecuaiei (5.12) se poate obine viteza oricrui punct:

0i i

dR= V R ,

dt (5.17)

unde

¦ i i ij

dqV = U .

dt (5.18)




368

În ecuaia lui Lagrange se determin apoi energia cinetic K ,notându-se cu dm masa infinit mic a unui punct material decoordonate R i în elementul de rangul i , sub forma:

i i dk = 1 / 2 R dm& (5.19)

sau:

T T

i i i i i

1

dK = tr(V R R V )dm,2 (5.20)de unde se obine energia cinetic total a elementului i :

³ T T

i i i i i

1 K = tr[V ( R R dm)V .

2 (5.21)

Rezolvând apoi integrala:

ª º« »« »« »« »« »« »¬ ¼

³ T

i i i

2 2 2 2 2 *

i11 i22 i33 i12 i13 i

2 2 2 2 2

i12 i11 i22 i33 i23

i 2 2 2 2 *

i13 i23 i11 i22 i33 i

* * *

i i i

H = R R dm =1 (-k + k + k ) k k X

2

1k (k - k + k ) k 2= m

1k k (k + k - k ) Z 2

X Y Z 1

(5.22)

unde k ijk — raza de inerie a elementului de rang i, raportat la axele j úi k ; R i= (Xi

*, Y*i, Z*

i)T coordonatele centrului masic al

elementului i ; mt — masa elementului i , se obine în final energiacinetic a tuturor elementelor în forma:

¦ T

i i i

1 K = tr(V H V ).

2 (5.23)




369

Energia potenial (considerându-se axa z a coloanei turelei

îndreptat de jos în sus) se exprim prin relaia:

¦ T *

i i i P = - m G T R , (5.24)

unde GT=(0, 0, g, 0); g-acceleraia gravitaional.Avându-se în vedere rel. (5.4), se înlocuiesc în aceasta expresiile(5.23) úi (5.24) dup care, difereniind, se obine:

¦¦ ¦¦¦

¦

j j n n i T T

jk i ji k jkp j ji p k

j=1 k=1 j=1 k=1 p=1

nT * *

j ji j i

j=1

tr(U H U )q + tr(U H U )q q -

- m G U R = F

(5.25)

S-au obinut astfel ecuaiile care leag acceleraiile úi forelegeneralizate, cu care se pot determina forele de inerie úi celemasice generalizate, necesare calculului performanelor servosistemului automat al robotului, printre care mrimile J úi Tg care se obin din relaia (5.25).

Pentru necesitile elaborrii schemei structurale îmbuntite(fig. 5.15, b) este de dorit ca expresia (5.25) s se obin în forma:

i i i

F = J q + Tg, (5.26)

unde J i úi Tg depind de configuraia mâinii mecanice, definit devalorile lui q.

Dup o serie de calcule intermediare se obin valorile lui J i úi Tg în forma:

¦ j=6

T

i ji i ji

j=1

J = tr U H H úi(5.27)




370

¦ T

j ji j Tg = - m G U G ,

iar eroarea staionar va deveni :

e st

p

T E = ,

Jk (5.28)

în care Te este momentul perturbator.

5.3 Sisteme hidraulice de comutare.

La mecanismele de reglare discret a lanurilor cinematice principale sau de avans este comod a se realiza comutarea blocurilor baladoare sau cuplajelor pe cale hidraulic, folosindu-se motoarehidraulice de comutare cu dou sau trei poziii. În figurile 5.17 úi5.18 sînt reprezentate dou scheme de comutare pentru cele dou

cazuri. Astfel, în figura 5.17 este reprezentat un sistem hidraulic decomand a unei cutii de viteze cu blocuri baladoare úi cu preselector de turaii. Distribuitorul preselector DP se regleaz pe o poziiedorit de realizare a unor comutri pentru o turaie dat, dar comutarea baladoarelor B1 úi B2 se va realiza dup conectareaelectromagnetului EM. Prin aceasta pistonul distribuitorului D1 seva deplasa înspre dreapta, facilitând intrarea lichidului de la pompa PH în motorul MH1, al crui piston, deplasându-se spre stânga,

desface cuplajul de friciune C2, miúcarea de la motorul electric ME ctre mecanismul de reglare sistându-se. În continuare lichidul estedirijat ctre motoarele de comutare MH2 úi MH3, realizându-sedeplasarea baladoarelor úi schimbarea turaiei ni . Presiunea necesar pentru comutarea baladoarelor este mai mic decât cea la care a fostreglat valva maximal úi decât cea necesar comprimrii arcului A. În consecin, pistonul motorului MHL1 va staiona pân la

comutarea baladoarelor, dar dac doi dini conjugai se suprapun úi




371

nu se poate realiza angrenarea, presiunea va creúte în sistem, deci

pistonul motorului cuplajului MHL1 se va deplasa înspre stânga, vacomprima arcul A pân se va cupla cuplajul C1 (stânga), care vaimprima un impuls de rotire a mecanismului, pentru a crea posibilitatea angrenrii. Dup angrenarea corect presiunea scade,comutarea se va face rapid, iar cuplajul C 1 se desface, arcul A varealiza cuplarea lui C2, electromagnetul se va deconecta úi sistemulva ocupa poziia din figur, mecanismul funcionând cu o nouvitez.

Fig.5.17. Sistem hidraulic de comand a unei cutii de viteze cu blocuri baladoare úi cu preselector de turaii.




372

În figura 5.18 este reprezentat un sistem hidraulic de acionare a

unor cuplaje ale mecanismelor de reglare a lanurilor cinematice alemaúinilor-unelte cu preselector electric úi comand numeric.Avantajul acestor sisteme const în faptul c mrimea miúcrii se poate transforma în timpul funcionrii maúinii, conform programului comenzilor numerice. Turaia sau avansul se poateschimba de ctre selectorul 4 , acionat de servomotorul 3, pus înfunciune de un program materializat pe portprogramul 1 (band perforat, band magnetic etc.), descifrat de cititorul de program 2.

În schem s-au mai notat: Ai — ambreiaje; D2 D3, D4 distribuitoare de comand a ambreiajelor; EM2, EM3 si EM4 electromagneii distribuitoarelor; D1 sertar de comand.Mecanismele pentru realizarea inversrii sau frânrii axului principal, adic cuplajele (ambreiajele) úi frânele hidraulice, sefolosesc din ce în ce mai mult în ultima vreme.

Tipul de ambreiaje úi frâne mai frecvent întâlnite sînt cele culamele, care rspund cerinelor impuse acestor mecanisme, de aavea o funcionare sigur úi îndelungat, gabarite relativ mici,manevrare în timpul mersului, protecia maúinii în cazulsuprasarcinilor. Fa de cuplajele electromagnetice, cele hidrauliceau gabarit úi greutate mai mici, permit o presiune specific maimare pe lamele úi cuplare fr úoc, au proprieti dinamicesuperioare, dar au timpi mai mari de reacie úi uzur mai mare decâtcele electromagnetice, care n-au miúcare relativ între piesele

active.Ambreiajele hidraulice pot fi simple sau duble.În figura 5.19 este reprezentat, pentru exemplificare, un

ambreiaj hidraulic dublu, compus din cuplajele 1 úi 2, cilindrulmobil 3, pistonul 4 úi lamelele 5 úi 6 .




373

Fig.5.18. Sistem hidraulic de acionare a unor cuplaje alemecanismelor de reglare cu preselectare electrice úi comand

numeric.




374

Pistonul 4 este din aceeaúi bucat cu bucúa 7 , care se monteaz

pe pan pe arborele motor 8, prin care de obicei trec orificiile dealimentare alternativ ale celor dou camere ale cilindrului hidraulic3 ( a úi b). În poziia medie (de pe desen), cele dou cuplaje 1 úi 2

staioneaz, iar prin introducerea lichidului sub presiune princanalul a sau b, cilindrul 3 se va deplasa spre stânga, respectiv spredreapta, solidarizând cu arborele motor cuplajul 1 sau 2, imprimând prin aceasta o miúcare de rotaie mecanismului de reglare, cu unraport sau altul de transfer, sau inversarea miúcrii, dac se

introduce o roat dinat intermediar. Arcurile 9 úi 10 readuccilindrul 3 în poziia medie.

Fig.5.19. Ambreiaj hidraulic dublu.




375

5.4. Sisteme hidraulice de poziionare.

În construcia de maúini sistemele de poziionare, de divizare, deindexare, în general, sînt rspândite, iar în cea a maúinilor-unelte auo utilizare úi mai larg. O parte din aceste mecanisme a fost prezentat, fiind vorba de sistemele de indexare a capetelor revolver úi a magazinelor de scule, în cazul alimentrii automate cu scule. Încontinuare, se vor mai prezenta dou exemple, úi anume: sistemulhidraulic al unei mese rotative de divizare úi un sistem de

poziionare numeric.Schema hidraulic de principiu a primului exemplu estereprezentat în figura 5.20, fiind compus din motorul hidraulicrotativ MHR, comandat de subsistemul de distribuie D3.Conectând electromagnetul EM 2, lichidul de lucru ptrunde prinsupapa de sens a stabilizatorului SSU în motorul rotativ MHR, rotind astfel masa divizoare MD a maúinii, cu o vitez unghiular

dependent de reglajul droselului DR1, pân când droselul de cale DC realizeaz frânarea miúcrii. Deconectând electromagnetul ME 2, lichidul realizeaz inversarea sensului miúcrii meseiturnante, cu o vitez programat pe stabilizatorul SSU cu diafragmeînserate, al cror numr depinde de diametrul planúaibei, demomentul de inerie etc. Masa se opreúte pe un opritor úi se fixeazîn poziia necesar cu un indexor (neprevzut în schem). În poziiede lucru, masa este presat cu ajutorul mai multor motoare

hidraulice de strângere MHS comandate de panoul D2 úielectromagnetul EM 1, a cror for de strângere este controlat dereleul de presiune RP. Masa este sustentat hidrostatic, antrenareasa fcându-se de la motorul hidraulic, prin intermediul melcului m, roii melcate RM úi roilor dinate z 1 úi z2; celelalte elemente decircuit, au semnificaii cunoscute.




376

Fig.5.20. Sistem hidraulic al unei mese rotative de divizare.




377

Un sistem de poziionare numeric electrohidromecanic, cu

amplificator úi legturi de reacie, asigurând o vitez rapid dedeplasare de 5 m/min úi o vitez de urmrire de 1 m/min, cu o precizie de poziionare de ± 0,01 mm, utilizat la o maúin de frezatúi gurit cu comand numeric, este reprezentat în figura 5.21. Sistemul include úi elementele de msurare a deplasrii úi vitezei. Înschem s-au notat: 1 — impulsul de comand; 2 — elementintermediar de manevrare; 3 — modulator de timp; 4 — legturelectric de reacie poziional; 5 — masa maúinii; 6 — servomotor

de execuie tip Hartmann; 7 — traductor de poziie; 8 — tahogenerator; 9 — amplificator electrohidraulic (servovalv); 10

— legtur de reacie dup vitez; 11 — elemente operaionaleelectronice; 12 — pomp reglabil cu comand dup presiune.

Fig.5.21. Sistem hidraulic de poziionare numeric.




378

5.5. Sisteme hidraulice de echilibrare úi blocare.

Sistemele hidraulice de echilibrare úi blocare au aprut, înspecial, datorit dezvoltrii construciei de maúini-unelte grele, pentru echilibrarea úi blocarea unor subansambluri cu mas mare,cum sânt: traversele mobile, montanii mobili, subansamableleaxelor principale, sniile de avans etc. În astfel de situaii,acionarea hidraulic îúi pune pe deplin în valoare calitile pe carele are.

Fig.5.22. Schema hidraulic de echilibrare.




379

Fig.5.23. Schema hidraulic de blocare.

În figurile 5.22 úi 5.23 sînt reprezentate, spre exemplificare,dou scheme hidraulice de echilibrare úi blocare. Astfel, în figura5.22 este reprezentat o instalaie hidraulic tipic de echilibrare aunui subansamblu mobil SM , care se compune din motorulhidraulic linear de echilibrare MHL, acumulatorul A úi dou blocuride supape BS 1 si BS 2, pentru meninerea în sistem a unui nivel de




380

presiune p, necesar crerii forei de opoziie F , pentru echilibrarea

masei elementelor mobile.Un sistem hidromecanic de blocare-deblocare este reprezentat înfigura 5.23, în care blocarea sniei mobile SM pe ghidajele batiului B se realizeaz prin arcurile-taler AT úi pârghiile P 1 úi P 2.Deblocarea pentru o miúcare de poziionare a sniei active serealizeaz cu instalaia hidraulic reprezentat în figur, úi anume: prin punerea distribuitorului D1 pe poziia 2 pompa va debita înmotoarele hidraulice MHL1 úi MHL2, pistoanele acestora,

deplasându-se în jos, vor comprima arcurile AT úi vor slbi pârghiile P 1 úi P 2 . Semnificaia celorlalte elemente din schem estecunoscut.



Cap. 6. Sistemele hidraulice ale maúinilor unelte de destinaie diferit.

381

6. SISTEMELE HIDRAULICE ALE MAùINILOR -

UNELTE DE DESTINAIE DIFERIT.6.1. Acionarea hidraulic la maúinile-unelte de strunjit.

