Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Приводы перегрузочных машин. Сборник задач для проведения практических работ
.pdf
отношении происходит деление потока, если Р1=Р2 и чему равны эти давления?
Принять = 1,8;
= 2,1 и начальное положение плунжера
=
1
= 6 мм.
2
5.4.
Клапанный делитель потока (рис.5.1) имеет параметры из задачи 5.3 и те же
параметры потока жидкости и коэффициенты потерь. В каком отношении
происходит деление потока и какие давления Р1 и Р2 будут на выходах, если
плунжер сместится вправо на 4мм из исходного положения
=
1
= 6 мм.
2
5.5.
Машинный делитель потока (рис. 5.2) имеет параметры гидромашин
v01=v02= 40 см
3
; 01= 02= 1=
= 0,95. К делителю потока подходит поток с
2
Рn= 10 МПа и Qn = 60 л/мин. На 1 выходе Р1 = 6 МПа, определить давление Р2
при Q
Q
1
и мощности потоков на выходах.
2
5.6.
При условиях задачи 5.5 определить отклонение расходов Q1 и Q2 при
Р1=6 МПа и найденном в 5.5 давлении Р2.
5.7.
Определить проходную площадь дросселя (рис.5.3,а), обеспечивающего
торможение массы m = 1000 кг, движущейся с начальной скоростью v0 = 20 м/с и
получающей после контакта с штоком демпфера ускорение
расчетах принять = 2,2 и
= 850 кг/м3.
ж
= 30 м/с2. При
5.8.
Для торможения свободно движущейся со скоростью v=2 м/с каретки с
грузом массой m = 200 кг используется демпфер (рис.5.3,а) с диаметром поршня
D = 30мм и величиной полного x0=50мм. Чему должна быть равна площадь
проходного сечения дросселя, чтобы торможение произошло на данной величине
хода, если коэффициент = 2,4 и
= 900 кг/м3?
ж
5.9.
На какое давление следует настроить предохранительный клапан демпфера
(рис. 5.3,б) для получения торможения с = -20 м/с
2
для массы m = 3000 кг,
движущейся с начальной скоростью v = 10 м/с. При расчете принять D = 150 мм,
х0 = 500 мм.
5.10.
На какое давление следует настроить предохранительный клапан (рис.5.3,б)
демпфера и на какой рабочий ход следует выбрать гидроцилиндр с D = 60 мм,
если демпфер используется для торможения массы m = 1000 кг, движущейся с
v = 10 м/с и ускорении ≤ -40 м/с
2
. Трением в цилиндре и массой его подвижных
частей пренибречь.
31
Практическое занятие № 6.
Пневматические приводы.
Продолжительность 2 часа
При расчете пневматических приводов следует учитывать, что все
параметры воздуха или газа связаны между собой обобщенным уравнением
газового состояния
= , (6.1)
где Р и V – соответственно давление газа и его объем, m и T – масса и
температура газа (в ºК), R – универсальная газовая постоянная, R=287,1 Дж/кг·ºК,
показатель степени n характеризует вид термодинамического процесса : для
идеализированных процессов n = 1, для адиабатического процесса n = к = 1,14
и для политропического n = 1,29.
Кроме того, в расчетах пневмопривода очень большое влияние имеет
отношение давлений на входе и выходе пневмоустройств, Р2/Р1, которое
определяет не только изменение плотности газа
1
2=
но и входит в зависимости для определения массового расхода
2
1
1
, (6.2)
и функции
расхода :
1
2
1
, (6.3)
= 222=
=
Максимальный расход
P
P
1
2
2
1
получаем при условии
2
1
.
и для адиабатического процесса
P
2
P
1
= 0,55.
.
2
1
=
P
P
1
2
1
2
1
2
2
k+1
.
2
2
1
k
k1
1
2
, (6.4)
1
, (6.5)
= 0,528, для политрапического -
В качестве пневмодвигателей возвратно-поступательного движения
широко используются пневмоцилиндры, аналогичные гидроцилиндрам
(см.рис.3.1), усилия на штоках которых определяются зависимостями (3.1), (3.3),
(3.5), однако скоростные характеристики пневмодвигателей значительно
отличаются от гидравлических в связи с большой ожимаемостью воздуха (или
газа) как рабочего тела пневмопривода. Кроме обычных пневмоцилиндров в
пневмоприводах, особенно в пневматических системах управления, широко
используются короткоходовые пневмоцилиндры с отношением xn/Dn≤3 и
мембранные пневмодвигатели (рис. 6.1).
