Лекция 7 Закрепляющие устройства с механизированным приводом

Электромеханический привод для крепежных устройств сбо­рочно-сварочных приспособлений применяется относительно ред­ко, хотя его использование в ряде случаев и рационально. С по­мощью электромеханического привода можно создать большие усилия зажима, обеспечить быстрый реверс направления движения закрепляющего элемента, осуществить дистанционное уп­равление работой приспособления. В то же время применение электромеханического привода для сборочно-сварочных приспо­соблений сопряжено с повышением опасности поражения током работающих. К тому же, как правило, зажимные устройства с электроприводом относительно сложны по конструкции и доро­ги, так как имеют редуктор и предохранительную муфту (муф­та одновременно является тарирующим звеном, с помощью ко­торого регулируется усилие зажима).

Выбор электродвигателя производится по величине предель­ного усилия зажатия. Для этого номинальный вращающий мо­мент электродвигателя, уменьшенный на величину потерь в ре­дукторе и сопрягаемых элементах (12—15%), пересчитывают на осевое усилие.

При этом можно воспользоваться формулами, по которым рассчитываются винтовые пружины.

Пневматические приводы в последнее время стали широко встраивать в стационарные и даже переносные сборочно-сварочные приспособления, поскольку они позволяют до минимума свести время крепления заготовки, обеспечить постоянство си­лы зажатия, легко осуществить дистанционное управление ра­ботой прижима. Кроме того, пневматические устройства доста­точно просты по конструкции и легко управляются, просто уни­фицируются и не требуют применения предохранительных амор­тизаторов.

Источником энергии пневматического привода служит сжа­тый воздух давлением 0,4—0,6 МПа (обычно из цеховой сети сжа­того воздуха).

Пневматические приводы можно классифицировать на порш­невые (рисунок 15, а), диафрагменные (рисунок 15, 6) и сильфонные (рисунок 15, е) одностороннего и двухстороннего действия (непо­движные, качающиеся, плавающие и вращающиеся).

Выбор типа пневматического привода определяется видом и числом одновременно зажимаемых деталей.

Поршневые приводы позволяют получать без применения до­полнительных устройств наибольший ход штока; приводы сильфонного и особенно диафрагменного типа допускают меньшие величины хода штока (например, для диафрагменного привода он не более 40—50 мм), хотя по расходу воздуха диафрагмен­ные приводы более экономичны, чем поршневые, у которых на­блюдается утечка воздуха через уплотнения. Очень чувствитель­ны поршневые приводы и к качеству сжатого воздуха (загряз­ненный воздух сильно увеличивает износ уплотнений и стенок цилиндра). Долговечность диафрагменного привода выше: его резиновая диафрагма выдерживает в 40—50 раз большее чис­ло включений, чем манжета поршня.

Пневматические приводы одностороннего действия применя­ются при малых усилиях, необходимых для возвращения порш­ня в исходное положение, т. е. тогда, когда для этого доста­точно усилия возвратной пружины.

Поршневые приводы двухстороннего действия более сложны по устройству и имеют больший расход сжатого воздуха.

В конструкциях сборочно-сварочных приспособлений по воз­можности следует применять нормализованные поршневые и диафрагменные приводы.

а — поршневые; б — диафрагменные; в — сильфонные

Рисунок 15 - Типы пневматических приводов

При конструировании пневматических приводов особое вни­мание следует уделять обеспечению безопасных условий рабо­ты: предусматривать невозможность самостоятельного раскреп­ления собираемых деталей при падении давления воздуха в сети либо в случае внезапного прекращения его подачи. С этой целью в конструкцию привода вводятся самотормозящие звенья (клинья, фиксаторы и другие элементы), устанавливаются об­ратные клапаны (рисунок 16), способные удерживать достаточное давление воздуха в приводе в течение 3—5 мин, либо в пневмосистему включается ресивер.

а —с шариком; б —с конусом; в— с резиновой прокладкой

Рисунок 16 - Схема обратных клапанов

В отдельных случаях в систему воздушной сети следует уста­навливать реле давления, сигнализирующие о недопустимом снижении давления воздуха в сети.

Усилие Р на штоке поршневого привода определяется по формулам:

(для приводов одностороннего действия);

(для приводов двухстороннего действия);

где р — давление сжатого воздуха в сети, МПа;

F— рабочая площадь поршня, м²;

T — суммарные потери на трение в уплотнении поршня и штока, МН;

q — усилие, возвратной пружины, МН.

Усилие Р на штоке диафрагменного привода определяется по формулам:

— (для диафрагм одностороннего действия);

— (для диафрагм двухстороннего действия),

где — коэффициент, учитывающий сопротивление растяже­нию диафрагм и зависящий от материала и толщины диафрагмы, а также от соотношения хода к ее диамет­ру; обычно принимается от 0,6 до 0,85;

р — давление сжатого воздуха, МПа;

F — рабочее сечение диафрагмы, м ²;

q — усилие возвратной пружины, МН.

Сильфонные приводы обладают всеми преимуществами диафрагменных приводов, но не позволяют получить больший ход. Действие сильфонного привода основано на способности гоф­рированной металлической коробки-сильфона изменять свою длину под действием разности давлений внутри коробки и сна­ружи ее. Эти изменения длины сильфона с помощью пропущен­ного через него штока передаются на рабочий орган.

