Technomarket Industrie nr. 1

ma¿ini unelte
Modelarea sistemelor hidraulice pentru
strângerea/desfacerea sculei la ma¿ini-unelte
Prof. univ. dr. ing. ªtefan Velicu
Prof. univ. dr. ing. Dan Prodan
In this work are presented the calculation and the shaping of the hydraulic systems for clamping/releasing the tools that have
a clamping on conus ISO heavy machine-tools. .There are presented at the same time the hydraulic schedule as priciple to be used
in these cases. On the grounds of the presented models, was designed and realized an installation of this type by the occasion of
remodelling a type AFP 180 [1].
Figura 1
(2)
Dacå se dore¿te numai un calcul static
se vor utiliza rela¡iile:
(3)
(4)
INTRODUCERE
Pentru strângerea sculei, pe conul conjugat
se utilizeazå un sistem mecanohidraulic
a cårui schemå cinematicå se
prezintå în fig.1.
Pompa de debit constant alimenteazå
motorul hidraulic rotativ HM cu debitul „Q“
la presiunea maximå „p“, reglatå cu supapa
de presiune PV. Valoarea presiunii instantanee
se vizualizeazå pe manometrul
M. La atingerea valorii preselectate la
releul de presiune PS se considerå cå
strângerea este completå. Mi¿carea de
rota¡ie de la motorul HM se transmite prin
reductorul R ¿i cuplajul C la ¿urubul S care
trage scula TOOL în conul corespunzåtor
din arborele principal SP. Dupå confirmarea
strângerii, cuplajul C se deschide.
ªurubul de strângere este lågåruit radial
axial cu rulmen¡ii B. Pentru desfacere se
comandå rotirea motorului HM[2] în sens
invers, cum se va prezenta în schema
hidraulicå. Dupå strângerea sculei, arborele
principal se poate rotii antrenând tot
ansamblul pânå la cuplajul C.
20 technomarket – aprilie 2007
MODELAREA MATEMATICÅ A
SISTEMULUI DE STRÂNGERE A
SCULEI
Momentul rezistent, la nivelul motorului
hidraulic rotativ este de valoare micå ¿i
aproximativ constantå la începutul mi¿cårii
dupå care, odatå cu strângerea pe con,
cre¿te pânå la blocare.
În aceste condi¡ii se va presupune,
conform fig. 2, cå mårimile de intrare în
sistem sunt: MR-momentul rezistent la
HM, Q-debitul de alimentare. Ie¿irile din
sistem sunt: p-presiunea instantanee ¿i
n-tura¡ia arborelui de la HM.
Figura 2
Pentru schema din fig 1. se poate scrie
urmåtorul model matematic:
(1)
În rela¡iile (1), (2), (3) ¿i (4) s-a mai
notat: q-capacitatea motorului HM, ù -
viteza unghiularå instantanee a motorului
HM, E-modulul de elasticitate al uleiului
folosit, J-momentul de iner¡ie redus, b-coeficient
liniarizat al pierderilor de cuplu propor¡ionale
cu viteza unghiularå, t-timpul.
Pentru ma¿ina AFP 180 s-au ales: un
motor hidraulic rotativ cu q=80 cm3/rot, o
pompå care furnizeazå un debit teoretic
Q=6 l/min ¿i aparatura DN 6 ce va fi
prezentatå în continuare.
Pentru determinarea solu¡iilor sistemului
de ecua¡ii diferen¡iale (1), (2) s-a utilizat
un program de simulare pentru sisteme
neliniare. S-au fåcut mai multe simulåri
cåutându-se så se studieze comportarea
sistemului în condi¡ii cât mai apropiate de
realitate.
Prima simulare s-a fåcut considerânduse
cå momentul MR este constant ¿i fårå
a se ¡ine cont de influen¡a supapei de presiune
PV. Presiunea evolueazå în timp ca
în fig.3 ¿i se stabilizeazå la p=87,7 ·105
N/m2.
Tura¡ia motorului teoretic, în regim
sta¡ionar, fårå pierderi ¿i cu un ulei incompresibil,
ar trebui så fie 75 rot./min. În
condi¡iile de simulare se ob¡ine, conform
fig. 4, o stabilizare a tura¡iei la 74,74
rot./min. dupå 0.005 s.