Силови агрегати и устройства на металорежещи машини

Силови агрегати и устройства на металорежещи машини. Пневматични агрегати. Видове пневматични двигатели - вградени, прикачни, прикачни. Видове устройства, които са оборудвани с пневматично задвижване. Изчисляване на силата на пневматичния цилиндър. Мембранни пневматични актуатори. Изчисляване на диафрагмени пневматични камери.

Пневматични, хидравлични, електромеханични, електромагнитни, магнитни, вакуумни, електростатични и пружинни задвижвания се използват като средства за механизация за фиксиране на детайли в приспособления. Изборът на задвижване на машината се определя от конструкцията на машината, размера на партидата детайли, техния дизайн и други фактори. Използването на пневматични и хидравлични задвижвания позволява да се увеличи производителността на обработката и чрез автоматизиране на подхода-отдръпване или завъртане на скоби, което е особено ефективно, когато има голям брой от последните.

Пневматичните задвижващи механизми използват сгъстен въздух с налягане 0,4. 0,5 MPa от сервизни мрежи. Такива задвижвания не се нуждаят от специални източници на енергия, не изискват връщащи тръбопроводи, тъй като отработеният въздух се освобождава в околната среда; няма нужда от смяна на работната среда, която се случва например при хидравлични задвижвания в резултат на замърсяване с масло.

Основният недостатък на пневматичните задвижващи механизми е ниското налягане на работната среда - въздух, което ограничава обхвата на тяхното използване.

За директнозатягане на детайли с бутален прът или с помощта на прости лостови механизми, пневматичните задвижващи механизми се използват само в случаите, когато е необходима ограничена сила на затягане, т.е. при ниски сили на рязане при обработка на детайли с малка надбавка или детайли, изработени от меки материали. При високи сили на затягане, за намаляване на диаметъра на цилиндрите, се използват усилващи механизми (лост, шарнирно-лост, клин, клин-лост и др.), Което увеличава хода на буталото на пневмоцидиндрата, усложнява дизайна, увеличава общите размери, теглото и цената на устройствата, както и площта, необходима за тяхното съхранение. Поради това е препоръчително да се използват пневматични задвижвания само при липса на пространствени ограничения и в случаите, когато приспособленията не могат да бъдат отстранени от машината, т.е. в специални приспособления за широкомащабно и масово производство или в универсални приспособления за настройка за дребномащабно производство.

Като обемни пневматични задвижвания на затягащи механизми на устройства се използват бутални и мембранни пневматични цилиндри.

Буталните пневматични цилиндриса разделени на стационарни (с линейно действие) и въртящи се. Буталните пневматични цилиндри са с едностранно (1, а) и двустранно (1, б) действие.

При еднодействащи цилиндри обратният ход на буталото 3 се извършва с помощта на възвратна пружина 4, а при двойнодействащи цилиндри - със сгъстен въздух. Предимствата на еднодействащите цилиндри са половината от консумацията на въздух, спестяванията на разходите за тръбопроводи, недостатъкът е ограниченият ход на буталото, тъй като при големи ходове дължината на цилиндъра се увеличава значително поради наличието на възвратни пружини. Двойнодействащи цилиндри - най-разпространеният тип пневматични цилиндри, широко използвани за механизация и автоматизацияприспособления.

При изчисляване на бутални пневматични цилиндри се определя аксиалната сила P върху буталния прът в зависимост от диаметъра на пневматичния цилиндър и налягането на сгъстения въздух в неговите кухини. Като се има предвид силата върху буталния прът и налягането на сгъстения въздух, можете да определите диаметъра на пневматичния цилиндър. При устройства с бутален пневматичен цилиндър трябва да се изчисли времето на неговата работа. Аксиална сила Q за пневматични цилиндри с двойно действие (1, a) при налягане на сгъстен въздух върху буталото в кухина без прът

и в кухината на пръта

където D е диаметърът на буталото на пневматичния цилиндър, mm;

d е диаметърът на буталния прът, mm;

р – налягане на сгъстен въздух, MPa;

– Ефективност при отчитане на загубите в пневматичния цилиндър ( = 0,85. 0,9).

Диаметрите на работните кухини на цилиндрите са стандартизирани.

Ориз. 1. Бутални пневматични цилиндри:

a - еднодействащ, b - двойнодействащ;

1 - кран; 2 - тяло; 3 - бутало; 4 - пружина; 5 - склад.

Нека определим диаметъра на двойнодействащия пневматичен цилиндър според дадената сила Q и налягането на сгъстения въздух p. В първата от горните формули, за да опростим изчислението, пропускаме ефективността, но за надеждността на скобата увеличаваме намерената сила Q с 1,5 пъти:

Приемайки p = 0,4 MPa, получаваме . Намереният диаметър на пневматичния цилиндър се закръгля до най-близката по-голяма стандартна стойност и според приетия диаметър определяме действителната сила Q.

Основното условие за работата на пневматичния цилиндър е неговата пълна херметичност. Пневматичният цилиндър е херметичен, ако сгъстеният въздух, влизащ в неговите кухини, не изтича в атмосферата и не се просмуква от една кухина в друга. За уплътняване на пневматични цилиндри се използват уплътнения на пръстеновидни междини при чифтосване на буталата с вътрешните повърхности на корпуса ипръчки с дупки. Като уплътнения се използват V-образни маншети и О-пръстени от маслоустойчива гума (за бутала и пръти), както и ъглови маншети от маслоустойчива гума с подходящи размери.

