Расчет пневмоцилиндров


Расчет пневмоцилиндров подразделяют на проектный и поверочный. При проектном расчете по заданной нагрузке, магистральному давлению, массе перемещаемых деталей, скорости перемещения поршня определяют диаметр поршня, штока и подводящих отверстий, расход воздуха и пропускную способность пневмо-линии. При поверочном расчете определяют время срабатывания пневмоцилиндра и возможность торможения поршня (для цилиндров с торможением).

Пневмоцилиндры в зависимости от характера применении условно разделяют на две группы:

  • зажимные пневмоцилиндры (подпружинивающие, фиксирующие, прижимные и др.), которые обеспечивают передачу заданного усилия после завершения хода или при весьма малых перемещения поршня с «ползучей» скоростью;
  • транспортирующие пневмоцилиндры, развивающие требуемое усилие на всем пути перемещения поршня.

Диаметр поршня зажимных пневмоцилиндров без учета их быстродействия определяют, исходя из заданного усилия Р2 (при зажиме или транспортировании).

Результирующая сила, преодолеваемая силами давления, в общем случае равна сумме значений вредного Р1 (сила трения), полезного Р2 сопротивления, веса Р3 поршня и перемещаемых частей привода (при вертикальном положении цилиндра), а также силы Р0 предварительного натяжения пружины

Р= Р123 + Р0 .

Диаметр зажимного пневмоцилиндра одностороннего действия без пружины:

Диаметр зажимного пневмоцилиндра одностороннего действия без пружины

где pM — минимальное абсолютное давление в магистрали или на выходе редукционного клапана; ра — атмосферное давление.

Диаметр зажимного пневмоцилиндра одностороннего действия с пружинным возвратом:

Диаметр зажимного пневмоцилиндра одностороннего действия с пружинным возвратом

где cп — жесткость пружины; s — ход поршия. Здесь для создания запаса принято, что усилие зажима создается при давлении 0,9рм. При вертикальном положении зажимного пневмоцилиндра нужно учитывать вес Р3.

Иногда силу трения учитывают посредством коэффициентов, как это показано ниже, при расчете транспортирующих пневмоцилиндров.

Диаметр транспортирующего пневмоцилиндра определяют по следующим формулам:

  • для горизонтально расположенных пневмоцилиндров:
    Диаметр горизонтально расположенных транспортирующих пневмоцилиндров
  • для вертикально расположенных пневмоцилиндров:
    Диаметр вертикально расположенных транспортирующих пневмоцилиндров

где Χ — безразмерный параметр нагрузки; kтр — коэффициент, учитывающий потери на трение в пневмоцилиндре.

Ориентировочные значения kтр для различных величин полезной нагрузки при уплотнении манжетами и магистральном давлении 0,5— 0,6 МПа приведены ниже:

P2, кН До 0,60 0,60 - 6,0 6,0 - 25 25 - 60
kтр 0,5 - 0,2 0,2 - 0,12 0,12 - 0,08 0,08 - 0,05

Большие значения kтр принимают для меньших диаметров пневмоцилиндров.

Безразмерный параметр нагрузки:

Безразмерный параметр нагрузки

где F — площадь поршня.

Для транспортирующих пневмоцилиндров оптимальное значение Χ = 0,4 – 0,5, при ?>0,5 время срабатывания пневмоцилиндра значительно возрастает, малые значения Χ (0,1 — 0,2) свидетельствуют о неэффективном использовании пневмоцилиндра, но могут быть необходимы для получения максимальной скорости срабатывания.

 

Материал из справочника «Пневматические устройства и системы в машиностроении» под ред. Е.В.ГЕРЦ