Описание
Игнатьев Н.П.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ПНЕВМАТИЧЕСКОГО
ПРИВОДА
(демоверсия)
Справочно–методическое пособие
2021 г.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Область применения пневмопривода……………………………………3
2. Основные элементы пневмопривода …………………………………….9
3. Подготовка сжатого воздуха……………………………………………..,12
4. Пневмодвигатели………………………………………………………….,,15
4.1. Пневмоцилиндры………………………………………………….,,,,,,,,,15
4.2. Пневмокамеры……………………………………………………..,,,,,,,,,30
4.3. Пневмоповоротники………………………………………………,,,,,,,,,48
4.4. Пневмомоторы…………………………………………………….,,,,,,,,,,63
5. Пневмоаппаратура управления………………………………………….73
6. Вспомогательные элементы пневмопривода………………………….79
7. Соединительные шланги и арматура……………………………………82
8. Типы певматического привода…………………………………………..85
8.1. Пневматический привод………………………………………….,,,,,,,,87
8.2. Пневмогидравлический привод………………………………….,,,,,,,99
8.3. Пневмомеханический при-вод……………………………………,,,,,,114
8.4. Многопозиционный дискретный привод………………………,,,,,,,,121
8.5. Следящий привод…………………………………………………,,,,,,,,131
9. Обеспечение заданного цикла и режима работы пневмопривода…140
10. Расчет пневмопривода …………………………………………………152
11. Методика разработки принципиальной пневмосхемы……………160
12. Методика проектирования пневмопривода………………………….179
13. Пример проектирования пневмопривода …………………………….184
14. Монтаж, наладка и эксплуатация пневмопривода …………………..194
Использованная литература……………………………………………..,,,,214
1 Область применения пневмопривода.
Благодаря своим преимуществам по сравнению с другими видами привода (механического, гидравлического) и несмотря на имеющиеся недостатки (см. раздел 8), пневматический привод, начиная со второй половины 60-х годов, находит все более широкое применение в различных областях промышленности, в том числе: машиностроении, дерево-обрабатывающей, легкой и пищевой, горнодобывающей и перерабатывающей, химической и нефтеперабатывающей промышленности, а также в судостроении, на транс-порте и ракетно – космичесой технике. Широкое распространение пневмопривод получил во второй половине 70 – х годов всвязи с развитием средств механизации и автоматизации, в том числе автоматических манипуляторов и появлением нестандартного оборудования содержащего различного рода подачи, механизмы переноса и поворотные столы (см. работу [8]). Расширению области применения пневмопривода послужило создание в конце 50-х годов универсальной системы элементов промышленной пневмоавтоматики «УСЭППА», а позднее элементов пневмоники (струйной техники) например системы «ВОЛГА», которые позволили эффективно использовать пневмопривод в условиях пожаро – взрывоопасного производства. Но с развитием микроэлектроники в начале 90-х годов на смену системам пневмоавтоматики среднего и низкого давления для управления пневмоприводом пришли программируемые контроллеры, которые в том числе выпускались и в пожаро – взрывобезопасном исполнении. Однако, в несложном пневмоприводе включающим 3 – 5 пневмодвигателей (пневмоцилиндров, пневмоповоротников и т. п.) достаточно эффективно используется система пневмоавтоматики на основе пневмоаппаратуры высокого давления, с использованеием логических элементов: ДА, НЕТ, И, ИЛИ, ПАМЯТЬ (см. разделы 5 и 12)
В настоящее время пневмоцилиндры и пневмоповоротники управляемые системой пневмоавтоматики успешно применяются в машиностроении при создании автоматизированного нестандартного оборудования, развивающего при работе средние по величине технологические усилия и скорости перемещения исполнительных механизмов.
Рис 1 Полуавтомата для изготовления
плоских зигзагообразных пружин
На Рис 1 показан общий вид полуавтомата для изготовления плоских зигзагообразных пружин, в котором в качестве привода гибочных модулей использованы пневмоповоротники (см. раздел 14), а механизм шаговой подачи содержит пневмоцилиндр зажима заготовки и пневмоцилиндр подачи заготовки (см. раздел 14), автоматический цикл работы которых обеспечивается системой пневмоавтоматики выполненной на основе пневмоаппаратов высокого давления .
Рис 2 Настольный пневматический
пресс для армирования
проводов контактами
На Рис 2 показан общий вид настольного пневматического пресса для армирования проводов контактами со штампом – автоматом оснащенным крючковой подачей для лен-ты с контактами (аппликатором). Исполнительный механизм пресса выполнен на основе тандемного пневмоцилиндра с шариковыми направляющими (см. раздел 14). Управляющая циклом работы пресса система пневмоавтоматики выполненная на основе пневмоаппаратов высокого давления, обеспечивает наладочный режим работы с пониженной скоростью и автоматический цикл работы с увеличенной скоростью, для обеспечения последнего режима тандемный пневмоцилиндр подключен к подводу сжатого воздуха через клапаны быстрого выхлопа .
В горнодобывающей промышленности в качестве привода машин и подъемно – транспортных механизмов широко используются пневмомоторы.
Рис 3 Лебедка с приводом от пневмомотора
На Рис 3 показан общий вид лебедки с пневматическим приводом для выполнения погрузочно – разгрузочных и монтажно – демонтажных работ на предприятиях горнорудной и угольной промышленности. Привод барабана осуществляется от радиально – поршневого пневмомотора со встроенным планетарным редуктором (см. раздел 4.4). В состав лебедки входит пневмораспределитель для включения пневмомотра, блок подготовки воздуха состоящий из влагоотделителя и маслораспылителя, глушитель установленный в воздухоотводящем отверстии и тормоз барабан.
Рис.4 Механизированный инструмент с пневмоприводом
Пневматический привод успешно используется в механизированном инструменте, в том числе в приводе дрелей (Рис.4а), гайковертов (Рис. 4б), шлифовальных и полировальных машинок (Рис. 4в), заклепочников (Рис. 4г), дисковых (Рис. 4д) и цепных пил (Рис.4е)
Рис. 5 Пневмопривод задвижек для трубопроводов по которым перемещаются сыпучие материалы
В пищевой (мукомольной), химической промышленности и стройиндустрии пневмопривод используется для управления задвижками устанавливаемыми в трубопроводах для перемещения сыпучих материалов. На Рис.5а и 5б показаны задвижки с приводом от пневмоцилиндра с зубчато – реечной передачей, регулирующие поток сыпучего материала в сходящихся трубопроводах. На Рис 5в показана поворотная задвижка с приводом от пневмоцилиндра с зубчато – реечной передачей, регулирующая поток сыпучего материала поступающего из бункера. На Рис 5г показана задвижка с приводом от пневмоповоротника, регулирующая поток сыпучего материала в сходящихся трубопроводах
Пневматический привод используется в механизированной и автоматизированной технологической оснастке и в приводе перемещения автоматических манипуляторов, а чаще всего в приводе схвата манипулятора.
Рис 6 Механизированные тиски с приводом от тандемного пневмоцилиндра
На Рис 6 показан общий вид механизированных тисков, в качестве привода которых использован тандемный пневмоцилиндр (см. раздел 4.1) на котором закреплен пневмотумлер (см. раздел 5), соединенный с ним посредствам гибких релаксановых трубок (см раздел 7). Кроме того тиски снабжены механизмом настройки на размер зажимаемой заготовки. Он содержит связанный с подвижной губкой ходовой винт, резьбовой конец которого входит в ответное резьбовое отверстие в штоке пневмоцилиндра, а на его противоположном конце закреплена рукоятка, для его вращения в процессе настройки (перемещении подвижной губки).
