1427 / MU_po_KP

шланг он будет деформироваться, стремясь восстановить цилиндрическую форму, и перемещать толкатели вместе с прижимаемым листом.

Распределенная по длинеприжима сила, которуюможет создатьшланговый прижим, определяется выражением : q = kp(b − h),

где к – коэффициент, учитывающий потери на трение и деформирование шланга (в расчетах принимаютк = 0,7); р – давление сжатого воздуха; (b − h) – рабочая

ширина шланга; h – высота шланга в рабочем положении прижима; b – внутренняя ширина шланга (см. рис.9.6).

Высота шланга в рабочем положении складывается из двух величин h = h1 + h2 ,

гдеh1 – высота шланга в исходном (сплющенном) положении;h2– необходимый

ход шланга.Высоту h1обычно принимают равной h1 =5 мм. При заданном погон-

ном прижимном усилииq потребную ширину шланга можно определитьиз выраже-

откуда dш = 2(bπ− h)+ h , где dш – исходный внутренний диаметр шланга.

В качестве шланга обычно принимают стандартный прорезиненный пожарный рукав. Шланговые прижимы благодаря большой площади, находящейся под давлением, способны создать очень большие суммарные силы прижатия, поэтому их, как правило, подключают к напорной пневмомагистрали через редукторы, понижающие давление.

Схема пневмогидравлического привода показана на рис. 9.7. В отличие от пневматических пневмогидравлические приводы развивают большие зажимающие усилия при относительно небольших размерах силовых цилиндров благодаря высокому давлению, сообщаемому гидравлической средой. Гидравлические зажимы пневмогидравлического привода могут быть встроенными в приспособление или раздельно устанавливаемыми. В практике данные приводы называют пневмогидравлическими усилителями.

Рис. 9.7. Схема пневмогидравлического привода

152

На рис. 9.7 показана одна из схем пневмогидроусилителя, когда заготовка закрепляется в два приема – предварительно и окончательно. Для управления процессом закрепления служит четырехходовой распределительный кран 1.

При первом повороте воздух из сети поступает в полость А и, действуя на резиновую мембрану 2, перегоняет масло из левой части кольцевой полости

вцилиндр Б, а оттуда в рабочий цилиндр приспособления, подводя плунжер 3 для предварительного зажима заготовки. При втором повороте крана открывается доступ воздуха в полость В, при этом поршень со штоком 4 перемещается вправо: отверстие Г перекрывается, и в цилиндрах Б и рабочем создается давление, необходимое для окончательного закрепления заготовки. Для раскрепления заготовки следующим поворотом крана открывают доступ воздуха

вполость Д и в левую полость рабочего цилиндра; одновременно с этим из полостей А и В воздух выходит в атмосферу. При этом поршень со штоком 4 отходит в исходное положение, давление в масляной среде падает, и плунжер разжимает заготовку.

Редукционный клапан 5 стабилизирует давление поступающего воздуха. Объем кольцевой полости для масла устанавливают в зависимости от диаметра рабочих цилиндров, их числа и величины хода плунжера.

В пневмогидравлическом приводе (рис. 9.8) воздух из сети через распределительный кран 1 поступает в верхний цилиндр 3, откуда через маслопровод 4 перегоняет масло в правую часть рабочего цилиндра 6. Поршень рабочего цилиндра, перемещаясь влево, осуществляет предварительное закрепление заготовки. Возрастающее при этом давление воздуха в левой части цилиндра сообщается клапану 8; клапан срабатывает и открывает доступ воздуха в верхнюю полость усилительного цилиндра 7.

Рис. 9.8. Пневмогидравлический привод

Поршень усилительного цилиндра начинает опускаться и. перекрывает каналы 5 (низкого давления), в результате чего давление масла в рабочем цилиндре повышается до величины, необходимой для окончательного закрепления заготовки. Диффузоры 2 препятствуют проникновению воздуха в масляную среду. Величина давления масла при окончательном закреплении при D /d = 4 та же, что и для предыдущего типа.

