ПНЕВМОПРИВОДЫ С ДРОССЕЛЬНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ

Рис.11.3

На рис. 11.3 показана принципиальная схема пневмопривода с дроссельным регулированием скорости рабочего органа. После включения электромагнита распределителя ПР1 сжатый воздух от СПВ подается в цилиндр ПЦ через распределитель ПР1 и обратный клапан дросселя Др1.

Рабочий орган РО перемещается вправо со скоростью u . При этом на него может действовать внешняя сила FВ.Скорость uопределяется настройкой дросселя Др2, через который воздух вытесняется из штоковой камеры ПЦ в атмосферу.

1. Расчет давления р4, Па, в выхлопной линии:

р4– ра = åΔрв= Δра+ Δрт+ Δрм .

Если пренебречь потерями давления в трубах и местных сопротивлениях, то можно рассчитать давление р4 в выхлопной линии:

р4= Δра+ ра. (11.27)

2. Расчет давления р3, Па, в напорной линии :

р1– р3= åΔрн= Δра+ Δрт+ Δрм .

Пренебрегая потерями давления в трубах и местных сопротивлениях можно рассчитать давление р3 :

р3= р1– Δра . (11.28)

Потери давления в пневмоаппаратах Δра и данные по коэффициентам местных сопротивлений z для различных пневмоаппаратов можно найти в справочниках и каталогах, либо выбрать их из предлагаемого перечня: пневмораспределители, клапаны последовательности, краны управления, тормозные золотники z = 16…18; обратные клапаны, дроссели с обратными клапанами (в режиме обратного клапана) z = 25…43; фильтры z = 10…17; маслораспылители z = 20 … 22.

Потери давления: в СПВ типа П-ППВ ра= 0,06 МПа; в устройствах осушки типа П-УОБ-1 Δра= 0,05 МПа; в маслораспылителях Δра= 0,025 МПа; в редукционных клапанах Δра= 0,02…0,04 МПа; в дросселях с обратным клапаном (при полностью открытом дросселе) Δра= 0,05 МПа; в распределителях, обратных клапанах Δра= 0,02…0,03 МПа; в пневмоклапане последовательности Δра= 0,02 МПа, в глушителях - Δра= 0,001…0,0015 МПа.

Потери давления Δрм на местных сопротивлениях типа нормальное колено ( R = 4 d ), тройник, задвижка для трубопроводов диаметром до 20 мм малы и могут не учитываться.

3. Расчет диаметров поршня D и штока d, м. Определить диаметр поршня с допустимой погрешностью можно, пренебрегая трением в уплотнениях поршня и штока, из уравнения :

S1p3– S2p4– Fн= 0 . (11.29)

Для отношения диаметров штока и поршня d /D = 0,25:

D=(Fн/(0,785p3– 0,736 p4)) 0,5. (11.30)

Расчетный минимально допустимый диаметр D поршня увеличивают в 3…5 раз, с целью устойчивой работы при регулировании скорости дросселем, либо определяют диаметр из конструктивных соображений. Затем выбирают ближайшее значение из стандартного ряда. Из справочников определяют параметры уплотнений, контактные давления и площади поршневой S1 и штоковой S2 камер цилиндра.

4. Расчет трения, Н , в уплотнениях цилиндра

FП= f p D bп( p3+ kп pк), (11.31)

FШ= f p d bш( p4+ kшpк). (11.32)

5. Расчет давления, Па,.в напорной линии, необходимого для движения РО:

p3= (S2p4+Fн+Fп+Fш) / S1. (11.33)

6. Расчет расхода воздуха , м3/с, через дроссель:

Q = S1u .

По расчетному расходу выбираются из справочников дроссели с обратным клапаном, а расход сравнивается с номинальным расходом воздуха через СПВ.

ПРИМЕР 5

Дано: p1= 5 .10 5Па, pа= 10 5Па, u = 0,25 м/с. r1= 5,96 кг/м3, l1= 2 м, l2,7,8= 1м , l3,4,5,6= 0,5м, Q cпв= 0,9 м3/ с, dт= 0,01 м, kэ= 0,01 мм, Fв= 0, G = 1500 Н z ПР= 15, T = 293 К, R = 287 Дж / (кг К).

1. Расчет давления р4 , Па, в выхлопной линии:

р4– ра = åΔрв= Δра+ Δрт+ Δрм .

Составляющими потерь Δра в выхлопной линии являются потери давления в обратном клапане, распределителе и глушителе:

Δра= 0,025 + 0,025 + 0,001 = 0,055 МПа.

Если пренебречь потерями давления в трубах и местных сопротивлени-

ях, то можно просто рассчитать давление р4 в выхлопной линии:

р4= Δра+ ра =0,055.106 + 10 5= 1,55 .10 5Па.

2. Расчет давления р3 , Па, в напорной линии:

р1– р3= åΔрн= Δра+ Δрт+ Δрм .

Составляющими потерь Δра в напорной линии являются потери давления в распределителе и дросселе. Потери давления в дросселе зависят от расхода воздуха через дроссель и его конструктивных параметров. Примем ΔрДр= 0,07 МПа.

Суммарные потери в пневмоаппаратах:

Δра= 0,025 + 0,07 = 0,095 МПа.

Пренебрегая потерями давления в трубах и местных сопротивлениях, рассчитаем давление р3 :

р3= р1– Δра = 5 .10 5– 0,95 .10 5= 4,05 .10 5Па.

3. Расчет диаметров поршня D и штока d .Определить диаметр поршня с допустимой погрешностью можно, пренебрегая трением в уплотнениях поршня и штока :

S1p3– S2p4– Fн= 0 , где Fн= f G 0,12 .1000 = 120 Н,

D=(Fн/(0,785p3– 0,736 p4)) 0,5=(120 / ( 0,785.4,05.10 5– 0,736.1,55 .10 5)) 0,5=

= 0,024 м.

Расчетный минимально допустимый диаметр D поршня увеличим с целью достижения устойчивой работы при регулировании скорости дросселем. Принимаем D= 0,08 м, d = 0,025 м , bп= 0,006 м , kп= 2, bш= 0,025 м, kш= 1, pк= 0,25.10 5Па, S1= 0,005 м2, S2= 0,0045 м2,

FП= f p D bп( p3+ kп pк) = 0,12.3,14.0,08.0,006(4,05 .10 5+2.0,25.10 5) = 82 Н,

FШ= f p d bш( p4+ kшpк) = 0,12.3,14.0,025.0,025(1,55 .10 5+0,25.10 5) = 48 Н.

4. Давление в напорной линии, необходимое для движения РО:

p3= (S2p4+Fн+Fп+Fш)/S1= (0,0045.1,55.10 5+120 + 82+ 48)/ 0,005 = 189500 Па.

5. Расчетный расход воздуха через дроссель:

Q = S1u = 0,005 0,25 = 0,00125 м3/с.

Номинальный расход воздуха через СПВ составляет Q cпв= 0,9 м3/ с. Система подготовки воздуха обеспечит работу пневмопривода.