для одностороннего привода (рис. 4.2.3 б) |
|
й = 0,П 5{о1 -р -ц)-а„^-, |
(4.2.13) |
для привода двустороннего действия (рис. 4.2.3 а) |
|
а = ^ ,1 ^ 5 в 1 р ц - . |
(4.2.14) |
для двустороннего действия штоковой полости |
|
й^0,1Щв1-й1Ур-г\, |
(4.2.15) |
где - диаметр пневматического цилиндра (поршня), мм; р ~ давление сжатого воздуха в сети; обьйно принимается рав
ным 0,6МПа; |
■ ^ |
Т) - коэффициент |
полезного действия ‘ пневмоцилиндра |
(Л = 0,85...0,90); |
|
^пр - усилие предельно сжатой пружины обратного хода.
При проектировании станочных приспособлений применяются следующие диаметры пневмоцилиндров: 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 320 мм.
Рис. 4.2.3. Схемы пневматического привода двухстороннего (а) и одностороннего действия (б)
Размеры воздухопроводов выбирают в зависимости от диаметра поршня.
|
Диаметр поршня |
50 |
100 |
125 |
150 |
200 |
250 |
300 |
|
В, мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Внутренний |
4 |
6 |
6 |
8 |
8 |
10 |
10 |
13 |
13 |
16 |
|
диаметр трубки, мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при определении силы зажима необходимо учитывать коэффи циент запаса (Кз) и найденную силу^ соответственно, увеличивать на коэффициент запаса. С учетом коэффициента запаса диаметр пневмоцилиндра
"^|0,785р^^]
Затем расчетный диаметр округляют до стандартной величины и определяют действительную силу зажима. Время срабатывания пневмоцминдра.определяют по формуле
Т = |
В - Ь |
(4.2.17) |
л V ^^ |
|
“ о ' в |
|
где Ъх - длина хода поршня, м; |
= 10 см = 0,1 м; |
|
(1о - диаметр воз^]^о^онровода, мм; |
|
У в ~ скороел^ перемещения |
воздуха, м/с (Ув = |
180 м/с при |
р = 0,4Щ1а).
Время срабатывания пневмоцилийдра показывает производи тельность зажимного устройства. Ход поршня Ьх устанавливают исходя из конструктивных особенностей приспособления, обраба тываемой заго'гбвКи и металлорежущего оборудования.
Методические указания
Для выполнения практической работы студентам вьщается зада ние по одному из вариантов, приведенных в табл. 4.2.5. Требуется определить необходимую силу для закрепления обрабатываемой заготовки с учетом коэффициента запаса, расчетный диаметр пнев матического цилиндра, действительную силу закрепления пневмо
цилиндром двухстороннего действия и время срабатывания пнев моцилиндра.
|
|
|
|
Т а б л и ц а 4.2.5 |
|
|
Варианты задания |
|
|
Вари |
|
Сила |
Давление в |
В какую полость |
|
анты |
|
сети сжатого цилиндра посту |
|
Операция |
резания |
|
зада |
|
д ,н |
воздзоса, |
пает воздух из |
|
ния |
|
МПа |
сети |
|
Черновое: фрезерова |
|
|
1 |
5000 |
0,5 |
штоковую |
|
|
ние торцовой фрезой |
|
|
|
|
2 |
Чистовсй фрезерова |
3700 |
0,6 |
штоковую |
|
ние торцовой фрезой |
|
3 |
Черновоё'точение ' |
3200 |
’’ 0,4 |
бесштоковую |
|
|
проходным резцом |
|
|
|
|
4 |
Чистовое точейНе |
2500 |
0,4 |
бесштоковую |
|
проходным резцом |
|
|
|
|
|
|
5 |
Черновое строг1ание |
4500 |
0,5 |
бесштоковую |
|
проходным резцом |
|
|
|
|
|
|
6 |
Чйбтовое строгание |
3000 |
0,45 ; |
штоковую у |
|
проходным резцом |
|
|
|
|
|
|
|
Порядок выполнения работы |
|
|
1. Получить задание. |
|
' |
|
2.Определить коэффициент запаса (Кз).
3.С учетом коэффициента запаса опре.9елить необходимую силу
для закрепления обрабаты^емой заготовки., |
, ~ |
? |
4.Определить расчетный диаметр пневматического цилиндра (Оц).
5.Определить действительную силу закрепления пневмоцилин дра двухстороннего действия (^).
6.Определить время срабатывания пневмоцилиндра (Тс).
Содержание отчета
1.Содержание задания. ,
2.Расчетные зависимости, используемые в работе.
3.Результаты расчетов усилия закрепления пневматических поршневых приводов.
4.Выводы.
Контрольные вопросы
1. Преимущества применения пневмоцилиндров для закрепления заготовок.
2.В каких видах производств применяют пневмощииндры?
