Пневмогидравлические приводы применяют для перемещения зажимных устройств приспособлений. Они состоят из преобразователей давления, которые соединены с гидроцилиндрами приспособлений, и необходимой аппаратурой.
По виду работы пневмогидроприводы бывают с преобразователями давления прямого действия и преобразователями давления последовательного действия. Пневмогидравлические приводы питаются сжатым воздухом через пневматическую аппаратуру под давлением 0,4..0,6 МПа (4..6 кгс/см2) при давлении масла в гидравлической части привода 6..10 МПа (60..100 кгс/см2). Высокое давление масла в пневмогидроприводе создается пневмогидравлическими преобразователями прямого или последовательного действия, превращающими давление сжатого воздуха в высокое давление масла.
Пневмогидравлические приводы сочетают в себе простоту конструкции пневматических и преимущества гидравлических приводов: быстроту перемещений зажимных устройств; небольшие габариты конструкции; создание больших сил зажима.
Принципиальная схема пневмогидравлического привода с преобразователем давления прямого действия (рисунок 5) основана на непосредственном преобразовании давления сжатого воздуха в высокое давление масла
Рисунок 5 Схема пневмогидропривода с пневмогидравлическим преобразователем прямого действия
Пневмогидропривод состоит из пневмоцилиндра 2 одностороннего действия с поршнем 4 и гидравлического цилиндра 1 одностороннего действия с поршнем 6. Сжатый воздух поступает из воздушной сети через распределительный кран в бесштоковую полость 3 пневмоцилиндра 2 и перемещает поршень 4 со штоком 5 влево. Шток 5 давит на масло, которое перемещает в гидроцилиндре 1 поршень 6 со штоком 7 влево. При этом шток 7 через промежуточные звенья перемещает зажимные устройства приспособления при зажиме детали. При разжиме детали поршни 4, 6 со штоками, пружинами перемещаются влево.
Давление между воздухом и маслом в пневмогидравлическом преобразователе (без учета трения) должно быть уравновешено
(33)
откуда давление масла в гидроцилиндре 1 будет иметь вид
(34)
где рв - давление воздуха в пневмоцилиндре, МПа;
D1 - диаметр поршня пневмоцилиндра;
d - диаметр шток-плунжера.
Отношение i= pм/pв = является коэффициентом усиления давления; принимают i= 16..21.
Сила на штоке рабочего гидроцилиндра (без учета сопротивления возвратной пружины, но с учетом механического КПД)
(35)
Подставим вместо давления рм его значение, тогда
(36)
Обозначим
(37)
Подставим в равенство значение силы Q1 и, произведя преобразования, получим:
где Q1 - сила на штоке пневмоцилиндра, Н (кгс);
D - диаметр поршня гидроцилиндра;
η - КПД пневмогидропривода, η ≈ 0,8. .0,85.
Величину хода штока пневмоцилиндра определим из формулы
(38)
откуда (39)
С учетом коэффициента η0, определяющего потери масла на утечку,
(40)
где L - ход штока пневмоцилиндра;
l - ход штока рабочего гидроцилиндра;
n - число рабочих гидроцилиндров приспособлений, обслуживаемых приводов;
η0 - объемный КПД привода, η0 = 0,95.
Из выражения (26) определяем диаметр рабочего гидроцилиндра (без учета КПД):
(41)
Диаметр штока пневмоцилиндра
(42)
Из формулы (25) определяем диаметр пневмоцилиндра
(43)
Приняв давление сжатого воздуха рв = 0,4 МПа (4 кгс/см2) и КПД привода
η = 0,8, подставим в формулу и, преобразовав ее, получим
(44)
Объем сжатого воздуха, расходуемого за один цикл зажима детали в приспособлении, определяем из выражения
(45)
Недостатком пневмогидравлических приводов с преобразователями давления прямого действия является:
- сравнительно большой ход поршня со штоком в пневмоцилиндре, чтобы получить необходимую величину рабочего хода штока гидроцилиндра, особенно при обслуживании нескольких приспособлений;
- большой расход сжатого воздуха на холостой ход штока гидроцилиндра;
- вспенивание масла вследствие попадания в него сжатого воздуха.
Пневмогидравлический привод с преобразователем давления последовательного действия показан на рисунке 6. Он обеспечивает большее давление масла и больший ход рабочих поршней гидроцилиндров по сравнению с преобразователями давления прямого действия. Преобразователь последовательного действия отличается от преобразователя прямого действия наличием в нем полости низкого давления масла.
Рисунок 6 Схема пневмогидравлического привода с преобразователем давления последовательного действия
Преобразователь давления последовательного действия работает по следующему замкнутому циклу:
1) при низком давлении масла поршни со штоками перемещаются в гидроцилиндрах приспособлений, и штоки через промежуточные звенья предварительно зажимают детали;
2) при высоком давлении масла поршни со штоками гидроцилиндров, перемещаясь через промежуточные звенья, окончательно зажимают детали;
3) после обработки деталей механизм высокого давления переключается на разжим деталей.
В соответствии со схемой на рисунке 6, сжатый воздух через распределительный четырехходовой кран 1 по трубопроводам поступает в левую полость пневмоцилиндра 4 и в нижнюю полость пневмокамеры 2 с диафрагмой 3 из маслостойкой резины. Во время перемещения поршня со штоком 5 в пневмоцилиндре 4 вправо и выгибании диафрагмы 3 вверх масло из полости 6 выжимается в левую полость силового цилиндра 8 и перемещает поршень 10 со штоком 9 вправо. При этом шток 9 через промежуточные звенья передвигает зажимы, и деталь предварительно зажимается. Когда шток 5 перекроет полость 6, то он вытеснит масло из малой полости 7 в левую полость цилиндра 8; перемещение поршня 10 со штоком 9 вправо замедлится, осевая сила на штоке 9 увеличится, поэтому он через промежуточные звенья приведет в движение зажимные устройства, и произойдет окончательный зажим детали. При разжиме детали распределительный кран 1 переключается и сжатый воздух по трубопроводам подается в правые полости цилиндров 8 и 4, а штоки 9 и 5 с поршнями переместятся в исходное левое положение.
Недостатком пневмогидравлического привода с преобразователем давления последовательного действия по сравнению с преобразователями давления прямого действия является:
- более сложная конструкция;
- большая утечка масла;
- вспенивание и окисление масла при непосредственном соприкосновении с воздухом.
Электромеханические приводы
Дата: 2019-04-23, просмотров: 382.