Вихідні дані та порядок розрахунків при виборі виконавчих двигунів, трубопроводів і апаратури пневматичних та комбінованих приводів.

При розрахунку пневмоциліндрів слід керуватися умовами їх роботи і призначенням. Якщо циліндр працює як привід затискного пристосування або служить для переміщення робочих органів на незначні відстані, то точне визначення часу спрацьовування пневмоциліндра істотного значення не має. В цьому випадку розрахунок зводиться до визначення зусиль, що розвиваються пневмоциліндром, і витрати повітря.

Якщо пневмоциліндр працює в визначеному циклі і час його дії строго обмежено, то визначають час спрацювання пневмоциліндра, а у ряді випадків - параметри приводу, що забезпечують закон руху робочих органів машини (розгін, гальмування, рівномірність руху).

Діаметр поршня затискних пневмоциліндрів виходячи із заданого зусилля F₃ затиску деталі, см:

для циліндрів односторонньої дії

,

для циліндрів односторонньої дії, з пружинним поверненням

Для створення невеликого зусилля запасу приймають, що зусилля затиску забезпечується при тиску 0,9р_м.

Діаметр поршня транспортуючих циліндрів, см:

для горизонтально розташованих циліндрів

для вертикально розташованих циліндрів при підйомі

при опусканні

де р_м - мінімальний абсолютний тиск стислого повітря в магістралі або на виході регулятора тиску, МПа;

р_а - атмосферний тиск, МПа;

F_о - сила попереднього натягнення пружини, Н;

ν_п - жорсткість пружини, Н/см;

S - хід поршня, см;

F_c - корисне навантаження на поршень, Н;

F_д - вага рухомих частин приводу, Н;

k - коефіцієнт, втрати, що враховує, на тертя в циліндрі.

Параметр завантаження, що характеризує відношення дійсного навантаження F до теоретичного зусилля на штоку пневмоциліндра

x = F/(p_мА).

Розрахунковий діаметр поршня округлюють до найближчого стандартного розміру (рекомендується проводити округлення у більшу сторону). Проте, якщо розрахунковий діаметр поршня відрізняється від стандартного не більше ніж на 5%, то можна приймати менше значення.

Р озрахунок пневмогідравлічних перетворювачів (підсилювачів) прямої дії. При затиску деталі поршень перетворювача (підсилювача) знаходитиметься в рівновазі (за відсутності витоків масла) під дією сили, прикладеної до поршня 1, з одного боку, і опором поворотної пружини 2, сили тертя і тиск масла на шток плунжера 3, з другого боку (рис. 74). Умову рівноваги поршня можна записати в наступному виді

р₁ = F₁ + c₁x₁ + p_м +F_Т

д

Рис. 74

е F₁ - сила при початковому стисненні пружин, Н;

с₁ - жорсткість пружини, Н/м²;

х₁ - переміщення поршня; м;

р_м - тиск масла, Па;

d - діаметр шток-плунжера, м;

F_т - сила тертя в ущільненнях поршня і штока, Н.

Нехтуючи в першому наближенні зусиллям поворотної пружини (якщо вона є) і замінивши втрати на тертя Р_тр коефіцієнтом корисної дії η (рівний 0,85÷0,9), маємо

р₁ = р_{м .}

Тиск масла, створюваний підсилювачем прямої дії

р_м = р_вη.

Знаючи необхідний тиск масла (8-12,5 МПа) і тиск повітря в пневматичній мережі (звично 0,4 МПа), з даної рівності можна визначити діаметр шток-плунжера d і діаметр поршня D. При цьому враховують, що чим менше шток-плунжера d, тим більше хід поршня х₁.

Хід поршня підсилювача

,

де η_об – об’ємний ККД гідросистеми.

Об'ємний потік (м³) стислого повітря без урахування об'ємного ККД

,

а потік масла (м³)

.

Отже, об'ємний потік (м³) стислого повітря

.

Об'ємний потік повітря на один подвійний хід підсилювача

V = (p+1)(V_p + V_х + V_о),

де р - тиск повітря (надмірний), Па;

V_p - об'єм робочої порожнини пневмоциліндра підсилювача, м³;

V_х - об'єм холостої порожнини циліндра, м³;

V_о - шкідливий об'єм порожнин циліндра, м³.

Розрахунок гідроакумулятора. Розрахунок зводиться до визначення його розмірів по корисному об'єму, робочому тиску і тиску попередньої зарядки.

Оскільки розрядка гідроакумулятора для поповнення витоків в гідросистемі пристрою відбувається поволі, можна вважати, що розширення газу в гідроакумуляторі відбувається по ізотермічному закону тобто показник політропи n = 1 або рV_у = const, тоді

V_п/V_к = р_н/р_min – р_н/р_max,

де V_п - корисний робочий об'єм гідроакумулятора, м³;

V_к - конструктивний об'єм гідроакумулятора, м³;

р_н - початковий тиск газу, при якому проводиться попередня зарядка гідроакумулятора, Па;

р_min - мінімальний робочий тиск, Па;

р_max - максимальний робочий тиск, Па.

Припустивши, що об'єм частини гідроакумулятора, заповненої газом, при попередній зарядці рівний конструктивному об'єму гідроакумулятора, можемо записати

V_к/V_min = р_max/р_н або V_min/V_к = р_н/р_max; V_mах/V_к = р_н/р_min,

де V_min - об'єм газової частини гідроакумулятора в кінці зарядки, м³;

V_mах - об'єм газової частини гідроакумулятора в кінці розвантаження, м³.

Корисний об'єм гідроакумулятора (м³) V_п = V_mах - V_min.

Питання для самоперевірки:

1. Яким чином відбувається розрахунок пневмодвигунів?

2. Що необхідно знати для розрахунків пневмогідроприводів?

3. Як відбувається вибір пневмоапаратури?