20.7. Розрахунок основних параметрів об’ємного гідроприводу

При проектуванні гідросистеми складають принципову гідравлічну схему і визначають основні її елементи. Стандартом передбачається ряд нормалізованих величин тиску (5; 8; 10; 12; 16; 20 МПа).

Якщо в якості силового елемента використовують гідроциліндр, то зусилля, яке діє вдовж штока, визначається за формулою

F_шт = Δр · S_п · η_м, (20.24)

де Δp – перепад тиску в гідроциліндрі – Δp = p₁ – p₂;

p₁ – тиск в нагнітальній порожнині циліндра, який створюється насосом (для пластинчатих насосів – p₁ = 10 МПа; для аксіально-поршневих насосів – p₁ = 32 МПа);

р₂ – тиск у зливній порожнині, який при зливі через золотник дорівнює опору магістралі зливу (р ≈ 0,2 … 0,5 МПа);

S_п – робоча площа поршня дорівнює: ,

або ,

де D – діаметр поршня;

η_м – механічний ККД гідроциліндра (η_м = 0,97…0,85);

d – діаметр штока, приймають d = (0,3…0,7) · D.

Площа поршня дорівнює:

. (20.25)

Діаметр поршня визначається за формулою

. (20.26)

Уточнюється діаметр поршня з урахуванням величини діаметра штока

. (20.27)

З нормального ряду діаметрів деталей вибирається найближчій більший діаметр поршня і штока.

Нормальні діаметри поршнів, плунжерів, штоку, золотників:

1; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; (14); 16; (18); 20; (22); 25; (28); 32; (36); 40; (45); 50; (56); 63; (70); 80; (90); 100; (110); 125; (140); 160; (180); 200; (220); 250; (280); 320; (360); 400; (450); 500; (560); 630; (710); 800; (900); 1000.

В дужках надані величини додаткового ряду.

Хід поршня (плунжера): 4; 6; 10; 12; 16; 20; 25; 32; 40; 50; (55); 60; (70); 80; (90); 100; (110); 125; (140); 160; (180); 200; (220); 250; (280); 320; (360); 400; (450); 500; (560); 630; (710); 800; (900); 1000; (1120); 1250; (1400); 1600; (1800); 2000; (2240); 2500.

В дужках надані величини додаткового ряду.

Після визначення діаметра поршня визначається хід штоку s в залежності від діаметра поршня D (табл. 20.5).

Таблиця 20.5

Відношення між довжиною ходу s штока і діаметром гідроциліндра d

D, мм	Довжина ходу s, мм
	200	400	630	800	1000	1250	1600	2000
45
55
63				Область
80					нестійкого
90				Перехідна		руху
110				область
125	Область
160	стійкого
180	руху
200
250

20.8. Пневматичні приводи технологічного обладнання

Пневмопривід являє собою систему взаємозалежних пневмопристроїв, призначених для надавання руху робочим органам машин або робочим ланкам механізмів. Пневмоприводи забезпечують для одержання поступального, обертального руху або того й іншого одночасно. У приводах поступального руху крім поршневих пневмопристроїв використовують також пристрої із пружними елементами, у якості яких можуть служити мембрани, сильфони, пнемобалони та ін.

Типовий поршневий пневмопривід зображений на рис. 20.9. Поршень 7 переміщується в робочому циліндрі 2 під впливом стисненого повітря, яке надходить поперемінно в обидві порожнини циліндра з магістралі через розподільник 3. Наприкінці ходу кулачок, укріплений на штоку (не показаний на схемі), натискає на важіль одного з кінцевих вимикачів 4 або 5. У положенні, зображеному на кресленні, поршень переміщається праворуч, перемикаючи вимикач 4, і коли він займе положення, показане штриховою лінією, кінцевий вимикач 5 перемкнеться. Сигнал у вигляді тиску стисненого повітря передається від вимикача на вхід розподільника 3, у результаті чого золотник переміщується в праве положення.

Рис. 20.9. Поршневий пневматичний привод двосторонньої дії

Стиснене повітря з магістралі через цей же розподільник спрямовується в праву порожнину циліндра 2 і переміщує поршень 1 ліворуч, ввимикаючи розподільник. Наприкінці зворотного ходу кулачок на штоку натискає на кінцевий вимикач 4, знову перемикається золотник, і цикл повторюється.

На рис. 20.10 зображений привод з тарілчастою гумовотканинною мембраною.

Рис. 20.10. Мембранний пневматичний привод

Під час подачі стисненого повітря з магістралі через розподільник 1 мембрана 2 прогинається; шток, жорстко пов’язаний з її металевим центром, переміщається на заданий робочий хід l (до упору). Зворотний хід мембрани відбувається під дією пружини 3.

Поряд з однобічними мембранними приводами іноді застосовують двосторонні приводи, у яких зворотний хід також відбувається під дією стисненого повітря. Мембранні приводи в порівнянні з поршневими мають недоліки (обмежений робочий хід, невисокий тиск стисненого повітря у випадку застосування гумовотканинних мембран, падіння зусилля при переміщенні штока), але вони прості у виготовленні, герметичні, термін служби їх у декілька разів більше, ніж поршневих пристроїв.

Приводи обертового руху розподіляють на ряд видів: ротаційні пластинчасті, шестеренні, гвинтові й ін.

На рис. 20.11 показаний ротаційний пневматичний привод обертового руху, зображений у спрощеному варіанті без повітророзподільника. У корпусі 1 встановлений ротор 2, вісь обертання якого зміщена щодо центра корпуса (ексцентриситет е). У пази ротора поміщені пластини 5. Стиснене повітря, подаване через вікно 4 корпусу, впливає на пластини. Позаяк площі цих пластин у різному ступені висунуті з пазів ротора, відрізняються один від другого, то створюється момент від сил тиску стисненого повітря, завдяки чому ротор обертається. У період його обертання пластини під дією відцентрової сили притискаються до внутрішньої поверхні корпуса. Щоб забезпечити більш надійне ущільнення, до пазів ротора іноді підводять стиснене повітря або в них розміщують пружини, що сприяє також і більш швидкому висуванню пластин з пазів. Відпрацьоване повітря виходить із привода крізь вихлопне вікно 5 в атмосферу.