1.4.Выбор и расчет приводов технологического оборудования.

С целью повышения производительности работы технологического оборудования (станков, стендов, устройств и т.д.), а также облегчения труда рабочего при зажиме и разжиме деталей в приспособлениях применяют пневматические, гидравлические, пневмогидравлические,

Сила зажима детали с рычагом-усилителем первого рода (рис. а)

Сила зажима детали W с рычагом-усилителем второго рода (рис. б)

механические центробежные, механогидравлические, электромеханические, вакуумные, электромагнитные и магнитные приводы.

2.1. Пневматические приводы.

В массовом и крупносерийном производстве наибольшее применение получили пневматические приводы. Они имеют простую конструкцию, являются быстродействующими, просты в управлении и обладают надежностью. Общие технические требования на пневмоприводы определены в ГОСТ 18460-91.

Силовые пневматические приводы состоят из пневмодвигателей, пневматической аппаратуры и воздуховодов.

Силовые пневмоприводы разделяют по виду пневмодвигателя на пневматические цилиндры с поршнем и пневматические камеры с диафрагмой.

По способу компоновки с приспособлениями пневмоприводы разделяют на встроенные (в корпусе приспособления), прикрепляемые (устанавливаемые на корпусе приспособления) и универсальные (приставные пневмоагрегаты).

Поршневые и диафрагменные пневмодвигатели бывают одно- и двустороннего действия. Пневмоприводы одностороннего действия применяют в тех случаях, когда при зажиме детали требуется сила, большая, чем при разжиме; пневмоприводы двустороннего действия - когда нри зажиме и разжиме детали в приспособлении требуется одинаковая сила.

Пневмоприводы по виду установки делятся на невращающиеся (в стационарных приспособлениях сверлильных и фрезерных станков) и вращающиеся (патроны токарных станков).

Преимущества пневматического привода относительно ручного механического:

- значительное сокращение времени на зажим и разжим

обрабатываемых деталей (в 4...8 раз) вследствие быстроты действия (0,5... 1,2 с) пневмопривода;

- постоянство силы зажима детали в приспособлении;

- возможность регулирования силы зажима детали;

- простота управления зажимными устройствами приспособлений;

- бесперебойность работы пневмопривода при изменениях температуры окружающего воздуха.

Недостатки пневматического привода:

- нестабильная плавность перемещения рабочих элементов из-за сжимаемости воздуха, особенно при переменной нагрузке;

- небольшое давление сжатого воздуха в полостях пневмоцилиндра и пневмокамеры (0,4...0,5 МПа);

- относительно большие размеры пневмоприводов для получения значительных сил на штоке пневмодвигателя.

2.1.1.Пневматические поршневые приводы.

В поршневых пневмоприводах одностороннего действия (рис. а ) сжатый воздух подается только в одну бесштоковую полость 1 пневмоцилиндра и перемещает поршень 2 со штоком 4 вправо при зажиме детали. При разжиме детали поршень 2 со штоком 4 отводится влево пружиной 3, установленной на штоке, а воздух через золотник 5 крана б уходит в атмосферу. В поршневых пневмоприводах двустороннего действия (рис. б) сжатый воздух поочередно подается в полость 1 и 3 пневмоцилиндра и перемещает поршень 2 со штоком 4 при зажиме и разжиме деталей. Золотник распределительного крана при повороте рукоятки производит последо-вательную подачу сжатого воздуха в полость 1 или 3 пневмоцилиндра и выпуск воздуха из полостей 1 или 3 в атмосферу.

При расчете пневмоприводов определяют осевую силу на штоке поршня, зависящую от диаметра пневмоцилиндра и давления сжатого воздуха в его полостях. Исходя из заданной силы на штоке поршня и

давления сжатого воздуха, можно определить диаметр пневмоцилиндра. В приспособлениях с пневмоприводом следует определять время его срабатывания.

Расчет осевой силы Q на штоке поршневого привода производится по формулам:

- для пневмоцилиндров одностороннего действия (рис. а)

(2.1.1.1)

- для пневмоприводов двустороннего действия (рис. б ) при давлении сжатого воздуха на поршень в бесштоковой полости

(2.1.1.2)

и штоковой полости

(2.1.1.3)

где D - диаметр пневмоцилиндра (поршня), мм; d - диаметр штока поршня, мм; р- давление сжатого воздуха, р = 0,63 МПа; - КПД, учитывающий потери в пневмоцилиндре, = 0,85...0,9; - сила сопротивления возвратной пружины в конце рабочего хода поршня, Н.

Общее время (с) срабатывания пневмоцилиндра можно определить по упрощенной формуле

(2.1.1.4)

где L - длина хода поршня, м;

D - диаметр пневмоцилиндра, м;

- диаметр воздуховода, м;

v - скорость перемещения воздуха (v = 180 м/с при р = 0,63 МПа).

Расход сжатого воздуха () за час работы пневмоцилиндра:

одностороннего действия

; (2.1.1.5)

.

двустороннего действия

; (2.1.1.6)

где - рабочий объем в бесштоковой полости пневмоцилиндра, м3;

- рабочий объем в штоковой полости, м3;

п - число рабочих ходов поршня пневмоцилиндра в час.

Уплотнения пневмоцилиндров. Основным условием нормальной работы пневмоцилиндра является его полная герметичность. Пневмоцилиндр герметичен, если сжатый воздух, поступающий в его полости, не утекает в атмосферу и не просачивается из одной полости в другую. Для герметизации пневмоцилиндров применяют уплотнения кольцевых зазоров в сопряжениях поршней с цилиндрами, штоков с отверстиями.

В пневмоцилиндрах применяются два типа уплотнений:

1) манжеты V-образного сечения из маслостойкой резины по ГОСТ 8752-79* для уплотнения поршней и штоков пневмоцилиндров;

2) кольца круглого сечения из маслостойкой резины для уплотнения поршней и штоков пневмоцилиндров.

К пневматическим цилиндрам предъявляют определенные технические требования. Они должны быть:

- герметичны и не допускать утечки сжатого воздуха при давлении 0,6 МПа;

- проверены на прочность при давлении сжатого воздуха 0,9 МПа;

- проверены на работоспособность;

- перемещение поршня со штоком из одного крайнего положения в другое в диапазоне рабочих давлений 0,2...0,6 МПа должно происходить плавно, без рывков, а также обеспечивать: осевую силу, развиваемую поршнем со штоком цилиндра при его переме-щении с давлением сжатого воздуха 0,6 МПа, не менее 85% от расчетной силы Q.

При применении V-образных манжет сопряжение поршня с цилиндрами производится с посадкой А4/Х4, шероховатость рабочей поверхности цилиндра 0.5

В случае использования колец круглого сечения применяют посадку А/Х с шероховатостью поверхности цилиндра 0.25

На основные размеры стандартных пневмоцилиндров двустороннего действия имеется ГОСТ 15608-81*.

Цилиндры всех типов и диаметров имеют унифицированные детали (гильзы, штоки) и отличаются только крышками.

Поршни изготавливают сборными и'цельными из чугуна или алюминиевого сплава.

Штоки стальные на одном конце имеют шейку, на которую устанавливают поршень и закрепляют гайкой, а на втором конце - наружную или внутреннюю резьбу для соединения штока через тягу и промежуточные звенья с зажимным устройством приспособления.