La maúinile-unelte de strunjit acionrile hidraulice se folosescla: mecanismele de prindere úi fixare, dispozitivele de copiat,dispozitivele de automatizare (capuri revolver, magazine de scule,etc.), dispozitivele de schimbare a vitezelor úi echilibrarea

suporturilor verticale, acionarea deplasrii pinolei ppuúei mobile,acionarea îngrdirii zonei de lucru, mecanismele de reglare aîntinderii curelelor a miúcrii principale, mecanismul de ungere úitransportare a aúchiilor, mecanismele de evacuare hidrostatic,mecanismele de avans.

MHL 2- cilindrul de deplasare a pinolei; MHL 3-cilindrul dedeplasare a blocului cu roi dinate; MHL 4-cilindrul de fixare a blocului aúchietor; MHL 5-cilindrul de prindere a priiaúchietoare; MHL 6-cilindrul de deplasare a magazinului de scule;MHR - motor hidraulic G15-23 (roteúte magazinul de scule); SU-sertar de urmrire a magazinului de scule (cu pistoanele plonjoareP1, P2 úi pârghia Pr ); F-fixatorul magazinului de scule; D1-D7-distribuitoare; D8-distribuitor cu robinet pentru modificareadireciei prinderii; SR 1, SR 2-clapeta de reductie EPG57-72; SR 3-clapet de reductie PG57-72 ; RP- releu de presiune; M1, M2-

manometre. La prinderea de reductie în mandrin se conecteazelectromagnetul drept al distribuitorului D1:




382

Fig.6.1. Schema acionrii hidraulice a maúinii-unelte de strunjit,modelul 1725 MF3.




383

La desprindere se conecteaz electromagnetul stâng al

distribuitorului D1:

Acionarea hidraulic a maúinii-unelte semiautomate modelul1725MF3 include urmtoarele ansamble de baz (fig.6.1): staie de pompare G48-4; MHL 1- cilindrul de prindere a mandrinei G29-

33.01 (cu lact hidraulic LH úi întreruptori finali ÎF1 úi ÎF2 );Când pistonul MHL1 ajunge pân la opritor RP d impuls

pentru a prelungi ciclu. MHL3 se conecteaz la conectarea unuiadintre electromagnetele distribuitorului D2 (1 – SR 3 – 7 – D2 – 8 – MHL3 =>/MHL3 – 9 – D2 – 22); MHL 4 – la comutarea D3(1 – D3 – 10 – MHL4 / MHL4 – 9 – D3 – 22); MHL5 – la comutareaD4 (1 – D4 – 11 – MHL5=>/ MHL5 – 12 – D4 – 22 ).

La apropierea pinolei ppuúei mobile se conecteazelectromagnetul stâng a distribuitorului D5:

MHL 6 se dirijeaz cu sertarul SU , corpul cruia este instalat pe un crucior a magazinului de scule. În poziia de pe desenmagazinul se întoarce la poziia iniial:

Când pârghia ajunge la opritor, sistemul de urmrire se puneîntr-o poziie neutr úi miúcarea se opreúte. La conectareaelectromagnetului distribuitorului D6 SU cu ajutorul pistonului




384

plonjor P1 se deplaseaz în stânga úi magazinul se apropie de

poziia de schimb a instrumentului:

Rotirea magazinului se realizeaz cu conectarea magnetuluidistribuitorului D7:

6.2. Acionarea hidraulic a maúinilor-unelte de gurit úiuniversale destinate prelucrrii interioare.

La aceste tipuri de maúini acionrile hidraulice se folosesc pelarg pentru automatizarea schimbului sculelor úi semifabricatelor,

în mecanismele de echilibrare, fixare úi prindere, în mecanismele deeliminare a jocurilor, la acionarea mecanismului de schimbare avitezelor, la rulmenii hidrostatici úi la ghidare, în mecanismele de blocare, uneori úi la acionarea avansului.

Acionarea hidraulic la maúina-unealt de gurit, frezat úialezat IR-500F3 are urmtoarele componente (fig.6.2): SP- staiede pompare bazat pe C100 (cu pomp reglabil P, filtre F1-F3,releuri de presiune RP1úi RP2, reglor SR de tipul PG57-62, clapetereversibile SSU1 úi SSU2, pneumohidroacumulatorul A úiîntreruptorul manometrului ÎM );

Cilindri: MHL 1-cilindru de echilibrare a arborelui principal;MHL6-cilindru de fixare a magazinului; MHL7-cilindru dedeplasare a braului; MHL8-cilindru de deplasare vertical amanipulatorului; MHL9-cilindru de rotire a braului; MHL10-cilindru de orientare a arborelui principal;




385

F i g . 6 . 2 . S c h e m a a

c i o n r i i h i d r a u l i c e a m a ú i n i i - u n e l t e , m o d e l u l I R - 5 0 0 M F 3 .




386

MHL11-cilindru de schimbare a vitezelor; MHL12-cilindru de

eliberare a sculei;MHL2-cilindru de prindere a mesei-satelit; MHL3-cilindru de prindere a mesei rotative; MHL4-cilindru de rotire a platoului;MHL5-cilindru de schimbare automat a meselor-satelit;

M1-M6 –module; D7-distribuitor; M8-M11 –module;RP3,RP4-releu de presiune;

SSU3-clapet reversibil.Sistemul hidraulic asigur posibilitatea reglrii vitezei de

miúcare a cilindrilor (în afar de MHL1 úi MHL 12 ), úi reglarea presiunii în cilindri MHL6, MHL 7, MHL 8, MHL 9, MHL 10 úiMHL11.

Utilizarea pompei reglabile úi a acumulatorului reduc la minim pierderile.

6.3. Acionarea hidraulic a maúinilor-unelte de rectificat.

Acionrile hidraulice asigur miúcarea rectilinie alternativ amesei sau a capului de for, miúcrile de avans, sistemele decorecie úi control automat, diferite blocri, eliminarea jocurilor,lucrul rulmenilor arborelui principal, sistemul de ungere úi altele.

Acionarea hidraulic la maúina-unealt de rectificat plan cumas dreptunghiular mod. 3D722 conine principalele ansamble(fig.6.3):

PH- pomp reglabil cu palete 2G12-55;Cilindri: MHL 1-cilindru de acionare a mesei; MHL 2- cilindrul capului de for; MAV- cilindrul avansului vertical; MHL3-cilindrul de blocare a deplasrii manuale;

Distribuitori: D 4- distribuitorul de comand a mesei; D 1- distribuitorul opririi mesei; D7- distribuitorul capului de for; D 8-distribuitorul dozator; D1-D5-distribuitoare de tipul BE6;




387

DR1-DR3-drosele cu electrocomand de la distan; DR4-

drosel; SSU- clapet reversibil; ÎM- întreruptorul manometruluiPG6-320 F1úi F2 – filtre.Schema este executat în poziia care corespunde miúcrii mesei

în stânga când este oprit capul de for:

F1 – PH – 1 – D 1 – 2 – D 4 – 3 – MHL 1 <=/MHL 1 – 4 – D4 – 5 – D 1 – 6 – DR 2 – RZ

Viteza de miúcare a mesei se regleaz cu droselul DR1, a crui

cdere de presiune se menine constant datorit modificriiautomate a avansului pompei. Inversarea miúcrii mesei serealizeaz prin conectarea DH1 la comanda electrosenzorilor montai pe mas. Astfel curentul în liniile de comand este:

F1 - P – 1 – F4 – 18 – 19 – 20 – D5 – 23 – D4<=/D4 – 22 – D5 – 30 – Rz

Dup conectarea D 4 miúcarea mesei se inverseaz.

Conectarea avansului capului de for se asigur de unul dinelectromagnetele D 6.Astfel dac este conectat electromagnetuldrept avem :

F1 – P – 1 – F4 – 18 – 19 – 21 – D6 – 24 – D7 =>/D7 – 25– D6 – 26- Rz.

La fiecare inversare a mesei odat cu D4 se conecteaz D8,sertarul cruia trecând prin poziia de mijloc, uneúte pe un scurttimp liniile 9-10 úi 13-14, asigurând astfel avansul alternativ alcapului de for cu viteza stabilit de reglajul DR3, deasemenea úi adroselelor ce regleaz timpul de conectare DD. Curentul de ulei însistemul de avans :

F1 – P – 1 – DR3 – 9 – D8 –10 – D7 – 11 – MHL2 =>/MHL2 – 12 – D7 – 13 – D8 – 14 – Rz.




388

Fig.6.3. Schema acionrii hidraulice a maúinii-unelte, modelul3D722.




389

Avansul vertical se realizeaz prin conectarea electromagnetului

DH3:F1 – P – 1 – D3 – 16 – MAV =>/MAV<= – 15 – D3 – 17 –

DR4 – Rz.

Miúcarea mesei se opreúte dup deconectarea electromagnetuluiD2:

F1 – P – 1 – F4 – 18 – D2 – 28 – D 1 <=/D 1 – 27 – D2 – Rz.

În rezultat D 1 sumeaz cavitile MHL 1 úi uneúte între eleliniile 1-10, asigurând astfel posibilitatea realizrii avansuluicontinuu a capului de for prin conectarea unui dinelectromagnetele D5. Dac este conectat electromagnetul stângavem:

F1 – P – 1 – D 1 – 10 – D7 – 12 – MHL2 <=/MHL2 – 11 – D7 – 13 – DR 1 – SSU2 – 29 – DH2 – Rz .

MHL3 reacioneaz la conectarea electromagnetului D9 (F1 – P – 1 – D9 – 8 – MHL 3); la deconectarea electromagnetuluiMHL3 se uneúte cu rezervorul prin linia 31.

Acionarea hidraulic a maúinii-unelte 3V451VF20 conineurmtoarele componente (fig.6.4): PH-pomp reglabil cu paleteG12-55AM;




390

Fig.6.4. Schema acionrii hidraulice a maúinii-unelte, modelul3V451VF20.

Cilindri :MHL 1- cilindrul de deplasare a mesei (Ø63x

Ø32x735); MHL3-cilindrul de deplasare a centrului (Ø63xØ20x13); MHL4- cilindrul de prindere a semifabricatului (Ø63xØ20x13); MHL2- cilindrul sistemului de msurare (Ø16x7);MHO1-cilindrul de avans a diamantelor (Ø32x10); MHO2- cilindrul de miúcare a diamantelor (Ø40x40); MHR- motor hidraulic pentru avansul vertical G15-43; SC1-sistemul de comandE32-G69-44B; SC2-sistemul de comand E32-G69-42; D1-D4-distribuitori BE6.574A. G24N; DRC1-DRC3-drosele cu clapet




391

reversibil; CR1-clapet de reducie; SR2-clapet de reducie; S1-

supapa G54-34M; SP2-clapet de siguran; CR- clapetreversibil G51-34M; F1-filtru ; F2-filtru; RU- rcitor de ulei;RP1-releu de presiune; RP2-releu de presiune; DRR- drosel-robinet; ÎM-întreruptor manometru; M1-manometru (p=4 MPa);M2, M3-manometre (p=0.4 MPa); Presiunea de reglaj a pompei-2MPa; Clapetele: SP1 - 3Mpa ,SP2 – 0,1 MPa; Releuri: RP1 – 0,05MPa, RP2 – 0,3 MPa.

În procesul de lucru sistemul de comand SC1 asigur miúcarea

dute-vino a mesei cu viteza de pân la 40 m/min, iar SC2 – prinreductor úi transmisia úurub-bil asigur miúcarea de avans verticaldiscret a discului abraziv cu 0,25km.

6.4. Acionarea hidraulic a maúinilor-unelte de frezat.

La maúinile-unelte din aceast grup acionrile hidraulice sefolosesc la avans, în mecanismele hidraulice úi electrohidraulice decopiere úi în diferite mecanisme auxiliare.

Acionarea hidraulic a maúinii-unelte de frezat verticalsemiautomat de tipul LF260F3 conine urmtoarele componente(fig.6.5): staia de pompare, Rz- rezervor; PH1- PH2-pomp bitorent cu palete 12G12-32; hidrobloc HB de tipul PG53-34;R- rcitor de ulei; filtru F; RP- releu de presiune; ÎM- întreruptorul manometrului cu manometrul M; SSU1úi SSU2 –

clapete de sens unic de tipul G51-33; distribuitoarele D1,D2,D3 (detipul BE6).




392

Fig.6.5. Schema acionrii hidraulice a maúinii-unelte, modelulLF260MF3.

Cilindri: MHL1-cilindrul de avans a mesei; MHL2- cilindru deavans a sniilor; MHL3- clindru de avans vertical a capului de

for; MHL5- cilindru de eliberare a sculei; MHL6-cilindru deeliberare a capului de for; MHL7- cilindru de schimbare avitezelor; MHL4- cilindru de deplasare vertical a magazinului;MHR1- cilindru de rotire a magazinului; MHL9- cilindru de prindere; SV1-SV3- distribuitoare cu drosel care sânt conduse demotoare cu pas MP prin reductorul R, úurubul ù úi pârghia P; D4-D6- distribuitoare de tipul BE6; SSU3 – supap de sens unic.




393

La deplasrile rapide uleiul ptrunde în sistem de la dou

pompe, iar la avans de lucru de la PH1. În rezultatul rotiriiúurubului ù(de la motorul de pas MP prin reductorul R) pârghia P apas sertarul SV1-SV2. Uleiul ptrunde în cilindrul caredeplaseaz organul de lucru în direcia opus direciei deplasriicaptului de sus a pârghiei. Dat fiind faptului c úurubul ù sedeplaseaz împreun cu organul de lucru, deplasarea organului delucru se înceteaz când sertarul SV1-SV3 se întoarce în poziianeutr.

În timpul deplasrii mesei în dreapta:

La deplasarea rapid a mesei în dreapta:

Acionarea avansului vertical a capului de for lucreazanalogic. Cilindrii MHL4, MHR1 úi CP au sistem de autofrânare lasfârúitul cursei încorporat.

