Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Управляющие системы и автоматика

..pdf
Скачиваний:
5
Добавлен:
19.11.2023
Размер:
44.58 Mб
Скачать

Для трогания в обратном направлении сжатый воздух получает свободный выход через обратный клапан дросселя, в результате чего поверхность порш­ ня сразу же оказывается под давлением.

Цилиндры с двусторонним поршневым штоком благодаря его двойной опоре способны воспринимать большие поперечные усилия. При недостат­ ке места или опасности загрязнения могут срабатывать сигнальные элементы поршневого штока на стороне, противоположной рабочей стороне. Условные обозначения пневматических приводных элементов см. втаблице 13.

Таблица 13. Условные обозначения пневматических приводных элементов согласно нормам ДИН ИСО 1219 (ИСО — Международная организация по стандартизации)

Название

Пневмодвигатели

Двигатели без ограничения диа­ пазона изменения угла наклона

Поворотныедви­ гатели

(двигатели с огра­ ниченным диапа­ зоном изменения угла наклона)

Пневмоцилиндры

Цилиндры одно­ стороннего дейс­ твия

Пояснение

—с одним направлением те­ чения

—с двумя направлениями те­ чения

—например поворотный ци­ линдр

- сжатый воздух перемещает поршень только в одном на­ правлении

—возврат под действием вне­ шнего усилия

Условное обозначение

в подробном в упрощенварианте_____ ном варианте

 

—возврат с помощью воз­

ш

 

вратной пружины

 

 

Цилиндры дву­

—сжатый воздух перемещает

 

стороннего дейс­

поршень в обоих направле­

 

твия

ниях

 

 

—с односторонним поршне-

I

 

вым штоком

1,1 ---- ,1

 

—с двусторонним поршне-

_1_

 

вым штоком

Таблица 13. (окончание)

Название

Дифференци­ альные цилиндры

Цилиндры с успо­ коением

Преобразователь давления (мульти­ пликатор)

Пояснение

В результате усиленного пор­ шневого штока снижается расход воздуха при втягивании поршня_______________

—с нерегулируемым успокое­ нием со стороны днища

—с двусторонним нерегули­ руемым успокоением

-с односторонним регулиру­ емым успокоением

-с двусторонним регулируе­ мым успокоением

Условное обозначение

у

Пневматическое давление X преобразуется в более высокое пневматическое давление Y

в подробном

в упрощен-

варианте

 

ном варианте

х —

Y

х — Y

т ~ ^

т

У

Специальные исполнения цилиндров

Так называемый многопозиционный цилиндр получают, например, пу­ тем прифланцовывания друг к другу со стороны днища двух цилиндров дву­ стороннего действия. При равной длине хода обоих цилиндров пуск может осуществляться в трех, а при разной длине хода — в четырех постоянных по­ зициях (рис. 148).

Тандемные цилиндры используют, когда требуется создать большие уси­ лия при малом монтажном диаметре. Они состоят издвух установленныхдруг за другом цилиндров, у которых развиваемые поршнем усилия воздействуют на общий поршневой шток.

Уцилиндров с защитой от проворачивания нагрузки вращающего момен­ та могут восприниматься поршневым штоком. Благодаря плоской конструк­ ции поршня удается добиться восприятия вращающих моментов почти до 2 Нм.

Уцилиндра без поршневого штока (пневматические линейные приво­ ды) труба имеет зазор по всей длине хода. Восприятие усилия осуществля­ ется через специальную скобу, которая неподвижно соединена с поршнем и протянута сквозь прорезь в рубашке цилиндра (передача движения с геомет­ рическим замыканием). Уплотнение вдоль паза достигается за счет тонкой стальной ленты, закрывающей внутреннюю сторону отверстия по всей его длине. Между поршневыми уплотнениями стальная лента отгибается и про-

Таблица 14. (окончание)

Сила растяжения,

 

 

 

 

 

Я, при р = 6 бар

 

 

 

 

 

у цилиндров дву­

54

79

137 216

364 560 870 1480 2400 3890 6060

9960 15900

стороннего дейс­

 

 

 

 

 

твия

 

 

 

 

 

Длина хода, мм

 

 

 

 

 

у цилиндров

 

 

10,25,50

25, 50,80,100

- одностороннего

 

 

 

 

 

 

 

действия

 

 

 

 

 

— двустороннего

до

до

до

10, 25, 50, 80, 100, 160, 200, 250,320,400, 500

действия

160

200

320

 

 

Расчет цилиндров

Диаметр цилиндра рассчитывается на основе усилия, оказываемого на поршень или соответственно развиваемого поршнем. Это усилие F для поршня в неподвижном состоянии (зажимное усилие) зависит от рабочего давления рс, воздействующего на поверхность А поршня в нагруженном со­ стоянии (эффективная площадь поршня, или площадь поршня со стороны штока), и коэффициента полезного действия т) (таблица 15).

