3. Расчет поршневых исполнительных устройств.

Основными параметрами поршневого гидроцилиндра являются: диаметры поршня D и штока d, рабочее давление P, и ход поршня S. Рассмотрим поршневой гидроцилиндр с односторонним штоком (рис.4.6). По основным параметрам можно определить следующие зависимости:

площадь поршня в поршневой полости 1 и в штоковой полости 2 соответственно

усилие, развиваемое штоком гидроцилиндра при его выдвижении и втягивании соответственно

где k_тр = 0,9…0,98 - коэффициент, учитывающий потери на трение;

скорости перемещения поршня

Рис.4.6. Основные и расчетные параметры гидроцилиндра

Расчеты на прочность. Прочностными расчетами определяют толщину стенок цилиндра, толщину крышек (головок) цилиндра, диаметр штока, диаметр шпилек или болтов для крепления крышек. В зависимости от соотношения наружного D_Н и внутреннего D диаметров цилиндры подразделяют на толстостенные и тонкостенные. Толстостенными называют цилиндры, у которых D_Н / D > 1,2, а тонкостенными - цилиндры, у которых D_Н / D 1,2. Толщину стенки однослойного толстостенного цилиндра определяют по формуле:

где P_у - условное давление, равное (1,2…1,3)P ; [σ] - допускаемое напряжение на растяжение, Па (для чугуна 2,5 10⁷, для высокопрочного чугуна 4 10⁷, для стального литья (8…10) 10⁷, для легированной стали (15…18) 10⁷, для бронзы 4,2 10 ⁷); μ - коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона), равный для чугуна 0, для стали 0,29; для алюминиевых сплавов 0,26…0,33; для латуни 0,35. Толщину стенки тонкостенного цилиндра определяют по формуле:

К определенной по формулам толщине стенки цилиндра прибавляется припуск на обработку материала. Для D = 30…180 мм припуск принимают равным 0,5…1 мм. Толщину крышки цилиндра определяют по формуле:

где d_к - диаметр крышки.

Диаметр штока, работающего на растяжение и сжатие соответственно

где [σр] и [σ с] - допускаемы напряжения на растяжение и сжатие штока;

Штоки, длина которых больше 10 диаметров ("длинные" штоки), работающие на сжатие, рассчитывают на продольный изгиб по формуле Эйлера

где σ_кр - критическое напряжение при продольном изгибе; f - площадь поперечного сечения штока;

Диаметр болтов для крепления крышек цилиндров

где n - число болтов.

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ
ПР1.5-М1	Устройство регулирующее пневматическое позиционное, предназначенное для двухпозиционного регулирования, а также может быть использовано в качестве сигнализатора для приведения в действие каких-либо сигнальных устройств.
ПР1.6-М1	Устройство регулирующее пневматическое позиционное с настраиваемой зоной возврата, предназначенное для получения двух крайних значений пневматического сигнала при выходе параметра за пределы установленных граничных значений зоны возврата.
ФР0091	Устройство регулирующее пневматическое пропорционально-интегральное, предназначенное для получения непрерывного пропорционально-интегрального регулирующего воздействия давления сжатого воздуха на исполнительный механизм или какое-либо другое устройство системы регулирования с целью поддержания измеряемого параметра (расхода, давления, температуры и проч.) на заданном уровне.
ФР0098	Устройство регулирующее пневматическое пропорциональное, предназначенное для получения непрерывного регулирующего воздействия на исполнительный механизм или какой-либо другой элемент системы регулирования с целью поддержания параметра (уровня, давления и др.) в пределах, которые могут быть обеспечены при регулировании статических объектов.
ФР0092	Устройство регулирующее пневматическое пропорционально-интегральное с местным задатчиком, предназначенное для получения непрерывного регулирующего воздействия давления сжатого воздуха на исполнительный механизм или какое-либо другое устройство системы регулирования с целью поддержания регулируемого параметра (расхода, давления, температуры и проч.) на заданном уровне.
ФР0095	Устройство регулирующее пневматическое пропорционально-интегрально-дифференциальное, предназначенное для автоматического поддержания регулируемой величины на заданном значении путем отработки непрерывного регулирующего воздействия, посылаемого на исполнительный механизм.
ПРЗ.ЗЗ-М1	Устройства регулирующие пневматические пропорционально-интегральные соотношения.
ПРЗ.З4-М1
ПФ2.1-М1	Устройство прямого предварения пневматическое, предназначенное для введения в цепь регулирования какого-либо процесса воздействия по скорости отклонения параметра от заданной величины.
ПФ3.1-М1	Устройство обратного предварения пневматическое, предназначенное для замедления ответного воздействия регулятора, вызванного изменением регулируемой величины на объект.
ПФ1.1-М1	Прибор алгебраического суммирования пневматический, предназначенный для осуществления алгебраического сложения трех пневматических сигналов, два из которых со знаком "плюс" и один со знаком "минус".
ПФ1.17-М1	Прибор извлечения квадратного корня пневматический, служит для извлечения квадратного корня из сигнала, поступающего на его вход.
ПФ1.3.9-М1	Прибор умножения на постоянный коэффициент.
ПФ4/5.1-М1	Прибор селектирования сигналов пневматический, предназначенный для сравнения пневматических сигналов и выдачи сигнала, равного большему или меньшему   из них в зависимости от настройки.
ПП11.1-М1	Прибор ограничения сигнала пневматический, предназначенный для ограничения по максимуму или по минимуму (в зависимости от настройки) пневматических сигналов, поступающих на его вход.
ПП2.5-М1	Реле переключения пневматическое, предназначенное для коммутации пневматических каналов.
ФК0071	Станции управления пневматические, предназначенные для управления контуром регулирования, переключения режимов управления, формирования задания регулятору от встроенного или передачи сигнала от программного задатчика, измерения и показания на шкалах давлений задания, регулируемого параметра и давления в линии исполнительного механизма, записи значений регулируемого параметра на диаграммной ленте (ФК0071).
ФК0072
ПВ 4.4Э	Приборы контроля пневматические с электрическим приводом диаграммы.
ПВ10.1Э
ПВ10.2Э
ФШ0061	Пневматический малогабаритный счетчик расхода, предназначенный для непрерывного суммирования значений расхода за какой-либо промежуток времени.