6.5. Acionarea hidraulic a maúinilor-unelte de rabotat úi demortezat.

În aceste tipuri de maúini-unelte acionrile hidraulice sefolosesc pentru realizarea miúcrii principale a berbecului úiacionarea avansului úi pentru ungerea suprafeelor de frecare. Încalitate de mecanism de reîntoarcere se folosesc hidroblocurianaloge celor de tipul G34-2. Deoarece puterea de acionare ajungela 7,5...11kwt, se acord o deosebit atenie reducerii pierderilor deenergie.




394

Acionarea hidraulic la maúina-unealt de rabotat 7307D úi

7310D are urmtoarele componente(fig.6.6): PH1-PH2- pomp bitorent cu palete 50G12-25A; MHL2- cilindrul miúcrii principale 142-90x63x800 OST2 G21-2 – 73 (pentru modelul 7310cursa – 1120mm); MHL1- cilindrul de -avans (D=63mm,d=32mm, s=50mm); HBC- hidroblocul de comand G31-26 compus din: D2- distribuitor principal, D1- distribuitorul de pornireoprire, SR1-drosel cu reglorul DR1, SP2- clapet antipresiune,SP4- clapet de siguran a cursei directe, SP3-clapet de siguran

a cursei inverse, SSU1- clapet de susinere, SR2- supapa dereducie, DA- amortizor de avans, DC- distribuitor de comand,cinematic legat de D2, DHR- distribuitor reversibil, DD-distribuitor de comand, legat cu maneta de comand MC, CR1, CR2-clapetereversibile, DR3, DR4-drosele care permit reglarea calitiiinversrii, SC-sertar de comand úi SP1- supap de presiune); DR2-drosel de avans; D5-diafragm cu diametrul 20mm; FM-filtrumagnetic F-4; ÎM- întreruptorul manometrului.

Schema hidraulic este reprezentat în poziia, care corespundecursei de lucru cu viteza treptei I. Curentul de ulei de la pompe; sauecuatia de miscare a lichidului in sistemul hidraulic:




395

Fig.6.6. Schema acionrii hidraulice a maúinii-unelte, modelul7307D.

Sistemul hidraulic se alimenteaz de la pompa PH1 (cu avansminim), dar PH2 se descarc úi cantitatea de ulei care vine înMHL2 se regleaz cu reglorul SR1 a droselului DR1, ceea ce




396

permite modificarea lent a vitezei miúcrii principale cu minim de

pierderi. Clapeta SP3 este închis de presiunea din linia 12 úi foraarcului, iar presiunea de lucru în sistem se defineúte de încrcareacursorului úi se limiteaz de clapeta SP4, în care presiunea uleiuluiîn partea de jos a suprafeei frontale a sertarului formeaz o for,care ridic sertarul în sus (pân când nu se vor uni liniile 9 úi3).Deoarece aria suprafeii frontale este relativ mic (linia 27 esteunit cu scurgerea prin distribuitorul DC), presiunea de lucru poateatinge 6 MPa.

La sfârúitul cursei de lucru suportul reglabil SR1 a mesei prinmaneta de comand MC úi transmisie roat dinat cremalierîncepe a deplasa DD în dreapta. În acelaú timp prin pârghia P sedeplaseaz în dreapta úi SC úi DHR. La miúcarea distribuitoarelor uleiul din cavitile frontale drepte a lor , unite prin linia 24, trec prin linia 18 în linia 10, iar în cele stângi se scurge prin CR2. Înrezultat se formeaz o diferen de presiune între caviti, careformeaz o for, îndreptat contra sensului miúcrii lor.

Presiunea uleiului care vine în cavitile sertarelor prin gaura 26úi linia 22, deasemenea se opune miúcrii sertarelor în dreapta.Deoarece între pârghia 17 úi canelura sertarului DD exist joc axial,sertarul DHR se miúc cu o oarecare întârziere în drum spre DD, închizând curentele de ulei între liniile 4-5 6-7 úi asigur frânarealent a cursorului. Când DD se va deplasa la distan mai mare de jumtate de curs, gaura 25 se va uni cu linia 14, în care SR3

menine presiunea de 0,6-1,6 Mpa, în acelaúi timp gaura 26 se vauni cu linia de scurgere (26-24-18-10-SSU1- FM- Rz.) În rezultatîn cavitile stângi a sertarelor DHR úi DD vine ulei sub presiune ,iar cavitile drepte se vor uni cu liniile de scurgere. Apare o forcare tinde s deplaseze sertarele în dreapta, îns viteza de miúcare alor în a doua jumtate a cursei se defineúte de reglarea droseluluiDR3, prin care uleiul se scurge din cavitile drepte prin liniile 24 úi20 (linia 18 este închis de sertarul DHR), astfel cu droselul DR3




397

putem regla uniformitatea accelerrii. În acelaúi timp se inverseaz

curentul de ulei care vine în cilindrul de avans MHL1, úi se blocheaz mecanismul de avans; linia 12 prin SC se uneúte cu liniade scurgere, astfel presiunea în linie la cursa invers se defineúte dereglajul SP3 (1,2-2MPa). Deoarece suprafaa de lucru a cavitii pistonului MHL2 este de 2 ori mai mic decât cea a pistonuluiviteza de revenire este de 2 ori mai mare decât cea de lucru.Curentele de ulei la cursa invers:

Dup finisarea cursei inverse suportul reglabil SR2 deplaseazDD în stânga. DHR úi SC se deplaseaz împreun cu DD cu ooarecare întârziere de drum. La prima jumtate a curseidistribuitorului DD, cu ajutorul sertarului DHR ,se realizeazfrânarea cursorului, iar în a doua jumtate a cursei MHL1 asiguravansul mesei, DHR – accelerarea lent a cursorului(timpulaccelerrii este reglat de droselul DR4), SC – iarúi uneúte linia 12

cu linia de presiune. În continuare ciclul se repet.În caz de necesitate miúcarea cursorului poate fi oprit dedistribuitorul D1, ce uneúte linia de presiune cu cea descurgere(PH1-1-D2-3-D1-10-SSU1-9-FM-Rz) úi închide linia 4 dealimentare cu ulei a hidroblocului.

La ducerea D2 în poziia II pompa PH1 se descarc, úi uleiulvine în sistemul hidraulic de la pompa PH2; în poziia III uleiul




398

vine în sistem de la ambele pompe, îns MHL2 se conecteaz dup

schema diferenial.La cursa de lucru:

Pentru a evita supraîncrcarea motorului electric la treapta a IIIúi a IV a vitezei presiunea în linia de presiune în timpul cursei delucru se micúoreaz de 2 ori. Aceasta se obine prin unirea camerei

cilindrice de desubtul clapetei SP4 cu linia de presiune prindistribuitorul DC(3 – DC – 27 – SSU1-D2 ). SP1 serveúte pentrueliminarea extremelor de presiune în timpul cursei de lucru, SR2 – pentru reglarea independent a presiunii de comand ahidroblocului(aceast presiune se foloseúte deasemenea úi lamecanismul de avans). SP2 – se regleaz la presiunea 0,2...1MPa,care asigur stabilitatea de lucru a mecanismului de avans úifrânarea efectiv a cursorului la schimbarea D1 în poziia STOP.

SSU1 menine presiunea 0,01...0,06MPa în sistemul de ungere.Uleiul recomandat – VNII NP-403.

6.6 Acionarea hidraulic la maúinile-unelte de broúat

La MU de broúat acionrile hidraulice de putere relativ mare sefolosesc pentru realizarea miúcrii principale, dar úi pentrudeplasarea rapid a broúei, în mecanismele de prindere úi de




399

evacuare a aúchiilor. De cele mai multe ori la baza sistemului

hidraulic st pompa reglabil.Acionarea hidraulic a maúinilor-unelte de broúat verticalsemiautomat 7B65 este bazat pe pompa axial cu pistoane úiconine urmtoarele elemente principale(fig.6.7):MHL2 – cilindrude deplasare a sniilor de lucru; MHL1 – cilindru de deplasare acruciorului ajuttor;

Pomp axial cu pistoane(conine: PH2- pomp; PA- pompajuttoare cu palete; mecanismul de conducere cu distribuitoarele

D1úi D2, cu pistoanele (I-IV)-P1-P4, amplificatorul hidraulic SV1cu motorul hidraulic oscilant MHO, schimbarea unghiului deînclinare a platoului, clapetele de siguran SP5 úi SP4, hidroclapetde presiune SP1, distribuitor de aspiraie D4, clapet de susinereSP5, clapete reversibile SSU1-SSU4 úi distribuitorul D5 care aducela zero); D6-distribuitorul cilindrului MHL2; SSU6-clapetreversibil; DR- drosel; A- acumulator; PH1- pomp cu palete;SP1,SP2- hidroclapete de presiune; F-filtru; D3-distribuitorulcilindrului MHL1; M1-M3-manometre; SM- sertar de conectare amanometrului(asigur deasemenea eliberarea aerului din cilindrulMHL2).

În poziia iniial electromagnetele E1-E6 sânt deconectai; pompa PA este descrcat, deoarece úaiba înclinat se afl în poziia zero, iar camerele de lucru se unesc prin D5 úi DH6; pompaPH1 se descarc prin SSU1, iar pompa PA menine în sistemul de

comand presiunea care este reglat de clapeta SP1.

Deplasarea broúei se realizeaz prin conectareaelectromagnetului E6:




400

Dup deplasarea broúei se deconecteaz E6 úi se conecteaz

E1,E3. În rezultat avem:

Limitatoarele pistoanelor I úi II sînt reglate în aúa mod încâtcursa pistonului III este mai mare decât cursa pistonului II, astfelúaiba înclinat a pompei PA se va roti sub un unghi care este definitde reglajul limitatorului III úi PA pompeaz uleiul în cilindrulMHL2, ceea ce asigur cursa de lucru a sniilor:

Dup deconectarea E3 viteza se micúoreaz (se defineúte delimitatorul pistonului I ).

În continuare în mod automat se deconecteaz E1, se conecteazE5, úi cruciorul ajuttor se deplaseaz în poziia iniial:

la cursa invers rapid a sniilor se conecteaz E2 úi E4.




401

Fig.6.7. Schema acionrii hidraulice a maúinii-unelte, modelul7B65.

Curentele de ulei în sistem:




402

În rezultat MHL2 se conecteaz dup schema diferenial úi se

deplaseaz rapid în sus:

La deconectarea electromagnetului E4 viteza cursei inverse semicúoreaz.

În timpul miúcrii cilindrului MHL1 clapeta SP2 este închis de presiunea din linia de presiune a pompei PH1, ea se deschide lafrânarea cruciorului ajuttor în poziia final de jos(eliminextremele de presiune în cavitatea cilindrului MHL1). DispozitiveleDR, SSU6 úi A exclud deplasarea întâmpltoare a sniilor subaciunea greutii când electromagneii E1-E6 sânt deconectai.

6.7 Acionarea hidraulic la maúinile-unelte de honuit.

În aceste tipuri de maúini-unelte acionrile hidraulice de o putere relativ mare asigur miúcarea rectilinie alternativ a honului,reglarea puterii de înaintare a barelor abrazive, fixarea capului dehonuit úi altele. Aplicarea lor în maúinile-unelte cu comandnumeric, dotate cu softuri moderne permit automatizarea procesului úi controlul activ ceea ce exclude toate abaterile deform(conicitate, forma butoiului úi altele) prin limitarea mrimiicorespunztoare a cursei, alegerea corect a numrului de curse

duble úi reglarea puterii de înaintare a barelor abrazive.Cu scopul obinerii unei structuri bine definit a suprafeii, care

ar optimiza condiiile de ungere a pistoanelor la motoarele cu ardereintern, la prelucrarea cilindrilor avem nevoie de inversarea foarterapid a miúcrii, care poate fi uúor realizat de instalaii hidraulice.

Acionarea hidraulic a maúinii-unelte de honuit cu comandnumeric de tipul ZG824 are urmtoarele componente (fig 6.8):PH – pomp reglabil cu palete de tipul G12 – 5 ; MHL1 –




403

cilindrul de deplasare a honului; MHL2 – cilindrul fixatorului; SP2

– clapet de siguran; SD – sistemul de comand de tipul EZ-11G69-44B; SP1 – hidroclapet de presiune; SP3 – hidroclapet de presiune cu clapet invers; SSU – clapet de susinere; SSU1 úiSSU2 – clapete reversibile; D1 – D3 – distribuitoare hidraulice; A – acumulator hidropneumatic; F1 úi F2 – filtre.

În timpul lucrului acionarii hidraulice, concomitent suntconectai electromagneii distribuitoarelor D1, D2 úi D3, iar direciaúi viteza de deplasare a honului se stabileúte de unghiul de rotire a

motorului pas cu pas MP.

Deplasarea honului în sus:

Acionarea hidraulic asigura o reversare destul de rigid laviteza sculei de pân la 27 m/min (timpul de reversare fiind 0,015s). Lungimea cursei se poate regla în limitele: 2..500mm.

Datorit deconectrii electromagnetului distribuitorului D3 serealizeaz fixarea capului-hon în partea de sus cu scopul de a evita

miúcarea lui sub aciunea proprii mase, în timpul staionriiacionrii hidraulice. Cu deconectarea electromagnetuluidistribuitorului D2 se realizeaz descrcarea acumulatorului, iar D1 – deconectarea sistemului hidraulic de la sursa de presiune.Deplasarea honului se controleaz de un convertor fotoelectricBE178A5 prin transmisie roat dinat-cremalier. Pentru rotireahonului în jurul axei sale se foloseúte o acionare electromecaniccu reductor.




