Вивчення й дослідження пневматичного циліндра двосторонньої дії

М е т а р а б о т и: вивчення конструкції й принципів роботи пневматичного циліндра двосторонньої дії й перевірка його характеристик.

Загальні положення

Пневматичні циліндри - найпоширеніші у верстатобудуванні й роботобудуванні пневматичні виконавчі механізми. У пневмоциліндрах однобічної дії поршень зі штоком переміщається під дією зусилля, створюваного тиском стисненого повітря, тільки в одному напрямку, а повернення його у вихідне положення здійснюється механічно або під дією власної ваги.

Типова конструкція пневмоциліндра двосторонньої дії зображена на рис.8.

У гільзі, закритої із двох сторін кришками 1 й 14 , розташований поршень 8, закріплений на штоці 7. Кришки з’єднуються шпильками 3. Подовжені шпильки використовуються для кріплення пневмоциліндра при його установці. У кришках виконані різьбові отвори 4 й 13 для приєднання повітропроводів. Отвори мають виходи у порожнину пневмоциліндра. В передній кришці запресована напрямна втулка 6 для штока й установлені манжетні ущільнення 2, герметизуюча порожнина циліндра й захищаючі її від потрапляння забруднень із зовнішнього середовища. Нерухомі з'єднання кришка-гільза й поршень-шток ущільнені гумовими кільцями 5, 11, 12 круглого перерізу. З'єднання поршень-гільза ущільнюються манжетами 9 U-образного перерізу із зустрічним розташуванням пасок, що центрує. Поршень має капронове наплавлення 10. Виключення металевого контакту між поршнем і дзеркалом гільзи циліндра підвищує механічний ККД і збільшує термін служби пневмоциліндра, сприяє швидкому прироблянню паска, що центрує, при можливих погрішностях виготовлення гільзи

Рис.8. Пневмоциліндр двосторонньої дії

При розрахунку пневмоциліндрів вихідними даними є: абсолютний тиск стисненого повітря p_м, технологічне навантаження P₂ , довжина ходу S, маса, що приєднують до пневмоциліндру рухливих частин m₁ , просторове розташування пневмоциліндра, необхідний або припустимий час спрацьовування або середня швидкість руху.

Для ПЦ затискних пристроїв, що розвивають зусилля наприкінці ходу, діаметр циліндра розраховується за формулою

D = 1,13  (P₂ mg) / (0,9 p_м - p_а),

де m – маса всіх рухливих частин, пов'язаних з поршнем.

Масу поршня й штока спочатку враховують приблизно. Вагу рухливих частин mg враховують при вертикальному й похилому розташуванні ПЦ.

У формулі прийнято, що необхідне зусилля затискача створюється при тиску 0,9 p_м, тобто прийнятий запас.

Для ПЦ транспортуючих, перемикаючих й інших пристроїв, у яких технологічне навантаження прикладене по всій довжині ходу або на значній його частині, D визначають за розрахунковим значенням безрозмірного

параметра _р при непрямому врахуванні сили тертя за допомогою коефіцієнта К_Т

З начення _р вибирають залежно від підводимого тиску

Рм ,Мпа	0,3	0,4	0,5
р	0,25 -0,6	0,3-0,65	0,35-0,7

Меншим значенням _р відповідають більші діаметри циліндрів і більша швидкодія через недонавантаження.

К_{Т –} вибирають залежно від технологічного зусилля.

Р2, МПа	До 0,6	0,6-6
Кт	0,5-0,2	0,2-0,12

Дані визначені для Р_м = 0,5-0,6 Мпа. Вважається, що К_т змінюється пропорційно тиску.

Знак «+» перед К_т приймають, коли сила тертя доповнює зусилля, створюване тиском повітря, наприклад, при опусканні вантажу із пневматичним гальмуванням.

Силу, що розвиває пневмоциліндр, будемо визначати за іншою формулою із врахуванням, що обидві порожнини пневмоциліндра штокові

P₂ = 0,785 (D² – d²) p_м _р (1 - К_Т).

Для проведення досліджень скористаємося установкою, схема якої наведена на рис.9.

Р ис.9. Схема лабораторної установки