Схемы устройств:

Пневматический исполнительный механизм

ПОУ-8 Устройство исполнительное пневматическое односедельное с проходным корпусом - Ду15

Название:	Устройство исполнительное пневматическое односедельное с проходным корпусом
Таблица-фигура:
Номер чертежа:
Условное обозначение:	ПОУ-8
Нормальное давление:	до 160
Исполнение:	Нормально открытое или закрытое
Привод:	пневматический МИМ
Рабочая среда:	жидкие и газообразные среды, нейтральные к материалам деталей, соприкасающихся со средой
Температура рабочей среды, С°:	-40 до +225
Материал корпуса:	сталь 20
Присоединение:	фланцевое по ГОСТ 12815-80 (исп.2, ряд 2)

DN, мм	H, мм	H1, мм	L, мм	L1, мм	Масса, кг
15	527...540	52,5...70	180		19,1...20

ПОУ-51-4 Устройство исполнительное пневматическое односедельное с проходным корпусом - диаметр 100

Название:	Устройство исполнительное пневматическое односедельное с проходным корпусом
Таблица-фигура:
Номер чертежа:
Условное обозначение:	ПОУ-51-4
Нормальное давление:	до 63
Исполнение:	Нормально открытое или закрытое
Привод:	пневматический МИМ
Рабочая среда:	среды, по отношению к которым применяемые материалы коррозионностойки
Температура рабочей среды, С°:	-40 до +400
Материал корпуса:	сталь 25
Присоединение:	фланцевое по ГОСТ 12815-80 (исп.5, ряд 2)

DN, мм	H, мм	H1, мм	L, мм	L1, мм	Масса, кг
100	1040		430		149

ПОУ-9 Устройство исполнительное пневматическое односедельное с проходным корпусом - диаметр 15

Название:	Устройство исполнительное пневматическое односедельное с проходным корпусом
Таблица-фигура:
Номер чертежа:
Условное обозначение:	ПОУ-9
Нормальное давление:	до 160
Исполнение:	Нормально открытое или закрытое
Привод:	пневматический МИМ
Рабочая среда:	жидкие и газообразные среды, нейтральные к материалам деталей, соприкасающихся со средой
Температура рабочей среды, С°:	+225 до +450
Материал корпуса:	сталь 20
Присоединение:	фланцевое по ГОСТ 12815-80 (исп.2, ряд 2)

Мембранно-исполнительный механизм пневматический МИМ

1.    Рабочая среда: воздух, класс чистоты 1 по ГОСТ 17433.

2.    Вид действия: прямой, обратный.

3.    Конструкторское исполнение: многопружинный.

4.    Перестановочный диапазон 0,02 до 0.1Мпа.

5.    Окружающие условия:

 температура от - 50 до +50*С;

относительная влажность 95%.

6.    Требования безопасности по ГОСТ 12.2.063.

7.    Назначение арматуры: управляющий орган для клапанов.

8.    Полный средний срок службы - не менее 12лет.

9.Средняя наработка на отказ - не менее 36400 часов.

