РАСЧЕТ ПНЕВМОПРИВОДОВ С НАСОСНОЙ ПОДАЧЕЙ

Расчетно-графическая работа №2

РАСЧЕТ ПНЕВМОПРИВОДОВ С НАСОСНОЙ ПОДАЧЕЙ

Исходные данные*

№
п/п Фамилия И.О. кг
,
Н ,
мм ,
м с
,
МПа ,
мин-1 Задание принял
(подпись студента)
1 Афонин Д.А.

1,0 5 450 5 0,4

0,40 70 0,20
2 Байрамов Р.А. 10 350 4 0,5 60 0,18
3 Болтнев П.И. 15 250 3 0,6 50 0,15
4 Гемберг А.С. 20 160 2 0,7 40 0,12
5 Дальбаков В.Б. 25 80 1 0,8 30 0,10
6 Декапольский Д.А.

2,0 30 100 10 1,2

0,45 25 0,20
7 Егоров С.Ю. 35 200 9 1,4 20 0,18
8 Жигулин Р.А. 40 300 8 1,6 15 0,15
9 Журавлев В.Д. 45 400 7 1,8 14 0,12
10 Зайцев Р.В. 50 500 6 2,0 12 0,10
11 Ковалев К.В.

3,0 5 450 5 1,0

0,50 28 0,20
12 Константинов Д.А. 10 350 4 1,2 23 0,18
13 Костиков П.Г. 15 250 3 1,4 18 0,15
14 Красильников Н.М. 20 160 2 1,6 13 0,12
15 Кудрявцев Р.Ю. 25 80 1 1,8 10 0,10
16 Кузнецов В.С.

4,0 30 100 12 1,0

0,55 26 0,20
17 Лукьяненко Г.И. 35 160 10 1,2 21 0,18
18 Маркелов В.В. 40 200 9 1,4 16 0,15
19 Перелыгин И.В. 45 300 8 1,6 14 0,12
20 Писарев Е.А. 50 400 7 1,8 11 0,10
21 Поздняков А.В. 55 500 6 2,0 10 0,08
22 Сингаевский К.В.

5,0 5 250 2 1,0

0,60 24 0,20
23 Стародубцев Н.С. 10 160 3 1,2 22 0,18
24 Харыбин Ю.В. 15 125 4 1,4 20 0,15
25 Хромов В.А. 20 100 5 1,6 18 0,12
26 Худайбергенов А.А. 25 80 6 1,8 16 0,10
27 Шибин В.С. 30 50 7 2,0 14 0,08


¬¬¬¬¬¬¬¬-_______________________________________________________________________________
*Исходные данные могут быть скорректированы в том случае, если полученные (расчетные) значения окажутся практически нереализуемыми.

 
ОСНОВЫ РАСЧЕТА ПНЕВМОПРИВОДА
Пневмосистема путевой машины состоит из подводящих воздухопроводов, соединённых с компрессором, предохра¬нительных, кранов управления, разводящих трубопрово¬дов, пневмоцилиндров и пневмодвигателей (рис. 1, а).
.
Рис. 1 - Схема пневмосистемы (а) путевой машины и циклограмма движения поршня (б): В3 — воздухозаборник; Ф — фильтр; КМ — компрессор; КО — об¬ратный клапан; МН — манометр; ВН — вентиль; ВД — влагоотделитель; КП — предохранительный клапан; МФ — междувагонная соединительная муфта; PC — ресивер; Р — пневмораспределитель; Д — пневмодвигатель; Ц1 — пневмоцилиндр двухсторонний; Ц2 — пневмоцилиндр односторонний; Т — тифон; ВТС — вентиль тифона самозапорный.



Основной исполнительный орган пневмосистемы путевых машин — пневмоцилиндр. Наиболее распространена скорость его штока: 0.33- 0,41 м/с. Минимальная скорость 0,08-0,1 м/с, меньше которой наблюдается неравномерность хода и вибрация.
Давление в системе обычно изменяется от 0,4 до 0,7 МПа. Из циклограммы движения поршня (рис.1 б) видно изменение давления в рабочей полости пневмоцилиндра. Время работы складывается из времени подачи команды на распределитель (время от начала нажатия кнопки машинистом до начала движения)t1времени наполнения рабочей полости пневмоцилиндра воздухом t2и времени движения поршня tΙΙ. После остановки поршня в период времени tΙΙΙпроисходит повышение давления в полости до рраб. Если противоположная полость цилиндра была под давлением рраб, то оно измеяется до атмосферного. Для плавной остановки рабочих органов используется пневмоцилиндр с демпферами. Для расчёта пневмосистемы принимаются следующие допущения: — не учитывается объём «вредного пространства» пневмоцилиндра, включая подводящие трубопроводы, который составляет примерно 20% рабочего объёма пневмоцилиндра; — не учитывается время наполнения пневмоцилиндра до страгивания. Сила трения в пневмоцилиндре с манжетами определяется так/5,6/