32
Рис. 6.1. Мембранные пневмодвигатели: а – с плоской мембраной ; б – с
тарельчатой мембраной ; 1 – корпус ; 2 – плоская мембрана ; 2 - тарельчатая
мембрана ; 3 – жесткий центр ; 4 – шток.
Пневмодвигатель с плоской мембраной является двигателем двустороннего
действия, усилие на штоке которого зависит от диаметров мембраны D, жесткого
центра d и штока dш, а также от направления движения:
- при подаче давления в бесштоковую полость
2
=
4
+ 0,3
2
4
2
, (6.6)
- при подаче давления в штоковую полость
где
=
- перемещение штока, См - жесткость мембраны, Рм - давление питания.
(2+
4
2
) + 0,3
2
4
2
, (6.7)
Пневмодвигатели с тарельчатой мембраной могут быть двух – и
одностороннего действия, в последнем случае используется пружинный возврат.
В таких двигателях шток может занимать только два крайних положения, усилие
на штоке также зависит от направления движения:
- при подаче давления в бесштоковую полость
2
=
4
+ 0,5
2
4
2
(
), (6.8)
- при подаче давления в штоковую полость
=
(2+
4
2
) + 0,5
2
4
2
. (6.9)
Для всех пневмодвигателей давление питания Рм = 0,63….1 МПа
(избыточное), давление в выхлопной полости принимается равным
атмосферному. Наибольшее усилие
получается при отношении
= 0,6…0,7.
у мембранных пневмодвигателей
Неполноповоротные пневмодвигатели также аналогичны гидравлическим,
см.рис.3.2; 3.3 и крутящий момент на валу определяется зависимостями (3.9) и
(3.11), где при расчете принимается Рс = Ра.
Одним из отличий пневмодвигателей является наличие у них
подготовительного этапа – при подаче воздуха в напорную полость сначала
происходит подъем давления до Рдв:
33
Рдв = [РаSв(Fн + Fтр)]/Sн, (6.10)
где Рдв и Ра – абсолютные давления, Ра = 0,1033 МПа; Fн и Fтр – соответственно
внешняя нагрузка и сила трения. При Рдв/ Рм < 0,528 режим заполнения напорной
полости надкритический и время этапа минимально:
0
.
=
где 0 – начальный объем напорной полости,
подводящего отверстия и его площадь,
полости, чаще всего
= Ра.
.
.
.
, (6.11)
– коэффициент расхода
- начальное давление в напорной
После страгивания и разгона режим движения выходного звена
пневмодвигателя зависит от безразмерного характерного параметра :
=
где = / – средняя скорость поршня, и
масса и сила сопротивления, – полный ход поршня, =
, (6.12)
– приведенные к поршню
.
При ≤ 0,25 получаем движение поршня с = const, при этом
2
/
(6.13)
При > 0,6 получаем движение поршня с , т.е. первую
половину
поршень движется с ускорением, на второй половине происходит
торможение. В диапазоне 0,25 < < 0,6 закон движения не определен, при
проектировании пневмопривода его параметры задают таким образом, чтобы
исключить этот диапазон. В пневмоприводе достаточно широко используются
автономные источники энергии (пневмоаккумуляторы), обеспечивающие
достаточно длительную работу привода.
Схема такого привода показана на рис. 6.2.
Рис.6.2. Аккумуляторный пневмопривод: а – с пневмоцилиндром
двустороннего действия; б – с пневмоцилиндром одностороннего действия; 1 –
аккумулятор; 2 – редукционный клапан ; 3 – распределитель ; 4 – пневмоцилиндр.
При работе привода по схеме рис. 6.2,а рабочий ход (выдвижение штока)
происходит при подаче воздуха в напорную полость, при этом
РнSн = Fн + Fтр; Рн = Рδ; Sн = Sδ ; Рв = Ра (6.14)
При возврате штока в исходное положение
РнSн + Fн = Fтр; Рн = Рш; Sн = Sш ; Рδ = Ра , (6.15)
тогда общий объем воздуха, затраченный на цикл работы пневмоцилиндра, при
давлении Рн составит
Vц = V
+ Vвт = xn(Sδ + Sш) (6.16)
выдв
34
и при объеме аккумулятора V0 и давлении его зарядки Р0 количество циклов
можно определить из выражения с учетом изменения газового состояния:
0
=
0
(6.17)
При работе привода по схеме рис. 6.2,б воздух затрачивается только на
выдвижение штока, возврат в исходное положение обеспечивается пружиной.
