Расчет пневмогидравлических зажимных механизмов

Пневмоцилиндры

Пневмоцилиндры могут быть неподвижного (рис. 2.28, а), качающегося (рис. 2.28, б, в) и вращающегося типов одно- или двухстороннего действия. Их диаметры нормализованы: 50, 60, 75, 100, 125, 150, 200, 250 и 300 мм.

Сила на штоке пневмоцилиндра

Рис. 2.28. Неподвижный (а) и качающиеся (б, в) пневмоцилиндры

 

откуда диаметр поршня

где — давление воздуха, = 0,4...0,6 МПа; — КПД, учиты­вающий потери на трение в пнев­моцилиндре.

Значение существенно зависит от диаметра D (рис. 2.29).

Рис. 2.29. Зависимость КПДпневмоцилиндра от диаметра поршня

Пневмокамеры

Пневмокамеры состоят из двух штампованных чашек 1 и 3 (рис. 2.30, а—в), между которыми находится резинотканевая диа­фрагма 2 толщиной 4... 10 мм. При подаче сжатого воздуха мем­брана давит на шток 4 через промежуточную шайбу, перемещая их вниз и создавая тем самым необходимую силу закрепления. Обратное движение поршня осуществляется с помощью пружи­ны 5. Срок службы пневмокамеры составляет примерно 10⁶ цик­лов. Для ее расчета необходимы следующие исходные данные: сила закрепления Q, давление р сжатого воздуха; ход L зажим­ного элемента; время т срабатывания устройства.

При проектировании определяют диаметр диафрагмы D (по силе закрепления Q), ее толщину S и максимальный ход штока L. Сила Q на штоке постоянно изменяется, и в конце его хода   Q ≈ 0 (рис. 2.30, г), так как давление сжатого воздуха уравнове­шивается упругим растяжением диафрагмы. Результаты исследования пневмокамер показывают, что сила Q на штоке макси­мальна в момент подачи сжатого воздуха в камеру. Для проме­жуточных положений штока ее определяют для выпуклой, для плоской без защемления и для защемленной диафрагмы соот­ветственно по следующим формулам:

Рис. 2.30. Пневмокамеры с выпуклой (а), плоской (б) и защемленной диафрагмой (в), а также зависимость силы закрепления на штоке от

хода толкателя (г)

Толщину диафрагмы рассчитывают из условия ее прочности. Так, для плоской диафрагмы

а для защемленной

Здесь С — коэффициент, зависящий от отношения D / d = а; т— перемещение штока в долях от — коэффициенты, зависящие от а; — максимальное напряжение в тканевой основе диафрагмы, = 40 МПа.

При плоской диафрагме ход штока

а в случае выпуклой диафрагмы

где Е — модуль упругости материала мембраны, Е = 600 МПа.

 

Гидроцилиндры

Гидроцилиндры имеют много общего в конструкции с пнев­моцилиндрами, но в качестве рабочей жидкости в них исполь­зуют масло под давлением р ≥ 6 МПа. Преимущества гидроци­линдров: малые габариты (вследствие большого давления), бес­шумность, большая развиваемая сила Q, точное регулирование скорости

перемещения поршня; недостат­ки — необходимость гидросистемы (на­сос, трубы и т. п.), возможные утечки мас­ла и связанные с этим загрязнения.

Гидроцилиндры исполь-зуют одно- или двухсторон-него действия (рис. 2.31). Диаметр их зеркала нормализован (40, 50, 60, 75 и 100 мм). Площадь и диа­метр поршня гидро-цилиндра определя­ют по формулам

 

Рис. 2.31. Прихват с гид­роцилиндром двухсто­роннего действия

где — давление масла в гидросистеме.

 

 

Для выбора насоса вычисляют его се­кундную

производительность Θ  и мощ­ность привода N:

где L — ход штока; — объемный КПД насоса; — механи-

ческий КПД системы.

Гидравлическая система может работать от шестеренчатого, лопастного или плунжерного насосов.