Рпцтр = 0.1(рраб + 1)Sn (1)
При расчёте пневмоцилиндров задаются исходные данные: Р – усилие на штоке от рабочего органа, Н; L— ход поршня, м;Sn—площадь поршня, м;tпр,tоб - заданное время прямого и обратного хода привода, с. Определяются: D, dшт — диаметры цилиндра и штока; d– условный проход подводимого трубопровода и воздухораспределителя; vпр, vоб— скорость поршня при прямом и обратном ходе поршня. Общее усилие, действующее на шток, Н,
Роб =Р + Рпцтр (2)
где Р— усилие от рабочего органа, Н;
Рпцтр — сила трения в пневмоцилиндре, Н.
Если рабочее давление в пневмоцилиндрерраб (в МПа) пода¬ётся в поршневую полость, то внутренний диаметр, м,
D = √4Роб /π р раб106 (3)
Если давление подаётся в штоковую полость пневмоцилиндра, то
D = √(4Роб /π р раб106)+d2шт
где dшт— диаметр штока, м:
dшт= √ 4Р/π[σ] 102 , (4)
где[σ]—допускаемое напряжение выбранного материала штока на растяжение или сжатие в зависимости от условий работы, МПа.
Длинные штоки [L>(8+10) dшт] при расчёте на сжатие проверяют на продольную устойчивость
dшт= √ 4Р/π[σсж]φ 102 , (5)
где φ — коэффициент, учитывающий гибкость штока.
По найденному внутреннему диаметру цилиндра Dпо ГОСТу подбирают цилиндр и диаметр. Выбранный диаметр проверяют по параметру загрузки, принимая Ров в (Н); ррабв (МПа), Snв (м2).
Ψ = Роб / 106ррабSn, (6)
Рекомендуется φ = 0,5÷0,65. Значения φ меньше рекомендуемых указывают на неоправданно завышенный размер D, что связано с увеличением габаритов цилиндра и расходом воздуха. БОЛЬШИЕ значения (φ > 0,65) могут привести к нарушению плавности хода поршня или его остановке. Ход поршня L выбирается, исходя из кинематики механизма управления рабочим органом. При ПРЯМОМ соединении штока с рабочим органом ход поршня равен ремещению рабочего органа, а при пневморычажной системе необходимо учитывать соотношение плеч рычагов. По заданному времени срабатывания и ходу поршня определяют скорость поршня, м/с:
v = L / t , (7)
Рекомендуется V= 0,08÷1 м/с.
Для нормализованных цилиндров V = 0,1÷0.41м/с. При V>0,41м/с целесообразно применять тормозные золотники или пневмогидравлические амортизаторы.
Зная V, находим кинетическую энергиюЕсистемы
Е = mv2 / 2, (8)
где т — масса движущихся частей, приведённая к поршню, кг; v— скорость, м/с.
ПриЕ>0,3кгм /с рекомендуется пневмоцилиндр с демпфированием.
Расход сжатого воздуха для выбранного i-го цилиндра, м3/с,
Wi = Vni/ ti = SnLi / ti, (9)
где Vni—объём поршневой полости, м ;
Sn—площадь поршня, м ;
Li—ход поршня, м;
ti—заданное время движения поршня ( ) с.
Внутренний диаметр трубопровода и пневмораспределителя, м2,
dmi = √ 4Wi / πv , (10)
Скорость воздуха V =10÷25м/с.
Средний расход воздуха при атмосферном давлении для всей машины, м /с,
W = 1 ΣkiWipmax106 / 3600 (11)
где ki— среднее число включений i-го цилиндра за 1час;
п— число работающих пневмоцилиндров машины; Pmax— давление воздуха, МПа.
Подача компрессора, м3/с,
П = 3600βW, (12)
где β — коэффициент запаса, учитывающий неравномерность работы систе¬мы иутечки (β = 1,3÷1,4).
Объём ресивера, м3,
Vp = αWt / (pmax - pmin)10, (13)
где α — коэффициент запаса (α = 3÷8);
W—секундный расход сжатого воздуха пневмосистемы, м3/с; t—время, необходимое для подкачки ресивера (t=20÷30 с);
pmax—максимальное давление в ресивере, МПа;
ртiп— минимальное давление в ресивере, МПа (обычно pтах-ртin~ 0,35).
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПНЕВМОПРИВОДА

Условные обозначения:
- скорость распространения звука в воздухе, см/с;
- ориентировочное значение ускорения подвижных масс при разгоне и торможении, см/с2;
- отношение ;
- ширина соответственно поршневого кольца, уплотняющих манжет по внутреннему и наружному диаметру, см;
- коэффициент использования материала при штамповке;
- диаметр пневмоцилиндра и штока, см;
- диаметр проходного сечения дросселя и трубопровода, см;
- отношение ;
- коэффициент потерь в трубопроводе;
- площадь поршня соответственно со стороны рабочей полости цилиндра и со стороны выхлопа, см2;
- площадь сечения штока, см2;
- площадь сечения соответственно подводящего и выхлопного трубопроводов и дроссельного отверстия амортизатора, см2;
- ускорение свободного падения, см/с2;
- относительная нагрузка на штоке цилиндра;
- коэффициент восстановления при ударе;
- длина трубопровода, см;
- коэффициент трения воздуха о стенки трубопровода;
- масса подвижных частей привода (пневмоцилиндра), кг;
- масса перемещаемых частей (масса груза), кг;
- коэффициенты расхода подводящей и выхлопной ветвей трубопровода;
- коэффициент расхода дросселя амортизатора;
- коэффициент трения скольжения;
- коэффициент трения в уплотнениях пневмоцилиндра;
- частота ходов в минуту;
- сила сопротивления перемещению, Н;
- сила трения подвижных масс по направляющим (по поверхности) и в уплотнениях штока и поршня соответственно, Н;
- атмосферное давление, Па;
- абсолютное давление воздуха в магистрали, рабочей и выхлопной полостях пневмоцилиндра в момент начала движения масс, Па;
- установившееся абсолютное давление воздуха в выхлопной и рабочей полостях пневмоцилиндра, Па;
- установившееся и максимальное давление воздуха в полости амортизатора, Па;
- нагрузка в штоке, Н;
- силы инерции, действующие на подвижные массы при разгоне и торможении, Н;
- ход поршня (шаг подачи), см;
- путь разгона подвижных масс, см;
- путь торможения (ход амортизатора), см;
- эффективный путь торможения, см;
- время цикла подачи и пресса, с;
- время прохождения сигнала от управляющего клапана до воздухораспределителя, с;
- время срабатывания воздухораспределителя, с;
- время от момента подачи сигнала до начала движения золотника воздухораспределителя, с;
- время движения золотника воздухораспределителя, с;
- время от момента срабатывания воздухораспределителя до начала движения подвижных масс (подготовительный период), с;
- полное время движения подвижных масс, с;
- время движения подвижных масс до амортизатора, с;
- время торможения подвижных масс, с;
- время колебания подвижных масс в результате ударов их об упор и отскоков, с;
- время движения каретки, необходимое для обеспечения заданного числа ходов, с:
- установившаяся скорость движения поршня (подвижных масс), см/с;
- скорость встречи подвижных масс с упором, см/с;
- объем вредного пространства рабочей и выхлопной полостей цилиндра, включая объем трубопроводов, см3;
- объем вредного пространства выхлопной полости цилиндра без учета длин трубопроводов, см3;
- установившееся значение расходной функции выхлопной ветви трубопровода (расходная функция);
- ход поршня, приведенный к объему вредного пространства, см,
- ускорения разгона и торможения подвижных масс, см/с2;
- индекс, показывающий отношение величин к холостому и рабочему ходам;
, 0 - число уплотнений в пневмоцилиндре (кольца и манжеты).


 
1. Проектировочный расчет

Здесь и далее расчеты выполнены по /1/.
Проектный расчет сводится к ориентировочному (предварительному) выбору пневмоцилиндров, определению диаметра трубопроводов и расчету скорости перемещения поршня.
Нагрузка на штоке силового пневмоцилиндра с учетом инерционных сил, возникающих при разгоне подвижных масс:
. (1)
В проектировочном расчете величины усилий могут быть заданы ориентировочно через технологические параметры.
Сила раFшт ориентировочно может быть принято равным 3050 Н и учитываться со знаком (+) для рабочей бесштоковой полости и со знаком (–) в случае рабочей штоковой полости цилиндра.
Силу сопротивления определяютисходя из технологических и конструктивных соображений. По сути это технологическая сила, которую преодолевает поршень пневмоцилиндра.
Расчетная схема пневмопривода приведена на рис. 2.



