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= Р₁ +Р₂ +Р₃ + Р₀ .

Диаметр зажимного пневмоцилиндра одностороннего действия без пружины:

где p_M — минимальное абсолютное давление в магистрали или на выходе редукционного клапана; р_а — атмосферное давление.

Диаметр зажимного пневмоцилиндра одностороннего действия с пружинным возвратом:

где c_п — жесткость пружины; s — ход поршия. Здесь для создания запаса принято, что усилие зажима создается при давлении 0,9р_м. 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:
  
• для вертикально расположенных пневмоцилиндров:
  

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

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

Большие значения k_тр принимают для меньших диаметров пневмоцилиндров.

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