При этом
РнSн = Fн + Fтр + F
и выражение (6.17) также определит количество циклов
пр.max
;
= x
S
n
(6.18)
.
Особенностью пневмопривода является также возможность использования
рабочих органов с эластичными стенками – например, в схватах промышленных
роботов, см.рис.6.3.
Рис.6.3. Пневматические захватные устройства: а – для захвата по
внутренней поверхности; б – для захвата по наружной поверхности; 1 – корпус; 2–
эластичная стенка; 3 – деталь.
Удерживающее усилие пневматических схватов определяется в виде:
- для захвата по внутренней поверхности
2
, (6.19)
=
2
4
- для захвата по наружной поверхности
2
=
4
Где - коэффициент трения между эластичной стенкой и деталью, К
2
,
-
р
коэффициент коррекции площади контакта (для резины Кр ≈ 0,8).
Задачи
6.1.
Для мембранного пневмодвигателя (рис. 6.1,а) определить при движении в
обе стороны усилие на штоке Fш и необходимый объем воздуха при нормальных
35
условиях, если давление питания Рм = 0,63 МПа, а двигатель имеет следующие
размеры: D = 100 мм; D1 = 70 мм; d = 40 мм ; dш = 20 мм; хn = ± 30 мм.
При расчете принять См = 5 Н/мм и полагать, что в крайних положениях
мембрана прилегает к внутренней поверхности корпуса.
6.2.
Для мембранного пневмодвигателя с тарельчатой мембраной (рис. 6.1,б),
имеющего силу трения Fтр = 40 м, определить минимально необходимую
жесткость возвратной пружины Спр, усилие на штоке при его выдвижении и
давлении Рм = 0,63 МПа и поступающий в бесштоковую полость объем воздуха
при нормальных условиях. Параметры пневмодвигателя D = 100 мм; D = 70 мм;
d = 40 мм; d = 20 мм; xn = ± 30 мм.
6.3.
Для пневмоцилиндра (рис.3.1,а) с параметрами Ø80х20х600, имеющего в
крайних положениях «мертвые» объемы воздуха 100 см3 и 80 см3 (соответственно
в бесштоковой и штоковой полостях) и внешнюю нагрузку при движении в обе
стороны Fn = 500 Н определить давление страгивания и время
подготовительного периода при Рм = 1 МПа (абсолютного давления) и Рв = Ра.
6.4.
Для двуштокового пневмоцилиндра (рис. 3.1,б) с параметрами
Ø100х20х600, имеющего в крайних положениях «мертвый» объем 150 см3
определить режим заполнения и время подготовительного этапа при
Рм = 0,63 МПа и внешнюю нагрузку, при которой для приведенной массы
mn = 200 кг будет реализован закон движения с v = const.
6.5.
При условиях задачи 4 определить внешнюю нагрузку, при которой будет
реализован закон движения с = const.
6.6.
Для пневматического схвата (рис. 6.3,а) с D3 = 60 мм и l = 80 мм при
Р
= 0,63 МПа и = 0,2 определить усилия удержания деталей при D
м
= 62; 64; 66;
д
68 мм и построить график изменения Fуд (Dд); найти предельный вес деталей с
учетом коэффициента запаса удержания Кзу = 2,0.
6.7.
Для пневматического схвата (рис.6.3,б) с D3 = 80 мм и l = 80 мм при
Р
= 0,63 МПа и = 0,2 определить усилия удержания деталей при D
м
= 78; 76;
д
74; 72 мм и построить график изменения Fуд (Dд); найти предельный вес деталей с
учетом коэффициента запаса удержания Кзу = 2.
36
6.8.
По условиям задачи 6 определить максимально допустимое ускорение при
подъеме с вертикальным положением схвата, если принять Кзу = 1,5.
6.9.
По условиям задачи 7 определить максимально допустимое ускорение при
подъеме с вертикальным положением схвата, если принять Кзу = 1,5.
37
ДЛЯ ЗАМЕТОК
38
ДЛЯ ЗАМЕТОК
39
ДЛЯ ЗАМЕТОК
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]