Рис. 2. Расчетная схема пневмопривода подачи.


Суммарная нагрузка от сил вредного сопротивления может быть принята равной
, (2)
Скорости и ускорения подвижных масс определяют, исходя из числа ходов поршня.Например, для подач, обслуживающих кузнечно-прессовое оборудование, принимая (с учетом выхода инструмента из штампа) угол совершения технологической операции равным 60° (угол поворота коленчатого вала кривошипного пресса, соответствующий технологическому ходу ползуна) и считая, что время срабатывания распределительной аппаратуры и подготовительное время перекрываются временем поворота коленчатого вала пресса на угол , требуемое время движения подвижных масс определяют по формулам:

для подач с одной подвижной кареткой:
; (3)
для подач с двумя последовательно работающими каретками
; (3.1)
В остальных случаях определяют из других соображений.
В первом приближении требуемая скорость движения подвижных масс
. (4)
Путь разгона и торможения поршня назначается исходя из конструктивных и технологических соображений.
На практике, часто в расчетах принимают см. Путь торможения, при торможении демпфером, определяется по паспортным данным последнего. Аналогично при использовании пневмоцилиндров с встроенными демпфирующими устройствами.
Наибольшее ускорение подвижных масс может быть найдено по формуле
. (5)
Диаметр цилиндра
, (6)
где относительную нагрузку на штоке принимают равной .
Полученное значение диаметра пневмоцилиндра округляют до ближайшего размера по ГОСТ 15608-81.
Выбор пневмоцилиндра и пневмоаппаратуры провести из /2,3,4/.
Диаметр подводящих трубопроводов определяют исходя из требуемой скорости перемещения подвижных масс:
. (6)
При и в первом приближении диаметр трубопровода
. (6)
Величину хода амортизатора, исходя из допустимых ускорений при торможении, равных , принимают:
при м/с см;
при м/с см;
при м/с см.
При определении диаметра дросселя амортизатора необходимо исходить из требования, чтобы в момент встречи подвижных масс с упором скорость не превышала 0,14 м/с.
При истечении через дроссель:
. (6)

2. Проверочный расчет
Проверочный расчет проводят с целью уточнения быстроходности (расчет времени цикла) и условий точности работы по шагу привода. Расчет проводят после выбора конструкции, компоновки узлов и механизмов приводного устройства, определения массы подвижных частей, длин и диаметров трубопроводов, вредных объемов полостей цилиндров и т. д.
Расчет времени цикла. Приведенные формулы и последовательность расчета могут быть применены при определении времени цикла любых пневматических линейных приводов с относительной нагрузкой , не превышающей 0,4 - 0,5, с учетом инерционных сил.
Время цикла линейного пневмопривода в общем виде можно записать следующим образом:
, (7)
На рис. 3 в качестве примера представлена круговая циклограмма работы клещевой подачи ленты в рабочую зону кривошипного пресса.
Время прохождения сигнала от управляющего клапана до воздухораспределителя
(8)
Скорость распространения звука в воздухе принимается равной 340 м/с.
Время срабатывания серийно выпускаемых распределителей указывается в паспорте. Для современных конструкций серийных распределителей время срабатывания t2=0,02 c.Время срабатывания распределителей оригинальной конструкции с пневматическим управлением определяется так же, как и для пневмоцилиндра с и по формуле:
, (9)
где
. (10)
Коэффициент расхода выхлопного трубопровода , являющийся функцией коэффициента потерь в трубопроводе.
Коэффициент расхода
(11)

Рис. 3. Циклограмма работы клещевой подачи с одной подвижной кареткой (а) и с двумя подвижными каретками (б): 1 — захваты подающей каретки; 2 — захваты удерживающей каретки; — угол поворота кривошипного вала пресса, соответствующий технологическому ходу ползуна. Зоны, соответствующие закрытому состоянию захватов, заштрихованы.
Коэффициент потерь (сопротивление трубопровода) находят по формуле:
. (12)
Тогда
, (13)
где
; .
На рис. 4 представлена зависимость коэффициента расхода от сопротивления пневмотрубопровода , рассчитанная по формуле (11).
Принимая диаметр пневмотрубопровода наполнения - и его длину до распределителя - , определяют сопротивление пневмотрубопровода.
При = 0,03 сопротивление пневмотрубопровода будет равно:
,
Рис. 4. Зависимость коэффициента расхода от сопротивления пневмотрубопровода .
Величина = (1,21,7) , а значение принимают по графикам установившихся значений (рис. 5) в зависимости от .
Коэффициент расхода подводящего трубопровода определяют аналогично по графику на рис. 4, а значение принимают по графикам установившихся значений (рис. 6) в зависимости от отношения .

