Пневмоповоротники

Конструкция пневмоповоротников

150 руб.

Описание товара

Конструкция пневмоповоротников

       Пневмоповоротники  представляют собою пневмомеханическое устройство позволяющее получить реверсивный поворот выходного вала на некоторый фиксированный угол.  При этом существуют специальные виды пневмоповоротников, позволяющие получать нереверсивный поворот и поворот на несколько фиксированных положений. Серийно выпускаемые пневмоповоротники имеют три основные конструктивные схемы, это:

  • лопастный пневмоповоротник (см. Рис 1а),
  • моноблок со  встроенной зубчато-реечной передачей, приводимый двухпоршневым пневмоцилиндром (см. Рис 1б),
  • моноблок с двумя встроенными зубчато – реечными  передачами и двумя двухпоршневыми пневмоцилиндрами (см. Рис 1в).

1

      На Рис 1а показан общий вид малогабаритного неполноповоротного пневмоповоротника производства фирмы «FESTO» и его конструктивная схема. При его оснащении регулируемыми упорами с амортизаторами, угол поворота можно регулировать бесступенчато, в то время как остальные два типа пневмоповоротников выпускаются в с фиксированным углом поворота в четырех исполнениях 900, 1800, 2700, 3600 и допускает регулировку упорами в пределах 3-50. На Рис 1б показан общий вид пневмоповоротника второго типа производства фирмы «CAMOZZI» и его конструктивная схема. Он применяется в качестве пневмопривода вращательного движения механизмов с потребным  крутящим моментом Мкр = 7 – 306 Нм при давлении 0,6 МПа. На Рис 1в показан общий вид третьего типа пневмоповоротника призводства фирмы «FESTO» и его конструктивная схема. Он применяется в качестве пневмопривода вращательного движения механизмов с потребным  крутящим моментом Мкр = 0,5 – 50 Нм при давлении 0,6 МПа.

      Три эти конструктивные схемы покупных пневмоповоротников позволяют осуществлять компоновку широкого спектра механизмов, ведущее звено которых совершает прерывистое вращательное движение, однако в ряде случаев применяется пневмоповоротный привод оригинальной конструкции, что обычно диктуется условиями ограниченного пространства в котором его требуется разместить, или другими требованиями и ограничениями. При этом, как правило, в качестве привода шестерни используется пневмоцилиндр традиционной конструкции со штоком-рейкой.

2

      На Рис 2 показана типовая конструкция лопастного пневмоповоротника. Он состоит из корпуса 1, содержащего внутреннюю цилиндрическую полость 2, со стационарной перегородкой 7, ротора в сборе, включающего центрально расположенный вал 5 и жестко закрепленную на нем лопасть 3, а также торцевых уплотнительных шайб 11 и торцевых крышек 10 и 14. В расточках этих крышек установлены опорные подшипники 15, в которых вращается вал 5 ротора. Полость 2 заключенная между ротором и корпусом 1 разделена перегородкой 7 и лопастью 5 на две рабочие А и В.  Каждая из этих камер через подводящие отверстия 6 и 9 может соединяться с источником сжатого воздуха или с атмосферой. Герметизация камер А и В осуществляется уплотнением лопасти 3 и уплотнением  между перегородкой 7 и валом 5 ротора, осуществляемое пружиной 12. Уплотнение лопасти 3  состоит из листовых резиновых (пластмассовых) прокладок 4 имеющих прямоугольное сечение, размеры и форма которых  с высокой точностью соответствует размерам и форму уплотняемой камеры. Уплотнительные прокладки 4 крепятся к лопасти 3 планками  17 и винтами 16. Стационарная перегородка 7 по плотной посадке  установлена в ответном прямоугольном пазу корпуса 1 и закреплена в нем посредствам комплект винтов 13. Работает лопастной пневмоповоротник следующим образом. При подаче сжатого воздуха через отверстие 6 в камеру В на лопасть действует усилие равное произведению давления воздуха на площадь лопасти 3, в результате чего на роторе возникает крутящий момент равный произведению силы действующей на лопасть 3 на ее средний радиус от оси вращения вала 5. Этот крутящий момент поворачивает вал 5 по часовой стрелке. В это время камера А соединена с атмосферой. Поворот лопасти происходит до ее упора в стационарную перегородку 7, толщина которой определяет предельный угол поворота лопасти 3, также как и толщина последней. Для возврата вала 5 в исходное положение сжатый воздух подается в камеру А, а из камеры В воздух сбрасывается в атмосферу.

   Рис 3Рис 3 Конструкция лопастного превмоповоротника с повышенным
быстродействием.

