6.1 Пневматические приводы

Пневматические приводы могут быть поршневы­ми, диафрагменными, сильфонными и вакуумными. Поршневые и диафрагменные пневмоприводы подразделяются: по схеме действия - на односторонние и двусторонние; по методу компо­новки с приспособлением - на прикрепленные, встроенные и агрегатированные; по виду установки - на стационарные и вра­щающиеся; по количеству приводных систем - на одинарные и сдвоенные. В табл. 6.1 и 6.2 приведены параметры наиболее часто используемых пневмоприводов.

Таблица 6.1

Параметры пневмоцилиндров

Параметр	Диаметр D цилиндров, мм
	50	60	75	100	125	150	200	250	300
Толщина стенки цилиндра, мм:
чугунного	6	8	8	10	12	12	14	16	16
стального	4	4	5	6	6,5	7	7,5	9	10
Диаметр шпилек dl, мм	М8	М8	М10	М10	M12	М16	М20	М20	М24
Количество шпилек	4	4	4	4	4	4	4	4	4
Диаметр штока d, мм	16	16	20	25	30	30	40	50	55
Диаметр резьбы на штоке , мм	М10	М10	М12	М16	М20	М20	М24	М30	М36

Таблица 6.2

Параметры диафрагменных пневмокамер

Толщина диафрагмы t, мм	3…4		4...5	5...6	6...8	8…10
Расчетный диаметр диафрагмы D, мм	125	160	200	250	320	400
Диаметр опорной шайбы D1 , мм	для резинотканевых диафрагм D1 = 0,7D 88 115 140 175 225 280
	для резиновых диафрагм D1 ≈ D - 2t - (2…4) 115 150 185 235 300 375

Схемы поршневых (пневмоцилиндры), диафрагменных (пневмокамеры) и сильфонных пневмоприводов показаны на рис. 6.1. В пневмоцилиндрах применяются уплотнения. Они необходимы в кольцевых зазорах между поршнем и цилиндром, штоком и крышкой и в неподвижных соединениях, где возможна утечка воздуха. В современных пневмоцилиндрах используются в основном две разновидности уплотнений (рис. 6.1, а): манжеты 1 V-образного сечения (ГОСТ 6678-72) из маслостойкой резины для уплотнения поршней и штоков и кольца 2 круглого сечения (ГОСТ 9833—73) из маслостойкой резины для уплотнения порш­ней штоков и неподвижных соединений. Срок службы уплотне­ний до 10 тыс. циклов.

Рис. 6.1. Схемы пневмоприводов:

а - поршневой; б - диафрагменный; в - сильфонный

Пневмокамеры (рис. 6.1, б) представляют собой конструкцию из двух литых или штампованных чашек, между которыми зажа­та диафрагма из прорезиненной ткани (бельтинг) или резины. Срок службы диафрагм от 0,6 до 1 млн. циклов.

Рабочая полость сильфонного привода (рис. 6.1, в) — это гоф­рированная замкнутая камера 1 из тонколистовой коррозионностойкой стали, латуни или фосфористой бронзы, упруго расши­ряющаяся под давлением подаваемого в нее сжатого воздуха в направлении рабочего хода штока 2. Обратный ход осуществ­ляется при подаче воздуха внутрь корпуса (камеры) 3. Сильфон уплотнений не требует. Рабочий ход штоков пневмокамеры и сильфонного привода ограничен возможной упругой деформа­цией диафрагмы и сильфона, в то время как у пневмоцилиндра он может быть практически любым.

Расчет пневмоприводов (цилиндров и камер) при их задан­ных размерах сводится к определению развиваемой силы на штоке Р_ш. Часто решается обратная задача, когда по заданной силе Р_ш и известному давлению в пневмомагистрали выявляют­ся размеры пневмопривода, осуществляется его выбор или кон­струирование.

Силы на штоке поршневых пневмоприводов определяются по формулам:

для привода одностороннего действия

;

для привода двустороннего действия:

толкающая сила ,

тянущая сила ;

для сдвоенного привода:

толкающая сила ,

тянущая сила ,

где D - диаметр поршня пневмоцилиндра, мм; р - давление сжатого воздуха, МПа (в практике обычно р = 0,4...0,6 МПа); Р_п - сила сопротивления возвратной пружины при крайнем ра­бочем положении поршня, Н; d - диаметр штока пневмоцилинд­ра, мм; η - КПД (обычно η = 0,85...0,95; чем больше диаметр D цилиндра, тем выше КПД).

Для обратной задачи приведенные зависимости решаются относительно диаметра цилиндра D. При расчете D по тянуще­му усилию Р_ш диаметр штока d выражается через D (можно принимать d = (0,325...0,545)D; чем больше диаметр цилиндра D, тем большую долю его составляет диаметр штока d).

Для диафрагменных приводов рациональные длины L ходов штока можно принимать в следующих пределах: для тарельча­тых (выпуклых) резинотканевых диафрагм L = (0,25..

...0,35)D; для плоских резинотканевых диафрагм L = (0,18...

...0,22)D (от 0,12D до 0,15D в сторону от штока и от 0,06D до 0,07D в сторону штока); для плоских резиновых диафрагм L = = (0,35...0,45)D. Следует иметь в виду, что чем больше ход штока, тем меньше развиваемая на нем сила.

Приближенный расчет силы на штоке пневмокамер двусто­роннего действия приведен в табл. 6.3.

Таблица 6.3

Формулы расчета силы на штоке пневмокамер

двустороннего действия

Параметр	Тип диафрагмы
	резинотканевая		резиновая
	Положение диафрагмы
	исходное	при ходе 0,3 D для тарельчатых и 0,07D для плос­ких диафрагм	исходное	при ходе 0,22D
	D1 ≈ 0,7D		D1 ≈ D – 2t - (2...4)
Сила на штоке	Pш = (π/16)× ×(D – D1)2p	Pш = (0,75π/16)× ×(D – D1)2p	Рш = (π/4)× × D12p	Рш = (0,9π/4)× × D12p