Рис.5. Зависимость расходной функции для определения времени опоражнивания постоянного объема.

Рис. 6. Зависимость расходной функции для определения времени наполнения постоянного объема.
Время срабатывания пневмоцилиндра при холостом ходе привода складывается из времени подготовительного периода (от срабатывания воздухораспределителя до начала движения) и времени движения ;
; (14)
Коэффициенты расхода трубопроводов, питающих цилиндр, определяют аналогично коэффициентам расхода трубопроводов воздухораспределителя.
Относительную нагрузку определяют с учетом действия только статических сил
. (15)
Силу трения подвижных масс подачи по направляющим определяют при коэффициенте трения покоя с учетом массы подвижных частей:
(16)
Сила трения в манжетных уплотнениях:
при движении в сторону штоковой полости
(17)
при движении в сторону бесштоковой полости
(18)
Ширину манжет и определяют из паспортных данных на пневмоцилиндр, или по ГОСТ 6678—72 и ГОСТ 14896—84.
Коэффициент трения в манжетах (для резиновых манжет со смазочным материалом). Для -образных уплотнений обычно , для колец- .(Уточнить по паспортным данным выбранного пневмоцилиндра).
При уплотнении поршня с помощью поршневых колец силу трения уплотнений по цилиндру (штоку) определяют по формулам:
- при движении в сторону штоковой полости
, (19)
где
;
- при движении каретки в сторону бесштоковой полости
(20)
Сила учитывается со знаком (+) при движении каретки в сторону штоковой полости цилиндра и со знаком (—) - в сторону бесштоковой полости.
Относительная величина δ определяется формулой:
(21)
При величина получается отрицательной и ее принимают равной нулю.
Время движения поршня
. (22)
Составляющая времени движения подвижных масс до амортизатора вычисляют по формуле;
. (23)
Установившаяся скорость принята
. (24)
Величину определяют с учетом статических сил (15).
Времяторможения подвижных масс амортизатором определяется выражением:
, (25)
где
(26)
; . (27)
Значение и принимают при тех же условиях, что и .
Коэффициент определяют аналогично предыдущим значениям коэффициентов расхода с учетом приведения диаметров выхлопного трубопровода к диаметру дросселя (в случае, если сброс воздуха через дроссель происходит в выхлопной трубопровод) – см. рис. 3–6.
Составляющая времени колебания подвижных масс в результате ударов
. (28)
Коэффициент восстановления при ударе зависит от многих факторов:
• материала соударяющихся тел,
• формы контактирующих поверхностей,
• массы соударяющихся тел;
• параметров амортизатора и т. д.
. (29)
При определении величины необходимо учитывать, что давление воздуха в выхлопной полости принимает значения .
Времена и определяют по тем же формулам, что и время холостого хода. Однако при расчетах необходимо учитывать, что
. (30)
Необходимо также учитывать, что штоковая и бесштоковая полости цилиндра меняются местами, т. е. изменяется и , , , , и т. д., которые определяют аналогично этим же величинам при холостом ходе.
При определении величины при рабочем ходе в формулу вместо необходимо подставить .
Расчет ускорений подвижных масс. Ускорения подвижных масс с относительной нагрузкой , не превышающей 0,4 ... 0,5, с учетом инерционных сил при разгоне определяют по формуле
, (31)
где .
В рассматриваемой формуле расчетные величины принимают значения:
при рабочем ходе
; (32)
;
при холостом ходе
; (33)
.
Величины рассчитывают по представленным выше формулам.
Значения и принимают при тех же условиях, что и раньше.
Коэффициент определяют с учетом инерционных сил, действующих на привод в период разгона:
– при рабочем ходе
; (34)
– при холостомходе
; (35)
где .
Путь разгона подвижный масс определяют по графику (рис. 7).
При расчете необходимо учитывать, что с изменением направления движения (в сторону штоковой полости цилиндра или бесштоковой) или нагрузки (рабочий или холостой ход) изменяются все величины, кроме .
Максимальное ускорение подвижных масс при торможении .
Величины с изменением направления движения или нагрузки меняют значения. Их рассчитывают по формулам (24), (27).
Точность позиционирования выходного звена пневмопривода определяется по формуле:
(36)

Рис. 7. Путь разгона подвижных масс.

