Пневматические поршневые цилиндры (ИМ)

Пневматические поршневые цилиндры бывают одно и двухстороннего действия.

В односторонних цилиндрах поршень со штоком перемещается под действием усилия, создаваемого давлением сжатого воздуха, только в одном направлении, а возврат его в исходное положение происходит механически или под действием собственного веса.

В пневмоцилиндрах второго типа прямой и обратный ход поршня обеспечивается подачей сжатого воздуха.

В механизмах эажима, фиксации, ориентации, периодической подачи, перемещения ИМ применяются пневмоцилиндры одностороннего действия.

В механизмах транспортировки, подачи, погрузки, перемещения ИМ применяются пневмоцилиндры двухстороннего действия.

Пневмоцилиндры с возвратной пружиной имеют ограничения по ходу

(1 …1, 5) D, где D – диаметр поршня.

Максимальный ход п.ц. двухстороннего действия (8 … 10) D.

Диаметры поршней выбираются по ГОСТ 1568 – 81Е – 25 … 400 мм.

Рис.5. Эскиз пневмоцилиндра двухстороннего действия

В гильзе, закрытой с двух сторон крышками 1 и 14, расположен поршень 8, закрепленный на штоке 7. Крышки стягиваются шпильками 3. Удлиненные шпильки используются для установки пневмоцилиндра при его монтаже. Крепление может быть: на лапах, на переднем или заднем фланце, на проушине, на цапфах.

В крышках выполнены резьбовые отверстия для присоединения воздуховодов. В передней крышке запрессована направляющая втулка – 6 для штока и установлены манжетные уплотнения 2. Неподвижные соединения: крышка – гильза, поршень – шток уплотняются резиновыми кольцами 5, 11, 12 круглого сечения.

Соединения поршень – гильза уплотняются манжетами U образного сечения со встречным расположением. Центрирующий поясок поршня имеет капроновую наплавку 10. Исключение механического контакта поршень- гильза повышает механический КПД и увеличивает срок службы пневмоцилиндров, способствует быстрой приработке центрирующего пояска.

В конструкциях пневмоцилиндров со значительными длинами ходов и высокими скоростями движения поршня предусматриваются встроенные тормозные устройства, останавливающие подвижные массы в конце хода. Это необходимо тогда, когда в рабочей зоне невозможно установить тормозные дроссели.

Рис.6. Пневмоцилиндр со встроенным тормозным устройством

На основном участке хода поршня воздух свободно поступает в выходное отверстие через расточку 1 в крышке. В конце хода расточка перекрывается тормозной втулкой 3 с уплотнительной манжетой 2 и в полости цилиндра по мере сокращения ее объема нарастает давление. Сжатый воздух отводится в линию выхлопа через встроенный в крышку игольчатый дроссель с малой пропускной способностью (не показан). При реверсе, пока тормозная втулка не выйдет из расточки крышки, подводимый сжатый воздух проходит в полость цилиндра, отгибая лепестки манжеты, которая выполняет функцию обратного клапана. В конце обратного хода торможение осуществляется аналогично.

Lторм = 30 … 50 мм.

Для пневмоцилиндров рассчитывают и выбирают диаметр цилиндра D, диаметр штока d, диаметр условного прохода dу присоединительных отверстий воздухопроводов.

Исходные данные: абсолютное давление сжатого воздуха p_м, технологическая нагрузка P2, длина хода S, масса, присоединяемых к пневмоцилиндру подвижных частей m1, пространственное расположение пневмоцилиндра, требуемое или допустимое время срабатывания или средняя скорость движения.

Для ПЦ зажимных устройств, развивающих усилие в конце хода

Где m – масса всех подвижных частей, связанных с поршнем.

Массу поршня и штока вначале учитывают приближенно. Вес подвижных частей ±mg учитывают при вертикальном и наклонном расположении ПЦ.

В формуле принято, что требуемое усилие зажима создается при давлении

0, 9 p_м, т.е. принят запас.

Для зажимных приспособлений с возвратной пружиной и односторонним ПЦ

где Р₀ - усилие предварительного натяжения пружины,

с - жесткость пружины.

Для ПЦ транспортирующих, переключающих и других устройств, у которых технологическая нагрузка приложена по всей длине хода или на значительной его части, D определяют по расчетному значению безразмерного параметра cр при косвенном учете силы трения с помощью коэффициента К_Т

Значение cр выбирают в зависимости от подводимого давления

Меньшим значениям cр соответствуют большие диаметры цилиндров и большее быстродействие из-за недонагрузки.

К_Т – выбирают в зависимости от технологического усилия.

Данные определены для Р_м = 0, 5-0, 6 Мпа. Считается что К_т изменяется пропорционально давлению.

Знак «+» перед К_т принимают, когда сила трения дополняет усилие, создаваемое давлением воздуха, например, при опускании груза с пневматическим торможением.

Найденные значения округляют до ближайшего из нормального ряда по ГОСТ 6540-68: 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 320, 360, 400 мм.

Диаметр штока

d = (0, 25 – 0, 32)D

округляют до: 10, 12, 16, 25, 32, 40, 50, 60, 80, 90 мм.

Условный проход d_У = 0, 1D

При малых длинах хода условный проход уменьшают.

Если задано время срабатывания t_ож

w_ср = 17 м/с – средняя скорость потока сжатого воздуха при наполнении рабочего объема цилиндра.