§ 3. Пневмопривод ударного действия

Выполнение ряда технологических операций требует большой скорости рабочих органов, например, при больших скоростях прессования обеспечивается доброкачественное уплотнение формы; при ударном действии литники легко отделяются от отливок.

Пневмоцилиндры обычного исполнения не могут развить скорости более 1 м/с, что объясняется малыми сечениями подводящих и отводящих труб, ограничивающими поступление сжатого воздуха к цилиндру и отвод его из полости противодавления.

Получение высоких скоростей движения поршня за счет увеличения площади сечения подводящей и отводящей труб вызывает загромождение машины трубами большого сечения и требует установки специальных распределителей на большие расходы. Другой метод повышения скоростей – это использование ударного пневмопривода со встроенным клапаном мгновенного действия с пропускным сечением по площади, близкой к площади сечения цилиндра, и специальным воздухосборником.

Одни из типов ударного поршневого пневмопривода представлен на рис. 92, а.

В исходном положении давление в полости 6 и в воздухосборнике 1 равно сетевому. Для осуществления рабочего хода полость 6 соединяют с атмосферой, и давление в ней начинает снижаться. Поскольку площадь поршня 5 со стороны полости 6 значительно превышает площадь клапана 4, то некоторое время поршень остается прижатым к клапану и быстро отходит от него только, когда давление в полости 6 уменьшится почти до атмосферного. При мгновенном открытии клапана воздух из воздухосборника 1 по каналу 2 поступает в рабочую полость 3 цилиндра, обеспечивая быстрое перемещение поршня. При большой скорости поршня воздух не успевает выйти из полости 6, в результате в ней увеличивается давление.

Интенсивность роста противодавления определяется проходным сечением выхлопного трубопровода. Скорость поршня меняется по ходу в зависимости от проходного сечения f_в. Кривая 1 (рис. 92, б) построена для f_в1 и кривая 2 - для f_в2 , причем f_в1> f_в2. Скорость в начале движения увеличивается, но к концу хода уменьшается вследствие повышения противодавления. При небольшом сечении выхлопного канала к концу хода в результате роста противодавления скорость может упасть до нуля. Этот режим привода является предпочтительным, так как в случае отсутствия объекта обработки не происходит сильного удара о крышку цилиндра.

Работу ударного механизма можно регулировать изменением площади выхлопного отверстия. При увеличении площади сечения выхлопного отверстия f_в противодавление уменьшается, и поршень двигается с повышенной скоростью (кривая 1). В конце хода поршень развивает скорость v_к.

Исследования работы ударного пневмопривода показали, что кинетическая энергия подвижных частей зависит от отношения диаметра штока d_ш к диаметру поршня D. Оптимальное значение отношения составляет примерно 0,7. Для этого привода кинетическая энергия в конце хода может быть определена по приближенной формуле

.

где F_ш – площадь штока.

Рассмотренный пневмопривод ударного действия позволяет развить в конце хода скорость поршня до 5…8 м/с при давлении в сети 6  10⁵ Н/м² (6 кгс/см²).

Пневмопривод ударного действия не только расширяет область применения пневмопривода, но и улучшает показатели его работы. Накопленная при движении поршня энергия отдается в момент удара обрабатываемому изделию.

В пневмоприводах с повышенными скоростями поршня необходимо делать более прочные крепления крышек, так как возможные удары о них могут разорвать стяжки или нарушить герметизацию цилиндра.