3.3. Пневматический и пневмогидравлический приводы

Рассмотрим последовательность расчета пневмоприводов (см. рис. 3.2) приближенным способом. При этом считаем, что усилие (момент), которое должен развить пневмопривод и ход поршня заданы.

1. По ряду нормальных диаметров поршней задается стандартный внутренний диаметр пневмоцилиндра. Ряд нормальных диаметров имеет вид: 45, 50, 65, 75, 90, 120, 150, 175, 200, 225, 250, 300, 350, 400, 500. В 1-м приближении определяется диаметр штока:

. (3.17)

2. По величине определяется усилие, развиваемое пневмоцилиндром и сопоставляется с заданным, в Н:

• цилиндр одностороннего действия без возвратной пружины:

, (3.18)

где - рабочее давление в пневмоцилиндре: = 4 10⁵…6 10⁵ н/м²;

- коэффициент сопротивления уплотнений: = 0,8…0,9;

- цилиндр одностороннего действия с возвратной пружиной:

, (3.19)

где - жесткость пружины, H/м;

- текущий ход поршня, м;

• цилиндр двустoроннего действия:

, (3.20)

где - давление в выходной полости: = 1,5 10⁵ н/м² ;

- мембранная камера:

, (3.21)

где - диаметр жесткого центрального диска, м;

• моментный цилиндр:

; (3.22)

, (3.23)

где - диаметр ротора, м;

- число пластин;

- перепад давления: ,H/м² ;

- давление в рабочей полости: H/м²;

- крутящий момент, развиваемый цилиндром, Н·м;

- ширина пластины, м.

3. Определяются:

- диаметр воздухопровода ;

• диаметр входного отверстия .

4. Время срабатывания привода, сек.:

(при ) или (при ) , (3.24)

где - безразмерный параметр:

; (3.24.1)

- атмосферное давление: Н/м²;

- безразмерный параметр: ;

- ход поршня, см.

5. Определяется расход воздуха, м³/сек:

. (3.25)

5. Вычисляются:

• скорость перемещения поршня, м/сек:

; (3.26)

• или скорость вращения ротора моментного цилиндра, 1/сек:

. (3.26.1)

5. Скорость обратного хода, м/сек:

. (3.27)

5. Длительность рабочего цикла, сек:

, (3.28)

где - время срабатывания золотникового распределителя:

= 0,2…0,3 сек. – с ручным управлением,

= 0,03…0,1сек. – с электромагнитным управлением;

- продолжительность распространения потока от распределителя до

цилиндра:

, (3.28.1)

- длина трубопровода от распределителя до цилиндра, м;

- скорость распространения потока: = 341 м/сек;

- время обратного хода:

. (3.28.2)

5. Наружний диаметр цилиндра, см:

, (3.29)

где - коэффициент запаса: = 1,1…1,3;

- внутренний диаметр цилиндра, см;

- допускаемые напряжения: Н/м².

10. Проверка штока на продольную устойчивость ( ):

, (3.30)

где - модуль упругости материала штока;

- длина штока: .