5.3.4.2. Алгоритм расчета пневмопривода

Пневматические поршневые приводы. Типовая схема пневмо-

привода представлена на рис. 18.

В поршневых пневмоприводах одностороннего действия (рис. 19, а) сжатый воздух подается только в одну бесштоковую полость 1 пневмоцилиндра и перемещает поршень 2 со штоком 4 вправо при зажиме детали.

При разжиме детали поршень 2 со штоком 4 отводится влево пружиной 3, установленной на штоке, а воздух через золотник 5 крана 6 уходит в атмосферу. В поршневых пневмоприводах двустороннего действия (рис. 19, б) сжатый воздух поочередно подается в полости 1 и 3 пневмоцилиндра и перемещает поршень 2 со штоком 4 при зажиме и разжиме деталей. Золотник распределительного крана при повороте рукоятки производит последовательную подачу сжатого воздуха в полость 1 или 3 пневмоцилиндра и выпуск воздуха из полости 1 или 3 в атмосферу.

В атмосферу

Рис. 18. Типовая схема пневмопривода: 1 – воздухозаборник; 2 – фильтр; 3 – компрессор; 4 – теплообменник (холодильник); 5 – влагоотделитель; 6 – воздухосборник (ресивер);

7 – предохранительный клапан; 8, 11 – дроссели; 9 – маслораспылитель; 10 – редукционный клапан; 12 – распределитель; 13 – пневмомотор; М – манометр

71

При больших диаметрах пневмоцилиндра возвратная пружина на штоке при ее предельном сжатии должна оказывать сопротивление Q1> 0,05 Q при малых диаметрах Q1<0,2Q в момент зажима детали в приспособлении.

По ГОСТ 6540–68 рекомендуется применять следующие размеры диаметров D рабочей полости цилиндров: 80, 100, 125, 200, 250, 320, 400 мм.

Найденный размер диаметра пневмоцилиндра округляют до рекомендуемого значения и по принятому диаметру определяют действительную осевую силу Q на штоке.

Общее время (с) срабатывания пневмоцилиндра можно определить по упрощенной формуле

D2 L tc d02 ,

где L – длина хода поршня, м; D – диаметр пневмоцилиндра, м; d0– диаметр воздуховода, м; v – скорость перемещения воздуха, v = 180 м/с при р = 0,5 МПа.

Расход сжатого воздуха (м3/ч) за час работы пневмоцилиндра:

• одностороннего действия:

WV n;

•двустороннего действия:

W (V V1) n,

где V – рабочий объем в бесштоковой полости пневмоцилиндра, м3; V1 – рабочий объем в штоковой полости, м3; п – число рабочих ходов поршня пневмоцилиндра в час.

К пневматическим цилиндрам предъявляют определенные технические требования. Они должны быть:

- герметичны и не допускать утечки сжатого воздуха при давлении 0,6 МПа;

- проверены на прочность при давлении сжатого воздуха

0,9 МПа; - проверены на работоспособность.

Перемещение поршня со штоком из одного крайнего положения в другое в диапазоне рабочих давлений 0,2...0,6 МПа должно происходить плавно, без рывков, а также обеспечивать осевую силу, развиваемую поршнем со штоком цилиндра при его перемещении с давлением сжатоговоздуха 0,6 МПа,неменее85%от расчетной силыQ.

73

Основные размеры стандартных пневмоцилиндров двустороннего действия указаны в ГОСТ 15608–81.

Цилиндры всех типов и диаметров имеют унифицированные детали (гильзы, штоки) и отличаются только крышками.

Поршни изготавливают сборными и цельными из чугуна или алюминиевого сплава.

Штоки стальные на одном конце имеют шейку, на которую устанавливают поршень и закрепляют гайкой, а на втором конце – наружную или внутреннюю резьбу для соединения штока через тягу и промежуточные звенья с зажимным устройством приспособления.

Диафрагменные пневмоприводы (пневмокамеры). Пневмокамеры с упругими диафрагмами (мембранами) бывают одно- и двустороннего действия.

В зависимости от способа компоновки с приспособлениями пневмокамеры подразделяют на универсальные, встраиваемые и прикрепляемые.

На рис. 20, апоказана пневмокамера одностороннего действия с тарельчатой (выпуклой) диафрагмой, служащая для перемещения зажимных устройств при закреплении деталей в стационарных приспособлениях.