153

Пневмогидравлический привод прямого действия, показанный на рис. 9.9, предусматривает питание четырех рабочих гидроцилиндров. Пост упающий из сети воздух направляется в обратный клапан 2, распределительный кран 1 и далее по трубопроводу

мещается вверх, а его шток (плунжер 8) сжимает масло, поступившее в полость Б, и под давлением нагнетает

заготовку. В это же время воздух из верхней полости В цилиндра, через трубопровод 7 и распределительный кран выводится в атмосферу. Далее, при переключении распределительного крана сжатый воздух поступает в верхнюю полость В цилиндра, а из нижней полости А удаляется в атмосферу. В это же время поршни рабочих пневмоцилиндров возвращаются в исходное положение, освобождая заготовки. В случае утечек система пополняется маслом из бака 6. Первоначально система заполняется маслом через отверстие 9 в распределительной коробке.

Рис. 9.9 Пневмогидравлический привод прямого действия

На рис 9.10 приведена схема для расчёта пневмогидравлического усилительного устройства. Усилие, развиваемое пневматическим цилиндром по ф-ле

воздуха; q – усилие на пружине при полном ходе поршня.

Зависимость между силой Q на штоке пневмоцилиндра и зажимающей силой Р запишем в виде Q =[P + q1]dП2 /D2 , где q1 – сила пружины гидроци-

линдра при полном ходе; dП – диаметр штока пневмоцилиндра; D – диаметр поршня гидроцилиндра.

154

Диаметр гидроцилиндра Dц можно в зависимости от силы Р определить из выражения:

Полученное значение увеличивается в большую сторону до стандартного диаметра цилиндра и при расчёте следует принимать меньшее значение р давления воздуха в пневмосети. Значения К даны в пояснении к формуле 9.1.

Рис. 9.10. Расчётная схема пневмогидроусилителя

Воздух, поступающий в пневмоцилиндр, должен быть тщательно очищен от загрязнений, осушен и частично заполнен распыленным маслом для смазки.

На рис. 9.11 показана общая схема включения пневмоцилиндра в цеховую пневмомагистраль или к компрессору.

Рис. 9.11. Схема включения пневмоцилиндра в цеховую пневмомагистраль: 1 – группа пневмоцилиндров; 2 – редукционный пневмоклапан с манометром; 3 – маслораспылитель; 4 – пневмораспределитель; 5 – пневмоглушитель; 6 – распределительная пневмомагистраль; 7 - фильтр-влагоотделитель; 8 – вентиль.

В приведенной схеме фильтр-влагоотделитель предназначен для очистки сжатого воздуха от механических примесей и конденсата влаги. Редукционный пневмоклапан включают в схему лишь в том случае, когда для питания силовогоэлемента требуется понизить давление сжатого воздухапо сравнению с номинальным давлением в напорной пневмомагистрали. Маслораспылительпредназначен для распыления масла в сжатом воздухе, необходимого для обеспечения работы пневматических приборов и устройств вусловиях,близких к условиям трения с ограниченной смазкой.

155

Управление работой силовых элементов осуществляется при помощи четырехлинейного (по числу входных и выходных каналов) пневмораспределителя. Рукоятка пневмораспределителя может занимать одно из трехфиксированных положений:

среднее положение – распределительная магистраль отключена отнапорной; правое положение– к напорной магистрали подключена одна из ветвей распределительной магистрали (выполняется рабочий ход поршня для закрепления детали), вторая ветвь распределительной магистрали сообщена с атмосферой через

пневмоглушитель; левое положение – вторая ветвь распределительной магистрали подключена к

напорной магистрали (выполняется ход поршня для освобождения детали от прижима), первая ветвь сообщена с атмосферой.

На схеме показан пневмораспределитель с ручным управлением. Серийно выпускаются пневмо и гидрораспределители с электромагнитным управлением и распределением воздуха или жидкости на несколько потоков в автоматическом режиме. Редукционные клапаны выпускаются также с автоматическим управлением на требуемое рабочее давление.