При проектировании приводных устройств, время цикла определяется кинематикой механизма и заданным числом ходов в минуту, а расчет условий точности подачи методически остается тем же.
Конкретные величины в расчетах (усилия зажатия материала, ускорения и т. д.) определяют по принятой схеме с использованием существующих методик.
Выбор элементов спроектированного пневмопривода можно сделать в /2,3,4/.
Пример расчета и выбора амортизатора.
Расчет сводится к следующему /4/. Масса перемещаемых масс mΣ=m+m`=10,8кг, скорость u0=0,35 м/с.
Сначала определяем кинетическую энергию останавливаемых частей по известной формуле.
(37)
Получаем
Теперь по табл. 1 находим значение работы приводной (движущей) силы для давления в сети рм = 0,5 МПа. Полученное значение для хода торможения S (Sт) 8,5 мм и диаметра поршня силового пневмоцилиндра Dц = 50 мм получаем W2 = 8,34 Н м. Полученное значение умножаем на поправочный коэффициент (табл. 2), выбираемый по действующему (см. задание) давления в сети рм = 0,4 МПа. Поправочный коэффициент равен 0,8.
Тогда W2 = 6,67 Н м.
Суммарное значение энергии (W1+W2) составляет 7, 33 Н м.

Табл. 1– Работа приводной силы пневмоамортизатора

Табл. 2 Поправочный коэффициент

По полученным даннымсделаем предварительный выбор амортизатора: модели RBQ3009 /4/.
Находим значение эффективно демпфируемой массы по формуле:
(38)
где W – суммарная энергия, Н м.
Получаем
Теперь по графику на рис. 8 производим окончательный выбор амортизатора. При скорости υ0=0,35 м/с и mе=330,8 кг выбираем модель RBQC3009 (точка пересечения лежит ниже кривой RBQC3009).
В табл. 3 Приведены технические характеристики.
Буква "С" в наименовании модели означает наличие колпачка.
На рис. 9 представлен чертеж и основные размеры модели RBQC2508.
На рис. 10 показано устройство пневмоамортизатора.
Нагрузка, приложенная к штоку амортизатора, оказывает давление на масло в поршне 3. Масло, находящееся под давлением, выходит через отверстие в поршне 3. При этом создаётся гидравлическая сила, противодействующая нагрузке и медленно уменьшающая ее кинетическую энергию. Выходящий поток масла собирается аккумулятором.
Когда нагрузка исчезнет, шток амортизатора перемещается назад (возврат в исходное положение) под действием пружины и создает разрежение, которое открывает обратный клапан в днище поршня. Масло, при этом, быстро поступает обратно, и аккумулятор заряжается к следующему гашению динамической нагрузки.
При выборе амортизатора необходимо учитывать время восстановления, определяемое максимальным числом двойных ходов. Если по значению эффективно демпфируемой массы выбранный амортизатор удовлетворяет условиям работы, а по времени восстановления – нет, то необходимо провести корректировку. Максимальное число двойных ходов выбранного амортизатора равно 45 мин1, что удовлетворяет/не удовлетворяетусловию задания.

Рис. 8.Номограмма к выборупневмоамортизатора.

Табл. 3. Технические характеристики


Рис. 9 Эскиз и основные размеры пневмоамортизатора



Рис. 10 Конструкция пневмоамортизатора: 1 – корпус; 2 – шток; 3 – поршень; 4 – подшипник; 5 – пружина; 6 – упор; 7 – запорный шарик; 8 – аккумулятор; 9 – уплотнение; 10 – маслосъёмник; 11 – упорный колпачёк.


Далее необходимо провести проверку рассчитанного по формуле (25) значения времени торможения подвижных масс .
Формула для расчета имеет вид:
(39)
Принимая ускорение при торможении аТравным ускорению при разгоне ар получаем .
Необходимо провести расчет для нескольких значений аТ.
 
Рекомендуемая литература и источники

Основная:
1. Автоматическая загрузка технологических машин. Справочник./Под ред. И.А. Клусова - M.: «Машиностроение», 1990.
2.http://pneumoprivod.ru
3. http://pnevmotrubka.ru/(пневмоавтоматика Vesta)
4. http://www.norgren.com

Дополнительная:
5. Лепешкин А.В. и др. Гидравлические и пневматические системы / А.В. Лепешкин,А.А. Михайлин. Под.ред. Ю.А. Белякова.–М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 336 с..ил.
6. Наземцев А.С. Гидравлические и пневматические системы, Ч.1. Пневматические приводы и средства автоматизации: Учебное пособие.- М.: ФО-РУМ, 2004. – 240 с., ил.
7. Пневматические устройства и системы в машиностроении: Справочник / Е.В. Герц, А.И. Кудрявцев, О.В. Ложкин и др. Под.ред.Герца Е.В. – М.: Машиностроение, 1981. – 408 с., ил.

