3. Розрахунок величини зусилля на штоку поршневого пневматичного двигуна
У довідковій літературі зазначений діаметр Д (рис.33,а) робочої порожнини циліндра або розміри діафрагми камери в (рис.33,б) від необхідної величини зусилля на штоку (при певному тиску стисненого повітря).
Розрахунок величини сили W на штоку поршневого пневматичного двигуна підраховують по формулах:
а) для двосторонньої дії:
(Н)
де Д - діаметр внутрішньої порожнини циліндра, мм
– тиск
стисненого повітря (звичайно 0,3 ÷ 0,6
МПа)
– ККД,
що враховує втрати в циліндрі
( – 0,97÷ 0,98). При Д = 150 ÷ 200мм
= 0,90÷ 0,95.
При менших значеннях Д відносна величина втрат на тертя манжет об стінки циліндра росте й знижується ( мін. = 0,85).
б) для однобічної дії:
(Н)
де q - сила опору гранично стисненої пружини зворотного ходу (Н), кГс;
в) при пуску стисненого повітря з боку штока діаметром d
(Н)
4. Розрахунок величини зусилля на штоку пневматичного діафрагменного двигуна. Порівняльна оцінка пневмодвигунів
Розрахунок величини W сили на штоку пневматичного діафрагменного двигуна підраховується по формулах:
а) при двосторонній дії:
(Н)
б) при однобічній дії:
(Н)
де – тиск стисненого повітря, що надходить у камеру (0,3 ÷ 0,6 МПа);
Д - найбільший діаметр внутрішньої порожнини камери, мм;
d - діаметр тарілки штока, мм (рис.33, б);
q - сила опору гранично стисненої пружини (Н);
Хід штока в діафрагменних двигунах становить L=0,3Д.
Варто мати на увазі, що зусилля на штоку виходить у момент впуску стисненого повітря в камеру. Величина сили W залежить від положення діафрагми в камері, що безупинно змінюється за час робочого ходу штока. Зміна сили W пояснюється залежністю величини g і іншого опору матеріалу мембрани від ходу штока. Найбільша сила на штоку має місце в момент впуску стисненого повітря в камеру; наприкінці робочого ходу сила W різко зменшується; у середині - стабілізується. Тому при конструюванні пристроїв із пневмокамерами робочий хід варто вибирати таким, щоб при закріпленні заготівлі діафрагма займала приблизно середнє положення.
Кріплення пневматичних двигунів до корпусів пристроїв може бути виконане по-різному: на шпильках, за допомогою фланців, на лапах, шарнірно.
Циліндри поршневих двигунів усіх типів і діаметрів мають уніфіковані деталі (гільзи, штоки, направляючи втулки й т.д.) і відрізняються тільки кришками.
Діафрагмові двигуни в порівнянні з поршневими мають наступні переваги:
у камерах однобічної дії виключається можливість витоку повітря, а в камерах двосторонньої дії потрібне ущільнення тільки штока;
камери мають невеликі розміри й вага, вони дешевше у виготовленні;
діафрагми пневматичних камер більше довговічні, чим манжети циліндрів.
Однак пневматичні камери мають наступні недоліки: невеликий хід штока й мінливість зусиль, що розвивають, (на певній ділянці переміщення штока починає чинити опір діафрагма).
Тому у всіх випадках, коли не потрібно великого зусилля й величини ходу штока, треба як пневматичні двигуни застосовувати пневматичні камери. Для безперебійної роботи пневматичного привода стиснене повітря, яке надходить від заводської магістралі, повинно бути очищене від вологи й сторонніх домішок, а також повинно мати постійний тиск. Для цієї мети застосовують вологовідділювачі з фільтрами й регулятори тиску або редукційні клапани.
При різкому падінні тиску стисненого повітря або припиненні його подачі закріплена в пристрої деталь може раптово звільнитися під час роботи, у результаті чого відбудеться аварія або нещасний випадок. Для запобігання цього в мережу пневмопривода включають реле, що відключають верстат при падінні тиску повітря в мережі нижче припустимого.
При відновленні нормального тиску в заводській повітряній мережі електродвигун пускають, натискаючи на кнопку вмикача.
Лекція до теми № 2. Гідравлічні і пневмогідравлічні приводи