404

Fig.6.8.Schema acionrii hidraulice a liniei masinii-unelte dehonuit, modelul ZG824.




405

6.8 Acionarea hidraulic a maúinilor-unelte supraprecise.

Crearea acionrilor electrohidraulice cu diapazoane mari adeschis posibiliti principial noi în construcia maúinilor-uneltesupraprecise. Astfel aplicarea ghidajelor hidro sau aerostatice destulde rigide permite practic eliminarea total a frecrii dintre corpuriúi, corespunztor, asigur neuzarea suprafeelor de bazare úi deghidare, mrirea preciziei geometrice echivalente datorit nivelriimicroneregularitilor cu ajutorul unui strat de lichid sau gaz

intermediar. Apare posibilitatea corectrii poziiei (în limitele jocurilor) úi a prinderii sigure (prin deconectarea unor buzunarehidrostatice) a organului de lucru. Reglarea fin a consumuluizonelor dozate încontinuu care intr în motoarele cu un volumdestul de mare de lucru, d posibilitatea creúterii preciziei de reglarea organelor principale a acionrilor hidraulice programate de pânla 0.08 μm. Pentru realizarea tehnologiilor performante se potconstrui acionri cu capacitatea de reglare de pân la 0.01 μm.

Folosirea metodei numerice de transformare a semnalelor decomand mreúte precizia datorit eliminrii erorilor termice úiîmbuntirii proteciei contra perturbaiilor. Combinarea funcieimotorului úi a mecanismului de ghidare cu o cantitate minim dedetalii (corpul cilindrului hidraulic – grupul de pistoane), dar úirealizarea controlului poziiei, care este instalat pe scula aúchietoare(de exemplu cu ajutorul interferometrului cu laser) deschid o

posibilitate unic de a plasa coaxial sarcinile, forei de miúcare,ghidajelor úi axei de msurare. Folosirea „ hidraulicii reci” (deexemplu motor cu frecven reglabil, care asigur înclzireauleiului pân la 1 º C), contribuie la termostabilizarea aparatajuluisupraprecis.

În machetul supraprecis de tipul acionrilor electrohidraulice cudiapazoane mari (fig. 6.9) în reeaua invers sânt instalate




406

convertorul BE-164 úi interferometrul 4 cu generatorul de lazer

IPL.Deplasarea mesei 10 cu masa de 43kg cu o mrime de 400 mm cu o vitez maxim de 0,8 m/min se realizeaz de doi cilindri plonjori 6 cu suprafaa de 50 cm2. Plungerii au o garniturhidrostatic cu jocuri radiale de 10 úi 15 μm (susintor cu doutrepte cu droselare intern). Reglarea poziiei mesei în direciile(fa de avans) normale se realizeaz cu un reglor, clapeta cruia secentreaz în gurile cu ajutajele deasemenea pe susintoare

hidrostatice. Jocurile în ghidajele hidrostatice sânt de 25 μm, pierderile de volum a uleiului cu vâscozitatea de 60 mm2/c la 20 ºC nu depúesc 0,5...1 l/min. Abaterea ghidajelor de la paralelitate estede 1 μm, rugozitatea suprafeii Ra=0,4 μm.

În sistemul hidraulic practic lipsesc pierderile de putere ladrosele datorit folosirii reglrii frecveniale a pompei 1 de lamotorul electric 2, care este alimentat cu cantitatea necesara decurent de ctre sistemul de comand 1, ce este proporional cu presiunea în sistemul hidraulic. S-a prevzut acumulatorul A cuvolumul de 5 dm3. În cilindrii hidraulici sânt instalate mecanismele7 pentru eliminarea aerului. Izolarea de vibraiile de la podea serealizeaz prin rezemele pneumatice 8 (frecvena proprie areazemelor este de 3..5 Hz), vibraiile de la staia de pompare seelimin mânicilor elastice. Sistemul de comand SV de tipul E0,25-2G69-42 cu motor de pas 13 în regiunea medie asigur amplificarea

consumului 4,5...5(cm3/min) la pasul úurubului diferenial R egalcu 0,25mm. S-a constatat c precizia atins la deplasarea în ambele pri la o încercare neândelungat (5 min) este de 0,08 μm, rigiditatea static – 600 N/μm. Din oscilograma (fig.6.9 b) se vedec la acionarea de ctre program a 5 úi 4 paúi pe rând (mrimeamersului la un pas 0,08 μm este corespunztor 0,8 úi 0,72 μm )eroarea constituie 0,02 μm, iar precizia de poziionare esteaproximativ egal cu mrimea pasului.




407

F i g . 6 . 9 . S c h e m a a c

i o n r i i h i d r a u l i c e a m a c h e t u l u i s u p r a p r e c i s .




408

6.9 Acionrile hidraulice a roboilor industriali.

Având caracteristicile de mas úi de gabarit mai bune (încomparaie cu cele electrice úi pneumatice), acionrile hidrauliceîúi gsesc o larg întrebuinare în roboii industriali de obicei cu ocapacitate de ridicare mare, dar úi în cei care lucreaz cu regimuridinamice încrcate sau în medii intens colbite (la vopsire ). Pentrudeplasarea pe coordonate a organelor de lucru se folosesc sistemeelectrohidraulice de urmrire sau de pas; pentru miúcrile auxiliare – hidroautomatic de ciclu.

Acionarea hidraulic a robotului industrial cu portal cucapacitatea de ridicare de 40 kg de modelul M40P conineurmtoarele ansambluri principale (fig.6.10): SP – staia de pompare de tipul G48-44; AEHP – acionarea electrohidraulic de pas a cruciorului pe portal pe o lungime de pân la 16 m de tipulE32G18-22H (cu alegerea jocului în angrenajul roat dinat -cremalier); AEHPL1 – acionarea electrohidraulic de pas lineara cursorului de tipul 55AG28-22; AEHPL2 – acionareaelectrohidraulic de pas linear a braului de tipul 65G28-23; cilindrii: MHL – cilindrul de prindere, RC – cilindrul de rotire acapului, SPP – cilindrul de schimbare a poziiei suportului pârghieiP în legtura invers a acionrii tivuitorului; MHR – motor hidraulic G15-21P; CM – complectul de module, care conine:distribuitorul BE6.34.G24H, droselele DCM-6/3-B-AB úi lactulhidraulic GZM-6/3; D1 – D4 – distribuitoare hidraulice




409

BE6.574A.G24H; D5 – distribuitor hidraulic cu comand manual;

SSU1 – SSU3 – clapete reversibile G51-34; M1 – M3 – motoare cu pas.Robotul M40P este destinat pentru încrcarea detaliilor grele de

tipul arborilor în maúinile-unelte de strunjit, de frezat - centrat, derectificat úi altele care sânt grupate pe secii. Deoarece axa de rotirea capului robotului este vertical, cleútele tivitorului inesemifabricatul în poziie orizontal. În procesul încrcrii în maúini-unelte sau alte aparate apare necesitatea de a întoarce semifabricatul

la 90 sau 180º cu o precizie foarte mare, pentru a prinde sigur semifabricatul între vârfuri sau mandrin. Aceast problem s-arezolvat prin folosirea acionrii electrohidraulice de urmrire pe baza SV cu comand mecanic de la came, care sânt montate pe partea de rotire a tivitorului. În calitate de element al legturiiinverse se foloseúte pârghia dubl P, care acioneaz la sertarul SV, astfel o parte este legat cu rola ca interacioneaz cu camele, iar alta cu mecanismul de schimbare a coordonatelor punctului dereazem, executat pe baza SPP.

La conectarea electromagneilor D1 úi D2 pistonul SPP sedeplaseaz în poziia medie úi inelul, care îmbriúeaz partea cutrepte a cilindrului, instaleaz suportul pârghiei în poziia medie.

Tivitorul se roteúte pân ce curba camei din mijloc nu va aduce pârghia în poziia care corespunde poziiei neutre a sertarului SV.La deconectarea electromagnetului D2 pistonul cilindrului SPP se

deplaseaz în stânga, suportul pârghiei împreun cu sertarul SV sedeplaseaz în jos, úi tivitorul se roteúte pân ce curba camei de susnu va întoarce sertarul SV în poziia apropiat de cea neutr (rotireala 90º), úi mai mult SV asigur frânarea lent a tivitorului úialturarea lui la opritorul rigid. Cu electromagnetul D2 conectat úiD1 deconectat pistonul CCP se deplaseaz în stânga, suportul seridic úi tivuitorul se va roti în partea opus pân ce curba camei de jos nu va întoarce sertarul SV în poziia apropiat de cea neutr




410

(rotirea la 180º); aici deasemenea se asigur frânarea lent a

tivitorului úi alturarea lui la opritorul rigid.AEHP asigurdeplasarea cruciorului pe portal în mod discret cu pasul 0,3 mm cuo vitez de pân la 1,2 m/s. Clapetele SSU1 úi SSU2 exclud posibilitatea cderii mecanismelor sub aciunea forei de greutate proprii la deconectarea sistemului hidraulic.

Fig.6.10. Schema acionrii hidraulice a robotului portal M40P.



Cap. 7. Hidraulica maúinilor uneltelor agregat, a liniilor automate, asistemelor de masini si centrelor de prelucrare.

411

7. HIDRAULICA MAùINILOR - UNELTE AGREGAT, A

LINIILOR AUTOMATE, A SISTEMELOR DEMASINI SI CENTRELOR DE PRELUCRARE.

7.1 Acionarea hidraulic a maúinilor - unelte agregat.

Industria modern constructoare de maúini se caracterizeaz printr-o evoluie rapid a arhitecturii maúinilor pe care le produce úi printr-o mare diversificare a produselor úi o schimbare frecvent a

obiectului produciei. S-a constatat c ritmul de schimbare a produciei este de circa 2—3 ani. În timp ce, pentru asimilarea unor maúini-unelte speciale de complexitate medie, trebuie o perioad detimp aproximativ egal cu acest ciclu de schimbare a obiectului produciei. În consecin, dup asimilarea acestor maúini ele trebuiedin nou înlocuite cu altele. În plus, costul mediu al maúinilor speciale este mai ridicat decât al celor universale.

Una dintre soluiile rezolvrii acestei probleme const înelaborarea unor maúini-unelte speciale úi specializate, formate dinsubansambluri tipizate, care pot fi asamblate úi reasamblate dupdorin, în funcie de forma piesei. Acest principiu a fost denumitagregare, iar maúinile-unelte obinute astfel maúini-unelte agregat.În ultimul timp, acest principiu se mai numeúte úi modulizare.Subansamblurile tipizate ale maúinii se monteaz pe ghidajeleverticale, orizontale sau înclinate, în funcie de configuraia piesei

de prelucrat (fig.7.1). În aceast figur s-au notat: 1 — batiul; 2 — masa turnant ; 3 — pupitrul de comand; 4 — elemente de filtrare;5 — consola; 6 — placa intermediar; 8 úi 9 — capete portscul;10 — cap de for; 11 — montant; 12 — dulap cu aparatajul decomand electric.

Maúinile-unelte agregat, având una sau mai multe capete defor, se folosesc fie ca maúini individuale, fie intrând în




412

componena liniilor automate. Din punctul de vedere al gradului de

automatizare, pot fi semiautomate sau automate.Din punctul de vedere al acionrii, trebuie artat c acestemaúini beneficiaz din plin de avantajele pe care le prezintacionarea hidraulic, motiv pentru care la aceste maúini acionareahidraulic se aplic cu preferin. De fapt, elementul de baz almaúinilor-unelte agregat úi al liniilor automate este capul de for.Acionarea acestor capete poate fi mecanic (cu cam sau úurub),hidraulic, hidromecanic úi pneumohidraulic.

Fig.7.1 Subansamblurile tipizate ale maúinilor - unelte agregat.

Cum s-a artat, cele mai avantajoase sînt capetele de forhidraulice, care acoper un domeniu larg de puteri, fore úi lungimide curs, variind între 0,2 úi 28 kW; 1 000-11 000 daN úi respectiv




413

50—1 000 mm, úi care permit reglarea continu a avansurilor,

realizarea uúoar a unui ciclu de lucru automatizat cu un numr mare de faze, grad înalt de tipizare, protecia împotrivasuprasarcinilor etc.

Dac, îns, comparaia se face sub aspectul stabilitii avansului, primeaz capetele de for acionate cu úurub sau cu cam. Deasemenea, sînt mai rigide capetele de for al cror corp sedeplaseaz pe ghidajele maúinii, decât acelea în care avansul serealizeaz prin deplasarea pinolei.

În ultima vreme, se constat unele tendine noi în construciacapetelor de for, printre care se menioneaz: a) acionarea de ladistan; b) tipizarea nu numai a elementelor hidraulice, ci ainstalaiei în întregime, pentru a se concentra într-o instalaie tipcele mai largi posibiliti de acionare cu cele mai complexe cicluriúi pentru diverse mecanisme; c) concentrarea unui mare numr deelemente în blocuri hidraulice tip montate în spatele panourilor decomand (de unde úi denumirea de panouri hidraulice); d) folosireafrecvent a motoarelor rotative în locul cilindrilor hidraulici, pentrumotivele artate anterior, precum úi pentru motivul unificriisniilor acionate hidraulic úi a celor acionate mecanic ; e) înlocuirea elementelor de reglare mecanic în trepte a lanuluicinematic principal al capului de for cu variatoare continuehidraulice, în cazul când este necesar reglarea automat úi rapid avitezelor axului principal.