10.МИМ относится к классу восстанавливаемых ремонтируемых изделий.

11.Комплектуется дополнительными блоками (дублером верхним, позиционером пневматическим ПП-1, позиционером      электропневматическим ЭПП-1, фильтром стабилизатором давления воздуха ФСДВ-6, электрическими конечными выключателями КВ-02, пневматическими сигнализаторами крайних положений КВ-П и т.д.)

13.Код ОКП 42 1852

Мембранно-исполнительный механизм пневматический МИМ

1.        Крышка 2.Тарелка 3. Мембрана 4. Болт 5. Гайка 6. Крышка 7.  Пружина 8.Кронштейн 9. Гайка 10. Накладки 11.Муфта

	ПОУ-7 Устройство исполнительное пневматическое односедельное с проходным корпусом Ду15, 20
Название:	Устройство исполнительное пневматическое односедельное с проходным корпусом
Условное обозначение:	ПОУ-7
Нормальное давление:	0.0 до 63.0
Рабочая среда:	жидкие и газообразные среды, нейтральные к материалам деталей, соприкасающихся со средой
Температура рабочей среды, С°:	-40 до +225
Материал корпуса:	углеродистая сталь, сталь 12Х18Н10Т
Присоединение:	муфтовое (K 1/2`` по ГОСТ 6527-68), муфтовое (K 3/4`` по ГОСТ 6527-68)

	ПОУ-87090602 Устройство исполнительное пневматическое односедельное с угловым корпусом Ду15
Название:	Устройство исполнительное пневматическое односедельное с угловым корпусом
Условное обозначение:	ПОУ-87090602
Нормальное давление:	0.0 до 160.0
Рабочая среда:	жидкие и газообразные среды, нейтральные к материалам деталей, соприкасающихся со средой
Температура рабочей среды, С°:	-40 до +225
Материал корпуса:	углеродистая сталь
Присоединение:	муфтовое (K 1/2`` по ГОСТ 6527-68)

	ПОУ-29-25 Устройство исполнительное пневматическое односедельное с угловым корпусом Ду25
Название:	Устройство исполнительное пневматическое односедельное с угловым корпусом
Условное обозначение:	ПОУ-29-25
Нормальное давление:	0.0 до 320.0
Рабочая среда:	метиловый, бутиловый спирт, аммиак и другие продукты в жидком и газообразном состоянии, не агрессивн
Температура рабочей среды, С°:	-40 до +200
Материал корпуса:	сталь 12Х18Н10Т
Присоединение:	фланцевое по ГОСТ 9399-81 (с линзовым уплотнением)

	ПОУ-12 Устройство исполнительное пневматическое односедельное с угловым корпусом Ду15, 20
Название:	Устройство исполнительное пневматическое односедельное с угловым корпусом
Условное обозначение:	ПОУ-12
Нормальное давление:	0.0 до 160.0
Рабочая среда:	жидкие и газообразные среды, нейтральные к материалам деталей, соприкасающихся со средой
Температура рабочей среды, С°:	+225 до +450
Материал корпуса:	сталь 20, сталь 12Х18Н10Т
Присоединение:	фланцевое по ГОСТ 12815-80 (исп.2, ряд 2)

	ПОУ-22 Устройство исполнительное пневматическое односедельное с угловым корпусом Ду50
Название:	Устройство исполнительное пневматическое односедельное с угловым корпусом
Условное обозначение:	ПОУ-22
Нормальное давление:	0.0 до 63.0
Рабочая среда:	жидкие и газообразные среды, нейтральные к материалам деталей, соприкасающихся со средой
Температура рабочей среды, С°:	-180 до +225
Материал корпуса:	сталь 12Х18Н10Т
Присоединение:	фланцевое по ГОСТ 12815-80 (исп.5, ряд 2), ответные фланцы по ГОСТ 12821-80

Список литературы

1. www.ya.ru

2. Идельчнк И. Е., Справочник по гидравлическим сопротивлениям, М.- Л., 1960; Киселёв П. Г., ;

3. Справочник по гидравлическим расчетам, 3 изд., М.- Л., 1961; Богомолов А. И., Михайлов К. А., ;

4. Гидравлика, М., 1965; Альтшуль А. Д., Киселев П. Г., Гидравлика и аэродинамика, М., 1965; Чугаев P.P., ;

5. Гидравлика, М. -Л., 1970.;

6. Лемберг М. Д., Системы гидроавтоматики, М. - Л., 1965; Beллер В. Н., Автоматическое

регулирование паровых турбин, М., 1967. С.М.Лосев.;

7. ГавриленкоБ. А., Минин В. А., Рождественский С. Н., Гидравлический привод, М., 1968.