 
Рекомендуемая последовательность выполнения РГР

1. Определить диаметр поршня пневмоцилиндраи диаметр проходного сечения пневмопровода.
2. По расчетному значению расхода воздуха выбрать насос, определить подачу компрессора, рассчитать и выбрать ресивер (см. раздел «ОСНОВЫ РАСЧЕТА ПНЕВМОПРИВОДА»).
3. Рассчитать действительное время движения поршня. Провести расчет и выбор амортизатора.
4. Определить диаметр проходного сечения трубопровода (дросселя), удовлетворяющий требуемому значению времени движения поршня.
5. При необходимости (в случае невыполнения условия ) провести перерасчет параметров пневмопривода (п.1. – п.4)
6. Найти ускорение подвижных масс и определить точность работы пневмопривода.
7. Выбрать элементную базу и составить принципиальную пневматическую схему привода.
8. Разработать циклограмму работы устройства. Время паузы между ходами и время выдержки определить самостоятельно.


Основные требования к содержанию и оформлению расчетно-графической работы.

Пояснительная записка к выполненной РГР должна содержать:
1. Расчетную схему пневмопривода, исходные данные и параметры, которые необходимо определить по условию задания.
2. Аналитическую часть работы, включающую решение уравнений для расчета искомых параметров. В записке следует привести технические характеристики и рисунки всех выбранных компонентов пневматической схемы.
Расчетная часть документа должна содержать исходные формулы и уравнения с подставленными численными значениями.
3. Графическую часть работы, включающую принципиальную пневматическую схему привода и циклограмму работы, выполненные на бумаге стандартного формата.
Титульный лист работы должен иметь установленную форму с обязательным указанием фамилии студента с инициалами, номера группы, номера технического задания и варианта выполнения.


 
ПРИЛОЖЕНИЯ

СООТНОШЕНИЯ ЕДИНИЦ ВЕЛИЧИН, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ПНЕВМАТИКЕ, С ЕДИНИЦАМИ МЕЖДУНАРОДНОЙ СИСТЕМЫ СИ (SI, SYSTEM INTERNATIONAL OF UNITS)
Условные обозначения и размерность величин
Величина Единица Примечание
Название Обозначение Обозначение Название
Основные единицы системы СИ
Масса m кг килограмм
Длина s, l, L м метр
Время t с секунда
Температура термодинамическая Т к кельвин Связь между различными температурными шкалами показана в приложении 1.2
Дополнительные единицы системы СИ
Плоский угол α,β,φ,ψ и др. рад радиан
Производные единицы, применяемые в пневматике
Диаметр d, D м метр
Радиус r,R r = 0,5 D
Площадь S, F, f м2 квадратный метр
Объем V м3 кубический метр
Объем нормальный Vn , V Объем воздуха, приведенного к техническим нормальным условиям
Расход массовый Q m кг/с килограмм в секунду
Расход объемный Q , Q v м3/с кубический метр в секунду Q v = Q m/ ρ
Расход объемный нормальный Q н , Q vн , Q Объемный расход воздуха, приведенного к техническим нормальным условиям
Пропускная способность (расходная характеристика) Кv м3/ч кубический метр в час Внесистемная единица
Плотность ρ кг/м3 килограмм на кубический метр
Удельный объем V м3 /кг кубический метр на килограмм V= 1/ ρ
Абсолютная влажность f , f абс кг/м3 килограмм на кубический метр Обычно выражается в граммах на кубический метр
Относительная влажность φ _____ _____ Измеряется в относительных единицах(процентах)
Частота периодического колебания f, v Гц герц
Частота импульсов, ударов и т.п., частота вращения n, f с -1 ,
Гц секунда в минус первой степени, герц 1 с -1 = 1 ГЦ
об/с оборот в секунду 1 об/с = 1 с -1
об/мин оборот в минуту Внесистемная единица
1 об/мин = 1 60 с-1
Частота угловая (круговая или циклическая) ω с -1 секунда в минус первой степени
Скорость линейная υ м/с метр в секунду
Скорость угловая рад/с радиан в секунду
об/с оборот в секунду 1 об/с = 2π рад/с
об/мин оборот в минуту Внесистемная единица
1 об/мин = 2π рад/с
Ускорение линейное a м/с2 метр на секунду в квадрате
Ускорение свободного падения g g= 9,81 м/с2
Ускорение угловое ε рад/ с2 радиан на секунду в квадрате
Импульс (количество движения) P кг м/с килограмм-метр в секудну
Динамический момент инерции J, I кг м2 килограмм-метр в квадрате
Сила (усилие) F, P H ньютон Н= кг м/с2
Сила тяжести G, P
Момент силы, изгибающий момент М Н м ньютон-метр
Момент пары сил, крутящий (вращающий) момент М, Т
Давление p Па паскаль Па=Н/ м2
Объемный модуль упругости(модуль сжимаемости) К
Коэффициент объемного сжатия βp Па-1 паскаль в минус первой степени βp =1/К
Коэффициент объемного расширения βТ К-1 кельвин в минус первой степени
Динамическая вязкость (коэффициент внутреннего трения) μ Па с паскаль-секунда
Кинематическая вязкость v м2/c квадратный метр на секунду v= μ /p
Коэффициент трения μ,f _____ _____ Безразмерная величина
Работа А Дж джоуль
Энергия E,W
Кинетическая энергия Ek , Wk , K ,T
Потенциальная энергия Ep, Wp , П ,Ф
Тепловая энергия Q
Внутренняя энергия U
Мощность P, N Вт ватт
Коэффициент полезного действия (КПД) η _________ ________ Безразмерная величина
Удельная газовая постоянная R, R0 Дж /(кг К) джоуль на килограмм-кельвин