În figura 7.2 sînt reprezentate schemele de principiu alecapetelor de fore CF cu acionare hidraulic (fig.7.2, a), cuacionare hidromecanic (fig.7.2, b), cu acionare pneumohidraulic(fig.7.2, c) úi combinat, cu avans longitudinal úi transversal(fig.7.2, d).




414

a) cu acionare hidraulicaCF - cap de fora, ME - Motor electric

c) cu acionare pneumo-hidraulic




415

b) cu acionare hidrodinamica

d) cu acionare combinata

Fig.7.2. Scheme de principiu ale capetelor de for.

Pentru ilustrarea schemelor de principiu de mai sus, în figura7.3 sînt reprezentate dou capuri de for, funcionând dup prima úiultima schem (fig.7.3, a úi d).




416

Primul exemplu de cap de for hidraulic este reprezentat în figura

7.3. a, la care motorul electric 2 este amplasat în partea superioar.Axul principal 5 al capului antrenat de pinioanele 6, 7 úi 8, roile deschimb 9 úi 12, pinioanele 11 úi 10. Pompa hidraulic de acionare 4 este antrenat de pinionul 13, care primeúte miúcarea de la pinionul8. Miúcarea de avans a capului de for este realizat de la motorulhidraulic 14. Cu 1 úi 3 s-au notat reductorul úi, respectiv, cuplajulelastic al capului de for.

La maúinile-unelte agregat úi la liniile automate sînt cazuri

frecvente când, în afar de guriri, filetri, strunjiri sau frezri, seexecut úi strunjirea plan a diverselor suprafee, în paralel custrunjirea interioar. În acest caz, au fost construite capete de forcare permit paralel sau succesiv strunjirea longitudinal úi strunjireafrontal. O asemenea construcie a unui cap de for hidraulic, careasigur cele dou avansuri perpendiculare între ele, este reprezentatîn figura 7.3,b.

Axul principal al capului 12 este acionat de ctre un motor electric úi un reductor, nereprezentate în figur, fixate pe planulsuperior 13. Funcionarea acestor capete are loc dup cum urmeaz:apropierea rapid a capului de for de piesa de prelucrat serealizeaz de ctre motorul hidraulic 2, circulaia lichiduluifcându-se prin canalele 22 úi prin conducta 4 din tija 3. Cilindrulmotorului este fixat în capul de for, iar tija 5 este fixat de batiu.În faza a doua de lucru, capul de for trece la avansul tehnologic cu

care are Ioc strunjirea exterioar a piesei (cu avans longitudinal) cucuitele montate într-o planúaib fixat în captul axului principal12 (nereprezentat în schem).




417

b)Fig.7.3. Capete de for cu acionare hidraulic(a) úi acionare

combinat(b).




418

Fig.7.4 Agregat cu nou capete de for




419

Dup atingerea unui opritor, un releu de presiune comand

distribuia lichidului în motorul 9, al crui piston acioneaz pinola17 în miúcare axial, prin cuplajul 10, montat cu rulmeni úi carelimiteaz posibilitatea de rotaie a tijei pistonului cu o pan fix,reprezentat în figur 7.3. Pinola 17 se deplaseaz axial în bucúele11 úi 15 úi se roteúte cu ajutorul penei 16, acionând, în acelaúi timp, prin cremaliera 18, pinionul 19, cremaliera 20 úi sania 21, cu omiúcare de avans transversal, efectuându-se strunjirea plan. Dupce pinola a atins opritorul corespunztor, se d comanda pentru

retragerea capului úi apoi a pinolei în poziia iniial. In figur s-aumai notat: 1 — batiu ; 7 úi 8 — tija úi, respectiv, pistonul motoruluihidraulic 9; 14 — pinion de antrenare a axului principal.

În figura 7.4 este reprezentat, spre exemplificare, vedereagenerela a unui agregat cu nou capete de for.

Au fost tipizate principalele elemente componente, ca: snii cuavans hidraulic, batiuri, montani, capete de for, axe principale defrezare úi strunjire, reductoare cu roi baladoare, cu roi de schimb,cu angrenaj melcat úi cu curele trapezoidale, planúaibe pentrustrunjire plan, mese rotative indexate, pinioane hidraulice pentrugurire, strunjire longitudinal úi plan, uniti de lucru cu cam úicu cap revolver, maúini de gurit cu distana între axe reglabil etc.

În figura 7.5 este reprezentat, spre exemplificare, vedereagenerala a unui cap de for de gurire úi filetare (fig. 7.5, a), o pinol hidraulic pentru gurire úi strunjire (fig.8.5, b) úi o pinol

hidraulic pentru strunjire plan (fig. 7.5. c) tipizate la noi în ar. Infigura 7.5, b, s-au notat: 1 — pinola; 2 — reductor; 3 — bloc decomand, iar în figura 1.5, c: 1 — pinola ; 2 — reductor; 3 — planúaib pentru strunjire plan; 4 — cilindru de avans radial.

Tipizarea maúinilor-unelte agregat se refer nu numai laelementele componente ale maúinii, ci úi la schemele hidraulice deacionare, care se realizeaz cu aúa-zisele panouri hidraulice. Unexemplu de panou hidraulic de acionare a unui cap de for




420

Fig.7.5 Cap de for: de gurire úi filetare (a), o pinol hidraulic degurire úi strunjire (b), o pinol hidraulic pentru strunjire plan (c).




421

antrenat de motorul hidraulic MHL, realizând un ciclu compus din

fazele : apropiere rapid — prima miúcare de avans — a douamiúcare de avans — oprire cu temporizare — înapoiere rapid, este reprezentat în figura 7.6, a.

a)Fig.7.6. Panou hidraulic de acionare a unui cap de for antrenat de

motorul hidraulic linear.




422

b)

c)Fig.7.6, b, c ). Panou hidraulic simplu pentru realizarea a dou faze

auxiliare (b) úi un panou hidraulic pentru un ciclu compus (c).




423

Poziia iniial este asigurat prin deconectarea

electromagneiior EM1 EM2 úi EM3, prin care camerele deacionare a distribuitoarelor D4 úi D5 sînt racordate la rezervor, iar sertarele acestora, prin aciunea arcurile lor, se afl în stânga, pompa deplasrilor rapide PH2 úi cea a miúcrii de avans PH1,deversând în rezervor. Motorul MHL în acest context este blocat dectre zvorul hidraulic LH1 úi distribuitorul D5, precum úi supapaSP3.

Apropierea rapid se realizeaz de ctre distribuitoarele pilot D1

úi D2 (prin conectarea electromagneiior EM1 úi EM2), care vor aciona distribuitoarele D4 úi D5 înspre dreapta, permiând debituluireunit al pompei de deplasare rapid PH2 úi celei de avans PH1, sintre în camera din dreapta a motorului MHL, prin supapa decontrapresiune SSU1, comprimând arcul zvorului LH1.Lichiduldin camera opus se adaug celui furnizat de cele dou pompe,mrind úi mai mult viteza de deplasare. Se conecteaz apoi úielectromagnetul EM3, care, prin deplasarea aparatului LH2, permite lichidului ocolirea droselului DR1.

Prima miúcare de avans se comand de ctre unmicroântreruptor de capt, care deconecteaz electromagnetulEM2, pompa de debit mare PH2, descrcându-se, prin distribuitorulD1, în rezervor, prin valva SP1, úi racordând camera sting adistribuitorului D5 la rezerv. Distribuitorul D5 se va deplasa sprestânga, permiând lichidului de la pompa activ PH1 s treac, prin

regulatorul DR2 úi aparatul LH2 (deschis prin EM3 úi distribuitorulD3), în camera din dreapta a lui MHL, ocolind droselul DR1(destinat celui de al doilea avans). Prin aceasta, zvorul LH1 esteînchis, izolând astfel distribuitorul D5 úi eliminând influena pierderilor din el asupra miúcrii de avans. Evacuarea lichidului dincamera opus în rezervor se face prin supapa de contrapresiuneSP3.




424

A doua miúcare de avans se realizeaz de ctre un

microântreruptor, care deconecteaz electromagnetul EM3, decidistribuitorul D3, va lega camera pistonului aparatului LH2 curezervorul, supapa sa închizându-se úi obturând, astfel, trecerealichidului de la regulatorul DR2, forându-l s treac prin treapta adoua (droselul DR1) ctre motorul MHL.

Temporizarea pe opritor rigid se produce prin oprirea motoruluihidraulic prin impactul cu acesta, regulatorul DR2 se închide, presiunea în conduct creúte, iar lichidul de la pompa activ PH1

se va deversa prin supapa de siguran SP2.Retragerea rapid se realizeaz de ctre un releu de timp sau un

întreruptor de capt, prin care se deconecteaz EM1 úi seconecteaz EM2, ceea ce va determina reintrarea în circuit a pompei de debit mare PH2, distribuitorul D4 se va deplasa înstânga, iar distribuitorul D5 înspre dreapta. Lichidul de la cele dou pompe va intra în camera cu tij a motorului MHL úi în acelaúitimp în camera cu piston a zvorului 6, deschizând supapa acestuia,úi deci accesul uleiului din camera din dreapta a motorului înrezervor.

Semnificaia celorlalte elemente de circuit este cunoscut.Asemenea panouri hidraulice sînt tipizate pentru diverse cicluri

de lucru, pentru exemplificare reprezentându-se dou astfel de panouri în figura 7.6, b úi c. Astfel, în figura 7.6, b este reprezentatun panou simplu pentru realizarea doar a dou faze auxiliare

(apropiere rapid-retragere rapid) cu codurile pentru fiecare grupde elemente úi nodurile de conexiune, aúa cum sînt notate încatalogul de tipizare, iar în figura 7.6, c, un panou pentru un ciclucompus din trei faze (apropiere rapid-miúcare de avans-retragere rapid).

Apariia úi rspândirea servovalvelor a determinat utilizareaacestora úi la maúinile-unelte agregat pentru comanda capetelor defor. În figura 7.7 este reprezentat un astfel de sistem pentru




425

realizarea unui ciclu secvenial compus din fazele : apropiere

rapid (AR); miúcare de avans 1 (AL1) ; miúcare de avans 2(AL2) úi retragere rapid (RR ). Acest ciclu este realizat deservovalva SV, comandat de un dispozitiv de programare DP cucontactoarele electrice K1...K4. Sistemul are úi traductor de poziieTP, care transmite poziia efectiv în comparatorul C pentruconfruntarea cu cea programat.

Fig.7.7. Sisteme hidraulice pentru realizarea unui ciclusecvenial compus.




426

Maúinile-unelte agregat au, de regul, mai multe capete de for

acionate succesiv sau simultan. În figura 7.8, a úi b sîntreprezentate, spre exemplificare, dou astfel de cazuri.În figura 7.8, a este reprezentat schema hidraulic a unui

panou tipizat care acioneaz succesiv dou mecanisme (de avanslongitudinal úi radial). Sistemul este dotat cu dou pompe cu roidinate PH1 úi PH2, din care pompa PH1 este de debit mic úi presiune mare, folosindu-se la fazele de lucru, iar pompa PH2 dedebit mare se foloseúte la deplasrile rapide. Fazele de lucru úi

modul de funcionare sînt urmtoarele: faza de stop se realizeaz prin evacuarea în rezervor a debitului pompei PH2, prindistribuitorul D1, la o presiune de 3—4 bar, realizat de supapa desens SSU, necesar pilotrii distribuitoarelor D1 úi D2. Tot înrezervor este refulat úi debitul pompei de lucru PH1, prin supaparegulatorului 8 distribuitoarele D1 úi D2.

Deplasarea se realizeaz prin conectarea electromagneilor EM1úi EM2, când debitul reunit al celor dou pompe ptrunde în cameradin stânga a motorului hidraulic MHL1, deplasând pistonul acestuiarapid spre dreapta.

Prima miúcare de avans se realizeaz prin deconectareaelectromagnetului EML, de ctre limitatorul de curs 1L, când pompa PH2 va debita în rezervor, iar pompa PH1 pe traseuldroselului 9 va asigura primul avans de lucru stabil datorit prezenei stabilizatorului de presiune cu trei ci.

Cea a doua miúcare de avans în acelaúi sens se asigur princonectarea electromagnetului EM2 de ctre limitatorul de curs3L, care blocheaz droselul 9, lichidul trecând prin cel de al doileadrosel al regulatorului 8, care are o seciune reglat mai mic,asigurând deci cel de-al doilea avans de valoare mic.

Cele artate aici au fost valabile pentru cazul lipsei celui de-aldoilea motor hidraulic MHL2 úi a aparatajului aferent (adic pentruacionarea unui singur mecanism).




427 F

i g . 7 . 8 . a S c h e m a h i d r a

u l i c a u n u i p a n o u t i p

i z a t c a r e a c i o n e a z s u c c e s i v d o u m e c a n i s m e .




428

În cazul prezenei celui de-al doilea mecanism pentru prelucrarea cu cea de-a doua scul (de exemplu, radial), se adaugun ansamblu suplimentar, constituit din distribuitorul hidraulic D3úi pilotul su, dou relee de presiune RP2 úi RP3 cu distribuitoarelerespective úi motorul hidraulic MHL2.

În ipoteza folosirii a dou mecanisme (schem complet), fazelesînt identice pân la realizarea primului avans. Dup realizarea

primului avans al motorului hidraulic MHL1 (la oprirea acestuia latampon), releul de presiune RP3 anclanúeaz electromagneii EM3úi EM4, punând în funciune cel de-al doilea mecanism pentruavansul radial al sculei cu o vitez determinat de deschidereadroselului regulatorului 8.