        На Рис 3 показана конструкция лопастного превмоповоротника с повышенным быстродействием. Он содержит корпус 1, в котором расположена лопасть 2 с двумя закрепленными на ней поршнями 4, разделяющая его на две полости 3, при этом каждый из поршней 4 при нахождении лопасти 2 в одном из крайних положений, за счет наличия уплотнения, герметично перекрывает отверстие 9, соединяющее соответствующую полость 3 с рабочей камерой 10, в которой перемещается лопасть 2. Полости 3 соединяются с источником сжатого воздуха посредствам встроенных в корпус 1 клапанов 5 с толкателями 6, а для сброса воздуха в атмосферу из камеры 10 в корпусе 1 выполнено отверстие 8. Для фиксации лопасти 2 в корпус 1 встроен палец 7 с электромагнитным приводом 11.
Работает пневмоповоротник следующим образом. В исходном положении сжатый воздух подается в одну из полостей 3 (например в левую, как показано на Рис 2). Начало цикла работы пневмоповоротника начинается с включения электромагнитного привода 11 и втягивания пальца 7, который при этом расфиксирует лопасть 2 и она под действием сжатого воздуха находящегося в левой полости 3 поворачивается против часовой стрелки (поскольку левая полость 3 уже находилась под давлением время поворота лопасти 2 значительно сокращается). В крайнем правом положении лопасть 2 фиксируется пальцем 7, электромагнитный привод которого при этом выключается. В конце поворота лопасти 2 она воздействует на толкатель 6 правого клапана 5, который открывается и дает возможность сжатому воздуху поступать в правую полость 3, которая при этом герметично за-крыта поршнем 4. В это время давление в левой полости 3, которая соединена с рабочей камерой 10 падает, поскольку воздух сбрасывается в атмосферу через отверстие 8, что приводит к закрытию левого клапана 5. Поворот лопасти 2 по часовой стрелке выполняется при втягивании пальца 7, управляемого электромагнитным приводом 11. При этом пнемоповоротник работает описанным выше образом.

Рис 4Рис 4 Конструкция лопастного пневмоповоротника имеющего три фиксированных положения.

           На Рис 4 показана конструкция лопастного пневмоповоротника имеющего три фиксированных положения. Он содержит корпус 1 с крышкой 2, образующие круговую рабочую камеру 3, в которой расположены разделитель 4, с воздухоподводящими каналами 5 и 6, основная лопасть 7, жестко закрепленная на валу 8 и дополнительная лопасть 9 с хвостовиком 10, свободно установленная на валу 8. Угол между смежными плоскостями хвостовика 10 и разделителя 4 в исходном положении равен α_1 (дискретность пневумоповолротника). В основной и дополнительной лопастях выполнены расточки 11, 12, 13 и 14 соответственно, причем расточки 11, 12 и 13 связаны с каналом 15, выполненном в корпусе 1, а расточка 14 с каналом 6 разделителя 4. каналы 6 и 15 поочередно соединяются с источником сжатого воздуха или с атмосферой, а канал 5 постоянно связан с источником сжатого воздуха, давление которого равно половине давления питания.

        Работает пневмоповоротник следующим образом Для поворота вала 8 на угол α1 в расточку 14 по каналу 6 подается сжатый воздух под давлением питания. В результате чего дополнительная лопасть 9 поворачивается по часовой стрелке, и взаимодействуя при этом с основной лопастью 7, поворачивает вал 8, который останавливается тогда, когда хвостовик 10 упрется в разделитель 4, что соответствует повороту на угол α1. Для поворота вала 8 на угол α2 воздух под давлением подается в расточку 13 по каналу 15, а расточка 14 через канал 6 соединяется с атмосферой. При этом основная лопасть 7 вместе с валом 8 поворачивается до упора в хвостовик 10, после чего вал 8 останавливается, поскольку в канал 5 подается сжатый воздух под давлением равным половине давления питания. Для поворота вала 8 на угол α3 сжатый воздух подается в расточки 13 и 14 по каналам 6 и 15 соответственно. При этом дополнительная лопасть 9 поворачивается по часовой стрелке до тех пор пока хвостовик 10 не упрется в разделитель 4 и вместе с ней вал 8 вращается в том же направлении до упора в хвостовик 10. Для возврата вала 8 в исходное положение расточки 13 и 14 через каналы 6 и 15 сообщаются с атмосферой и основная лопасть 7 под давлением сжатого воздуха поступающего по каналу 5 поворачивается против часовой стрелки, и в конце хода, воздействуя на дополнительную лопасть 9, вместе с ней и валом 8 возвращается в исходное положение.

Рис 5Рис 5 Конструкция пневмоповоротника имеющего семь фиксированных положений вала

         На Рис 5 показана конструкция пневмоповоротника имеющего семь фиксированных положений вала. Он содержит корпус 1, крышки 2 и 3, вал 4 выполненный за одно целое с лопастью 6, перегородку 6, каналы питания 7, 8, 9, позиционные каналы 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, связанные через клапаны 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23 с атмосферой. Лопасть 5 и перегородка 6 образуют полости 24 и 25. На лопасти 5 установлен уплотняющий элемент 26 подпружиненный пружиной 27.

           Работает пневмоповоротник следующим образом. В исходном состоянии полости 24 и 25 сообщены с каналами 8 и 9, а лопать 4, находящаяся в положении, показанном на Рис 4, перекрывает позиционный канал 10, клапан 17 которого сообщается с атмосферой. При включении одного из клапанов, например 19 и выключении клапана 17 (отсоединении канала 10 от атмосферы), канал 12 сообщается с атмосферой и перепад давлений в полостях 24 и 25 поворачивает лопасть 4 против часовой стрелки в сторону открытого канала 12, поворачивая при этом вал 5 в том же направлении. Поворот продолжается до тех пор пока уплотняющий элемент 26 не перекроет канал 12. Пневмоповоротник работает аналогичным образом при открытии любого из клапанов 18 – 23.

Рис 6Рис 6 Конструкция пневмоповоротника с регулируемым боковым зазором в
зубчато – реечной передаче.

     Одним из основных требований предъявляемых к конструкции пневмоповоротников второго и третьего типа (см. Рис 1) является обеспечение требуемой величины бокового зазора в зубчато – реечной передаче, или даже обеспечение беззазорного зубчатого соединения. На Рис 6 показана конструкция пневмоповоротника с регулируемым боковым зазором в зубчато – реечной передаче. Он содержит корпус 1, две гильзы 2 в которых размещены поршни 3, соединенные посредствам болтов 7 с зубчатой рейкой 4, находящейся в зацеплении с зубчатым колесом 5, а также устройство для регулировки бокового зазора в зубчато – реечной передаче. Это устройство представляет собою кронштейн 9, выполненный в виде плоской плиты и двух щек расположенных перпендикулярно к ней, в отверстиях которых расположены оси 10 с шарнирно установленными на них двумя роликами 8, которые размещены симметрично относительно радиальной оси 11 зубчатого колеса 5. Устройство установлено на корпусе 1 посредствам прокладок 14 и закреплено болтами 15. Гильзы 2 с торца закрыты крышками 18 с подводящими отверстиями 16 и 17 и крепятся к корпусу 1 пневмоповоротника посредствам болтов 6.

Работает пневмоповоротник следующим образом. При подаче сжатого воздуха в канал 16 правой крышки 18 поршень 3 и связанный с ним зубчатая рейка 4 перемещается влево, и при этом поворачивает против часовой стрелки зубчатое колесо 5, находясь с ним в постоянном зацеплении (при этом воздух из левой гильзы 2 через отверстие 17 в левой крышке 18 сбрасывается в атмосферу). Для поворота зубчатого колеса 5 в обратном направлении сжатый воздух подается в отверстие 17 в левой крышке 18, а из правой крышки 18 через отверстие 16 сбрасывается в атмосферу. Регулировка бокового зазора в зубчатом зацеплении осуществляется подбором прокладок 14 устанавливаемых меду корпусом 1 и плоскостью кронштейна 9 регулировочного устройства. При этом ролики 8 воздействуя на рейку 4 регулируют ее радиальное положение относительно зубчатого колеса 5.

             Важным показателем работы пневмоповоротника является стабильность скорости вращения выходного вала и возможность ее регулирования в широком диапазоне. Однако сжатый воздух не может обеспечить высокий уровень стабильности скорости ввиду его сжимаемости, что имеет место при изменении внешней нагрузки, и не обеспечивает плавной регулировки скорости, особенно при медленном движении поршня. Для обеспечения этих параметров пневмопривода используется масло низкого давления (p ≤ 1,0 =МПа)

Рис 7 Конструкция пнемоповоротника с гидравлическим устройством для стабилизации скорости поворота выходного вала

            На Рис 7 показана конструкция пнемоповоротника с гидравлическим устройством для стабилизации скорости поворота выходного вала. Он содержит размещенный в горизонтальной расточке корпуса 1, закрытой с торцев крышками 5 и 6 плунжер 2 состоящий из поршней 3 и 4 соединенных общим щтоком, на котором нарезаны зубья 18, находящиеся в зацеплении с зубьями зубчатого колеса 11. закрепленного на выходном валу пневмоповоротника (выходной вал на Рис 7 не показан), при этом поршни 3 и 4 во внутренней полости корпуса 1 образуют две рабочие камеры пневмоповоротника 7 и 8. В плунжере 2 с обоих торцев выполнены глухие отверстия разделенные перегородкой 14 в которых установлены дополнительные плунжеры 16 и 17, образующие полости 12 и 13, соединенные между собою системой каналов и дросселем 15 расположенными в перегородке 14. Для подвода сжатого воздуха в рабочие камеры пневмоповоротника 7 и 8 в крышках 5 и 6 выполнены соответствующие каналы и установлены штуцера 9 и 10.
Работает пневмоповоротник следующим образом. При подаче сжатого воздуха в рабочую камеру 7 плунжер 2 вместе с поршнями 3 и 4 начинает перемещаться влево, при этом масло, находящееся в камере 13,плунжером 17 через каналы в перегородке 14 и дроссель 15 вытесняется в камеру 12. В это время сжатый воздух из рабочей камеры 8 через каналы в крышке 6 и штуцер 10 сбрасывается в атмосферу. Для осуществления поворота зубчатого колеса 11 с выходным валом в противоположную сторону сжатый воздух подается в рабочую камеру 8, а из камеры 7 сбрасывается в атмосферу, при этом, масло находящееся в камере 12, плунжером 16 через каналы в перегородке 14 и дроссель 15 вытесняется в камеру 13. Величина скорости перемещения плунжера 2 и скорости поворота, зацепляющегося с его зубьями 18, зубчатого колеса 11 с выходным валом пневмоповоротника определяется настройкой дросселя 15, при этом перетекание масла благодаря его практической несжимаемости обеспечивает постоянство скорости в течении всего цикла работы пневмоповоротника, как при прямом так и при обратном ходе плунжера 2.

Рис 7Рис. 8. Конструкция пневмоповоротника с торможением выходного вала в крайних положениях.

         Еще одним важным требование предъявляемым к работе пневмоповоротника явялется обеспечение плавного торможения в конце поворота выходного вала. На Рис 8 показана конструкция пневмоповоротника с торможением выходного вала в крайних положениях. Привод содержит корпус 1 с каналами для подвода воздуха 8 и 9, в котором расположены гидрополость 2, рабочие пневмополости, 3 – прямого хода и 4 обратного хода и связанные общим штоком 5, поршни 6 и 7. Гидроемкость 2 расположена кооксиально пневмополости обратного хода 4 и соединена с последней посредствам каналов 10,11,12,13. В верхней части гидроемкости 2 установлен сепаратор 14 предназначенный для уменьшения скорости входящего в него потока воздуха. В поршень 6 встроен плавающий плунжер 15, поджатый пружиной 16. На штоке 5 закреплена зубчатая рейка 17 находящаяся в зацеплении с шестерней 18 и поджатая к ней роликами 19 для разгрузки штока 5 от радиальных усилий, возникающих при передаче крутящего момента в зубчато – реечной передаче. В поршень 6 встроен плавающий плунжер 20 поджатый пружиной 21. Плунжеры 15 и 21 при нахождении поршней 6 и 7 в крайних положениях перекрывают соответственно каналы 12 и 22. Истечение масла через канал 13 регулируется клапаном 23, а воздуха через канал 9 величиной дросселирующего отверстия 24. В исходном положении (как показано на Рис 7) пневмополость прямого хода 3 соединена с атмосферой посредствам воздухораспределителя (на Рис 8 не показан), а пневмополость обратного хода 4 заполнена маслом, при этом гидрополость 2 частично заполнена маслом, находящимся под давлением сжатого воздуха подаваемого через тот же воздухораспределитель.

         Работает поворотный пневмопривод следующим образом. Сжатый воздух через канал 9 и 22 поступает в пневмополость прямого хода 3, а канал 8 при этом соединен с атмосферой. Под действием сжатого воздуха плунжер 20 перемещается влево, открывая канал 22 и поршень 7 перемещается влево со скоростью определяемой перетеканием масла из полости обратного хода 4 по каналам 12, 10, 11 в гидроемкость 2. При этом рейка 17, перемещаясь вместе со штоком 5, вращает шестерню 18. В конце хода плунжер 15 перекрывает канал 12 и дальнейшее перетекание масла из пневмополости 4 и гидрополость 2 происходит через канал 13 и клапан 23, что приводит к замедлению скорости движения поршней 6 и 7 в конце хода влево. При обратном ходе пневмопривода сжатый воздух поступает в канал 8, а канал 9 соединяется с атмосферой, при этом, торможение в конце хода происходит после перекрытия канала 22 плунжером 20 и дросселирования воздуха через отверстия 24.

Рис 8Рис 9 Конструкция трехпозиционного пневмоповоротника со сдвоенным зубчато – реечным механизмом.

          На Рис 9 показана конструкция трехпозиционного пневмоповоротника со сдвоенным зубчато – реечным механизмом. Он содержит корпус 1, в котором расположены два двухпоршневых пневмоцилиндра 2 штоки – рейки 3, которых одновременно находятся в зацеплении с шестерней 4, выполненной за одно целое с валом 5, на котором закреплен диск 6 с радиальным выступом 7 и диски 8 и 9 с торцевыми выступами 10 и 11. Концентрично оси вала 5 на корпусе 1 крепится коробка 12, на стержнях 13 которой закреплены упоры 14 и тормозные пневмопереключатели 15, управляемый пневмоцилиндром 16 упор, выполненный в виде установленного на штоке 17 пневмоцилиндра 16 поворотного звена 18, снабженного роликом 19 и ограничителем 20 угла поворота. Упоры крайних положений 14 имеют конусные концы и установлены в коробке 12 с возможностью регулировки их осевого положения.
Работает трехпозиционный пневмоповоротник следующим образом. В исходном состоянии на выходной вал 5 подается холостой крутящий момент, обеспечивающий контакт упорного устройства с выступом соответствующего диска. При поступлении команды на поворот в промежуточную позицию, выдвигается шток 17 пневмоцилиндра 16 с поворотным звеном 18 и роликом 19 и одновременно на выходной вал 5 подается рабочий крутящий момент соответствующего направления (величина крутящего момента регулируется давлением сжатого воздуха, а направление подачей воздуха в соответствующие поршневые полости пневмоцилиндров 2). При подходе вала 5 к промежуточному положению система пневмоавтоматики производит торможение с последующим уменьшением крутящего момента до значения холостого хода, а выступ 7 диска 6 находит на ролик 19 поворотного звена 18, и поворачивая последнее, занимает относительно штока 17 пневмоцилиндра 16 симметричное положение. При необходимости продолжать движение вала 5 в том же направлении, шток 17 пневмоцилиндра 16 вместе с поворотным звеном 18 и роликом 19 втягивается, освобождая выступ 7 диска 6, а на выходной вал 5 подается рабочий крутящий момент. В результате этого выступ 10 диска 8 (или выступ 11 диска 9 в зависимости от направления вращения вала 5) доходит до упора 14 и останавливается вместе с валом 5, придя в свое крайнее положение. Поворот выходного вала 5 в обратном направлении выполняется аналогичным образом, при этом сжатый воздух подается в противоположные поршневые полости пневмоцилиндров 2. Настройка конечных положений выходного вала 5 осуществляется путем регулировки осевого положения упоров 14.

Рис 9Рис 10 Конструкция пневмоповоротника с неограниченным углом поворота.

          На Рис 10 показана конструкция пневмоповоротника с неограниченным углом поворота. Он содержит корпус 1, на котором размещены основной пневмоцилиндр 2, дополнительный пневмоцилтиндр 3, воздухораспределительный узел 4, состоящий из поворотных кранов 5, 6 и 7. В основном пневмоцилиндре 2 установлены поршни 8 и 9, жестко соединенные с рейками 10 и 11, а перпендикулярно оси пневмоцилиндра 2 в опорах скольжения 12 установлен выходной вал 13 с возможностью перемещения в осевом направлении. Вал 13 снабжен поводком 14, взаимодействующим попеременно с пазами, выполненными на торцах шестерен 15 и 16, свободно установленных на валу 13 и ограниченных от осевого смещения опорами 12 и втулкой 17. При этом шестерня 15 зацепляется с рейкой 10, расположенной под выходным валом 13, а шестерня 16 – с рейкой 11, расположенной над выходным валом 13. Один конец выходного вала 13 соединен через поводок 18 с гайкой 19, а другой – со штоком 20 дополнительного пневмоцилиндра 3, при этом другой конец штока 20 через тягу 21 связан с золотником 22 крана 6. Полости дополнительного пневмоцилиндра 3 соединены каналами с краном 5, золотник 23 которого через двуплечий рычаг шарнирно установленный на панели воздухораспределительного узла 4 взаимодействует поочередно с поршнями 8 и 9 через упоры рейки 11. Кран 6 соединен каналами 25 и 26 с краном 7. Под плоскостью золотника 27 крана 7 с каждой стороны от диаметрально расположенных выходных отверстий каналов 25 и 26 на расстоянии соответствующем угловому ходу золотника 27, выполнены отверстия, образующие по два выходных канала 28 и 29, соединенные через каналы 30 и 31 с полостями основного пневмоцилиндра 2, а на золотнике 27 выполнены два закрытых паза 32 и 33, соединяющие накрест расположенные отверстия выходных каналов 28 и 29 с входными каналами 25 и 26.
Работает пневмоповоротник следующим образом. В исходном положении поршни 8 и 9 с рейками 10 и 11 находятся в правой части пневмоцилиндра 2, а шток 20 дополни-тельного пневмоцилиндра 3 находится в левом положении, при этом поводок 14 сцеплен с шестерней 16. (см. Рис 7). при переключении рукоятки крана 7 вправо сжатый воздух через золотник 22крана 6 по каналу 26 подается под полость золотника 27 и через его паз 33 и каналы 29 и 31 поступает в правую полость основного пневмоцилинлдра 2. поршни 8 и 9 с рейками 10 и 11 начинают движение влево, вращая шестерню 16, выходной вал 13 и гайку 19 против часовой стрелки, при этом шестерня 15 свободно вращается на валу 13 в противоположную сторону. В конце хода поршней 8 и 9 вправо, упор рейки 11 поворачивает рычаг 24 и тем самым переключает кран 5, который после этого начинает подавать сжатый воздух через золотник 23 в левую полость дополнительного пневмоцилиндра 3, шток 20 которого при этом перемещает вал 13 вправо до сцепления поводка 14 с шестерней 15. В конце хода штока 20 вправо тягой 21 переключается золотник 22 крана 6 и сжатый воздух через канал 25, паз 32 и каналы 28 и 30 поступает в левую полость пневмоцилиндра 2, в результате чего его поршни 8 и 9 с рейками 10 и 11 движутся вправо, вращая шестерню 15, выходной вал 13 и гайку 19 в том же направлении (против часовой стрелки). Далее цикл работы пневмоповоротника повторяется. При возрастании технологического усилия приложенного к выходному валу 13 до величины превышающей приведенный к нему крутящий момент (например при работе на жесткий упор), вал 13 останавливается, при этом за счет настройки гайки 19 поршни 8 и 9 с рейками 10 и 11 останавливаются не доходя до крайнего положения. Для вращения выходного вала 13 в противоположную сторону рукоятку крана 7 переводят влево, при этом сжатый воздух через паз 33 и каналы 28 и 30 подается в левую полость пневмоцилиндра 2 и поршни 8 и 9 с рейками 10 и 11 начинают двигаться вправо, при этом шестерня 16 сцепленная посредствам поводка 14 с валом 13 начинает вращать его вместе с гайкой 19 в противоположном направлении (по часовой стрелке). Далее цикл работы пневмоповоротникам осуществляется в том же порядке как было описано ранее. Такая конструкция пневмоповоротника позволяет работать с неограниченным углом поворота выходного вала, без холостых ходов основного пневмоцилиндра.

Рис 11 Конструкция пневмоповоротника с дискретным поворотом выходного вала.

         На Рис 11 показана конструкция пневмоповоротника с дискретным поворотом выходного вала. Он содержит корпус 2, в котором выполнена внутренняя перегородка 29 образующая в нем две полости, при этом правая полость, в которой размещен поршень 3 со штоком 4, а в левой полости расположен механизм преобразования поступательного движения штока 4 во вращательное движение выходного вала 1 пневмоповоротника. Поршень 3 и шток 4 образуют в правой полости корпуса 2 две рабочие камеры поршневую 5 и штоковую 6. Вал 1 жестко соединен с барабаном 7, который установлен с помощью подшипников 28 на стпице 17, закрепленной на перемычке 29 корпуса 2, в центральном отверстии 16 которой расположен шток 4. Механизм преобразования движения состоит из двух стаканов 10 и 11 на которых закреплены пальцы 8, 9 и выполнены торцевые зубья 12 и 13, поочередно взаимодействующие с клиновыми толкателями 14 и 15 , установленными в радиальных отверстиях 18 и 19 штока 4, при этом стакан 10 установлен на ступице 17, а стакан 11 установлен на ступице стакана 10 посредствам подшипника 24, а пальцы 8 и 9 контактируют со спиральными канавками 25 и 26 соответственно выполненными на внутренней поверхности барабана 7. В штоке 4 выполнено центральное отверстие 21 в котором установлена пружина сжатия 20, торцы которой упираются в толкатели 14 и 15, фиксируя их осевое положение, при этом последние пропущены в продольные пазы 22 и 23 ступицы 17. Для регулировки величины хода поршня 3 со штоком 4 в резьбовом отверстии задней стенки корпуса 2 установлен упор 27.

      Работает пневмоповоротник следующим образом. При подаче сжатого воздуха в штоковую камеру 6 поршень 3 со штоком 4 перемещается вправо. При этом клиновая поверхность толкателя 14 выходит из зацепления с торцевыми зубьями 12 стакана 10, а кли-новая поверхность толкателя 15 входит в зацепление с торцевыми зубьями 13 стакана 11, и стаканы 11 и 10 перемещаются по ступице 17 в том же направлении. Поскольку стакан 11 зафиксирован от поворота относительно ступицы 17 толкателем 15, то палец 9 стакана 11 воздействуя на соответствующий участок спиральной канавка 26 поворачивает барабан 7 вместе с выходным валом 1 на определенный угол, величина которого определяется расстоянием L между тоцами поршня 3 и упора 27. Одновременно стакан 10 рассоединенный с толкателем 14 взаимодействуя своим пальцем 8 со спиральной канавкой 25 поворачивается в обратном направлении на такой же угол. При подаче сжатого воздуха в поршневую камеру 5 поршень 3 со штоком 4 перемещается влево. При этом клиновая поверхность толкателя 14 входит в зацепление с торцевыми зубьями 12 стакана 10, а клиновая поверхность толкателя 15 выходит из зацепление с торцевыми зубьями 13 стакана 11, и стаканы 11 и 10 перемещаются по ступице 17 в том же направлении. В результате этого палец 8 стакана 10 взаимодействуя с соответствующим участком спиральной канавки 25 поворачивает с барабан 7 с выходным валом 1 в том же направлении что и при движении поршня 3 со штоком 4 вправо, а стакан 11 расцепленный с толкателем 15 взаимодействуя своим пальцем 9 со спиральной канавкой 26 поворачивается в обратном направлении. Таким образом, при последовательной подаче сжатого воздуха в рабочие камеры пневмоповоротника происходит последовательный поворот его выходного вала на фиксированный угол одном направлении.

Рис 10Рис. 12 Конструкция реверсивного пневмоповоротника с неограниченным углом
поворота выходного вала

         На Рис 12 показана конструкция реверсивного пневмоповоротника с неограниченным углом поворота выходного вала, в котором преобразующий механизм встроен в поршень. Он состоит из корпуса 1, в котором размещается поршень 2, зафиксированый от проворота шпонкой 3, во внутренней полости которого расположен механизм, преобразующий поступательное движение поршня 2 во вращаетельное движение выходного вала 7 пневмоповоротника. Преобразующий механизм содержит резьбовую втулку 8 с кулачками 9 и 10, имеющими возможность взаимодействия с ответными кулачками 5 и 6 поршня 2, стаканы 12 и 13 поджатые пружинами 14 и 15 к упорным выступам 16 и 17 поршня 2 и к торцам 18 и 19 резьбовой части 11 выходного вала 7. В верхней и нижней частях корпуса 1 выполнены отверстия 21 и 20 для подвода сжатого воздуха. Резьбовое соединение вала 7 и втулки 8 несамотормозящееся.
Работает пневмоповоротник следующим образом. При отсутствии сжатого воздуха пружины 14 и 15 воздействуют через втулки 12 и 13 на упоры 16 и 17 поршня 2 и торцы 18 и 19 резьбовой части 11 выходного вала 7 и таким образом удерживают резьбовую гайку 8 в положении, при котором отсутствует зацепление кулачков 5 и 6 поршня 2 с кулачками 9 и 10 гайки 8 (преобразующий механизм находится в нейтральном положении). При подаче сжатого воздуха в отверстие 21, поршень 2 начинает перемещаться вниз, при этом сжимает пружину 14 и вводит в зацепление кулачки 5 поршня 2 с кулачками 9 гайки 8, фиксируя ее от разворота. Далее поршень начинает двигаться вместе с гайкой 8 которая взаимодействуя своей внутренней резьбой с ответной резьбовой поверхностью выходного вала 7 заставляет последний совершать поворот, величина которого определяется углом наклона резьбы и ходом поршня 2 с гайкой 8. При сбросе сжатого воздуха из отверстия 21 поршень 2 под действием пружины14 возвращается в исходное положение. При этом кулачки 5 и 9 расцепляются, втулка 13, поджатая пружиной 15 к выступу 17 перемещается вверх вместе с поршнем 2 и воздействует на гайку 8, препятствуя зацеплению кулачков 6 и 10. Гайка 8 перемещается вверх и поворачивается по резьбе 11 выходного вала 7 не вызывая его вращения. Для вращение выходного вала 7 в противоположном направлении сжатый воздух подается в отверстие 20. При этом поршень 2 начинает двигаться вверх и кулачки 6 и 10 входят в зацепление, в результате чего гайка 8, взаимодействуя с резьбовой частью 11 выходного вала 7, вращает его в противоположном направлении. Возврат поршня 2 в исходное (в данном случае нижнее положение)               осуществляется пружиной 15.

Рис 13 Конструкция пневмоцилиндра со встроенным пневмоповоротником.

                На Рис 13 показана конструкция пневмоцилиндра, со встроенным пневмоповоротником. Он содержит неподвижно закрепленный корпус 1, установленный в нем с образованием рабочей полости 2 полый плунжер, в полости которого размещен пневмоцилиндр и лопастной пневмоповоротник состоит из стакана 4 и сборного ступенчатого штока 3 включающего разъемные части 5 и 6, между которыми на шарикоподшипниках 33 установлен вал 7 с закрепленной на нем лопастью 8, при этом стакан 4 охватывает обе части штока 3 будучи скрепленным с ними винтами 9. На кронштейне 10, закрепленном на стакане 4, установлены два пневматических конечных выключателя 11, подпружиненные штоки 12 которых, при воздействии на них кулачка 13 закрепленного на фланце 14, который посредствам шпоночного соединения установлен на валу 7, обеспечивают торможение пневмоповоротника, при подходе лопасти 8 к крайнему положению. Сборный ступенчатый шток 3 уплотнен манжетами 15 и 34, а его осевые отверстия 30 и 31 для подвода сжатого воздуха, соединяются с каналами 17 и 19 соответственно, при этом канал 17 соединен с осевым каналом 16 в валу 7, а канал 19 посредствам кольцевой проточки 20 с осевым каналом 18 в валу 7, а торцевое соединение канала 17 с каналом 16 и канала 19 с кольцевой проточкой 20 герметизированы уплотнительными кольцами 25 и 26 соответственно. Канал 16 в штоке 7 соединен с каналом 23 в лопасти 8, который через канал 24 соединен с рабочей полостью 25 пневмоповоротника. Канал 18 штока 7 соединен с радиальным каналом 21, который имеет выход в рабочую полость 22 пневмоповоротника. Фиксация от проворота плунжера с размещенными в нем пневмоцилиндром и пневмоповоротником осуществляется посредствам закрепленной на кронштейне 10 штанги 27, проходящей через отверстие в выступе 28, жестко закрепленным на корпусе 1. На резьбовом конце штанги 27 расположена гайка 29, перемещением которой регулируется ход штока 3 пневмоцилиндра, расположенного в плунжере. Подвод сжатого воздуха и сброс его в атмосферу осуществляется через отверстие 32 в корпусе 1.

           Работает пневмоцилиндр со встроенным пневмоповоротником следующим образом. При подаче сжатого воздуха через отверстие 32 в рабочую полость 2 плунжер в составе штока 3 с разъемными частями 5, 6 и валом 7 начинает перемещаться вверх на величину, которая определяется положением гайки 29 на штанге 27, при этом последняя не допускает поворота штока 3 относительно собственной оси. В определенный момент движения штока 3 сжатый воздух через выполненные в нем отверстие 30 и канал 17 подается в осевой канал 16 в валу 7 и далее через каналы 23 и 24 в лопасти 8 поступает в рабочую полость 25 пневмоповоротника, в результате чего его лопасть 8 вместе с валом 7 и фланцем 14 поворачивается по часовой стрелке. При этом, воздух из рабочей полости 22 пневмоповоротника через радиальный канал 21 и осевой канал 18 в валу 7 и далее через осевой канал 19 и отверстие 31 в штоке 3 сбрасывается в атмосферу. Поворот происходит до упора лопасти 8 во внутреннюю стенку части 6. При необходимости поворота вала 7 в противоположном направлении сжатый воздух через выполненные в штоке 3 отверстие 31, канал 19 и кольцевую проточку 20 подается в осевой канал 18 и канал 21 в валу 7 поступает в рабочую полость 22 пневмоповоротника, в результате чего его лопасть 8 вместе с валом 7 и фланцем 14 поворачивается против часовой стрелки. При этом воздух из рабочей полости 25 пневмоповоротника черезт каналы 24 и 23 в лопасти 8, осевой канал 16 в валу 7 и канал 17 и отвертсие 30 в штоке 3 сбрасывается в атмосферу. Поворот лопасти 8 по или против часовой стрелки может выполнятся в любое время, как при движении штока 3 вверх, так и при его движении вниз, для осуществления которого сжатый воздух сбрасывается в атмосферу через отверстие 32 и шток 2 опускается под действием собственного веса.

ЛИТЕРАТУРА

1. Игнатьев Н. П. Основы проектирования часть 2 Методика проектирования механизмов и систем  Азов 2011г.

В статье использована информация из соответствующего раздела работы автора. «Основы проектирования. Часть 2 «Методика проектирования механизмов и систем» изданной в 2011г, а также из соответствующих разделов готовящегося к печати справочно – методического пособия «Проектирование пневматического привода».
В части 2 пособия применительно к проектированию пневматического привода содержатся следующие разделы:
– элементы пневмопривода,
– подготовка воздуха,
– пневмодвигатели,
– пневмоаппаратура управления,
– вспомогательная пневмоаппаратура,
– соединительные шланги и арматура,
– способы обеспечения заданного цикла и режима работы пневмопривода,             -методика проектирования системы пневмопривода

Для приобретения полной версии статьи добавьте её в корзину,

Стоимость полной версии статьи 150 рублей.