Рис 7 Схват манипулятора для зажима тяжелых, крупногабаритных деталей.
На Рис 7 показан общий вид схвата манипулятора для зажима тяжелых, крупногабаритных деталей. Он содержит базовый кронштейн, на котором закреплена неподвижная губка и подвижную губку установленную с возможностью поступательного перемещения по цилиндрическим направляющим базового кронштейна, при этом, для зажима переносимой детали между губками параллельно цилиндрическим направляющим установлены два пневмоцилиндра, корпуса которых крепятся на неподвижной губке, а штоки соединены с подвижной.
Основным недостатком пневмопривода по сравнению с гидравлическим, является низкое давление сжатого воздуха, которое на порядок и более ниже давления развиваемое гидростанцией, что не позволяет использовать компактные цилиндры при создании значительных усилий. Этот недостаток в значительной степени компенсируется для цилиндров с небольшим ходом штока при использовании тандемных пневмоцилиндров (см. Рис 6) и использованием пневмогидроусилителей.
Рис 8 Пневмогидроусилитель традиционной конструкции
На Рис 8 показан общий вид пневмогидроусилителя традиционной конструкции, состоящего из пневматической ступени низкого давления и гидравлической ступени высокого давления (см. раздел 8.2)
Пневмогидроусилители успешно применяются в качестве привода зажимных приспособлений в металлообработке, а также в прессовых установках для монтажа и демонтажа сборочных единиц и в испытательных стендах
Рис 9 Настольный пресс с пневмогид-равлическим усилителем
На Рис 9 показан общий вид настольного пресса с пневмогидравлическим усилителем, состоящего из нижней базовой плиты с установленными не ней вертикальными стойками, на которых закреплена верхняя неподвижная траверса с исполнительным гидроцилиндром, в который масло с увеличенным давлением подается от пневмогидроусилителя, работающего от цеховой пневмосети, который закреплен на траверсе пресса.
Появившийся и успешно применяемый в качестве привода технологического оборудования в первой половине 70-х годов следящий ппневмопривод позднее был вытеснен программируемым электромеханически приводом. Однако в настоящее время следящий пневматический привод успешно использоваться для управления задвижками в нефте – газопроводах.
Рис 10 Следящий пневмопривод с исполни-тельной пневмокамерой.
На Рис 10 показан общий вид следящего пневмопривода с исполнительной пневмокамерой. Он содержит исполнительную пневмокамеру, электропневматический, дистанционно управляемый позиционер, усилитель сигнала, регулятор давления с фильтром влагоотделителем и систему трубопроводов. Исполнительная пневмокамера осуществляет пепосредственное перемещении в требуемое положение клапана запорной арматуры (задвижки). Электоропневматический позиционер в соответствии с управляющим сигналом определяет величину перемещения штока исполнительной пневмокамеры. Усилитель повышает быстродействие работы следящего пневмопривода. Регулятор давления с фильтром влагоотделителем обеспечивает необходимую величину давления сжатого воздуха поступающего в позиционер и его осушку. Система трубопроводов объединяет перечисленные пневмоприборы в единый следящий привод.
Существует также следящий пневмопривод, в котором исполнительным механизмом является пневмоцилиндр или пневмоповоротник (см. раздел 8.5)
Рис 11 Тормозной механизм грузового автомобиля и приводной
пневмокамерой
Как уже говорилось пневматический и пневмогидравлический привод широко при-меняется в тормозных системах автомобилей. На Рис 11 показан общий вид тормозного механизма грузового автомобиля и приводной пневмокамерой (см. раздел 4.2)
Во всех перечисленных примерах показано использование покупных пневматических приборов, как управляющих так и исполнительных, однако в ряде случаев для улучшения конструкции и компоновки исполнительных и вспомогательных механизмов тех-нологического оборудования используются оригинальные конструкции пневмодвигателей (пневмоцилиндров, пневмокамер и пневмоповоротников), а также пневматического, пневмогидравлического и пневмомеханического привода (см. разделы 4 и 8)
4 Пневмодвигатели
В машиностроении обычно используется четыре вида пневмодвигателей, пневмоцилиндры (Рис.29а), пневмокамеры (Рис 29б), пневмоповоротники (Рис.29в), пнемомомоторы (Рис 29г)
Рис 29 Основные виды пневмодвигателей
Область конкретного применения каждого вида пневмодвигателя определяется спецификой его конструкции, формирующей преимущества и недостатки. Пневмоцилиндры имеют простую конструкцию но значительные линейные габариты, пневмокамеры легко встраиваются в ограниченном пространстве, благодаря своей компактной конструкции, но недостаточно долговечны, пневмоповоротники позволяют легко осуществлять вращательное движение ведущего звена приводного механизма, но не могут без использования механических передач, или специальных встроенных устройств, обеспечить поворот более чем на угол 360 град., а пневмомоторы, обладая высокой степенью экологичности и пожаробезопасности, незаменимы в горнодобывающей, нефтяной и газовой отраслях промышленности. Рассмотрим конструктивные особенности перечисленных видов пневмодвигателей.
4.1 Пневмоцилиндры
4.1.1 Покупные пневмоцилиндры.
Основным и наиболее часто применяемым пневмодвижетелем является пневмоцилиндр и этим объясняется большое разнообразие его конструктивных исполнений. Пневмоцилиндр типовой конструкции содержит корпус, состоящий из гильзы 1 передней крышки 2, задней крышки 3 и четырех стяжных шпилек 7, стянутых гайками 8, поршень 4 и шток 5, скрепленные гайкой 9 и шайбой 10 (поршень и шток могут быть выполнены за одно целое в пневмоцилиндрах малых типоразмеров), направляющую втулку 6, запрессованную в передней крышке 2, для базирования штока 5, комплект уплотнений 13 и 14 для подвижных соединений и 12 для неподвижных, а также грязесъемник 15 установленный в крышке 11, закрепленной на передней крышке 2 (см. Рис 30). Конструкция и размеры деталей стандартных пневмоцилиндров, а также технические требования к ним приводятся в работе [2]
Рис. 30 Типовая конструкция пневмоцилиндра
При проектировании ТО содержащих пневмопривод, для снижения затрат и повышения надежности и долговечности необходимо стремиться применять покупные пневмоцилиндры, большое количество типов и типоразмеров которых предлагают отечественные и зарубежные производители в том числе такие, как «FESTO, «CAMOZZI», «TECO Pneumatic». В качестве примера рассмотрим типы и конструктивные исполнения пневмоцилиндров выпускаемых фирмой «CAMOZZI», учитывая при этом, что другие производители, как правило, выпускают аналогичную продукцию, отличающуюся только общей конфигурацией и стоимостью.
Варианты конструктивного исполнения покупных пневмоцилиндров
приведены в таблице
4.1.2 Пневмоцилиндры с торможением
В пневматических приводах работающих с большими скоростями и перемещающими значительные массы для обеспечения точной остановки выходного звена приводимого механизма возникает необходимость уменьшения инерционных нагрузок, что достигается путем снижения скорости перемещения штока пневмоцилндра в конце хода. При этом в конструкцию пневмоцилиндра дополнительно устанавливаются два дополнительных поршня 1 и 2 и два дросселя 3 и 4, а в крышках пневмоцилиндра выполнены дополнительные цилиндрические расточки (см. Рис 37а).
Рис. 37 Конструкция и общий вид пневмоцилиндра с торможением в конце хода
Снижение скорости в конце хода штока в таком пневмоцилиндре достигается за счет того, что дополнительные поршни 1 или 2 при подходе к крайнему положению, входя в ответные полости в крышке, перекрывают части объема воздуха, находящегося в опорожняемой полости пневмоцилиндра, свободный сброс в атмосферу и заставлют его вытекать через дроссель в соответствующей крышке. Это создает повышенное давление в этой полости пневмоцилиндра, в результате чего движение поршня замедляется. Интенсивность торможения регулируется настройкой дросселей 3 и 4 . Общий вид покупного пневмоцилиндра с торможение в конце хода показан на Рис 37б.
Однако, эффективность торможения штока пневмоцилиндра в конце хода, конструкция которого показана на Рис 37, далеко не всегда удовлетворяет требованиям конкретного привода, поэтому существует большое количество конструкций устройств, встраиваемых в пневмоцилиндр, которые позволяют повысить эффективность и плавность торможения, уменьшить габариты пневмоцилиндра, исключить влияние на процесс торможения изменения внешней нагрузки и т. д.
Варианты оригинальный конструкций тормозных устройств встраиваемых в пневмоцилиндры, позволяющих
решать вышеуказанные задачи
приведены в таблице.
В полной версии книги приводится описание их
конструкции и работы
4.1.3 Специальные пневмоцилиндры
В настоящее время производители пневмоцилиндров предлагают их широкую номенклатуру, что дает возможность при проектировании решать широкий спектр задач достаточно простыми методами. Но в ряде случаев, при создании новых оригинальных машин и технологического оборудования возникает необходимость применения пневмоцилиндров оригинальной конструкции. Рассмотрим такие примеры.
Рис 44 Конструкция пневмоцилиндра, оснащенного вращающимся валом внутри штока
На Рис 44 показана конструкция пневмоцилиндра, полый шток которого снабжен валом совершающим вместе со штоком поступательное перемещение и дополнительное вращение. Он содержит корпус 1 с крышкой 2, которая крепится на базовой плите 3 посредствам винтов 4, а также поршень 5, соединенный винтами 7 с полым штоком 6, в центральном отверстии которого на подшипниках 10 и 11 установлен полый вал 8 с фигурным пазом 9, зафиксированный в осевом направлении стопорным кольцом 12, а в отверстии полого вала 8 расположена штанга 13, выступающий конец которой жестко соединен с корпусом 1 посредствам штифта 14, при этом на противоположном конце штанги 13 закреплен палец 15 контактирующий с боковой поверхностью винтового паза 9.
Работает пневмоцилиндр следующим образом. При поступлении сжатого воздуха в поршневую полость пневмоцилиндра поршень 5 со штоком перемещаются влево. В начале хода палец 15 контактирует с прямолинейным участком паза 9, поэтому вал 8 поступательно перемещается вместе со штоком 6. Затем при взаимодействии пальца 15 с винтовым участком паза 9 вал 8 вместе с поступательным движением осуществляет поворот, величина которого определяется формой и длиной винтового участка паза 9 (до 360 град и более). В конце хода поршня 5 винтовой паз 9 имеет второй прямолинейный участок, в результате чего вал 8 снова перемешается вместе со штоком 6 только поступательно. При подаче сжатого воздуха в штоковую полость пневмоцилиндра, шток 6 и вал 8 совершают движение в обратной последовательности.
Примеры конструктивного исполнения специальных
пневмоцилиндров показаны в таблице
В полной версии книги приводится описание их
конструкции и работы
4.2 Пневмокамеры
Вторым типом пневмодвигателей является пневмокамера, конструкция которой отличается от конструкции пневмоцилиндра тем, что поршень заменен эластичной мембраной, позволяющей существенно уменьшить осевой габаритный размер данного пневмодвигателя. Поэтому пневмокамеры, несмотря на меньшую долговечность, которая определяется ресурсом мембраны, и невозможность получения большого хода штока, за счет минимальных осевых габаритных размеров находят широкое применение в качестве встроенного привода различных зажимных приспособлений, а также в тормозных системах транспортных средств. Мембраны, используемые в пневмокамерах, в процессе работы (при каждом ходе штока пневмокамеры) интенсивно деформируются, поэтому изготавливаются из эластичных материалов, резины, синтетических материалов, а также из специальных сортов стали и бронзы. Пневмокамеры могут иметь плоскую или фигурную мембраны. Плоские мембраны, чаще всего применяемые в технологическом оборудовании и приводе механизированной оснастки, имеют простую форму и поэтому более технологичны в изготовлении, но по сравнению с фигурными мембранами позволяют получить гораздо меньщий ход штока пневмокамеры, что является их существенным недостатком. Пневмокамеры по способу подвода сжатого воздуха делятся на односторонние (с пружинным возвратом) и двусторонние (с двумя воздушными полостями) Перечисленные типы пневмокамер показаны на Рис 55
Рис. 55. Основные типы пневмокамер
Пневмокамера одностороннего действия с плоской мембраной показана на Рис 55а, пневмокамера двустороннего действия с плоской мембраной показана на Рис 55б, пневмокамера с фигурной мембраной одностороннего действия показана на Рис 55в, пневмокамера двустороннего действия с фигурной мембраной показана на Рис 55г.
В полной версии книги приводится описание
конструкции и работы различных пневмокамер (см. таб)
4.3 Пневмоповоротники
Пневмоповоротники представляют собою пневмомеханическое устройство позво-ляющее получить реверсивный поворот выходного вала на некоторый фиксированный угол. При этом существуют специальные виды пневмоповоротников, позволяющие получать поворот на несколько фиксированных положений. Серийно выпускаемые пневмоповоротники имеют три основные конструктивные схемы, это:
− лопастный пневмоповоротник (см. Рис 66а),
− моноблок со встроенной зубчато-реечной передачей, приводимой двухпоршневым пневмоцилиндром (см. Рис 66б),
− моноблок с двумя встроенными зубчато – реечными передачами и двумя двухпоршневыми пневмоцилиндрами (см. Рис 66в).
Рис. 66. Общий вид и конструктивные схемы пневмоповоротников
На Рис 66а 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 с фиксированным углом поворота в четырех исполнениях 90, 180, 120, 360 8рад, а при больших углах поворота поставляются по специальному заказу, и допускает регулировку угла поворота упорами в пределах 3 – 5 град. На Рис 66б 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 Mкр = 7 – 306 Нм при давлении 0,6 МПа. На Рис 66в показан общий вид третьего типа пневмоповоротника производства фирмы «FESTO» и его конструктивная схема. Он применяется в качестве пневмопривода вращательного движения механизмов с потребным крутящим моментом Mкр = 0,5 – 50 Нм при давлении 0,6 МПа.
В полной версии книги приводится описание
конструкции и работы различных пневмоповоротников (см. таб)
4.4 Пневмомоторы
Пневмомоторы в настоящее время все больше используются в различных областях промышленности, в том числе машиностроении и приборостроении, авиационной, неф-тяной, газовой, химической и горнодобывающей промышленности, а также в пищевой и фармацевтической. Кроме того пневмомоторы широко используются в качестве привода слесарного инструмента: гайковертов, дрелей, шлифовальных машинок. Причинами этого являются их высокая экологичность (сжатый воздух безвреден), пожаро – взрывобезопасность, компактность, а также простота эксплуатации и возможность регулирования скорости вращения выходного вала в широком диапазоне, вплоть до его полной остановки без выключения пневмомотора простым способом (ручным регулированием объема подачи сжатого воздуха)
Рис. 79. Основные типы пневмомоторов
В промышленности применяются следующие типы пневмомоторов: лопастные (см. Рис 79а), шестеренные (свм. Рис 79б), радиально поршневые (см. Рис 79в), аксиально поршневые (см. Рис 79г). Рассмотрим особенности их конструкции.
В полной версии книги приводится описание
конструкции и работы различных типов пневмомоторов (см. таб)
8. Типы пневматического привода.
Тип пневматического привода в значительной степени зависит от назначения и конструктивных особенностей механизма, для привода которого он используется. В общем случае существуют следующие типы пневмопривода:
– пневматический привод,
– пневмогидравлический привод,
– пневмомеханический привод,
– многопозиционный дискретный пневматический привод,
– следящий пневматический привод.
Все эти типы пневматического привода имеют характерные особенности, форми-руемые их преимуществами и недостатками, которые и устанавливают границы их эффективного использования.
Для пневматического привода:
– преимуществами являются: возможность обеспечивать более высокую скорость перемещения приводимого механизма, чем при использовании гидропривода, простота в получении сжатого воздуха (один компрессор может обеспечивать сжатым воздухом целый цех), обеспечение точного, регулируемого положения приводимого механизма, или его выходного звена в крайних точках (чаще всего это поступательно перемещаемый ползун или каретка) с использованием достаточно простых средств (регулируемых упоров) и простое регулирование скорости перемещения, при работе в цикле с различными по продолжительности остановками, простота привода механизмов расположенных на значительном расстоянии и в различных плоскостях,
– недостатками являются: значительно большие, чем при использовании гидропривода, размеры пневмодвигателей (диаметра пневмоцилиндров и пневмоповоротников) при создания больших усилий (Р > 20 кН), сложность в обеспечении постоянства скорости перемещения приводимого механизма и ее точного регулирования по величине в течении цикла работы.
Для пневмогидравдического привода, который используется в основном для исклю-чения недостатков присущих пневмоприводу и гидроприводу:
– преимуществами являются: возможность обеспечения более высокого, чем при ис-пользовании пневмопривода, постоянства скорости перемещения приводимого ме-ханизма и ее точного регулирования по величине в течении цикла работы, упроще-ние привода за счет исключения необходимости иметь гидростанцию, увеличение величины выходного давления жидкости, чем сжатого воздуха, при использовании пневмогидроусилителей,
– недостатками являются: невозможность получения высоких давлений, применяемых в гидроприводе, и связанные с этим недостатки присущие пневмоприводу, невозможность работать с высокими скоростями, которые у данного вида привода обычно ниже, чем у пневмопривода, усложнение конструкции привода по сравнению с пневмоприводом.
Для пневмомеханического привода:
– преимуществами являются возможность обеспечения синхронной работы, в том числе с остановками в течении цикла, нескольких механизмов, возможность осуществления привода нескольких механизмов с различной кинематикой от одного движетеля (пневмоцилиндра, пневмоповоротника), возможность обеспечить работу с остановками механизма со сложной траекторией движения выходного звена, простота привода механизмов расположенных на значительном расстоянии и в различных плоскостях,
– недостатками являются недостатки присущие пневмо и гидроприводу.
Для многопозиционного дискретного пневматического привода:
– преимуществом является возможность в отличии от пневмоцилиндров и пневмопо-воротников традиционной конструкции, имеющих два крайних положения выходного звена иметь несколько фиксированных положений, количество которых при необходимости может составлять несколько десятков.
– недостатками является сложность по сравнению с традиционной конструкцией пневмоцилиндров и пневмоповоротников и недостаточно высокая точность по сравнению со следящим пневмоприводом.
Для следящего пневматического привода:
– преимуществом по сравнению с многопозиционным дискретным приводом является гораздо большее количество положений выходного звена, положение которого может дистанционно программироваться,
– недостатком является более высокая сложность по сравнению с дискретным многопозиционным приводом, в том числе необходимость наличия пневматического или пневмоэлектрического позиционера.
Выбор типа пневматического привода в общем случае осуществляется в следующей последовательности.
1. Изучение специфики технологической операции, для автоматизации которой созда-ется оборудование (потребные технологические усилия и скорости перемещения исполнительного органа) и анализ информации об объемах производства.
2. Анализ цикла работы оборудования с точки зрения продолжительности и последовательности работы входящих в него механизмов и имеющих место в их работе остановок.
3. Анализ мест расположения приводимых механизмов и наличие требований к их синхронной работе (последовательной, параллельной, последовательно – паралель-ной) в течении цикла.
4. Выявление количества и необходимой точности положений выходных звеньев механизмов в течении цикла работы ппривода.
5. Выбирается тип привода который обладает преимуществами, максимально соответствующими предъявляемым к нему требованиям, выявленными в процессе проведенного анализа специфики выполнения операции для автоматизации которой создается оборудование и особенностей работы его механизмов
8.1 Пневматический привод.
При использовании пневматического привода выходное звено: шток пневмоцилиндра или пневмокамеры, непосредственно контактирует с ведущим звеном механизма, например с поступательно перемещающимся ползуном, а также валом пневмоповоротника или пневмодвигателя на который устанавливается эксцентрик или зубчатое колесо также являющиеся ведущим звеном механизма. Примером пневматического привода может служить привод настольного пневматического пресса для армирования проводов контактами (см. Рис. 96). Он состоит их тандемного пневмоцилиндра 1, шток которого 2 соединен с ползуном 3 пресса, который поступательно перемещается посредствам цилиндриченских направляющих 4 в вертикальном направлении. В данном случае тандемный пневмоцилиндр используется для увеличения усилия пресса. Управляется пневмоцилиндр воздухораспределителем, расположенным в пневмошкафу пресса.
Рис. 96. Привод настольного пнев-матического пресса для армирования проводов контактами
Примером поворотного пневмопривода является привод механизма вращения гибочной оправки полуавтомата для завивки стяжки хомута (см. Рис 97). Этот привод со-стоит из пневмоповоротника 1, закрепленного на корпусе 2 посредствам переходной плиты 3, винтов 4 и болтов 5. При этом в отверстии пневмоповоротника 3 установлена гибочная оправка 6 с копиром, которая крепится в нем посредствам промежуточной втулки 7 шпоночного соединения 8 и гайки 9. Управляется пневмоповорротник воздухораспределителем, расположенным в пневмошкафу полуавтомата.
Рис. 97 Привод механизма вращения гибочной оправки полуавтомата для завивики стяжки хомута
Однако, в ряде случае, используемые чаще всего в качестве пневматического привода пневмоцилиндры оснащаются дополнительными устройствами расширяющими их возможности, в том числе, повышающими быстродействие, позволяющие иметь промежуточные положения, или работать в режиме непрерывных ходов и т. д. При этом элемент управления – воздухораспределитель (золотник), как правило, встраивается в конструкцию пневмоцилиндра, формируя таким образом законченный пневмопривод. Рассмотрим такие конструкции пневматического привода.
8.1.1 Самореверсирующися пневмоцилиндры
Конструкция самореверсирующегося пневмоцилиндра отличается тем, что в него встраивается дополнительное устройство, позволяющее в конце хода поршня в одну сто-рону осуществлять подачу сжатого воздуха в рабочую полость, которая была соединена с атмосферой, за счет чего автоматически (без использования дополнительной аппаратуры управления) обеспечивается движение поршня в обратную сторону.
В полной версии книги приводится описание конструкции
и работы различных типов пневматического привода (см. таб)
8.1.2 Пневмопривод с изменяемой величиной хода
При использовании пневмоцилиндра в качестве привода механизма выходное звено которого в процессен работы должно совершать различную величину перемещения воз-никает необходимость изменения величины перемещения штока пневмоцилиндра, как в ручном, так и в механизированном режиме, что требует введения в конструкцию пневм-цилиндра дополнительных элементов. Рассмотрим варианты конструкции пневмоцилиндров с регулируемым ходом штока
В полной версии книги приводится описание
конструкции и работы различных типов пневматического привода с регулируемой величиной хода (см. таб).
8.2 Пневмогидравлический привод
Пневмогидравлический привод представляет собою гидродвигатель (цилиндр или поворотник) включающий несколько пневматических и гидравлических камер, в которые периодически поступает сжатый воздух, а вытесняется масло под определенным давлени-ем. Этот тип привода находит достаточно широкое применение в различных областях техники, несмотря на то, что он более сложен, чем пневматический, поскольку обладает рядом существенных преимуществ, позволяющих:
− за счет более высокой жесткости масла по сравнению со сжатым воздухом, оно позволяет получить стабильный скоростной режим работы, обеспечивая требуемую скорость движения поршня в установившемся режиме, а также требуемую скорость разгона и торможения,
− создавать компактную конструкцию приводимого механизма за счет существен-ного уменьшения диаметра исполнительного цилиндра, в рабочую полость кото-рого подается масло с давлением в несколько раз больше, чем давление сжатого воздуха в подводящей магистрали.
Пневмогидравлический привод широко применяется в технологическом оборудова-нии и транспорте для создания компактных механизмов и прежде всего механизмов за-жима с небольшим ходом выходного звена, для привода запорной аппаратуры, в том чис-ле с дискретным приводом, а также в приводе различных механизмов, работающих в непрерывном автоматическом режиме, в составе авиационной и космической техники.
8.2.1 Пневогидропривод, обеспечивающий стабильную скорость движения, а также торможение поршня с требуемой интенсивностью.
Перевод исполнительного цилиндра или поворотника со сжатого воздуха на масло низкого давления, за счет высокой жесткости последнего позволяет получить стабильную и в тоже время регулируемую в широком диапазоне скорость движения поршня.
Рис. 107. Схема использования масла низкого давления для обеспече-ния стабильной скорости движения поршня
На Рис 107 показана принципиальная пневматическая схема, позволяющая реализовать предложенное техническое решение. Она состоит из пневмоцилиндра Ц, воздухо-распределителя ВР, с электромагнитным управлением, пневмогидроаккумулятора А и двух гидравлических дросселей с обратным клапаном Д1 и Д2, установленных навстречу друг другу в магистрали соединяющей пневмогидроаккумулятор А с поршневой полостью пневмоцилиндра Ц.
Работает привод следующим образом. При включении электромагнита Э1 (возду-хораспределитель ВР находится в положении показанном на Рис 107) воздух от воздухо-распределителя ВР поступает в штоковую полость пневмоцилиндра Ц, а из его поршне-вой полости масло вытесняется через обратный клапан дросселя Д1 и дроссель Д2 в пневмогидроаккумулятор А. При этом скорость втягивания штока пневмоцилиндра Ц регулируется величиной настройки гидравлического дросселя Д2. При включении элек-тромагнита Э2 (воздухораспределитель ВР переключается в правое положение) воздух от воздухораспределителя ВР поступает в пневмогидроаккумулятор А и заставляет находящееся в нем масло через обратный клапан дросселя Д2 и дроссель Д1 поступать в поршневую полость пневмоцилиндра Ц, а воздух из его штоковой полости в это время сбрасывается в атмосферу. При этом скорость выдвижения штока пневмоцилиндра Ц регулируется величиной настройки гидравлического дросселя Д1.
В полной версии книги приводится описание конструкции
и работы различных типов
пневмогидравлического привода (см. таб).
8.3 Пневмомеханический привод
Пневмомеханический привод чаще всего находит применение в технологической оснастке и нестандартном оборудовании, где используется в качестве привода зажимных и транспортирующих механизмов, которые работают с продолжительными остановками, всвязи с чем, выполнить их привод используя только механизмы и передачи затруднительно В данном виде привода пневмоцилиндры и пневмокамеры обычно используются совместно с рычажными или клиновыми механизмами, а пневмоповоротники совместно с зубчатыми передачами. Рассмотрим примеры пневмомеханического привода.
В полной версии книги приводится описание конструкции
и работы различных типов
пневмомеханического привода (см. таб).
8.4 Многопозиционный дискретный пневмопривод
Многопозиционный дискретный пневмопривод в отличие от пневмоцилиндров, пневмокамер и пневмоповоротников традиционной конструкции имеющих два редко три фиксированных положения штока позволяет получить гораздо большее количество его положений, за счет наличия в корпусе пневмоцилиндра трех и более поршней штока (см. Рис 126). Он содержит корпус 1 с крышками 2 и 3 в котором установлены поршни 4,5, 6, образующие рабочие полости полость А, Б, В, и возврвтную полость Г. Поршень 6 выполнен за одно целое со штоком 7, который имеет восемь положений (0 – 7). При этом ход каждого последующего поршня больше предыдущего: S1 = S, S2 = 2S, S3 = 3S, S4 = 4S. Управление многопозиционным дискретным пневмоприводом осуществляется воздухораспределителями ВР1 – ВР4.
Рис. 126. Принципиальная пневмосхема многопозиционного пневмопривода
Работает многопозиционный пневмопривод следующим образом. В исходном положении сжатый воздух постоянно подается в возвратную полость Г, при этом шток 7 находится в положении (0). Для перемещения штока на величину S, включается воздухораспределитель ВР1 и сжатый воздух подается в полость А, при этом при включенном воздухорапределителе ВР4, полость Г остается под давлением сжатого воздуха. Ввиду того, что площадь поверхности поршня 4 со стороны полости А больше площади поршня 6 со стороны полости Г поршень 6 со своим штоком 7 перемещается влево на величину S и занимает позицию (1). Для перемещения поршня 6 со штоком 7 в позицию (2) включается воздухораспределитель ВР2 и сжатый воздух подается в полость Б, а воздухораспределитель ВР1выключается, при этом, воздухораспределитель ВР4 остается включенным. Для перемещения в позицию (3) и совершении хода 2S, при включенном воздухораспределителе ВР4 включается воздухораспределители ВР1и ВР2 и сжатый воздух подается в полости А, Б и Г. Для перемещения в позицию (4) при включенном воздухораспределителе ВР4 включается воздухораспределитель ВР3 и сжатый воздух подается в полости В и Г. Для перемещения в позицию (5), при включенном воздухораспределителе ВР4 включается воздухораспределители ВР3и ВР1 при этом сжатый воздух подается в полости А, В и Г. Для перемещения в позицию (6) при включенном воздухораспределителе ВР4 включается воздухораспределители ВР2и ВР3 и сжатый воздух подается в полости Б, В и Г. Для перемещения в позицию (7) и совершении хода 4S, при включенном воздухораспределителе ВР4 включается воздухораспределители ВР1, ВР2 и ВР3 при этом сжатый воздух подается в полости А, Б, В и Г. Для возврата штока 7 в исходное положение (0) воздухораспределители ВР1 – ВР3 выключаются, при включенном воздухораспределителе ВР4, в результате чего воздух из рабочих полостей А, Б, и В сбрасывается в атмосферу, а в возвратную полость Г подается сжатый воздух и шток 7 перемещается вправо до упора в крышку 3 пневмоцилиндра.
В общем случае число возможных положений штока N многопозиционного пневмопривода (позиционера) определяется соотношением N = 2^k, где k – число активных поршней. Время перемещения штока многопозиционного пневмопивода в конкретную позицию, учитывая одинаковый диаметр его полостей и подводящих отверстий определяется временем перемещения поршня имеющего максимальный ход. Суммарная погрешность хода штока многопозиционного привода в зависимости от типа производства (единичное, серийное) равно арифметической , или среднеквадратичной сумме погрешностей ходов каждого поршня участвующего в данном перемещении. ? = ∑▒〖Δ_k;〗 ? = √(∑▒〖Δ_k 〗);
Так серийно выпускаемые позиционеры при количестве поршней 4 – 7 и перемещении штока 85 – 127мм имеют погрешность ? = ± (0,2 – 0,3)мм
В полной версии книги приводится описание конструкции
и работы различных типов многопозиционного
дискретного привода (см. таб).
8.5 Следящий пневмопривод.
Следящий пневмопривод отличается от многопозиционного тем, что может иметь гораздо большее количество точек позиционирования, а величина перемещения может программироваться в пределах полного хода (поворота) выходного звена. Следящий пневмопривод, несмотря на то, что уступает электромеханическому программируемому приводу по быстродействию и точности позиционирования, благодаря пожаро – взрыво- безопасности, простоте и надежности находит широкое применение в ряде отраслей про-мышленности. В том числе он используется в технологическом оборудовании для дерево-обрабатывающей, швейной, мукомольной, нефтегазовой, химической и перерабатываю-щей промышленности, а также в самолетостроении и ракетной технике.
Следящий пневмопривод в общем случае содержит два обязательных конструктив-ных элемента, позиционер и исполнительный механизм. В качестве исполнительного ме-ханизма в следящем пневмоприводе может используются пневмоцилиндр (см. Рис 134а), пневмокамера (см. Рис.134б) и пневмоповоротник (см. Рис.134в)
Рис. 134 Основные типы исполнительных механизмов следящего пневмопривода
В полной версии книги приводится описание конструкции
и работы различных типов следящего привода (см. таб).
9 Обеспечение заданного цикла и режима работы пневмопривода
9.1 Обеспечение заданного цикла работы пневмопривода
Система пневмопривода располагает более широким набором аппаратуры управления, в частности логическими элементами и элементами памяти, что позволяет создавать систему управления циклом работы пневмопривода средней сложности, содержащего до 3 – 5 пневмодвигателей, без применения системы электроавтоматики, используя только пневматические элементы управления. Такая система управления пневмоприводом называется системой пневмоавтоматики. Применение системы пневмоавтоматики для управления пневмоприводом объясняется наличием у нее ряда преимуществ, которые заключаются в следующем:
– простотой, надежностью и более низкой стоимостью, особенно при управлениями 2 – 3 пневмоцилиндрами, чем при использовании системы электроавтоматики на базе программируемого контроллера,
– пожаро-взрывобезопасностью,
– отсутствием необходимости в различного рода средствах безопасности, которые необходимы при использовании системы электроавтоматики,
– простота эксплуатации (наладка, регултровка) не требующая присутствия про-граммиста или инженера-электроника.
В общем случае система пневмоавтоматики строится с использованием следующих управляющих элементов:
– управляющие воздухораспределители, обеспечивающие непосредственную подачу сжатого воздуха в рабочие полости пневмодвигателя (пятилинейный, трехпозиционный воздухораспределитель с двухсторонним пневматическим управлением),
– контролирующие элементы, обеспечивающие контроль выполнения конкретным пневмодвигателем требуемого перемещения (трехлинейный двухпозиционный воздухораспределитель с механическим управлением и пружинным возвратом, обычно используемые по нормально – замкнутой схеме, пятилинейный, двухпозиционный воздухораспределитель с пружинным возвратом ),
– логические элементы (элемент «И», элемент «ИЛИ», элемент «ДА», элемент «НЕТ»).
– элементы памяти (пятилинейный, двухпозиционный воздухораспределитель с пневматическим управлением, элемент «ПАМЯТЬ»)
Рассмотрим систему пневмоавтоматики управляющую циклом работы двух пневмоцилиндров без использования логических элементов и элементов памяти, пневматическая схема которой показанной на Рис 142, а циклограмма последователь-ности их работы приведена на Рис 141
Рис. 141. Циклограмма работы пневмопривода
Работает пневматическая система следующим образом. (cм. Рис. 142) При включении кнопки Kн воздух поступает к П1ВР1, что приводит к переключению воздухораспределителя ВР1 в левое положение, поступлению воздуха в поршневую полость пневмоцилиндра Ц1, сбросу воздуха в атмосферу из штоковой полости и выдвижению его штока (воздух к кнопке K_н подводится от ВК1, который находится во включенном положении при исходном положении штока пневмоцилиндра). При нахождении штока пневмоцилиндра Ц1 в исходном положении воздух от ВК2 поступает к П4ВК4. В конце хода штока пневмоцилиндра Ц1 срабатывает ВК2 и подает воздух к ВК4 который находится в положении, обеспечивающем подачу воздуха к П3ВР2, что переключает воздухораспределитель ВР3 в левое положение и воздух от него поступает в поршневую полость пневмоцилтндра Ц2, а из штоковой полости Ц2 воздух идет в атмосферу и его шток выдвигается. В конце хода штока пневмоцилтиндра Ц срабатывает ВК4 и подача воздуха к П3ВР2 прекращается и он под действием пружины возврата переключается в правое положение. В результате этого воздух от воздухораспределителя ВР2 поступает в штоковую полость пневмоцилиндра Ц2, а из поршневой полости сбрасывается в атмосферу, и его шток втягивается включая при возврате в исходное положение ВК3. Это приводит к тому, что воздух подводимый к ВК3 от ВК4 подается к П2ВР1 и он переключается в правое положении и воздух от него поступает в штоковую полость пневмоцилиндра Ц1, а из поршневой полости сбрасывается в атмосферу, и его шток втягивается. На этом цикл работы пневмопривода заканчивается.
Рис. 142. Пневмосхема управления тремя пневмоцилиндрами
В данном разделе полной версии книги приводятся различные
приемы управления пневмоцилиндрами
9.2 Обеспечение заданного режима работы пневмопривода
В общем случае режим работы пневмопривода должен обеспечивать:
– постоянство скорости в процессе движения выходного звена пневмодвижителя (штока пневмоцилиндра, вала пневмоповоротника),
– разгон в начале и торможение в конце хода выходного звена пневмодвижетеля,
– давление в рабочих полостях пневмодвигателя, позволяющее развивать требуе-мые усилия на его выходном звене,
– необходимое количество и величину перемещений выходного звена пневмопри-вода с требуемой точностью.
Скорость перемещения выходного звена пневмодвигателя регулируется с помощью дросселей, обычно устанавливаемых в магистрали по которой воздух сбрасывается в атмосферу при рабочем ходе. Однако такой способ регулирования скорости перемещения например штока пневмоцилиндра не обеспечивает достаточного уровня плавности особенно при изменении усилия действующего на шток. Наиболее простым и надежным способом обеспечения заданной скорости перемещения штока пневмоцилиндра, которая не зависит от изменения величины усилия действующего на шток является замены воздуха как рабочего тела подаваемого в рабочую полость пневмоцилиндра на жидкость (масло) низкого давлении (см. Рис 107 раздел 8.2).
Обеспечение торможения выходного звена пневмодвижителя в конце хода обычно достигается тем, что в конструкцию пневмоцилиндра или пневмоповоротника встраива-ются дополнительные устройства (см. раздел 4.1 Рис 9 – 15). Перечисленные способы торможения пневмоцилиндра обладают одним общим недостатком, который заключается в том, что торможение осуществляется в определенный момент его хода, а изменение ве-личины участка торможения и места его расположения, что бывает необходимо при на-ладке исполнительного механизма, приводит к значительному снижению эффективности торможения. Регулирование скорости перемещения штока пневмоцилиндра и эффективности торможения на любом участке его пути может быть достигнуто за счет сброса воздуха в атмосферу из нерабочей полости пневмоцилиндра через регулятор давление (редукционный клапан), при его соединении с магистралью сброса воздуха по команде от системы пневмоавтоматики.
Рис. 150. Схема применения регулятора давления
для регулирования скорости торможения
Показанная на Рис. 150 схема подключения регулятора давления, позволяющая при колебании давления в штоковой полости пневмоцилиндра, вызываемого изменением внешней нагрузки на штоке, за счет автоматической регулировки проходного сечения дросселирующего клапана 4, обеспечить постоянство пониженной скорости перемещения штока при торможении. Она состоит их пневмоцилинндра Ц, двух воздухораспределителей, управляющего пневмоцилиндром ВР1 и управляющего торможение его штока ВР2, регулятора давления Р, установленного в магистрали сброса в атмосферу воздуха из штоковой полости пневмоцилиндра, а такжеконечного выключателя ВК, управляющего, через систему электроавтоматики , электромагнитом Э3, воздухораспределителя ВР2. При нахождении воздухораспределителей ВР1 и ВР2 в положении указанном на Рис 16 воздух от воздухораспраделителя ВР1 поступает в поршневую полость пневмоцилиндра Ц, а из штоковой полости проходя через выключенный воздухораспределитель ВР2 сбрасывается в атмосферу через воздухораспределитель ВР1. В определенном месте рабочего хода штока пневмоцилиндра Ц срабатывает конечный выключатель ВК, который через систему электроавтоматики включает электромагнит Э3, переключающий воздухораспределитель ВР2 в правое положение и воздух из штоковой полости начинает сбрасываться в атмосферу через регулятор давления Р, с определенным противодавлением, что тормозит движение штока. Эффективность торможения оп-ределяется настойкой редукционного клапана Р. ки, электромагнитом Э3, воздухораспре-делителя ВР2.
Достаточо эффективный способ торможения пневмоцилинра в конце хода его штока заключается в применении гидроамортизаторов, которые в частности успешно применяются в автоматических манипуляторах с пневмоприводом. Конструкция гидроамортизатора и его общий вид показаны на Рис 70 раздел 4.3.
Рис 152 Способы изменения давления сжатого воздуха подаваемого в поршневую полость пневмоцилиндра
Для развития необходимого усилия на выходном звене пневмодвижетеля, например на штоке пеневмоцилиндра, необходимо при его заданном диаметре подать в поршневую полость сжатый воздух с требуемым давлением отличным от давления в заводской пневмосети. При необходимости понизить давление, с целю ограничения усилия на штоке пневмоцилиндра, в магистрали соединяющей воздухораспределитель ВР с поршневой полдостьб пневмоцилиндра Ц устанавливается регулятор давления РД , а параллельно ему обратный клапан КО, обеспечивающий сброс воздуха в из поршневой полости пневмоцилиндра Ц атмосферу при возврате его поршня в исходное положение (см. Рис 152а). Гораздо сложнее повысить давление в поршневой полости пневмоцилиндра для увеличения усилия на его штоке. Для этого может быть использован пневматический мультипликатор М, который устанавливается в магистраль соединяющую воздухораспределитель ВР с поршневой полостью пневмоцилиндра Ц (см. Рис 152б). Для обеспечения пониженного давления в начале хода поршня пневмоцилиндра и увеличенного в конце хода в магистраль соединяющую воздухораспределитель ВР1 с поршневой полостью пневмоцилиндра Ц последовательно устанавливаются воздухораспределитель ВР2, регулятор давления РД и обратный клапан КО, так как это показано на Рис 152в.
Поскольку серийно выпускаемые мультипликаторы позволяют увеличить даление на выходе не боле чем в два раза по сравнению с величиной входного, то для большего увеличения давления в поршневой полости пневмоцилиндра используются пневмогидроусилители, варианты конструкции которых приведены в разделе 8.2.
10. Расчет пневмопривода.
При проектировании пневмопривода основным расчетным параметром является усилие, развиваемое пневмоцилиндром (певмокамерой), при заданной величине переме-щения, а при использовании пневмоповоротника, или пневмомотора – крутящий момент на выходном валу (для пневмоповоротника – при заданном угле его поворота). В ряде случаев пневмопривод может использоваться в составе высокоскоростного механизма, работающего в непрерывном автоматическом режиме, при этом, его скорость определяет производительность работы агрегата в целом. Поэтому параметры такого пневмопривода выбираются в зависимости от ограничения по времени перемещения выходного звена, например штока пневмоцилиндра. При использовании покупных пневмоцилиндров, пневмоповоротников их основные параметры и прежде всего диаметр поршня и усилие на штоке выбираются из таблиц, которые обязательно приводятся в каталоге фирмы производителя.
В данном разделе полной версии книги приведены
формулы для расчета основных параметров:
1. пневмоцилиндров,
2. пневмокамер,
3. пневмоповоротников,
4. пневмогидроусилителей
11 Методика разработки принципиальной пневмосхемы
В общем случае разработка принципиальной пневмосхемы системы пневмоавтомати-ки содержит следующие этапы.
1. Анализ совместной работы механизмов, систему управления работой пневмопривода, которых необходимо спроектировать, и построение на основе этого циклограммы, показывающей последовательность работы пневмоцилиндров привода этих механизмов.
2. Установление ограничений в работе пневмоцилиндров, которые необходимо учесть при разработке принципиальной пневмосхемы.
3. Выбор пневмоаппаратов управления пневмоцилиндрами привода механизмов, выполняемый на основе анализа их работы и установленных ограничений.
4. Определение команд подаваемых на пневмоаппараты управления, необходимых для выполнения их последовательной работы согласно циклограммы, обеспечение установленных ограничений и выбор для этого необходимых:
– пневматических конечных выключателей,
– логических элементов.
5. Поиск и устранение взаимоисключающих команд, поступающих на управляющие пневмоаппаратуры в течении цикла работы пневмопривода.