Retragerea rapid a capetelor se comand de ctre releul RP2, dup oprirea la tampon a sculei radiale (sau de ctre un limitator decurs), úi de ctre limitatorul de curs 2L pentru scula longitudinal.Comanda respectiv are ca efect acionarea electromagneilor sertarelor-pilot úi, în consecin, a distribuitoarelor, lichidul pompelor reunite fiind dirijat în camerele opuse ale motoarelor hidraulice respective.

Schema hidraulic a unui panou hidraulic tipizat pentru

acionarea simultan a mai multor capete, de exemplu pentru gurit,filetat úi strunjit plan (fig. 7.8, b), deúi conine, în principiu, aceleaúielemente componente, are totuúi unele particulariti specificelegate de independena de aciune a capetelor de for. Alimentareasimultan a mai multor motoare hidraulice cu sarcini diferite de laaceiaúi pomp prezint dificulti în eliminarea influenelor reciproce.




429

F i g . 7 . 8

. b . S c h e m a h i d r a u l i c

a u n u i p a n o u t i p i z a t p

e n t r u a c i o n a r e

s i m u l t a n a m a i

m u l t o r c a p e t e d e f o r .




430

Pentru eliminarea influenelor reciproce úi asigurarea

independenei de lucru a fiecrui cap în circuitul de intrare alfiecrui motor hidraulic se monteaz un stabilizator de vitez cudou ci DR2. Pompa de lucru PH1 este astfel aleas încât sdebiteze o cantitate de lichid cu aproximativ 50% mai mare decâtdebitul maxim total al celor trei drosele, astfel încât chiar la vitezelemaxime de lucru simultane, pompa va deversa în rezervor ocantitate de lichid suplimentar la o presiune constant prin supapasa de deversare SP2. Ca urmare, în circuitul de la pomp úi pân la

intrarea în cele trei regulatoare DR2, presiunea va fi constant,depinzând doar de reglarea arcului supapei de deversare SP2, indiferent de variaia de sarcin úi presiune din aval, de fiecareregulator de vitez. În acest fel se izoleaz circuitul de consumcomun de cel individual al fiecrui mecanism, asigurându-se astfelindependena lor. Dac debitul total n-ar fi suficient, acionarea s-ar face succesiv în mod automat, începând cu motoare de cea maimic sarcin.

Pentru deplasrile rapide, debitul pompei PH2 trebuie s fiedisponibil, imediat ce apare aceast necesitate pentru unul dincapetele de for, úi s fie legat la rezervor imediat ce nu mai estenecesar, pentru a nu se ivi cazul de deversare a sa sub presiune mare prin supapa de deversare activ. Acest lucru se realizeaz cuajutorul a trei supape normal deschise SP3, montate în serie pe uncircuit care leag pompa PH2 cu rezervorul. Dac toate capetele se

afl în regim de avans, debitul pompei PH2 este deversat înrezervor prin aceste supape, iar când unul din capete necesit odeplasare rapid, pe circuitul 1 al acestui motor apare o anumit presiune, care închide una din supape, blocând deversarea înrezervor, conectând astfel pompa PH2 la acest motor.




431

7.2. Acionarea hidraulic a liniilor automate úi a sistemelor

de maúini.La proiectarea sistemelor de acionare hidraulic a liniilor

automate trebuie cunoscute o serie de date tehnice, ca tactul liniei;numrul de mecanisme care lucreaz simultan sau succesiv; foreleactive úi rezistente care acioneaz în motoarele hidraulice; vitezelede lucru úi de mers în gol; metodele de comand úi control;condiiile de tehnic a securitii úi de protecie a maúinii.

Odat cunoscute aceste date, se întocmeúte o ciclogram úi un plan general al liniei, în care vor trebui s fie trecute maúinile, cumecanismele respective de acionare (capete de for), motoarelehidraulice de fixare úi strângere a piesei, motoarele de transport, panourile de comand úi alte mecanisme auxiliare, cu indicareadiametrelor pistoanelor úi a tijelor, a direciei de miúcare etc.

Pe baza elementelor de mai sus se elaboreaz schema hidraulicgeneral a liniei automate, la care trebuie s se in seama de unelereguli, dintre care se menioneaz: a) în timpul fixrii, strângerii,desfacerii úi defixrii nu trebuie s se execute alte operaii ; b) s sesuprapun, pe cît posibil, operaii care nu necesit cantiti mari delichid, dar debitul pompei active trebuie s fie cu 3 —5 l/min maimare decât suma debitelor consumate, iar debitul pompei dedeplasri rapide s fie deversat în rezervor ; c) operaiile auxiliaretrebuie s se execute succesiv, fr opriri, pentru a nu conecta úi

deconecta frecvent electromagnetul de descrcare; d) se poate folosiun sistem de acionare centralizat a liniei pentru un numr maimare de mecanisme care lucreaz, paralel sau succesiv, curespectarea condiiilor artate de paragrafele precedente úi în acelaúitimp trebuie respectat neaprat condiia a suprapune în timpoperaiile de strângere úi desfacere a piesei la toate seciunile liniei.

Liniile automate pot fi de tip clasic, compuse din maúini-unelteagregat, sau pot fi formate din maúini-unelte specializate sau




432

universale cu comand numeric sau compuse din centre de

prelucrare. Comanda, prin urmare, a acestor linii depinde destructura úi tipurile maúinilor componente, putând fi comandate cu programe rigide (came, pârghii, microlimitatoare etc). careacioneaz secvenial electromagneii aparatajului de distribuie, sause utilizeaz sisteme flexibile de comand, cum sînt comenzilenumerice sau cu calculatorul.

În figura 7.9 este reprezentat un sistem hidraulic parial deacionare a mecanismelor auxiliare dintr-o linie automat, compus

din maúini-unelte agregat, având drept furnizor de mediu hidraulicun subsistem, compus din dou pompe PH1 úi PH2, una avânddebit mic (5—8 l/min), asigurând presiunea necesar amecanismelor de strângere, în timpul funcionrii liniei, iar cea adoua de debit mare úi presiune joas, furnizând lichidul necesar celorlalte operaii auxiliare, inclusiv deplasrile rapide. Debitulacestei pompe se determin pe baza diagramei de consum în timp,rezultat din ciclogram de funcionare a liniei.

Din figur se constat c sistemul de acionare hidraulic esteconceput într-o manier modern, fiind format din module(subsisteme), ce conin grupe de elemente componente tipizate.

Grupul de pompare are un panou de separaie P3 cu descrcare prin distribuitor, evitând droselizarea prin valvele maximale.Fixarea semifabricatelor în dispozitive se realizeaz cu câtevamotoare hidraulice MHL1, legate în paralel úi comandate de panoul

de distribuie PD1.Desigur c legarea în paralel a cilindrilor hidraulici de fixare poates determine deplasri succesive din cauza forelor rezistentediferite, iar viteza efectiv a acestor motoare poate s depúeascmult pe cea de calcul dar, la mase mici în miúcare, acest lucru nu prezint importan. Strângerea semifabricatelor se realizeaz cucilindrii MHL2 úi MHL3 comandai de panoul de separaie PD2.




433

F i g . 7 . 9 . S

i s t e m h i d r a u l i c p a r i a l d e a c i o n a r e a m e c a n

i s m e l o r

a u x i l i a r e d i n t r - o

l i n i e a u t o m a t .




434

La apropierea úi retragerea cilindrilor de strângere, lichidul este

furnizat de cele dou pompe, iar în timpul prelucrrii presiuneaînalt din aceútia se menine de ctre pompa PH2 de înalt presiune, în cilindrul MHL3, care strânge piesa pentru operaia definisare,lichidul se transmite prin supapa de reducie SR (cu supapade sens SSU), pentru reducerea forei de strângere, spre a nudeforma piesa, presiunea msurându-se cu manometrul M, iar controlul fcându-se cu releul de presiune RP.

Transportul semifabricatelor între maúini se realizeaz cu

cilindrul MHL4, comandat de distribuitorul PD3, iar vitezaconstant de deplasare a transportorului se asigur de droselul DR1 úi supapa de reducie.

Înainte de a ajunge în poziie limit, are loc o frânare atransportorului cu droselele de cale DC1. Rotirea mesei tamburuluise realizeaz de ctre motorul rotativ MHR, comandat dedistribuitorul PD4 úi un regulator de debit DR2, similar celui notatcu DR1 úi frânat la cap de curs de droselul de cale DC2.

Pentru apropierea rapid úi retragerea capului de filetare, frrotirea axului principal, se foloseúte cilindrul MHL5 comandat dedistribuitorul PD5, viteza se regleaz cu droselul DR3, iar frânareacu droselele de cale DC3. Pentru deplasarea instalaiei de control sefoloseúte cilindrul MHL6, comandat de distribuitorul PD6.

Exist posibilitatea ca de la aceeaúi instalaie de pompare s fieacionate atât lanurile cinematice de avans, cît úi cele auxiliare.

Astfel, în figura 7.10 este reprezentat un astfel de sistem, în care panoul hidraulic PD1 comand motorul hidraulic de avans MHL1, iar panourile hidraulice PD2 úi PD3 comand motorul de strângerecu pan a semifabricatului MHL2 úi cel de rotire a mesei turnanteMHR.

Sistemul se refer la un sector de linie automat care conine omaúin de frezat cu frez cilindro-frontal de mare diametru.




435

La retragerea rapid a sniei hidraulice active (cu capul de

for), piesa este deplasat de o bar de transport solidar cu sania.Masa turnant funcioneaz în paralel cu sania activ, fiecare fiindcomandat de panourile indicate mai sus.

Presiunea de strângere este controlat de releul de presiune RPúi vizualizat pe manometrul M. Reglarea vitezei mesei turnante,frânarea la cap de curs úi inversarea miúcrii se asigur de panoulPD3, elementele de reglaj ER1, ER2, úi droselul de cale DC.

În ultimii ani se profileaz o nou tendin în evoluia liniilor

automate, bazat pe utilizarea mai eficient a comenzilor numerice,a conducerii directe a maúinilor-unelte cu calculatorul, a optimizrii proceselor tehnologice de prelucrare pe maúinile-unelte.

Acionrile hidraulice acestor grupe de maúini-unelte asigurdeplasarea meselor de for, transportarea, fixarea úi prindereadetaliilor, lucrul dispozitivelor de basculare, lucrul dispozitivelor decontrol úi msurare ú. a. În ultimul timp se folosesc tot mai multacionrile hidraulice centralizate, în care mai multe maúini-uneltese alimenteaz de la o staie de pompare – acumulare cu pompreglabil úi un acumulator pneumohidraulic de capacitate mare.Acest fapt permite simplificarea sistemelor hidraulice, reducereaconsiderabil a suprafeii ocupat de ele, scderea pierderilor deenergie, scderea nivelului de glgie(îndeosebi când staia este plasat în încpere aparte). Îns apar unele dificulti legate deinfluena reciproc a acionrilor hidraulice a meselor de for în

momentul deplasrii rapide care duce la cderea presiunii înmagistrala de presiune.O poriune de sistemul hidraulic din linia automat 446JG

(. ) este reprezentat în fig. 7.11.Componentele de baz: staie de pompare – acumulare cu o

capacitate de 400L, pompa PH1 de tipul G12-55 (presiunea 5,5MPa, 105 l/min) úi acumulatorul A de tipul APX – 40/320 cu balonde gaz adugtor cu capacitatea de 40L(presiunea de alimentare




436

este 3,5 MPa ); pomp PH2 de tipul G12-32; cilindri: MHL3-

cilindrul mesei stângi, MHL4- cilindrul mesei drepte, MHL1- cilindrul de ridicare a benzii, MHL2- cilindrul transportatorului,MHL5- cilindrul de fixare, MHL6- cilindrul de apsare ctre baze,MHL7- cilindrul de prindere, MHL8- cilindrul de aducere areazemelor; distribuitoarele: D1 úi D2 de tipul 203-B1.574-B24, D3 de tipul R203-AL4.44-B24, D4 de tipulVH16.84.G24, D5 úi D6 de tipul R203-AL3.35-B24, D7 úi D8 de tipul B6.574.F.G24N, D9 úi D10 de tipul

B10.574.F.G24N, D11 de tipul B10.573.G24N, D12-D15- cu comand de la cam úi clapet reversibil, D16 de tipulR102-573; droselele DR1-DR5-cu clapete reversibile de tipulKBMK25G1.1; DR6 úi DR7-drosele KBMK10G1.1;DR8-DR12-drosele; clapete reversibile: SSU1-SSU3, SSU5, SSU8, SSU11-SSU14-de tipul G51-34, SSU4, SSU7,úi SSU10 –de tipul G51-33,SSU6-de tipul G51-32, SSU9 úi SSU16-de tipul G51-35, SSU15-detipul G51-31; DR1 úi DR2-regloare de consum PG55-22(presiunea 6Mpa );HC1-hidroclapet de presiune PBG54-34M; SSU1-SSU11- clapet de siguran cu aciune direct 10-10-2-11 (presiunea 5,5 MPa ); SP1-SP4 -hidroclapete de presiunePG54-34; SR- supap de reducie 10-10-2(presiunea 3...5 MPa); RP1-RP3-releuri de presiune; A1-acumulator APX-2,5/320(presiunea de alimentare 3,5Mpa ); ÎM1 úi ÎM2 – întreruptoarele manometrelor; F1 úi F2 filtre de tipul FVS32-

80/0,25 V.Cilindrii hidraulici MHL6, MHL7 úi MHL8 se alimenteaz dela pompa PH2(cu posibilitatea de alimentare adugtoare de lamagistrala M prin SSU7). În staia de pompare-acumularedistribuitorul D1 deconecteaz magistrala M de presiune de la sursîn caz de accident úi o uneúte cu rezervorul prin SSU2, iar D11 descarc acumulatorul A. Viteza de miúcare a MHL1 se regleaz cudroselele DR1 úi DR2 (diferit în ambele pri), iar frânarea la




437

sfârúitul cursei se realizeaz de distribuitoarele DH12 úi DH13. La

înaintare MHL2 se conecteaz dup schema obiúnuit (M – D5 – D4 – D15 – MHL2<=/MHL2 – D14 – DR3 – D5 – SSU4 – Rez.),iar la miúcarea înapoi – dup schema diferenial:

Regimurile de miúcare a MHL3:

avans rapid

D2)

avans de lucru (dup deconectarea electromagnetuluidistribuitorului )

deplasarea rapid

PH– SSU8 – DR5 – D3 – MHL3<=/MHL3 – SSU16 – D3 – SSU9 – T

Regimurile de miúcare a MHL4: avans rapid




438

avans de lucru(dup conectarea D16)

PH – SSU10 – DR6 – D4 – DR2 – SSU12 – MHL4<=/MHL4 – HC3 – DR12 – D16 – SSU15 – Rz.

deplasarea rapid

PH – SSU10 – DR6 – D4 – SSU12 – MHL4<=/MHL4 – SSU14 – D4 – SSU11 – T.

