Рычажные шарнирные усилители с пневмоприводом

Рисунок 7 – Рычажные шарнирные усилители с пневмоприводом.

 

Сила зажима и осевая сила на штоке связаны соотношением:

Q=W [ tg (α +β ) + tg φ (d /D) ] (l /l₁) (1/η );

Q=W₁[ tg (α +β )+ tgφ (d /D)],

где  α - угол наклона рычага усилителя;

β - дополнительный угол к углу наклона рычага, учитывающий потери на трение скольжения в шарнирах рычага;

β =arcsin (f × d /l);

f ≈ 0, 1 – коэффициент трения скольжения на оси ролика и в шарнирах рычага;

d - диаметр осей шарниров и отверстия ролика, мм;

l - расстояние между осями отверстий рычага, мм.

D₁- диаметр поршня пневмоцилиндра, мм;

η - коэффициент, учитывающий трение в различных трущихся соединениях; W₁-- сила, действующая на оси рычага, Н,  tg φ = f =0, 1 -- коэффициент трения на опорной поверхности ролика.

 

Рисунок 8 – Пневматические зажимы с рычажным усилителем.

 

Пневматические зажимы с рычажным усилителем

На рисунке 8 показаны примеры пневматических зажимов с рычажным усилителем.

В зажиме на рисунке 8, а при подаче сжатого воздуха в бесштоковую полость пневмоцилиндра поршень 2 со штоком 1 перемещается вверх и шток поворачивает рычаг 7 около оси 6. Рычаг 7 коротким плечом перемещает стержень 3 с прихватом 4 вправо и прихват коротким плечом зажимает деталь 5.

Q = W(l + l₁) l₂ / l₁× l₃× η

Q = Q₀ × l₂ × l / l₃ × η

Где: где η = 0, 9 - коэффициент потерь на трение в пневмоцилиндре;

Q₀ - сила, действующая вдоль оси стержня 3.

Для зажима на рисунке 8, б сила зажима детали W=Q (l /l₁)× η.

 

Расчёт пневмоцилиндров

Поскольку пневматические приводы работают на постоянном подводимом давлении Р сжатого воздуха в пределах 0, 4–10 МПа, то выбор пневмоцилиндров проводят на основе расчета их диаметров, а пневматических моторов - на основе расчета их рабочих объемов.

Диаметр зажимных пневмоцилиндров определяется, исходя из усилия зажима F, приведенного к штоку пневмоцилиндра, по зависи­мости F = PS, где S - эффективная площадь цилиндра.

Для пневмоци­линдра с двусторонним штоком 

S = π (D²-d²)/4,                                     (12)

где D и d- соответственно диаметры цилиндра и штока. Задавшись ди­аметром штока (или определив его размер, исходя из условий прочнос­ти под действием силы зажима), определяют диаметр штока.

Если пневмоцилиндр с односторонним штоком, то необходимо знать, в какую полость (штоковую или бесштоковую) будет подаваться рабочая среда для зажима. Как правило, это бесштоковая полость, поскольку в этом случае необходимая сила зажима будет достигаться при меньшем диаметре цилиндра. Тогда

                                     (13)

Часто для зажимных целей применяют пневмоцилиндры односто­роннего действия с односторонним штоком и пружинным разжимом.

В этом случае необходимо при расчете диаметра цилиндра учиты­вать и силу пружины G = с (/₀ + /), где с - жесткость пружины, /₀ - пред­варительный натяг, / - ход поршня при зажиме. Тогда

                                  (14)

Рассчитав диаметр цилиндра D, из каталогов выбирают пневмо­цилиндр с ближайшим большим диаметром (это дает запас по силе за­жима) и ходом поршня, удовлетворяющим условиям зажима.

Если для зажима используется пневмомотор, то его выбор ведут по рабочему объему v.

Расчетное значение определяют по формуле: v = 2π М/P, где М - величина вращающего момента, приведенная к валу пневмомотора.

Расчет конструктивных параметров пневмодвигателей, работаю­щих в цикле автоматизированного технологического оборудования, проводится с учетом времени их срабатывания и сил трения. Учет вре­мени срабатывания обычно осуществляется путем введения параметра загрузки х [3], показывающего отношение действительной нагрузки F к величине теоретической силы F_т, развиваемой пневмодвигателем, т.е. х = F/F_т = F/(PS). Так, для пневмоцилиндров приводов движения рекомендуется принимать х = 0, 4 — 0, 5. При больших значениях х резко возрастает время срабатывания, а при меньших - использование пневмоцилиндра неэффективно.

Учет сил трения осуществляется путем введения коэффициента к, учитывающего потери энергии на преодоление сил трения. При малых нагрузках (до 600 Н) k = 0, 5 — 0, 2, при нагрузках от 600 до 6000 Н k = 0, 2 —0, 12, при F = 6000 —25000 Н k = 0, 15 — 0, 08 [3]. Тогда диаметр горизонтально работающего пневмоцилиндра определяется из выра­жения:

                                    (15)

Если цилиндр работает в вертикальном положении, то следует учитывать силу веса перемещаемых масс (поршень, шток и соединен­ные с ним массы узлов оборудования).

Получив расчетный размер цилиндра, по его значению и длине хода подбирают из каталогов удовлетворяющий условиям работы пневмоцилиндр.

В случае работы пневмоцилиндра в динамическом режиме (частые и быстрые реверсы) при расчете необходимо учитывать динамические нагрузки (силы инерции). Они легко определяются, зная массы переме­щаемых пневмоцилиндром узлов и законы движения (разгон, тормо­жение, равномерное движение), благодаря которым находят возника­ющие при работе привода ускорения.

Работа пневматических двигателей связана с изменением объемов сжатого воздуха, его периодическим то сжатием, то расширением, что сопровождается изменением температуры. При расширении воздуха (особенно при выхлопе в атмосферу), происходит выпадение росы (увеличение влажности воздуха). Появление влаги на стенках пневмоаппаратуры, трубопроводов и пневмодвигателей приводит к их повы­шенной коррозии и преждевременному выходу из строя.

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: