Конструкция пневмоповоротников

250 

Описание

Конструкция пневмоповоротников (демоверсия)

       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 3 Конструкция пневмоповоротника, выполненного в виде моноблок со встроенной зубчато – реечной передачей, приводимой двухпоршневым пневмоцилиндром.

             На Рис 3 Показана конструкция пневмоповоротника, выполненного в виде моноблока со встроенной зубчато – реечной передачей, приводимой двухпоршневым пневмоцилиндром. Он содержит корпус 1, в горизонтальных расточках которого установлены две гильзы 2, закрытые с противоположных сторон крышками 4, стянутыми шпильками 3, при этом, центрирование гильз 2 осуществляется втулкой 5, установленный в их отверстия, в которых также установлены соединенные штоком – рейкой 7 поршни 6, образующие рабочие полости пневмоповоротника, а шток – рейка 7 зацепляется в зубчатым колесом 8, установленным на подшипниках качения (подшипники качения на Рис 74 не показаны) в вертикальной расточке корпуса 1. Для поджатия штока – рейки 7 к зубчатому колесу 8, в корпусе 1 установлен толкатель 9, соединенный со втулкой 5 штифтом 10, который взаимодействует с винтом 11, установленным в резьбовом отверстии крышки 12, закрепленной на корпусе

         Работает пневмопворотник следующим образом. При подаче сжатого воздуха в правую рабочую полость пневмоповоротника через отверстие 14 в крышке 4 его поршни 6 со штоком – рейкой 7 перемешаются влево, а зубчатое колесо 8, зацепляющееся со штоком – рейкой поворачивается по часовой стрелке, а при подаче сжатого воздуха в левую полость пневмоповоротника зубчатое колесо 8 поворачивается против часовой стрелки, при этом все подвижные детали пневмоповоротника возвращаются в исходное положение.

                   Для регулировки бокового зазора в зубчато – реечной передаче пневмоповоротника, сначала отпускаются гайки стопорящие шпильки 3, что позволяет разгрузить гильзы 2 (гильзы установлены в расточках корпуса с зазором достаточным для регулировки зазора в зубчатом зацеплении колеса и рейки), после чего вращением винта 11 перемещают в направлении к оси зубчатого колеса 8 толкатель 9 вместе с втулкой 5 и штоком – рейкой 7, которая заставляет перемещаться в том же направлении поршни 6 и гильзы 2 с крышками 4. После этого производится затяжка гаек фиксирующих новое положение гильз 2.

Рис 4 Конструкция пневмоповоротника, выполненного в виде моноблока с двумя встроенными зубчато – реечными передачами и двумя двухпоршневыми
пневмоцилиндрами и вынесенным тормозным блоком.

          На Рис 4 показана конструкция пневмоповоротника выполненного в виде моноблока с двумя встроенными зубчато – реечными передачами и двумя двухпоршневыми пневмоцилиндрами и вынесенным тормозным блоком. Он содержит расположенные в двух параллельных горизонтальных расточках корпуса 1 гильзы 7 поршневых групп, каждая из которых включает два поршня соединенные между собою штоком – рейкой 5, при этом последние находятся в постоянном зацеплении с зубчатым венцом вала – шестерни 4, который на подшипниках качения 2 и 3 установлен в вертикальной расточке корпуса 1. На верхнем торце вала – шестерни 4 установлена платформа 6, на которой расположены с возможностью регулировки углового положения и закрепленные винтами 17 упоры 16, взаимодействующие в крайних положе6ниях платформы 6 с тормозным блоком. Тормозной блок состоит из сборного корпуса включающего две стойки 9, закрепленные на боковой поверхности корпуса 1 и соединенные между собою планкой 10, а на направляющих скалках 12, которые закреплены на стойках 9, установлена каретка 11 с роликом 15, взаимодействующим с упорами 16 платформы 6. Кроме того на стойках 9 корпуса тормозного блока установлены винты 13 точной регулировки положения платформы 6 и гидродемпферы 14, осуществляющие ее плавное торможение в конце поворота на заданный угол.

Работает пневмоповоротник следующим образом. Перед началом работы настраивается требуемый угол поворота платформы 6, для чего переставляются в требуемое положение упоры 16, обеспечивающие грубую настройку положения платформы, после чего осуществляется точная настройка, которая обеспечивается вкручиванием и выкручиванием регулировочных винтов 13 тормозного блока. После этого путем вкручивания (выкручивания) гидродемпферов 14 в резьбовые отверстия стоек 6 настраивается их положение таким образом, чтобы головки их штоков взаимодействующие с кареткой 11, при ее нахождении в крайних положениях, утапливались на 85 – 90%. После выполнения настройки осуществляется подача сжатого воздуха в диагонально расположенные рабочие полости пневмоповоротника, а из двух противоположных рабочих полостей воздух сбрасывается в атмосферу. В результате этого, поршневые группы с обоими штоками – рейками 5 пере-мешаются в противоположных направлениях, и за счет одновременно зацепления с зубчатым венцом вала – шестерни 4 синхронно поворачивают его на подшипниках 2 и 3 вместе с платформой 6, при этом, за счет наличия двух поршневых групп крутящий момент на выходном валу пневмоповоротника пропорционально увеличивается. При подходе к конечной точке поворота платформы 6 один из упоров 16 взаимодействует с роликом 15 установленным на каретке 11, а последняя воздействует на гидродемпфер 14, чем обеспечивается гашение энергии подвижных частей пневмоповоротника, а точная остановка платформы 6 обеспечивается упором каретки 11 в соответствующий регулировочный винт 13. Для поворота платформы 6 в обратном направлении сжатый воздух подается в противоположные рабочие полости пневмоповороника, при этом цикл работы повторяется с той лишь разницей, что на ролик 15 воздействует второй упор 16 настроенный на требуемый угол поворота платформы.

В полной версии статьи приведено 9 примеров конструктивного исполнения оригинальных пневмоповоротников

Примеры использования пневмоповоротников в составе привода

Пневмоповоротники, также как и пневмоцилиндры, используются в составе привода механизмов, выходное звено которых развивают усилия до 200 – 300 кг (в отдельных случаях до 1,5 – 2,0 т). Пневмоповоротники имеют определенные ограничения по быстродействию, в чем они уступают механическому приводу, но по сравнению с ним достаточно просто позволяют реализовать цикл работы с продолжительными остановками. Поэтому, чаще всего, они применяются в приводе механизмов зажима технологической оснастки, а также в приводе различных механизмов нестандартного оборудования для механизации и автоматизации основных и вспомогательных операций, в том числе автоматических манипуляторах и т. п. При этом, выходной вал пневмоповоротника может быть напрямую связан с ведущим звеном приводимого механизма, или через систему зубчатых передач, что дает возможность при введении понижающей передачи увеличить крутящий момент, а при введении повышающей передачи увеличить угол поворота. Рассмотрим примеры использования пневмоповоротников.

Рис 5 Конструкция исполнительного механизма полуавтомата для гибки деталей со сложным профилем с пневматическим приводом

            На Рис 85 показана конструкция исполнительного механизма полуавтомата для гибки деталей со сложным профилем с пневматическим приводом, включающим пневмоповоротник, вращающий гибочную оправку и пневмоцилиндр привода прижимных роликов. Он содержит, закрепленные на базовом кронштейне 1 пневмоповоротник 2 с углом поворота 360 град, выполненный по схеме б (см. Рис 72) и пневмоцилиндр 3, со штоком 4, при этом в отверстии ведущей шестерни пневмоповоротника установлена гибочная оправка 6, а шток 4 пневмоцилиндра 3 соединен с позушкой 10, имеющей возможность поступательного перемещения в вертикальном пазу кронштейна 1. Оправка 6 закреплена в отверстии ведущей шестерни пневмоповоротника 2 посредствам втулки 7, шайбы 8 и гайки 9, а на ползушке 10 шарнирно установлены прижимные рычаги 11 и 13 с гибочными роликами 12 и 14, которые в исходном положении принудительно сведены пружиной 15. Кроме того, на правой стенке корпуса 1 закреплен упор 16 с магнитной вставкой, обеспечивающий требуемое расположение исходной заготовки 17 перед гибкой.
Работает полуавтомат следующим образом. Заготовка 17, имеющая форму узкой пластины посредствам прямоугольного паза на ее левом конце устанавливается на фиксирующий выступ гибочной оправки 6, при этом ее правый коней подводится к упору 16, магнитная вставка которого удерживает ее в требуемом положении. После этого, сжатый воздух подается в поршневую полость пневмоцилиндра 3 и его шток 4, выдвигаясь, перемещает вниз ползушку 10 вместе с рычагами 11 и 13 несущими гибочные ролики 12 и 14, которая при этом движется по пазу кронштейна 1. В конце хода ползушки 10 ролики 12 и 14 упираются в заготовку прижимая ее к гибочной оправке 6. Затем сжатый воздух подается в левую поршневую полость пневмоповоротника, что приводит к перемещению штока – рейки вправо и как следствие повороту ведущей шестерни с гибочной оправкой 6 против часовой стрелки. В результате этого заготовка 17 прижатая роликами 12 и 14 к гибочной оправке 6, вращается вместе с последней и приобретает форму С – образного кольца.

В полной версии статьи привуедено 5 примеров использования
пневмоповоротников в составе привода

 

В полной версии статьи, включающей 25 страниц и 20 чертежей, содержится большое количество оригинальных конструкций пневмоповоротников с подробным описанием их работы.

 

ЛИТЕРАТУРА

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

 

Для приобретения полной версии статьи добавьте её в корзину,

Стоимость полной версии статьи 250 рублей.