Пневмоцилиндры, закрепленные неподвижно (на переднем или заднем фланцах, на лапах), обычно подключают к распределительной магистрали трубами с использованием различной трубопроводной арматуры (штуцеров, муфт, угольников и др.). Если пневмоцилиндр закреплен на проушине или на цапфах, его необходимо подключить к распределительной магистрали с помощью гибких шлангов.

Объём (м3) рабочей полости цилиндра, заполняемой воздухом, подсчитывают по формуле V = Fl , где F– площадь сечения рабочей полости,м2 ; l – ход штока, м. Расход воздуха (м3/ч) в одноцилиндровом пневматическом приводе состав-

Трубопроводы, распределители, клапаны и другую аппаратуру выбирают по но-

минальному значению давления и диаметру условного проходаd y. Ориентировочные значения условных проходов можно определить исходя из выбранного диаметра

Пневмодвигатели могут начинать движение под нагрузкой и при этом на требуется защита от перегрузки, поскольку усилие ограничено давлением в сети сжатого воздуха. Пневмоприводы очень эластичны. Зависимость скорости от нагрузки мягкая, однако из-за низкой вязкости воздуха пневмоприводы слабо демпфированы. Скорость привода легко регулируется, но из-за высокой сжимаемости при переменных нагрузках довольно сложно обеспечить её постоянство. При адиабатическом расширении воздуха, в системе возможно образо-

156

вание конденсата и обмерзание. Стандартная пневмоаппаратура управления рассчитана на температуру окружающей среды не менее 50С. Конструкция управляющей и регулирующей пневмоаппаратурыприведена в источнике[…].

Гидроцилиндры, как правило, не подключают к какой-либо напорной магистрали. Каждый стенд необходимо оборудовать индивидуальной насосной (гидроаккумуляторной) станцией. Серийно выпускаемые в Иркутске гидростанции можно найти на сайте www.enerpred.com.

В качестве рабочей жидкости для цилиндров применяют минеральныемасла 2-го класса чистоты по ГОСТ 17216-2001 вязкостью от 10 до 100сСт и гидросистема должна быть оснащены фильтрами для постоянной очистки масла в процессе работы. Рабочая температура 0 – 50 0С.

В гидросистемах устанавливаются регулируемые дроссели для изменения скорости движения штока цилиндра; регуляторы расхода жидкости; предохранительные и обратные клапаны; гидравлические замки для удержания жидкости в рабочей зоне при разгрузке насоса от давления и другая аппаратура.

Иногда в напорную магистраль гидроаккумуляторной станции дополнительно включают поршневые или плунжерные мультипликаторы, позволяющие в несколько раз повысить давление жидкости в гидроцилиндрах (до 40 МПа и более). В этом случае применяют специальные гидроцилиндры, рассчитанные на работу при весьма высоком давлении рабочей жидкости. Использование мультипликаторов позволяет применять в стендах гидроцилиндры небольших размеров или значительно повышатьусилия закрепления деталей при тех же диаметрах цилиндров.

Скорость перемещения поршня в гидроцилиндрах обычно не выше 6,3…10-2 м/с, а в пневмоцилиндрахдо 5 м/с ( в прижимных устройствах до 1, 5 м/с).

В качестве примера на рис. 9.12 показана принципиальная схема гидравлической системы для гидропривода непрерывного действия, когда необходимо обеспечить: вытеснение рабочей жидкости в напорную магистраль насосом непрерывного действия, например насосом 5 аксиально-поршневого типа; регулирование потока для управления направлением и скоростью движения гидродвигателя (в данном случае гидроцилиндра2), распределителем 3 и дросселем1; ограничение максимального давления рн в напорной линии Р и, следовательно, ограничение максимальной нагрузки на гидроцилиндре предохранительным клапаном 4; циркуляцию рабочей жидкости из сливной магистрали Т на вход насоса через гидравлический бак6 с рабочей жидкостью.

Насос при вращении его вала от двигателя внутреннего сгоранияили электродвигателя всасывает жидкость из бака и нагнетает ее через распределитель в цилиндр. В зависимости от положения управляющего золотника распределителя напорная магистральР соединяется с линиями А или В гидродвигателя. При этом другая линия гидродвигателя соединяется со сливом Т. Давление, действуя на свободную площадь поршня А1 при подъеме груза, будет возрастать до тех пор, пока создаваемое усилие не преодолеет силу тяжести G=mg груза и не приведет его в движение. При этом в системе установится давление:

157

p1 = mg , где ηc – КПД системы.