Hidroclapeta HC3 asigur reglarea suportului în cavitateacilindrului MHL4, la avans de lucru, iar aparatele D16, DR12 úiHC4 – frânarea lent la trecerea de la deplasare la avans de lucru.Distribuitorul D4 datorit droselrii curentului în poziia de mijlocasigur frânarea efectiv úi oprirea MHL4 în poziia iniial dupdeplasarea rapid. La magistralele M úi T se pot conecta úi altemese de for.

În acest context, au aprut aúa-zisele sisteme de maúini sausisteme integrate de maúini, compuse, în general, din maúini-uneltecu comand numeric de uz general (nu este necesar a se utilizamaúini-unelte speciale ca în liniile automate elastice) sau dinmaúini-unelte cu comand numeric parial, comandate, în grup, deun calculator.

În figura 7.11, a, este reprezentat spre exemplificare, un sistemde maúini ROTAR-125-NC-NILES de prelucrare automat a unor piese de tip disc, fixate în universale speciale cu úase bacuri, pentrua preveni deformaia pieselor. Sistemul, fiind compus din úaptemaúini-unelte cu comand numeric, are un grad de universalitate, permiând prelucrarea mai multor tipodimensiuni de piese dinaceast clas, de serie mic sau mai mare.




439

F i g . 7 . 1 0 . S c h e m

a a c i o n r i i h i d r a u l i c

e a l i n i e i a u t o m a t e , m

o d e l u l 4 4 J G .




440

F i g . 7 . 1 1 . S i s t e m h i d r a u l i c d e c o m a n d a r e

a m o t o r u l u i h i d r a u l i c

d e a v a n s d e s t r â n g e r e

ú i

d e r o t i r e

a m e s e i d e c t r e p a n o

u r i l e d e d i s t r i b u i e P D

1 ; P D 2 ; P D 3 .




441

Fig.7.12 a. Sistem de maúini ROTAR -125-NC-NILES.

Întregul proces tehnologic, programarea, optimizarea etc. se faccu calculatorul ; în documentaia sistemului se prezint algoritmulde calcul pentru alegerea pieselor, algoritmul pentru pregtireafabricaiei úi traseul optim de prelucrare, algoritmul pentru prelucrarea pieselor etc.

În figur se prezint cazul în care programarea este fcutindividual, banda perforat introducându-se la fiecare maúin cucomand numeric, grupul de maúini având úi un pupitru decomand central.

Comanda direct cu calculatorul a grupului de maúini nunecesit modificri mecanice ale sistemului.

Pe lâng cele úapte maúini (ca numr maxim pentru acest tip desistem), sistemul mai cuprinde nou magazine circulare I—IX, carese pot roti independent úi au o capacitate maxim de 60 de piese. Întimpul prelucrrii la o anumit maúin, piesele se deplaseaz




442

intermitent, permiând încrcarea cu semifabricate úi descrcarea

pieselor finite. Dup prelucrarea unei serii de piese la o anumitmaúin, magazinul se roteúte pân când prima pies ajunge larobotul maúinii urmtoare. Sistemul de transport asigur deplasarea pieselor de la punctul de fixare úi strângere a pieselor în universal (4 pe figuri) pân la punctele de alimentare intermediar 6, de la aceste puncte la magazinul circular central 1, precum úi de la acesta dinurma la fiecare maúin-unealt, de unde este preluat apoi piesa prelucrat úi depusa în magazin.

În figura 7.12 a s-au mai notat: R — robot industrial ; 2 — element al sistemului de transport; 3 — instalaia central decomand ; 5 — descrcarea úi curirea pieselor prelucrate; 7 — punct de pregtire a S.D.V.; 8 — dulap mobil cu elemente dedeservire; 9 — punct de reglare prealabil a sculelor aúchietoare; 10 — rafturi pentru sculele aúchietoare; 11 — maúini-unelte.

Acionarea hidraulic se utilizeaz atât la maúinile componenteale sistemului, cît úi la roboii din sistemul de transport úialimentare, la care se foloseúte frecvent úi acionarea pneumatic.

În figura 7.12. b, este reprezentat, spre exemplificare, schemade acionare a unui robot industrial al firmei Bosch, utilizat în astfelde sisteme.

Un sistem integrat de prelucrare, cu transfer linear, al uzinei

Herbert-Ingerroll din Daventry, este reprezentat în figura 7.13, lacare transportul pieselor se realizeaz cu conveire suprapuse úitractoare-robot cu remorci.




443

. F

i g . 7 . 1 2 . b S c h e m a p n e u m a t i c a u n u i r o b o t

i n d u s t r i a l .




444

Fig.7.13. Sistem integrat de prelucrare, cu transfer linear.




445

7.3. Acionarea hidraulic a centrelor de prelucrare.

Centrele de prelucrare au aprut pentru prima oar în S.U.A. înanul 1958 sub denumirea de machining centre, ca maúini-uneltecomplexe cu posibiliti tehnologice de prelucrare multiple(strunjire, gurire, filetare, frezare etc.), având un dispozitiv deînmagazinare a unui mare numr de scule, din care sînt permutateautomat în axul principal, fiind dotate cu comenzi numerice.

Din 1960, când în lume funcionau circa 50 de centre de

prelucrare, aceste noi tipuri de maúini-unelte s-au dezvoltat rapid,astzi ocupându-se de fabricaia lor peste 80 de firme. O ateniedeosebit se acord acestei categorii de maúini, fiind asimilate úi sedezvolt cu succes.

O caracteristic important a acestor maúini o constituie posibilitatea prelucrrii dintr-o singur prindere a unei piesecomplexe de tip carcas, de exemplu, prin concentrarea unui marenumr de operaii úi scule aferente, reducând considerabil timpiiauxiliari, precum úi erorile de fixare úi strângere succesiv, specificemaúinilor convenionale, timpul de aúchiere efectiv fiind de 35— 40% mai mare decât la maúinile convenionale, ceea ce face ca productivitatea acestor maúini s fie deosebit de mare. Mai mult, laaceste maúini se reduce nu numai timpul afectat schimbriiautomate a sculei, dar úi al piesei, acesta suprapunându-se cu prelucrarea piesei curente, timp în care se efectueaz aúezarea,

centrarea úi strângerea unei noi piese pe o mas suplimentar(palet).Magazinele de scule, cu o capacitate, frecvent utilizat, de 32 de

scule, putând conine un numr mult mai mare, au fost prezentate încapitolul 7, precum úi maniile mecanice care asigur permutareasculelor în axul principal. De menionat, în plus, c sistemul deschimbare automat a sculei conine elemente specifice pentrucutarea sculei ce urmeaz a fi folosit în magazin, pentru




446

extragerea acesteia din magazin úi a celei care úi-a terminat operaia

din axul principal, transportarea úi permutarea acestora úi apoi onou fixare în locaúurile respective.Tipurile de centre de prelucrare sînt variate, acestea putând fi

totuúi rezumate la : centre de prelucrare prin strunjire, centre de prelucrare prin gurire, frezare úi alezare úi, în sfârúit, centre de prelucrare combinate.

Fig.7.14. Maúin convenional de gurit, alezat sau frezat.

Cele mai rspândite tipuri sînt cele de gurire, alezare úi frezare,construite pe baza maúinilor convenionale cu aceeaúi denumire úicare se preteaz uúor realizrii unui numr mare de variante înconcepia modular (fig. 7.14), unde se pot vedea principalelesubansambluri úi elemente componente. Astfel, batiul 1, poate avea

mai multe tronsoane, pe acesta putându-se deplasa sania 2,




447

construcia depinzând de numrul acestor tronsoane. Pe ghidajele

superioare ale sniei 2 se deplaseaz transversal montantul 3, avânddiverse mrimi, în funcie de necesitile tehnologice.




448

Ppuúa mobil 4, coninând pinola 5, se deplaseaz pe ghidajele

verticale ale montantului, acest subansamblu al axului principalavând o cinematic determinat de procesul tehnologic úi decondiiile concrete de lucru. În axul principal se pot monta diversetipuri de scule 6, fie direct, fie prin intermediul dispozitivelor destrângere 7. Magazinul de scule 8 se monteaz pe o sanie lateral 9, montat, la rândul ei, pe peretele lateral al montantului 3. Cu 10, 11úi 12 s-au notat elementele posibile ale traseului magazinului descule pentru alimentarea úi reglarea sa. Masa maúinii 13 poate fi de

diverse forme, aúa cum rezult din figur.În figura 7.15 este reprezentat vederea general a unor centre de prelucrare din aceast categorie. Astfel, în figura 7.15, a, estereprezentat un centru de prelucrare simplu, al firmei Kearney úiTrecker cu un numr redus de scule (15). montate în magazinul descule 1, de unde cu mâna mecanic 2 se realizeaz permutareaacestora în axul principal 3. La acest centru sculele se pot schimbauúor printr-un numr de opt faze, aúa cum s-a artat în capitolul 7, având în vedere situarea în acelaúi plan a sculelor în magazin úi axul principal, iar distana dintre axele sculelor din magazin úi axul principal este constant




449

Fig.7.15 (a, b, c) Centre de prelucrare simple; (c’) modul în careare loc aducerea sculei din magazin;( d) centru de prelucrare

complex.




450

În figura 7.15, b úi c sînt reprezentate dou centre de prelucrare

ale firmelor Cincinati-Milacron úi, respectiv, Devlieg (S.U.A.), încare poziia axelor sculelor din magazinul 1 úi axul principal 3 seafl în plane diferite, ce fac un unghi de 90°, fiind necesar un brasau o sanie suplimentar 4, pentru aducerea sculei din magazin în planul axului principal.

Modul în care are loc aducerea sculei (frezei Fr) din magazin,de ctre sania 4, în planul axului principal, apoi fazele prelurii úi permutrii acesteia în axul principal sînt reprezentate în figura 7.15,

c' cu referire la centrul de prelucrare al firmei Devlieg (fig. 7.15, c). În sfârúit, un centru de prelucrare complex, cu un mare numr descule, úi anume 50, al firmei Wotan, la care sania purttoare 4 amâinii mecanice 2 gliseaz pe ghidajul curbiliniu 5, aducând braulmecanic cu piesa ce urmeaz a fi permutat din magazin, în planulaxului principal pe o traiectorie notat cu s (fig. 7.15, d).

Centrele de prelucrare reprezint, prin excelen, exemple deaplicare a sistemelor hidraulice de acionare, atât în lanurilecinematice generatoare, cît úi în cele auxiliare. Astfel, firma Kearnsfabric centre de prelucrare cu o hidroficare total pentru acionarealanului cinematic principal cu un domeniu de reglare de 40—2 000rot/min, pentru acionarea lanurilor cinematice de avans, pentrualimentarea automat cu scule, precum úi pentru alte operaiiauxiliare.

În figura 7.16 este reprezentat schema hidraulic parial a

acestui centru de prelucrare.Miúcrile periodice ale mecanismului de schimbare automat asculelor precum úi cea a tamburului sînt asigurate de motoarehidraulice alimentate de pompa PH1 prin conducta A.

Sculele pot fi alese în orice succesiune, deoarece fiecare din eleare un anumit cod, introdus alturi de scul, care, în timpul rotiriitamburului, sînt citite de dispozitive de citire fixe.




451

Dup alegerea sculei corespunztoare, tamburul depúeúte

poziia de încrcare, dar apoi revine în poziia dorit, fiindimobilizat de un opritor mecanic.Miúcrile de poziionare úi avans ale subansamblului axului

principal úi ale mesei, dup coordonatele Z úi respectiv X úi Y, sîntrealizate de la câte un amplificator electrohidraulic, care acioneazúuruburile de avans ale sniilor de execuie.

Acestea se pot deplasa cu o vitez de avans reglabil în Vickers-Detroit úi sînt alimentate de pompa PH2 cu pistonaúe axiale, având

un debit de 60 l/min úi o presiune de 210 bar. Cele treiservomotoare sînt alimentate prin conducta magistral B. Miúcarea principal de rotaie a axului principal se obine de la un variator hidraulic cu reglare primar úi secundar, compus dintr-o pompPH3 (Vickers-Detroit), cu un debit de 85 l/min úi un motor hidraulic MHR (Lucas), cu o putere de 7 kW.

