2 Расчет силового привода

В массовом и серийном производстве наибольшее приме­нение получили пневматические приводы. Это объясняется тем, что пневматические приводы приспособлений имеют простую конструк­цию, являются быстродействующими, просты в управлении, обла­дают надежностью и сравнительно недорого стоят. Общие техни­ческие требования на пневмоприводы даны в ГОСТ 18460—73.

Силовые пневматические приводы состоят из пневмодвигателей, пневматической аппаратуры и воздухопроводов.

Пневматические силовые приводы разделяют по виду пневмодвигателя на пневматические цилиндры с поршнем и пневматиче­ские камеры с диафрагмами.

По способу компоновки с приспособлениями поршневые и диафрагменные пневмоприводы разделяют на встроенные, прикрепля­емые и универсальные. Встроенные пневмоприводы размещают в корпусе приспособления и составляют с ним одно целое. Прикреп­ляемые пневмоприводы устанавливают на корпусе приспособления, соединяют с зажимными устройствами, их можно отсоединять от него и применять на других приспособлениях. Универсальный (при­ставной) пневмопривод — это специальный пневмоагрегат, приме­няемый для перемещения зажимных устройств в различных ста­ночных приспособлениях.

Пневматические поршневые и диафрагменные пневмодвигатели бывают одно- и двустороннего действия. В пневмодвигателях одностороннего действия рабочий ход поршня со штоком в пневмоцилиндре или прогиб диафрагмы в пневмокамере производится сжатым воздухом, а обратный ход поршня со штоком или диафраг­мы со штоком — под действием пружины, установленной на штоке. Пневмоприводы одностороннего действия применяют в тех случа­ях, когда при зажиме детали требуется сила, большая, чем при разжиме; пневмоприводы двустороннего действия — когда при за­жиме и разжиме детали в приспособлении требуется большая сила, например в приспособлениях с самотормозящимися зажимными устройствами.

Пневмоприводы по виду установки делятся на невращающиеся и вращающиеся. Невращающиеся пневмоприводы применяют в стационарных приспособлениях, устанавливаемых на столах свер­лильных и фрезерных станков, вращающиеся пневмоприводы — для перемещения зажимных устройств вращающихся приспособлений (патроны токарных станков). Пневмоприводы применяют также для зажимных устройств приспособлений, устанавливаемых на не­прерывно или периодически вращающихся круглых столах станков.

Замена в станочных приспособлениях ручных зажимов механи­зированными (пневматическими) дает большие преимущества:

1) значительное сокращение времени на зажим и разжим обраба­тываемых деталей (в 4—8 раз) вследствие быстроты действия (0,5—1,2 с) пневмопривода;

2) постоянство силы зажима детали в приспособлении;

3) возможность регулирования силы зажима детали;

4) простота управления зажимными устройствами приспо­соблений;

5) бесперебойность работы пневмопривода при измене­ниях температуры воздуха в цехе.

Недостатки пневматического привода:

1) нестабильная плав­ность перемещения рабочих элементов из-за сжимаемости воздуха, особенно при переменной нагрузке;

2) небольшое давление сжато­го воздуха в полостях пневмоцилиндра и пневмокамеры (0,39 – 0,49 МПа (4—5 кгс/см²);

3) относительно большие размеры пнев­моприводов для получения значительных сил на штоке пневмопри­вода.

Пневматические поршневые приводы.

• В поршневых пневмопри­водах одностороннего действия (рис. V.1, а) сжатый воздух пода­ется только в одну полость 1 пневмоцилиндра и перемещает пор­шень 2 со штоком 4 вправо при зажиме детали. При разжиме детали поршень 2 со штоком 4 отводится влево пружиной 3, уста­новленной на штоке, а воздух через золотник 5 крана 6 уходит в атмосферу.

• В поршневых пневмоприводах двустороннего действия (рис. V.1, б) сжатый воздух поочередно подается в полости 1 и 3 пневмоцилиндра и перемещает поршень 2 со штоком 4 при зажиме и разжиме деталей. Золотник 6 распределительного крана 5 при повороте рукоятки производит последовательную подачу сжатого воздуха в полость 1 или 3 пневмоцилиндра и выпуск воздуха из полостей 1 или 3 в атмосферу.

При расчете пневмоприводов определяют осевую силу на штоке поршня, зависящую от диаметра пневмоцилиндра и давления сжа­того воздуха в его полостях. Можно по заданной силе на штоке поршня и давлению сжатого воздуха определить диаметр пневмо­цилиндра. В приспособлениях с пневмоприводом следует определять время его срабатывания.

Расчет осевой силы Q на штоке поршневого привода производится по следующим формулам:

• для пневмоцилиндров одностороннего действия (рис. V.1, а)

;

• для пневмоцилиндров двустороннего действия (рис. V.1, б) при давлении сжатого воздуха на поршень в

  • бесштоковой полости

;

• и штоковой полости

где D – диаметр пневмоцилиндра (поршня), см;

d — диаметр штока поршня, см;

р = 0,40 —давление сжатого воздуха, МПа (р = 4 кгс/см²);

η = 0,85—0,9 КПД, учитывающий потери в пневмоцилиндре;

Q₁ – сила сопротивления возвратной пружины в конце рабочего хода поршня, Н (кгс).

Возвратная пружина на штоке при ее предельном сжатии (в конце рабочего хода поршня) должна оказывать сопротивление от 5% при больших до 20% при малых диаметрах пневмоцилиндра от силы Q на штоке пневмоцилиндра в момент зажима детали в приспособлении.

Практически применяют следующие размеры диаметров D ра­бочей полости цилиндров: 75, 100, 125, 200, 250, 300, 350 мм._

Определяют диаметр пневмоцилиндра двустороннего действия по заданной силе Q и давлению сжатого воздуха р.

В формуле для упрощения расчета опускается КПД, но для надежности зажима найденную силу Q на штоке увеличивают в 1,5 раза. Тогда формула для Q примет вид

,

откуда

Принимая р = 0,4 МПа (4 кгс/см²), находится диаметр пневмоцилиндра:

Найденный размер диаметра пневмоцилиндра округляют по нормали (таблица 107, таблица 17) и по принятому диаметру определяют действительную осе­вую силу Q на штоке по вышеперечисленным формулам.