Мембранните пневматични цилиндри(фиг. 2) могат да бъдат еднодействащи и двойнодействащи, а в зависимост от броя на работните кухини - единични, двойни или вградени. Дизайнът на такива цилиндри е по-прост от буталните цилиндри. Качеството на сгъстения въздух не оказва значително влияние върху работата им. Недостатъкът е непостоянството на силата на затягане, която намалява с увеличаване на хода на пръта в резултат на отклонението на мембраната, чието съпротивление ще бъде толкова по-голямо, колкото по-голям е ходът на пръта. Следователно мембранните цилиндри се препоръчват само за малки ходове.

Ориз. 2. Мембранни пневматични цилиндри:

a - еднодействащ, b - двойнодействащ.

Основните параметри, които определят работата на мембранните пневматични цилиндри, са силата Q върху пръта и дължината на неговия ход.

Силата Q се променя, когато прътът се премести от начална позиция до крайна позиция. Оптималната дължина на хода на пръта, при която силата Q се променя незначително, зависи от проектния диаметър на мембраната, нейната дебелина, материал, форма и диаметър на опорния диск на мембраната.

Приблизителна сила Q върху пръта на двойнодействащ пневматичен задвижващ механизъм за тарелкови (изпъкнали) диафрагми

когато сгъстен въздух се подава към кухина без прът, той може да се определи по формулите по-долу: в първоначалното положение на пръта

;

след преместване на пръта до дължина 0,3/)

където D е диаметърът на мембраната; d е диаметърът на плочата.

Оптимална дължина на ходаеднодействащ мембранен пневматичен цилиндър с дисковидна гумено-тъканна мембрана е (0,25. 0,35) D с плоска гумено-тъканна мембрана (0,18. 0,22) D

Сглобяване на пневматични актуатори с аксесоари

Според метода на оформление с устройството, пневматичните цилиндри и пневматичните камери могат да бъдат разделени на три групи.

Първата група включва така наречените вградени конструкции, при които буталото или диафрагмата се поставят в кухина, създадена директно в тялото на приспособлението за детайла. Това постига най-голяма компактност на дизайна с най-малък брой части, но изключва възможността за използването му в други устройства.

Ориз. 3. Пример за вграден пневматичен актуатор

На фиг. 3 показва диаграма на един от дизайните на вградения (стационарен) пневматичен цилиндър. В тази конструкция силата P от пръта 3 на буталото 4 се предава към детайла през междинната скоба 2. Конструкцията е много удобна за случая, когато монтажът и отстраняването на детайла изискват накланяне на скобата под значителен ъгъл, за което в скобата е предвиден овален жлеб.

На фиг. 4 показва конструкцията на вградената (също неподвижна) пневматична камера. Силата P от тласкача на диафрагмата 21 не се предава директно към детайлите 8 - 10, а чрез лостовете 1 - 17, които, завъртайки се около осите 2 - 16, повдигат прътите 3 - 15, действайки върху регулируемите винтове 5 - 13 на скобите 7 - 11. Последните, завъртайки се около осите 6 - 12, фиксират детайлите , като ги притискате едновременно към вертикалните и хоризонталните опорни повърхности на монтажната част 9.

Ориз. 4. Пример за вградена пневматична камера

Когато въздухът се отстрани от кухината 18, траверсата 20 се спуска надолучрез действието на натовареното с пружина бутало 19 и връща лостовете 1 - 17 в първоначалното им положение, а скобите под действието на пружините 4 - 14 се разминават, освобождавайки обработената част.

Втората група включва така наречените прикрепени конструкции, изпълнени под формата на отделни пневматични цилиндри или пневматични камери, които са закрепени към тялото на приспособлението или в близост до приспособлението към рамата на машината. Според метода на монтаж тези пневматични задвижващи механизми могат да бъдат разделени на фланцови задвижващи механизми (фиг. 5, a и b), задвижващи механизми със закрепване със специални лапи (фиг. 5, c и d) и с шарнирно закрепване, което позволява на цилиндъра да се върти под определен ъгъл спрямо оста O, за което са предвидени специални уши P на задния капак на цилиндъра (фиг. 5, д).

Ориз. 48. Видове присъединяеми бутални задвижки

Корпусите на такива цилиндри обикновено са направени под формата на чугунена втулка с два чугунени капака, затегнати с шпилки. Понякога втулката на цилиндъра е направена от стоманени тръби и след това капаците се завинтват върху тях. В практиката се използват нормализирани цилиндри с диаметри 20, 38, 50, 75, 100, 150, 200, 250 и 300 mm. За постигане на необходимата херметичност се използват уплътнения на буталото, на пръта и под капаците на цилиндъра.

Третата група включва агрегирани структури, които са направени под формата на независими единици, монтирани извън устройството и могат да се използват за обслужване на няколко устройства едновременно. Такива устройства се използват широко в цеховете за масово производство.

Един от дизайните на агрегираната мембранна пневматична камера и нейните общи размери са показани на фиг. 6. Силата P, създадена от налягането на въздуха върху диафрагмата 5, се прехвърля към лоста 2, който натиска пръста 7, което води додействието на един или друг задействащ затягащ механизъм директно или с помощта на някакъв междинен механизъм.

Ориз. 6. Агрегирана пневматична камера.

Предимства на пневматичните камери пред пневматичните цилиндри:

работната камера не се обработва и е много по-евтина от пневматичните цилиндри;
малък ход на буталото;
спад на силата по дължината на хода на пръта;
диаметралните размери са по-големи от аксиалните.

1. Предимства и недостатъци на буталните пневматични цилиндри.

2. Предимства и недостатъци на мембранните пневматични камери.

3. Изчислете силата, създадена при подаване на сгъстен въздух с налягане 0,5 MPa към края на пръта на пневматичния цилиндър.