A1ηc

Наибольшая скорость цилиндра ограничена расходом насоса (v =QH / A1). Из

полости цилиндра со штоком жидкость вытесняется через линию В в линию Т и далее в бак.

Рис. 9.12. Объемный гидравлический привод непрерывного действия

При увеличении давления в гидросистеме выше допустимого из-за перегрузки гидродвигателя, при перекрытии магистралей распределителем или дросселем, а также при достижении поршнем одного из крайних положений, давление жидкости на поверхность шарика предохранительного клапана 4 создает силу, достаточную для преодоления силы, с которой предварительно сжатая пружина прижимает шарик к седлу. В этом случае шарик открывает проход жидкости из напорной линии на слив в бак и ограничивает рост давления.

Для регулирования скорости движения цилиндра при подъеме и опускании груза необходимо изменить расход жидкости, поступающий в гидродвигатель. Это достигается использованием дросселя 1 и клапана 4. При уменьшении проходного сечения дросселя возрастает сопротивление потоку и давление в системе увеличивается до срабатывания предохранительного клапана 4. В этом случае часть расхода насоса сливается через клапан в бак и скорость гидроцилиндра соответственно уменьшается. Ограничивая скорость опускания груза, дроссель предотвращает разрыв потока в линии насоса и падение груза.

При изображении принципиальных гидравлических схем приводов ис-

пользуют условные обозначения гидравлических аппаратов и их соединений.

158

Условные обозначения построены на комбинации базовых символов, поясняющих строение сложных структур и позволяют определить функции элементов привода без конструктивных деталей (рис. 9.12 и 9.13).

Рис. 9.12. Символьные обозначения элементов пневматических схем

159

Рис. 9.13. Символьные обозначения элементов гидравлических схем

160

Рассмотрим несколько примеров составления схем пневматических и гидравлических приводов.

На рис.9.14 показаны схемы пневмоцилиндров одно и двустороннего действия и распределителей, управляющей их работой. Положение поршней 2 и штоков 3 соответствует, как того требуют правила изображения схем, невозбужденному состоянию электромагнитов Y золотниковых распределителей 4. В этом случае (см. рис. 9.14, а) в пневмоцилиндре одностороннего действия подающая магистраль П перекрыта, воздух из рабочей (бесштоковой) полости выдавливается в атмосферу поршнем, переместившимся влево под действием возвратной пружины 5.

Рис. 9.14. Схемы пневмоцилиндров и их аппаратов управления: а– цилиндр одностороннего действия; б – цилиндр двухстороннего действия; в, г – положение распределителей при подаче питания к электромагнитам

Рабочее усилие F на штоке 3 этого пневмоцилиндра появится при подаче напряжения к электромагниту Y распределителя. Его клапан займет новое положение, показанное на рис. 9.14, в, при котором воздух из пневмомагистрали П начнет поступать в рабочую полость цилиндра. Преодолев сопротивление пружины 5, поршень 2 со штоком 3 переместятся вправо. Это положение сохранится до тех пор, пока не будет снято напряжение (отключено питание) с катушки Y, после чего и распределитель, и поршень займут свое исходное положение, показанное на рис. 9.14, а. Горизонтальное перемещение штока 3 цилиндра 1 двустороннего действия происходит также под давлением сжатого воздуха, подаваемого в левую или правую полости цилиндра с помощью распределителя 4. Действующее при этом на поршень 2 усилие F передается через шток 3 при любом (правом или левом) направлении его перемещения.

На рис. 9.14, г показано положение каналов распределителя 4 при подаче питания к его электромагниту Y, когда воздух поступает в правую часть цилиндра 1.

Одно из положительных качеств пневмопривода в том, что для него не нужны возвратные трубопроводы (отработанный воздух выбрасывается в атмосферу). Требования к его герметичности также не столь жестки, как в гидроси-

161