Расчет пневмокамер
Усилие на штоке W зависит от D, t, давления воздуха, хода штока L, материала диафрагмы, формы диафрагмы, d, и способа соединения с опорной шайбой.
В конце хода штока пневмокамеры энергия сжатого воздуха расходуется на упругую деформацию диафрагмы и полезное усилие W = 0.
D1 > D2
Рис. 6 – Зависимость усилия на штоке W от длины хода штока
Оптимальная длина хода L выбирается чтобы W составляло 80-85% от W в исходном положении.
а) б)
в)
Рис. 7 – Оптимальные длины ходов штоков L
Оптимальные длины ходов штоков L для мембран (рис.7):
(рис.7а) – тарельчатые из ткани бельтинг;
(рис.7б) – плоская резинотканевая (прорезанная ткань);
(рис.7в) – плоская резиновая (с тканевой прокладкой).
Наибольшее значение W в исходном положении мембраны, но при расчетах приспособлений с диафрагменными двигателями W рассчитывают на конце оптимального хода мембраны L.
Усилие на штоке W определяется по формулам:
1. Для пневмокамер одностороннего действия с мембраной из прорезиненной ткани (резинотканевые), рис. 7 (а) и (б):
После перемещения на длину L = 0,3D (тарельчатые мембраны) (рис. а) и
L = 0,07D (плоские мембраны) (рис. б), подача воздуха в бесштоковую область:
где Рпр – усилие пружины;
р – давление сжатого воздуха;
D – диаметр мембраны «в свету»;
d – диаметр опорной шайбы.
d = 0,7D
2. Для пневмокамер одностороннего действия с резиновой мембраной, (рис.7б):
После перемещения на L = 0,22D, подача воздуха в бесштоковую область:
d ≈ D – 2t – 2…4 мм.
3. Для пневмокамер двустороннего действия при подаче воздуха в бесштоковую полость Рпр = 0, см. формулы (1) и (2).
4. При подаче воздуха в штоковую полость, тарельчатые и резинотканевые мембраны.
При перемещении на длину 0/3D для тарельчатых и 0,07D для плоских резинотканевых мембран:
где D – диаметр мембраны (диафрагмы) «в свету» (внутри пневмокамеры);
d – диаметр опорного диска (шайбы);
р – давление воздуха (0,4МПа);
Рпр – усилие возвратной пружины при конечном рабочем положении штока;
dшт – диаметр штока.
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД
1. Гидроцилиндр; 2. Насос; 3. Золотник управления; 4. Предохранительный клапан; 5. Ручка управления золотником
Рис. 8 – Схема гидропривода
Гидропривод включает гидростанцию, трубопровод, управляющую аппаратуру, силовой агрегат (двигатель) поршневого типа (гидроцилиндр) или лопастного типа.
Диаметры гидроцилиндров D = 10…800 мм.
Длина рабочего хода поршня Lхода = 4 – 9500 мм.
Конструкция гидроцилиндров аналогична конструкции пневмоцилиндров. Рабочая среда – масло индустриальное И-20 или веретенное.
Достоинство гидропривода:
– малые габаритные размеры силовых двигателей т.к. давление масла до 16 МПа (среднее 5МПа) (гидроцилиндры для давления масла 2,5 - 63 МПа, Ансеров, С. 326). D = 20…60 мм;
– большие развиваемые усилия, что позволяет обходиться без усиливающих механизмов, упрощается конструкция приспособлений;
– более плавная работа и бесшумность;
– рабочая жидкость выполняет функции смазочного масла.
Недостатки:
– высока первоначальная стоимость из-за сложной гидростанции и расходов на эксплуатацию:
а) утечка масла;
б) квалифицированное обслуживание;
– зависимость от температуры окружающей среды.
Гидроцилиндры бывают двустороннего и одностороннего действия, стационарные, вращающиеся, специальные.
Уплотнения в гидроцилиндрах круглого сечения или V-образные.
Давление масла можно создавать механо-гидравлическим питателем (как в домкратах).
На станке, обслуживаемом гидроприводом, устанавливается гидропанель и распределительный кран.
Гидропанель включает: запорный кран, обратный масляный клапан, гидроаккумулятор, воздушный обратный клапан для гидроаккумулятора и манометр.
Цилиндры изготавливают из стали 40Х, HRC 42…45.
В гильзе делают фаски для захода уплотнительных колец при сборке с поршнем. Шток и поршень могут быть цельные при малых D (до 100 мм).
Соосность гильзы и поршня должна быть в пределах 0,01 мм.
Лекция 13
ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД
Пневмогидравлический привод обеспечивает такие же давления, как гидропривод, но проще по конструкции, т.к. отсутствует гидростанция.
Высокое давление масла в гидроцилиндре обеспечивается пневмогидравлическими преобразователями давления прямого и последовательного действия.
Достоинства пневмогидравлического привода:
– быстрота перемещений;
– небольшие габаритные размеры;
– большие силы зажима;
– простота конструкции;
– низкая стоимость.