3.Какие по конструкции бывают пневмоцилиндры?
4.Как определяется диаметр пневмоцилиндра?
5.От чего зависит время срабатывания пневмоцилиндра?
6.Как определяется ход поршня пневмоцилиндра?
Расчет диафрагменных пневмоприводов
Основные положения
Диафрагменные приводы (пневмокамеры) применяются в тех случаях, когда требуется небольшой ход штока. По конструкции пневмокамеры, как и пневмоцилиндры, делятся на приводы одно стороннего и двустороннего действия.
Сила на штоке пневмокамеры двухстороннего действия (рис. 4.2.4) определяется по формуле
(2 = 0 ,2 6 (^> О Х -Ь ^^)р -Л , |
(4.2.18) |
где Вп - диаметр пневмокамеры, мм; |
|
|
- диаметр диска, мм. Обычно |
= 0,7 |
и при этом условии |
(2 = 0,58•^„^•;?•'П, |
|
(4.2.19) |
гдер - давление сжатого воздуха в сети, МПа; |
|
|
Т) - коэффициент полезного |
действия |
пневмокамеры (Т) = |
= 0,85...0,90).
Длина хода штока у камер с тарельчатой диафрагмой составляет обычно 20.. .22 % от внутреннего диаметра диафрагмы:
/,=(0,2...0,22)/>„; |
(4.2.20) |
для плоской резинотканевой диафрагмы
= (0Д8...0,22)/)„. |
(4.2.21) |
По ГОСТ 9887-70 расчетные диаметры диафрагмы принимают: 125, 160, 200, 250, 320, 400, 500 мм.
Диаметры опорных дисков До для резинотканевых диафрагм при нимают ёд = 0,7^„, а для резиновых диафрагм
а ^ = В „ -2 Н ^ -{ 2 ..Л ),
где - толщина диафрагмы.
Толщину диафрагмы выбиракгг в зависимости от ее диаметра 0„:
й^ = 4...8мм.
1,25...0,35._1х
Рис. 4.2.4. Диафрагменный пневматический привод
Время срабатывания диафрагменного пневмопривода определя ют по формуле
где - диаметр диска диафрагмы; Ув - скорость воздуха в магистрали. Уд = 150.. .250 м/с;
Лй- диаметр воздухопровода, мм (принимается, как у пневмоци линдров, в зависимости от диаметра пневмокамеры).
Методические указания
Для выполнения практической работы выдается задание по од ному из вариантов, приведенных в табл. 4. 2. 6.
|
|
|
|
Т а б л и ц а 4. 2. 6 |
|
|
Варианты задания |
|
|
Номер |
Тип |
Диаметр |
Давление в сети |
|
пневмокамеры, |
|
варианта пневмокамеры |
сжатого воздуха, МПа |
|
|
|
мм |
|
|
1 |
|
125 |
0,4 |
|
2 |
|
160 |
0,45 |
|
3 |
Двухсторон- |
200 |
0,55 |
|
4 |
250 |
0,60 |
|
него действия |
|
5 |
320 |
0,40 |
|
|
|
6 |
|
.400 |
0,50 |
|
7 |
|
'500 |
0,60 |
На основании исходных данных определяется сила на штоке пневмокамеры двухстороннего действия, длина рабочего хода што ка пневмокамеры, время срабгйывания пневмокамеры.
Порядок выполнения работы
1.Получить задание.
2.Определить силу на штоке диафрагменной пневмокамеры (2).
3.Определить длину хода штока пневмокамеры (4).
4.Определить время срабатывания диафрагменного пневмопри вода (Тс).
5.Определить диаметр опорного диска для резинотканевой диа
фрагмы (й?у).
Содержание отчета
1.Содержание заданш.
2.Расчетные зависимости, используемые в работе.
3.Результаты расчетов усилия закрепления, развиваемые пневнокамерой.
4.Выводы.
Контрольные вопросы
1.В каких случ^х при проектировании приспособлений приме няют пневматические диафрагменные приводы?
2.От чего зависит сила, развиваемая на штоке пНевмокамеры?
3.Каким образом определяется длина хода штока у пневмокамеры?
4.Каким образом выбирается толщина диафрагмы пневмокамеры?
5.От чего зависит время срабатывания диафрагменного пневмо привода?
Расчет силы закрепления в 1^лачковых патронах с применением пневматического привода
При обработке заготовок типа валов, осей, фланцев и др. в ма шиностроении широко применяют самоцентрирующиеся механиз мы в виде клиновых и рычажных патронов с механизированными приводами, в частности, с пневмоцилиндрами.
Основные размеры рычажных и клиновых патронов выбирают по ГОСТ 24351 -80.
