Двусторонний пневмопривод

Прямой ход двухстороннего пневмопривода (рис. 90, а) начинается с момента включения распределителя, соединяющего нештоковую полость с сетью, а штоковую, до этого подключенную к сети, – с атмосферой. Давление повышается в нештоковой полости и снижается в штоковой. В данном случае полость, которая соединена с сетью, называется рабочей, а полость, соединенная с атмосферой – полостью противодавления. Процессы, протекающие в рабочей полости, аналогичны процессам прямого хода одностороннего пневмопривода и складываются из трех периодов (рис. 90, б).

Первый период t_I длится от момента включения распределителя до начала движения поршня. Второй период t_II – перемещение поршня. В начале периода из-за уменьшения сил трения и противодавления скорость поршня возрастает, что приводит к снижению давления в рабочей полости. Третий период t_III начинается от момента остановки поршня и заканчивается моментом повышения давления в рабочей полости до р_м, а в полости противодавления снижением его до р_а. Характер протекания процессов в первом подготовительном периоде и в третьем заключительном для рабочей полости аналогичен соответствующим периодам прямого хода привода одностороннего действия, а в полости противодавления – обратного хода. Сумма всех трех периодов определяет продолжительность прямого хода t_пх двустороннего пневмопривода.

Продолжительность обратного хода складывается из аналогичных периодов.

Непрерывное изменение давления р в рабочей полости и р_в в полости противодавления усложняет расчеты. Поэтому рабочий процесс пневмопривода двустороннего действия одновременно должен учитывать состояние механической системы, термо- и газодинамические процессы в обеих полостях пневмоцилиндра. Рабочий процесс второго периода хода пневмоцилиндра двустороннего действия (рис.90) описывается системой уравнений

, (112)

где F_ш – площадь штока;

V_в = F_вх_в – объем полости противодавления;

Координата х_в = s + 2х₀ – х определяет положение поршня со стороны полости противодавления. Остальные обозначения в системе уравнений (112) те же, что и в системах (109) и (111). Параметры, относящиеся к полости противодавления, имеют индекс в. При определении Р вес перемещаемых частей Р_т при вертикальном расположении пневмоцилиндра берут со знаком в зависимости от направления движения ( – ) вверх и ( + ) вниз. Если пневмоцилиндр имеет горизонтальное расположение, то Р_т = 0.

Для решения полученной системы, так же как и в случае одностороннего привода, можно использовать метод численного интегрирования. Необходимо учитывать, что в первом подготовительном периоде процессы в обеих полостях протекают независимо. Движение поршня начинается при давлении в рабочей полости

. (113)

Во втором периоде движения все процессы взаимосвязаны и в третьем, заключительном, они протекают независимо.

Приведенными методами динамического расчета можно определить полную продолжительность прямого или обратного хода пневмопривода, имеющего конкретные конструктивные параметры и известную нагрузку. Если расчетное время срабатывания пневмопривода оказывается больше заданного, то необходимо увеличивать сечения трубопроводов f и f_в и вновь сделать проверочные расчеты до тех пор, пока время срабатывания не будет удовлетворять поставленной задаче.

Если расчетное время для нормализованного пневмоцилиндра будет меньше заданного, то его можно увеличить до необходимой величины путем установки дополнительных сопротивлений в трубопроводах. Такими регулируемыми сопротивлениями являются дроссели.

При выборе пневмопривода и, особенно, при составлении циклограммы работы литейной машины необходимо учитывать продолжительность отдельных периодов работы привода. Для одного и того же привода продолжительность периодов и полноевремя срабатывания могут меняться в зависимости от нагрузки и сечений трубопроводов. Например, для двустороннего пневмоцилиндра подъемника диаметром 0,1 м, ходом s = 0,34 м и диаметрами подводящего трубопровода d = 0,003 м и отводящего d_в=0,01 м при давлении в сети р_м = 410⁵ Н/м² (4 кгс/см²), изменение нагрузки в пределах 0…2400 Н (0…240 кгс) продолжительность первого периода t_I (рис. 91) мала и изменяется незначительно.

Сувеличением нагрузки продолжительностьвторого периода t_II увеличивается, так как для подъема большего груза требуется большее давление и, следовательно, поступление большего количества воздуха в рабочую полость. В тоже время продолжительность третьего периода t_III уменьшается, так как в одном и том же конечном объеме необходимо поднимать давление до сетевого от все возрастающей величины.

Следует отметить, что при увеличении нагрузки во многих пневмоприводах литейных машин, работающих при скоростях менее 0,5 м/с, продолжительность полного цикла t_nx работы пневмоцилиндра изменяется незначительно.

В зависимости от назначения привода, те или иные периоды его работы являются решающими.

Для механизмов отрыва стержней в кокильных машинах основным является первый период работы, так как движение поршня свидетельствует о том, что операция отрыва уже осуществилась. Для транспортных механизмов определяющим является второй период – перемещение. Если перемещаемый механизм дошел до упора, то операция закончена и можно подавать команды на последующие операции или на возврат механизма в исходное положение, не дожидаясь окончания третьего периода. Если учесть, что для большинства различного рода толкателей на автоматических формовочных линиях третий период работы пневмопривода составляет 20…30% от полного времени срабатывания, то исключение этого периода при расчете циклограммы дает значительное повышение проектной производительности.

Третий период является решающим для прижимных столов пескодувных машин, запирающих механизмов пневматических машин литья под давлением. В этих машинах подъем стола и сближение полуформ осуществляются с малой нагрузкой и, следовательно, с малыми давлениями в рабочей полости пневмоци-линдров. В момент, например, подъема стержневого ящика или опоки до упора в пескодувную плиту привод развивает усилие, намного меньшее расчетного. Если командой для надува будет служить именно этот момент, который может быть проконтролирован путевым переключателем, то при надуве стол с опокой опустится под действием превосходящего усилия и в образовавшийся зазор между опокой и пескодувной плитой прорвется смесь.

Для предупреждения образования зазора в момент надува необходимо, чтобы команда на надув последовала только в конце третьего периода работы пневмоцилиндра прижима, когда давление в цилиндре повысится до заданного значения. В этом случае сигнал на надув может быть подан реле давления, контролирующим давление в рабочей полости, или реле времени,, которое настраивают на выдержку, большую продолжительности прямого хода цилиндра прижима.