Таблица 15. Коэффициенты полезного действия

 

Цилиндр

Коэффициент полезного действия

Использование зажимного усилия:

0,8

-

цилиндр одностороннего действия

-

цилиндр двустороннего действия

0,9

Использование усилия смещения:

0,5... 0,6

—цилиндр двустороннего действия

У цилиндра одностороннего действия с возвратной пружиной сила натя­ жения пружины уменьшает зажимное усилие на 10%. Еще 10% потерь возни­ кают в результате трения. У цилиндра двойного действия КПД определяется исключительно потерями на трение (см. табл. 15).

При использовании усилия смещения подвижного поршня у цилиндра двойного действия расчеты должны производиться с коэффициентом полез­ ного действия, учитывающим следующие факторы:

дросселирование рабочего давления втрубопроводах и поперечных сечениях клапанов и самого цилиндра, неравномерное снижение давления отходящего воздуха,

трение поршня о стенки цилиндра и поршневого штока в направля­ ющих и разные сопротивления трению элементов, приводимых вдвижение цилиндром.

Расчет диаметра цилиндра

Задача:

Цилиндр одностороннего действия при давлении ре = 6 бар должен раз­ вить эффективное зажимное усилие F= 1600 Н. Какой диаметр должен иметь этот цилиндр, если необходимо учесть общие потери = 20% (ц = 0,8). Выбор диаметра осуществляется по таблице 14.

Решение:

F

1600Я- м2 1600#. Ю У = 3333мм2

6 * 105# ' 0,8 6-105Я*0,8

выбрано: d= 80 мм

Расчетрасхода воздуха

Поскольку данные касательно объема воздуха обычно даются в расчете на атмосферное давление, то при определении расхода воздуха вычисляется ра­ бочий объем и затем по закону Бойля-Мариотга р, V, = р2 V2(при Т= const) осуществляется пересчет на состояние всасывания. Расход воздухадля одного рабочего цикла (я = 1/мин) составит тогда для цилиндра двойного действия:

Pamb

Ониь —рабочий объем, А — площадь поршня, s —длина хода, pate — рабочее давление,

Рть~ атмосферное давление, я — число циклов переключений/мин.

В случае цилиндра одностороннего действия достаточно отбросить коэф­ фициент 2.

Задача:

Цилиндр двойного действия (d = 40 мм, s = 80 мм) функционирует с рабо­ чим давлениемре = 6 бар (pabs = 7 бар). Число переключений я составляет 50 в минуту. Каков расход воздуха для данной длины хода вл/мин?

Решение:

_ 2 d 2 n s p absn

WHub А

_ 2-0,402 4дм2 п-0,84л< 1бар• 50 41 бар мин

= 70,37 л/мин.

Если к QHub причислить потери порядка 20%, получим примерный общий расход воздуха Qges без учета потерь в трубопроводах и мертвых пространс­ твах цилиндра, потерь от утечек и потерь в штоковой полости цилиндра.

Повторение изакреплениематериала

1.Какие группы пневматических приводныхэлементов существуют?

2.Перечислите особые свойства пневматических двигателей.

3.Назовите два конструктивных исполнения цилиндров без поршневого штока.

4.Для чего служит регулируемое успокоение в цилиндре двойного дейс­ твия?

5.Приведите три примера использования цилиндров с двусторонним порш­ невым штоком.

6.Какие преимущества дает тандемное исполнение цилиндров?

7.Как действуют многопозиционные цилиндры?

8.Какими характеристическими показателями определяется пневмоци­ линдр?

9.От каких параметров зависит скорость движения поршня пневмоци­ линдра?

10.Как вычислить примерный общийрасход воздуха пневмоцилиндром?

2.3.5. Вентили и основные системы управления

Вентили могут управлять процессами пуска, останова и изменения на­ правления, а также регулировать давление и расход рабочей среды.

2.3.5.1.Графическое изображение вентилей

Вентили с несколькими четко установленными позициями могут находить­ ся в рабочем или нерабочем состояниях, то есть быть активизированы и не активизированы. Эти коммутационные положения отображаются в виде сле­ дующих друг за другом блоков (полей), причем число таких полей равно ко­ личеству возможных позиций переключения (см. табл. 16).

Таблица 16. Условные графические обозначения вентилей

Вентили с установленными позициями переключения

число полей = число позиций

 

| а | b |

а 0 b

 

2 позиции

3 позиции

 

стрелки в трубопроводе

 

 

ф

 

выпускные отверстия (слив содер­

0

жимого бака, выпуск воздуха)

 

пневматический

гидравлический

 

трубопровод

 

трубопровод