Între pomp úi motor este prevzut o serie de supape decompensare úi de protecie la cavitaie úi úocuri hidraulice, cu oscurgere suplimentar, printr-o conduct transversal, comandata deun distribuitor cu trei cai D3. Prin acest distribuitor se scurge ocantitate de aproximativ 14 l/min de ulei înclzit, care secompenseaz cu lichid rece din dispozitivele de compensare, ceeace contribuie la meninerea în circuit a unei temperaturi normale alichidului de lucru, în afar de pompa de acionare PH3, variatorulhidraulic mai este prevzut úi cu o pomp de compensare PH4, iar o

parte a debitului pompei PH1 serveúte la comanda pompei principale PH3 úi a motorului MHR cu servovalvele SV1 úi SV2.Variaia turaiei axului principal, pornirea úi oprirea lent a

axului principal, pentru montarea sculelor, sînt comandate cuaparataj electrohidraulic.

În sistemul hidraulic este prevzut úi un sistem de rcire automatcu aer R, care asigur meninerea constant a temperaturii uleiuluila circa 48°C.




452

Fig.7.16. Schema hidraulica pariala a centrului de prelucrare.Aceleaúi aplicaii ale acionrii hidraulice sînt întâlnite úi la

centrele de prelucrare cu comand numeric ale firmei Karl Hulier GmbH, Ludwigsburg, a crui schem hidraulic parial estereprezentat în figura 7.17. Ca úi în cazul firmei Kearus, miúcareade avans dup coordonatele x, y úi z se asigur cu motoarehidraulice rotative MHR1, MHR2 úi MHR3, iar miúcarea

principal de ctre motorul MHR1. Miúcarea acestor motoare estecomandat de servovalvele electrohidraulice SV1, SV2, SV3, iar sursa de presiune asigurat de pompele PH1, PH2 úi PH3. Celelalteelemente de circuit au semnificaii cunoscute.La unele centre de prelucrare, la care, pentru lanurile cinematicegeneratoare, se utilizeaz sisteme de acionare electromecanic,acionarea hidraulic se foloseúte pentru un mare numr de operaii




453

auxiliare. Spre exemplificare se prezint o schem hidraulic

parial (fig. 7.18) pentru

F i g . 7 . 1 7 . S c h e m a h i d r a u l i c p a r i a

l a u n u i c e n t r u d e p r e l u c r a r e c u c o m a n d

n u m e r i c .




454

F i g . 7 . 1 8 . S c h e m a h i d r a u l i c a a c e n t r u l u i d e p r e l u c r a

r e l a c a r e s e

u t i l i z e a z s i s t e m e d e a c i o n a r e e l e c t r o m e c a n i c .




455

realizarea unor astfel de operaii utilizate de firma Scharman, la

centrele de prelucrare, precum úi de alte firme.În schem sînt prevzute o serie de instalaii hidraulice pentru :a) comanda subansamblului axului principal (deplasarea

baladoarilor, deblocarea sculei, indexarea axului principaletc.);

b) blocarea mesei úi a paletei;c) echilibrarea subansamblului axului principal;d) acionarea mâinii mecanice (rabotarea saniei cu mâna

mecanic, acionarea braului úi a dispozitivului de apucare, rotireadispozitivului de apucare cu 180°, deplasarea braului úiapuctorului etc.) ú.a. Pentru realizarea fazelor a, b, c úi d sînt prevzute în schem motoarele hidraulice MHL1 MHL2... MHL8 ;distribuitoarele D1, D2. . .D10, precum úi o serie de elemente dereglare a presiunii úi debitului din sistem.

În acionarea hidraulic la maúinile-unelte universale cu personal de deservire redus, acionrile hidraulice se folosesc pentruautomatizarea miúcrilor auxiliare(schimbarea automat a sculei úi asemifabricatului, prinderea , fixarea, transportarea, echilibrarea,acionarea dispozitivelor de control, deplasarea îngrdirilor,schimbarea întinderii curelelor arborelui principal, conectareadiferitor blocuri mecanice, evacuarea aúchiilor ú.a.).

Acionarea hidraulic a centrului de prelucrare modelul2627MF4 ( )

(fig.7.19). Acionarea hidraulic este executat pe bazadispozitivelor de import úi asigur echilibrarea arborelui principal,schimbarea vitezei lanului cinematic principal, orientarea sub unghia arborelui, prinderea sculei, shimbarea întinderii rulmenilor arborelui principal, fixarea mesei rotative, shimbarea sculei,ungerea úi rcirea mecanismelor.

Staia de pompare cu capacitatea de 250L conine pompa cuacionare de la un motor electric cu o putere de 11kWt úi o pomp




456

dubl a firmei Parker. Acesta este alctuit dintr-o pomp axial cu

pistoane reglabil PH1(8 MPa, 63,5 L/min) úi o pomp cu roidinate PH2(1,5 Mpa, 21,1 L/min). Pompa PH coninecompensator de presiune cu posibilitate de reglare predefinit. Laconectarea electromagnetului Y2 a hidrodistribuitorului D1 presiunea se defineúte de reglarea clapetei SP1, iar la conectareaelectromagnetului Y1 – de clapeta SP2( presiune sczut). Încomponena staiei de pompare se conin deasemenea: hidroclapetde presiune HC (regleaz presiunea în sistemul de ungere a ppuúei

fixe); clapet de siguran SP3 care limiteaz presiunea maxim prevzut (10 MPa) în sistemul de echilibrare; clapet de reducieSP1; releu de presiune RP1 (5,5 MPa); releu de control al niveluluiRP1; manometre M1 úi M2 cu întreruptoarele ÎM1, ÎM2; filtre F1úi F2 (10 mkm), deasemenea úi filtrele injector úi de aer. Instalaiade refrigerare AT se conecteaz prin supapa S1 úi are capacitatea de pân la 50000 kJ/h.

Sistemul de echilibrare conine cilindrii MHL1 úi MHL2 (ambriajul de frânare); acumulator hidropneumatic A (1 L); lacthidraulic LH; clapet de blocare CB (asigur închiderea lactuluihidraulic úi conectarea ambreiajului de frânare la scderea presiuniimai mici decât cea prevzut); releu de presiune RP2 úi RP3;dispozitiv de eliberare a aerului EA.

Presiunea de echilibrare în variantele cu sau fr dispozitiveinstalate pe ppuúa fix se schimb de distribuitorul D1. Cilindrul

hidraulic MHL3 asigur schimbarea vitezelor în lanul cinematic principal; MHL4 asigur funcionarea mecanismului de rotire aarborelui principal; MHL5 asigur prinderea úi desprinderea sculei.

Controlul strângerii rulmenilor arborelui principal se realizeazde blocul funcional cu clapeta de reacie CR2, separatorului S úihidrodistribuitorului D2.




457




458

La conectarea electromagnetului Y4 în rulment se pompeaz

ulei sub presiune, reglat de clapeta de reducie, iar la conectareaelectromagnetului Y3 – scderea presiunii, definit deconductibilitatea droselelor separatorului S. Prinderea mesei seexecut prin pomparea uleiului sub presiune în camerelehidrostatice; la conectarea electromagnetului distribuitorului D3masa se elibereaz. D4 conduce lucrul sistemului de ungere aghidajelor mesei; D7 – montanii ; D5 – masa rotativ; D6 – ghidajele. Schimbul automat al sculei se realizeaz cu ajutorul

cilindrilor hidraulici MHL6 – MHL8 úi motorul hidraulic MHR. Pentru deplasarea cruciorului se foloseúte distribuitorul hidraulic proporional DHP al firmei Bosch.




459

BIBLIOGRAFIE

1. AXINTI G.,AXINTI A.S.-Acionri hidraulice úi pneumatice. Componente úi sisteme, funcii úi caracteristici.Editura TEHNICA-INFO, Chiúinu, 2008.

2. AXINTI G., AXINTI A.S.-Acionri hidraulice úi pneumatice. Bazele de calcul, proiectare, exploatare,fiabilitate úi schema de acionare. Editura TEHNICA-INFO,Chiúinu 2009.

3. ANTON L.E.-Pompe úi motoare volumice., Editura

Orizonturi Universitare, Timiúoara, 1999.4. ANTON L.E.-Maúini Volumice úi tehnica presiunilor

extreme, Lito, Universitatea „Politehnica” Timiúoara, 1996.5. BLùOIU V.-Hidraulica Sistemelor de Acionare, Editura

„MIRTON”, Timiúoara, 1996.6. BLùOIU V.-Echipamente úi Sisteme Hidropneumatice

de Acionare, Litografia Universitii Tehnice. Timiúoara,

vol.1,2, 1992.7. BLÎOIU V. Echipamente hidraulice de acionare.Fundamente, echipamente úi sisteme, fiabilitate. Editura„Euro Stampa”, Timiúoara, 2001.

8. BOGDANOVICI L. Ghidravliceskie privodî. Editura„Vîúaia úcola”. Kiev,1980.

9. BARHTA I. JAVGUREANU V.,- Hidraulica, vol.1,Editura „TEHNICA”, Universitatea Tehnic a

Moldovei,1998.10. JAVGUREANU V., BARTHA I.,-Acionri hidraulice úi

pneumatice, vol.2, Editura „TEHNICA-INFO”, Chiúinu,2002.

11. JAVGUREANU V., STOICEV P., GUùAN E.-Bazele decalcul a sistemelor hidraulice ale utilajului Tehnologic.Editura Universitii Tehnice a Moldovei, Chiúinu UTM,

1996.




460

12. CHIRI C., CLRAùU D.- Acionarea hidraulic a

maúinilor- unelte. Editura „PANFILIUS”, Iaúi, 2001.13. CHIRI C., JAVGUREANU V, úi a., Acionrihidraulice úi pneumatice în maúini úi sisteme de producie,Editura Universitii Tehnice a Moldovei, Chiúinu, 2008.

14. FEDORE V.A., úi a.,- Ghidroprivodî ighidropnevmoavtomatica stancov. Editura „Vîsúaia ùcola”,Kiev, 1987.

15. MARIN V.- Sisteme hidraulice de acionare úi reglare

automat. Editura Tehnica Bucureúti, 1980.16. MARIN V., ú.a., Sisteme hidraulice de acionare úi reglare

automat. Probleme practice. Proiectare, execuie,exploatare. Editura Tehnica Bucureúti, 1981.

17. MARIN V., MARIN A. Sisteme hidrauliceautomate.Construcie, reglare, exploatare. Editura Tehnica Bucureúti,1987.

18. MATEI P., CLRAùU D.,- Actionri hidraulice úi pneumatice, vol. I,II, Institutul Politehnic din Iaúi, Facultateade Mecanic, Ratoprint 1984.

19. OPREAN A., ú.a.,- Hidraulica maúinilor - unelte. Ediia III,Editura „Didactic úi Pedagogic”, Bucureúti, 1983.

20. OPREAN A., ú.a.,- Acionri úi automatizari hidraulice.Editura „Tehnica”, Bucureúti, 1989.

21. OPREAN A., ú.a.,- Echipamente hidraulice úi pneumatice,

Editura „BREN”, Bucureúti, 1998.22. Prospect al firmei HYDRAMOLD. Echipamente

hidraulice de for, Iaúi, România, 2001.23. PATUET P., NICOLAE L.-Acionri hidraulice úi

automatizri. Teorie, aparate, sisteme automate úi aplicaiiindustriale. Editura „Nausic”, Bucureúti, 1998.

24. POP I.,- Noi elemente úi sisteme hidraulice, Hidrologistri.

Editura Academiei Române, Bucureúti, 1990.




25. SVEùNICOV V. Stanocinâe ghidroprivodî. Spravocinik.

Editura „Maúinostroienie”, Moskova, 2004.26. SFESNICOV V.- Masovîi ghidrodvigateli. Mejdunarodnîispravocinik. Editura „Tehinform MAI”, Moscova,2001.

27. SVEùNICOV V.- Ghidroaparatura. Mejdunarodnîispravocinik. Editura „Tehinform MAI”, Moskova, 2002.

28. SVEùNICOV V.-Vspomogatelinîe elementî ghidroprivoda.Mejdunarodnîi spravocinik, Editura „Tehinform MAI”,Moskova, 2003.

29. VASILIU D., VASILIU N., ú.a., Acionri úi comenzihidropneumatice. Îndrumator de proiectare. Editura BREN,Bucureúti, 1999

30. VASILIU D., VASILIU N., ú.a., Proiectarea asistat decalculator a sistemelor de acionare hidraulic úi pneumatic,vol.II, Editura Universitii Politehnica Bucureúti, 1998.

31. TIA I.- Acionri hidraulice úi pneumatice, Editura PIM,

Iaúi, 2009.32. RADCENCO V., ALEXANDRESCU N., IONESCU E.,ú.a.- Calculul úi proiectarea elementelor úi schemelor pneumatice de automatizare. Editura Tehnic, Bucureúti,1985.

33. **** Acionri Hidraulice úi Pneumatice, Culegere deStandarde Comentate, Editat de oficiul pentru InformareDocumentar pentru Construcia de Maúini, Bucureúti, vol.I,

1997.34. **** Acionri Hidraulice úi Pneumatice, Culegere de

Standarde Comentate, Editat de oficiul pentru InformareDocumentar pentru Construcia de Maúini, Bucureúti,

Documents

Actionari Hidraulice Si Pneumatice Curs Univ DS