6. Выбор и введение в схему пневмоаппаратов управления, обеспечивающих начало и конец цикла работы пневмопривода.
7. Введение в пневмосхему элементов обеспечивающих требуемый режим работы пневмопривода (по скорости перемещения выходных элементов пневмодвигателей, по величине давления в рабочих камерах, позволяющего развивать необходимые усилия или крутящие моменты, по количеству положений выходного звена пневмодвигателя, точности его перемещения и плавности остановки).
8. Построение и взаимная увязка всех соединительных магистралей в пневматической схеме привода.
В данном разделе полной версии книги приведены несколько примеров поэтапной разработки принципиальной пневмосхеты
12 Методика проектирования системы пневмопривода.
В общем случае методика проектирования системы пневмопривода содержит следующие этапы.
1. Поиск технического решения, позволяющего создать пневмопривод, отвечающий требованиям задачи на проектирование.
1.1. Расчет основных параметров пневмоцилиндров и пневмоповоротников, приводящих в движение основные и вспомогательные механизмы оборудования.
1.2. Выбор типа системы управления пневмоприводом и способа обеспечения режима работы его отдельных элементов (пневмоцилиндрпов, пневмоповоротников)
1.3. Разработка циклограммы работы пневмоцилиндров и пневмоповоротников.
1.4. Разработка принципиальной пневмосхемы.
2. Разделение пневмопривода на отдельные агрегаты и разработка его общей компановки.
3. Разработка КД оригинальных (встроенных) пневмоцилиндров и пневмоповоротников.
4. Разработка КД пневмопанелей управления.
5. Разработка КД пневмошкафа управления.
6. Разработка КД пневморазводки.
7. Разработка раздела «Пневмооборудование» в руководстве по эксплуатации на проектируемое оборудование.
8. Отработка конструкции пневмопривода на технологичность.
9. Конструкторский и технологический контроль КД.
10. Анализ результатов проектирования.
В данном разделе полной версии книги дается расширенное описание вышеперечисленных этапов проектирования
13 Пример проектирования пневмопривода винтоверта
сборочного полуавтомата.
Рис 176 Механизм привода вращения винтоверта
В данном разделе полной версии книги приведен поэтапный процесс проектироварния пневмопривода
14. Монтаж, наладка и эксплуатация пневмопривода.
Работы по монтажу, наладке и эксплуатации пневмопривода имеют специфические особенности применительно к его основным элементам, пневмодвигателю (пневмоци-линдр, пневмоповоротник и т. п), пневматическим конечным выключателям, пневмопанели управления, на которой установлены пневмоаппараты системы пневмоавтоматики и разводке воздухоподводящих трубопроводов (трубок) от пневмопанели к пневмодвигателям и между пневмоаппаратами на пневмопанели.
14.1 Монтаж и наладка пневмопривода
Монтаж пневмопривода является этапом следующим за сборкой механизма, который он приводит в действие. Он начинается с установки и крепления корпуса пневмодвигателя (пневмоцилиндра, пневмоповоротника, пневмомотора) к неподвижной детали (станине, корпусу, кронштейну) и соединение выходного звена (штока пневмоцилиндра, выходного вала пневмоповоротника, или пневмомотора) с ведущим звеном приводимого механизма (кривошипом, рычагом, кулисой, ведущим валом), после чего выполняется его соединение посредствам трубопроводов или трубок с управляющими пневмоаппатами – воздухораспределителями.
Наладка пневмопривода осуществляется параллельно или параллельно – последовательно с наладкой механической части узла, который он приводит в движение. В общем случае наладка пневмопривода осуществляется в следующем порядке:
1. Проверка правильности установки и надежность крепления пневмодвигателей, а также соединения их выходных звеньев с ответными звеньями приводимого ме-ханизма или привода
2. Проверка правильности соединения рабочих полостей пневмодвигателей входя-щих в пневмопривод с соответствующими воздухораспределителями согласно принципиальной пневмосхемы.
3. Регулировка исходного положения и величины хода выходного звена пневмодвигателей (штока пневмоцилиндра, или вала пневмоповоротника).
4. Настройка пневматических конечных выключателей, контролирующих исходно-му и конечному положению выходного звена пневмодвигателей.
5. Настройка скоростного режима работы пневмодвигателей.
6. Проверка работы пневмодвигателей в автоматическом цикле.
В данном разделе полной версии книги приведены примеры
выполнения монтажа и наладки пневмопривода
1.2 Эксплуатация пневмооборудования
Основным условием надежной и долговечной работы пневмопривода в процессе эксплуатации оборудования, в которое он входит, является обеспечение уровня загряз-ненности используемого сжатого воздуха не выше допустимого уровня. Класс загрязненности сжатого воздуха зависит от типа пневмоаппаратов, входящих в состав конкретного пневмопривода, и согласно ГОСТ 17433 – 80 обязательно указывается в эксплуатацион-ных документах. Стандартом устанавливается 15 классов загрязненности сжатого воздуха, предназначенного для питания пневматических систем, работающих при давлении до 2,5 МПа. Загрязнителями сжатого воздуха являются вода, компрессорное масло в жидком, или парообразном состоянии, твердые и газообразные загрязнители.
В данном разделе полной версии книг и даются рекомендации
по эксплуатации пневмопривода
Использованная литература
1. Ансеров М.А. Приспособления для металлорежущих станков Л.: Машиностроение 1975г
2. Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя том 3 М.: Машиностроение 1980г.
3. Бавельский М.Д. и др.Справочник по пневмоприводу деревообрабатывающего оборудования. М.: Лесная промышленность 1983г.
4. Бежанов Б.Н. и др. Производительность машин автоматов теория и расчет Л.: Наука 1973г.
5. Ганулич А.А. Пневмоавтоматика и пневмопривод швейного оборудования. Справочное пособие. М.: Легпромбытиздат 1986г.
6. Зиневич В.Д. Пневматические двигатели горных машин. М.: Недра 1975г.
7. Игнатьев Н. П. Основы проектирования. Часть 2. Проектирование механизмов и систем. Азов 2011г.
8. Игнатьев Н. П. Проектирование нестандартного оборудования Азов 2013г.
9. Кудрявцев А. И. Монтаж, наладка и эксплуатация пневматических приводов и устройств. М.: Машиностроение 1990г.
10. Патент РФ № 2365457 МПК В21F 1/00
11. Патент РФ № 2399107 МПК H01B 13/012
12. Патент РФ № 2422230 МПК В21D 11/10
13. Патент РФ № 2425727 МПК B21F 45/00
14. Патент РФ № 2429931МПК B21F 45/00
15. Патент РФ № 2445180 МПK D21D 7/02
16. Пневматические устройства и системы в машиностроении. Справочник. Под редакцией Герц Е.В. М.: Машиностроение 1981г.
17. Пневматические приводы летательных аппаратов. Под редакцией Саяпина В.В. М.: Машиностроение 1992г.
18. Федорец В.А. и др. Расчет пневматических и пневмогидравлических систем. Киев. Технiка 1981г.
19. Элементы и устройства пневмоавтоматики высокого давления. Каталог – спра-вочник НИИМАШ. Машиностроение 1973г.
Полная версия книги содержит 214 стр. текста и 192 рисунка
с описанием конструкции и работы
Стоимость книги 750 руб
Для приобретения книги сбросьте ее вкорзину