Рис. 20. Пневмокамеры одностороннего действия с тарельчатой диафрагмой (а) и двустороннего действия (б)

74

Пневмокамера состоит из корпуса 5 и крышки; между ними винтами зажата тарельчатая резинотканевая диафрагма 6, жестко прикрепленная к стальному диску 4, установленному на штоке 8. От распределительного крана сжатый воздух через штуцер 1 поступает в бесштоковую полость пневмокамеры и перемещает диафрагму 6 с диском и штоком вправо. При этом шток через тягу и промежуточные звенья перемещает зажимные устройства приспособления и деталь зажимается. Во время перемещения диафрагмы вправо воздух из штоковой полости через отверстие а уходит в атмосферу. После обработки детали сжатый воздух из бесштоковой полости через отверстие штуцера 1 и распределительный кран выпускается в атмосферу. Пружины 2 и 3 отводят диафрагму с диском и штоком влево, зажимные устройства расходятся, и деталь разжимается. Пневмокамера крепится к корпусу приспособления шпильками 7.

На рис. 20, б приведена нормализованная пневмокамера двустороннего действия, применяемая для перемещения зажимных элементов приспособления при зажиме и разжиме деталей в стационарных приспособлениях. Корпус пневмокамеры состоит из двух крышек 2, между которыми винтами зажата тарельчатая резинотканевая диафрагма 3, жестко закрепленная кольцом с заклепками на стальном диске 4, который сидит на шейке штока и закреплен корончатой гайкой. Сжатый воздух через штуцер в отверстии 1 подается в бесштоковую полость пневмокамеры и перемещает диафрагму 3 с диском 4 и штоком 5 вправо. При этом шток через промежуточные звенья перемещает зажимные устройства приспособления и деталь зажимается. После обработки детали сжатый воздух через штуцер в отверстии 7 поступает в штоковую полость пневмокамеры и перемещает диафрагму 3 со штоком 5 влево в исходное положение. При этом шток через промежуточные звенья раздвигает зажимные элементы приспособления и деталь разжимается. В это время воздух из бесштоковой полости через штуцер в отверстии 1 поступает в распределительный кран и уходит в атмосферу. Пневмокамера крепится к корпусу приспособления шпильками 6.

Корпус и крышку камеры одностороннего действия изготавливают из серого чугуна, алюминиевого сплава АЛ9В или штампуют из стали.

Тарельчатые диафрагмы изготавливают в пресс-формах из четырехслойной ткани бельтинг, с обеих сторон покрытой маслостойкой резиной. Кроме тарельчатых применяют плоские диафрагмы, вы-

75

резанные из листовой технической резины с тканевой прокладкой толщиной до 3 мм; они могут также изготавливаться из транспортерной ленты.

В пневмокамерах применяются расчетные диаметры D

(ГОСТ 9887–70): 75, 125, 160, 200, 250, 320, 400, 500 мм. Толщину диафрагмы h выбирают в зависимости от ее диаметра D (А = 4...8 мм). Диаметр d опорных дисков принимают для резинотканевых диафрагм d = 0,7Д, для резиновых d = D – 2h – (2...4) мм.

Основными величинами, определяющими работу пневмокамеры, являются сила на штоке Q и длина рабочего хода штока L.

В пневмокамерах усилие на штоке меняется при перемещении штока от исходного положения в конечное. Оптимальная длина хода штока пневмокамеры, при котором сила Q изменяется незначительно, зависит от расчетного диаметра диафрагмы D, ее толщины материала, формы и диаметра опорного диска диафрагмы d.

Если перемещать шток пневмокамеры на всю длину рабочего хода, то в конце хода штока вся энергия сжатого воздуха будет расходоваться на упругую деформацию диафрагмы и полезное усилие на штоке снизится до нуля. Поэтому используют не всю длину рабочего хода штока диафрагмы, а только часть ее, чтобы сила на штоке в конце хода составляла 80...85% силы при исходном положении штока.

Приближенно сила на штоке Q пневмокамер одностороннего действия для тарельчатых (выпуклых) и плоских диафрагм из прорезиненной ткани определяется по формулам:

- в исходном положении штока

Q ( /16) (D d2) p Q1,

где D – диаметр диафрагмы внутри пневмокамеры; Q1 – сопротивление (сила) возвратной пружины приконечномрабочемположенииштока,Н(кгс);

- в начальном положении штока

Q ( /4) d2 p Q1.

Оптимальная длина хода штока пневмокамеры одностороннего действия от исходного до конечного положения штока:

•для тарельчатой резинотканевой диафрагмы

L (0,25...0,35) D;

•для плоской резинотканевой диафрагмы

76