Расчет пневмопривода

Исходными данными для расчета зажимных устройств с пневматическими силовыми узлами являются: сила закрепления заготовки Q, давление сжатого воздуха p, ход зажимного элемента L и время срабатывания t.

Наиболее прост расчет зажимного устройства прямого действия, когда в качестве силового привода используется пневмоцилиндр или пневмокамера. В этом случае находят силу на штоке пневмоцилиндра или пневмокамеры. Затем определяют их диаметр.

Силу на штоке пневиоцилиндра рассчитывают по формулам:

· Для толкающего пневмоцилиндра одностороннего действия:

· Для тянущего пневмоцилиндра одностороннего действия:

· Для толкающего цилиндра двустороннего действия:

· Для тянущего цилиндра двустороннего действия:

где, D – диаметр цилиндра, мм;

p – давление сжатого воздуха (0,3…0,63 МПа)

η – К.П.Д., учитывающий потери в цилиндре, зависит от диаметра.

При D= 150…200 мм η= 0,9…0,95.

q – сила сопротивления предельно сжатой пружины обратного хода, H.

При расчете силы на штоке пневмокамеры необходимо учитывать, что в связи с жестким креплением диафрагмы в корпусе не вся сила сжатого воздуха передается на шток. Часть этой силы, приходящаяся на кольцевую площадку 0,5(D-D ₁) передается корпусу. Поэтому полезную силу тяги P _шт на штоке односторонней пневмокамеры можно представить состоящей из силы P ₁, приходящейся на шайбу радиусом R ₁=0.5Dи силы P₂, приходящейся на кольцевую площадку, за вычетом силы q, необходимой для сжатия пружины:

Сила . Силу P можно определить, пренебрегая упругостью материала диафрагмы. Для этого выделим элементарную кольцевую площадку на текущем радиусе ρ шириной d_p. На эту площадку воздух действует с силой равной (величиной можно пренебречь). Допустим, что на шток камеры будет передаваться только часть этой силы, пропорциональная отношению , характеризующему положение элементарной кольцевой площадки:

Подставив выражения P₁ и P₂ в формулу для определения силы тяги, получим:

Величина силы P_шт зависит от положения диафрагмы в камере, которое непрерывно изменяется за время рабочего хода штока. Изменение силы P_шт объясняется зависимостью величины q и упругого сопротивления материала диафрагмы от хода штока.

Расчетный диаметр пневмодвигателя округляют до ближайшего стандартного значения, после чего определяют основные параметры пневмоцилиндра или пневмокамеры (длина хода штока, диаметр трубопроводов.)

Ход штока пневмокамеры при выпуклой диафрагме:

где h – стрела выпуклости.

При плоской диафрагме ход штока приближенно определяется её прогибом в центре по формуле:

где p – давление сжатого воздуха, МПа;

D – диаметр диафрагмы по линии ее защемлении, мм;

S – толщина диафрагмы, принимают во внимание только толщину тканевой основы, мм;

E – модуль упругости материала диафрагмы, МПа;

μ – коэффициент Пуассона материала диафрагмы.

По ГОСТ выбирают исходные размеры пневмодвигателя, по которым выполняется проверочный расчет, определяется сила на штоке привода с учетом выбранного диаметра и действительная сила закрепления заготовки, которая сравнивается с требуемой силой закрепления.

Если применяют шток в пневмоприводе диаметром меньше стандартного значения, его проверяют на прочность и устойчивость. Шток проверяют на прочность по формуле:

где P_шт – сила на штоке, H;

– допустимое напряжение материала штока на растяжение (сжатие), Па.

Если ход поршня , а сила на штоке толкающая, то шток рассчитывают на устойчивость. Для штока, жестко закрепленного одним концом в поршне

Дата добавления: 2015-09-02