Приставки для наименования дольных и кратных единиц
Дольные единицы Кратные единицы
Степень Приставка Символ Степень Приставка Символ
10-1 Деци д 101 дека да
10-2 Санти с 102 гекто г
10-3 Милли м 103 кило к
10-6 Микро мк 106 мега М
10-9 Нано н 109 гига Г
10-12 Пико п 1012 тера Т
10-15 Фемто ф 1015 пета П
10-18 Атто а 1018 экса Э


Сотношения между различными единицами давления и температурными шкалами
Единица Па Бар рsi кгс/см2 мм вод.ст. мм рт. ст.
1 Па 1 10 -5 1,45х 10 4 1,02 х 10 -5 0,102 7,502 х 10 3
1 бар 10 5 1 14,5 1,02 1,02 х 10 4 7, 5024 х 10 2
1 рsi 6,895 х 10 3 6,895 х 10 -2 1 7,031 х 10 -2 7,031 х 10 2 52,2
1 кгс/см2 9,807 х 10 4 0,9807 14,223 1 10 4 7,35 х 10 2
1 ммвод.ст. 9,807 9,807 х 10 -5 1,422 х 10 -3 10 -4 1 7,35 х 10 -2
1 мм рт. ст. 1,33 х 10 2 1,33 х 10 -3 1,934 х 10 -2 1,36 х 10 -3 13,6 1


Формулы, связывающие различные температурные шкалы
Шкала Кельвина Цельсия Фаренгейта Реомюра
Кельвина, Т[K] 1 t0С + 273,15 (t0F – 32)/1,8+273,15 1,25 t0R+273,15
Цельсия, t0С Т – 273,15 1 (t0F - 32)/1,8 1,25 t0R
Фаренгейта, t0F 1,8Т – 459,67 1,8 t0С + 32 1 2,25 t0R +32
Реомюра, t0R 0,8Т– 218,52 0,8 t0С 0,44 (t0F – 32) 1




Извлечения из ГОСТа 17433-86 «Промышленная чистота. Сжатый воздух.Классы загрязненности»
Класс загрязненности Размер твердой частицы, мкм, не более Содержание посторонних примесей, мг/м3, не более
Твердые частицы Вода (в жидком состоянии) Масла
(в жидком состоянии)
0 0,5 0,001 Не допускается
1 5 1
2 500 Не допускается
3 10 2 Не допускается
4 800 16
5 25 2 Не допускается
6 800 16
7 40 4 Не допускается
8 800 16
9 80 4 Не допускается
10 800 16
11 Не регламентируется 12,5 Не допускается
12 3200 25
13 25 Не допускается
14 10000 100

Ориентировочное соотношение номинальных расходов и размеров присоединительных отверстий пневмораспределителей
Диаметр поршня цилиндра, мм Размер присоединенных отверстий Условный проход, мм Нормальный номинальный расход, мм
до 12 МЗ 1,5 до 80
12-25 М5 2,5 до 200
25-50 G1/8 3,5 до 500
50-100 G1/4 7,0 до 1140
150-200 G1/2 12,0 до 3000
200 - 320 G3/4, G1 18,7 до 6000

Соотношение номинальных диаметров пневмоцилиндровфирмы VESTAи стандартных значений хода штока поршня