Сила, передаваемая штоком пневмоцилиндра при обработке в ку лачковом рычажном патроне (рис. 4.2.5), определяется по формуле
|
1 |
^ |
ь |
|
ТР |
|
(4.2.23) |
|
к |
|
|
где |
- сила зажима на одном кулачке, Н; |
|
|
- число кулачков; Ктр - коэффициент, учитывающий дополнительные силы трения
в патроне {Ктр = 1,05); Пк- вылет кулачка от его опоры до центра приложения силы за-
жима (конструктивно а„ = 40 мм); Нк - длина направляющей части кулачка, мм;
/к - коэффициент трения в направляющих кулачках (Д = 0,1); и ^к - плечи рычага привода кулачков, мм, конструктивно
Ь; = 20 мм и Ь* = 100 мм до оси штока.
Рис. 4.2.5. Схема обработки наружного диаметра заготовки при использовании трехкулачкового патрона с пневматическим приводом
Сила закрепления на каждом кулачке определяется по формуле
-------7^^— -К ,, |
(4.2.24) |
Пк-/п.-1>г. |
|
где Воп - диаметр обрабатываемой поверхности заготовки, мм; 06 - угол расположения кулачков в патроне;
- коэффициент трения на рабочих поверхностях кулачков (с глад кой поверхностьюДж ^ 0,25, с кольцевыми кан авкам и = 0,35, с кре стообразными = 0,45, с зубьями параллельно оси патронаД»с= 0,8);
В„з - диаметр закрепляемой поверхности заготовки, мм; /(5 - коэффициент запаса.
Силу резания на данной операции определяем по формуле
(4.2.25)
где Ср - коэффициент силы резания;
X, у, п - показатели степени для силы резания Рг.
Численные значения коэффициента Ср и показатели х, у, п опре деляем по табл. 22[1, с. 273-274].
Поправочный коэффициент Кр определяем по формуле
(4.2.26)
Численные значения этих коэффициентов приведены в табл. 9, 10, 23 [57, с. 264-265, 275].
Сила, передаваемая штоком пневмоцилиндра двухстороннего
действия; |
|
йшт = — |
(4.2.27) |
где Вц - диаметр поршня пневмоцилиндра, мм; Чч “ коэффициент полезного действия пневмопривода, Ч4= 0,85.
Диаметр поршня пневмоцилиндра определяем по следующей формуле;
Для вращающихся пневмоцилиндров двухстороннего действия ус тановлен ряд стандартизированщ>1х диамеч^ов: 150,200,300,400 мм.
Время срабатывания цилиндра определяется по формуле
~- V
где /х - длина хода поршня, мм (обычно устанавливается конструк тором).
Методические указания
Для выполнения практической работы студентам выдается зада ние по одному из вариантов, приве!денных в табл. 4.2.7.
Т а б л и ц а 4.2.7
Варианты заданий
|
|
Обраба |
|
Наружный |
Наружный |
|
|
Частота |
|
№ |
|
диаметр |
Глубина |
Подача |
|
вари |
тывае |
Операция |
обрабаты |
диаметр |
резания, |
мм/об |
вращения |
|
анта |
мый |
|
ваемой |
заготовки, |
1, мм |
шпинделя |
|
|
материал |
|
поверхно |
мм |
|
|
п, мнн'^ |
|
|
|
Токарная |
сти, мм |
|
|
|
|
|
1 |
Сталь 45 |
40 |
50 |
3 |
0,3 |
300 |
|
черновая |
|
2 |
Сталь 45 |
Токарная |
60 |
70 |
3 |
0,3 |
250 |
|
черновая |
|
3 |
Сталь 45 |
Токарная |
90 |
100 |
3 |
0,3 |
200 |
|
черновая |
|
4 |
Сталь 45 |
Токарная |
40 |
50 |
•: 2 . |
0,144 |
600 |
|
черновая |
|
5 ' |
Сталь 45 |
Токарная |
60 |
70 |
2 |
0,144 |
500 |
|
черновая |
|
6 |
Сталь 45 |
Токарная |
90 |
100 |
2 |
0,144 |
400 |
|
|
|
черновая |
|
|
|
|
|
, На основании исходных данных требуется определить силу (^шт)^ передаваемую штоком пневмоцилиндра при обработке заго товки в трехкулачковом патроне.
Порядок выполнения работы
1.Получить задание.
2.Определить силу резания (Рг) при наружном точении.
3.Определить коэффициент запаса Кзап.
4.Определить коэффициент закрепления (\\^к) заготовки одним кулачком патрона.
5.Определить силу закрепления (^шт) на штоке механизирован ного привода трехкулачкового патрона.
6.Определить диаметр, (Вц), поршня цилиндра и выбрать стан дартный размер пневматического вращающегося цилиндра.
7.Определить действительную силу зажима (О^) заготовки по принятому диаметру пневмоцилиндра. .
8.Определить время срабатывания пневмоцилиндра (Тс).