Основным материалом для изготовления сильфонов служат полутомпаковая латунь и нержавеющая сталь.

При давлении до 0,4 МПа сильфон средних размеров (диа­метром 140 мм) может развить осевое усилие около 5—5,5 кН. Ход сильфона в общем случае прямо пропорционален числу его гофр, квадрату отношения наружного и внутреннего диаметров и обратно пропорционален кубу толщины его стенки.

При нагрузке, сильфона избыточным давлением р усилие Р на штоке составит (ориентировочно)

МН

где R_н,R_в— соответственно наружный и внутренний радиусы сильфона, м;

р — давление сжатого воздуха, МПа.

К группе пневматических относятся также вакуумные при­воды. Действие вакуумного привода основано на проявлении раз­ности атмосферного давления и давления в рабочей камере. Усилие зажима возрастает с увеличением этой разности и за­висит от площади камеры, находящейся под разряжением, и оп­ределяется по формуле

, МН

где р—степень разряжения в рабочей камере присоса, МПа:

F — площадь поверхности рабочей камеры, м ².

На рисунке 17 показаны некоторые из применяемых в промыш­ленности пневматических зажимных устройств, а на рисунке 18— разработанное ВПТИ тяжелого машиностроения вакуумное при­жимное устройство с механическим поджимом, предназначен­ное для сборки и сварки отдельных деталей и узлов металлоконструкций. Устройство механизирует операцию прижима сва­риваемых деталей, устраняя необходимость в изготовлении вре­менных приспособлений для прижима (скоб, хомутов, стяжек и пр.), и состоит из двух вакуумных чаш с эжектором и механиз­ма прижима.

Принцип работы вакуумного прижимного устройства заклю­чается в том, что после наложения двух вакуумных чаш на плоскость листа, к которому приваривается прижимаемая деталь, и включения эжектора создается разность давлении внутри и снаружи чаш, в результате чего происходит надежный присос прижимного устройства к листу.

Ручным домкратом создается усилие прижима поджатия де­тали около 12 кН.

ВПТИ тяжелого машиностроения спроектированы также ва­куумные прижимы с пневматическим и гидравлическим устрой­ствами для поджима свариваемых деталей.

а – поршневого, для прижима набора к обшивке плоскостных секций; б – диафрагменного, для крепления балок рамы вагона; в – диафрагменного, для крепле­ния деталей рамы автомобильного полу­прицепа

Рисунок 17 - Конструктивное оформление пневматических прижимов

Рисунок 18 - Вакуумное прижимное устройство с механическим поджимом (конструкции ВПТИ тяжелого маши­ностроения)

Гидравлический и пневмогидравлический приводы в сборочно-сварочных приспособлениях применяются относительно редко, лишь при необходимости обеспечить очень большие усилия за­жима и особенно тогда, когда получить их путем увеличения диаметра поршня пневмоцилиндра невозможно.

В гидравлическом приводе источником энергии вместо сжа­того воздуха служит жидкость (чаще всего масло), подаваемая в цилиндр под давлением 2—6 МПа и выше.

Скорость действия гидравлических приводов намного мень­ше, чем скорость действия пневматических приводов, что явля­ется их серьезным недостатком.

Расчет усилия на штоке гидроцилиндра ведется по тем же формулам что и расчет усилия на штоке пневмоцилиндра.

Пневмогидравлический привод сочетает преимущества бы­стродействующих пневматических приводов и высокие экономи­ческие преимущества гидравлических приводов. Такие системы позволяют преобразовать низкое давление воздуха в высокое давление масла.

Усилие на выходном штоке пневмогидропривода можно под­считать по формуле

где D — диаметр пневмоцилиндра, м;

d — диаметр гидроцилиндра, м;

P_n — усилие на штоке пневмоцилиндра, Н;

— к. п. д. привода ( =0,8—0,85).

На рисунке 19 в качестве примера показана гидравлическая скоба для сборки крановых балок коробчатого сечения, разра­ботанная и внедренная на Красноярском, заводе тяжелого ма­шиностроения. Гидроскоба имеет двенадцать горизонтальных гидравлических цилиндров, которые своими штоками прижи­мают вертикальные листы крановой балки к диафрагмам с мак­симальным усилием 23 кН на каждом штоке, при давлении масла 0,6 МПа. Два вертикальных гидравлических цилиндра, которые своими штоками через балочку прижимают вертикаль­ные листы крановой балки к горизонтальному листу и диаф­рагмам с максимальным усилием 106 кН, на каждом штоке, при давлении масла 6 МПа.

Гидроскоба установлена на рельсах, уложенных на специ­альном стенде для сборки балок мостовых кранов; передвигаясь по всей длине балки, скоба останавливается там, где необхо­димо прижать листы с боков и сверху в местах их соединения.

Рисунок 19 - Гидроскобы для сборки и сварки балок коробчатого сечения

Литература

6осн.[34-42].

Контрольные вопросы

1. Что ограничивает применение электромеханического привода для крепежных устройств?

2. По какому параметру производится выбор электродвигателя?

3. Что служит источником энергии в пневмоприводах?

4. Какие типы пневмоприводов могут быть использованы в крепежных устройствах?

5. На что следует уделять особое внимание при конструировании пневматических приводов?

6. Чем обусловлено редкое применение гидроприводов?

Дата добавления: 2015-08-20