Диафрагменные пневмоприводы (пневмокамеры).

Пневмокамеры с упругими диафрагмами (мембранами) бывают одно- и двустороннего действия.

В зависимости от способа компоновки с приспособлениями пневмокамеры подраз­деляют на универсальные, встраиваемые и прикрепляемые.

На рисунке 2, а показана пневмокамера одностороннего действия с тарельчатой (вы­пуклой) диафрагмой, служащая для перемещения зажимных устройств при закреплении деталей в стационарных приспособлениях. Пневмокамера состоит из корпуса 5 и крышки; между ними винтами зажата тарельчатая резинотканевая диафрагма 6, жестко прикреп­ленная к стальному диску 4, установленному на штоке 8. От распределительного крана сжатый воздух через штуцер 1 поступает в бесштоковую полость пневмокамеры и пере­мещает диафрагму 6 с диском и штоком вправо. При этом шток через тягу и промежуточ­ные звенья перемещает зажимные устройства приспособления, и деталь зажимается. Во время перемещения диафрагмы вправо воздух из штоковой через отверстие а уходит в ат­мосферу. После обработки детали сжатый воздух из бесштоковой полости через отверстие штуцера 1 и распределительный кран выпускается в атмосферу. Пружины 2 и 3 отводят диафрагму с диском и штоком влево, зажимные устройства расходятся, и деталь разжима­ется. Пневмокамера крепится к корпусу приспособления шпильками 7.

На рисунке 2, б приведена нормализованная пневмокамера двустороннего действия, применяемая для перемещения зажимных элементов приспособления при зажиме и раз­жиме деталей в стационарных приспособлениях. Корпус пневмокамеры состоит из двух крышек 2, между которыми винтами зажата тарельчатая резинотканевая диафрагма 3, же­стко закрепленная кольцом с заклепками на стальном диске 4, который сидит на шейке штока и закреплен корончатой гайкой. Сжатый воздух через штуцер в отверстии 1 подает­ся в бесштоковую полость пневмокамеры и перемещает диафрагму 3 с диском 4 и штоком 5 вправо. При этом шток через промежуточные звенья перемещает зажимные устройства приспособления и деталь зажимается. После обработки детали сжатый воздух через шту­цер в отверстии 7 поступает в штоковую полость пневмокамеры и перемещает диафрагму 3 со штоком 5 влево в исходное положение. При этом шток через промежуточные звенья раздвигает зажимные элементы приспособления и деталь разжимается. В это время воздух из бесштоковой полости через штуцер в отверстии 1 поступает в распределительный кран и уходит в атмосферу. Пневмокамера крепится к корпусу приспособления шпильками 6.

Корпус и крышку камеры одностороннего действия изготавливают из серого чугуна, алюминиевого сплава АЛ 9В или штампуют из стали.

Тарельчатые диафрагмы изготавливают в пресс-формах из четырехслойной ткани бельтинг, с обеих сторон покрытой маслостойкой резиной. Кроме тарельчатых применяют плоские диафрагмы, вырезанные из листовой технической резины с тканевой прокладкой толщиной до 3 мм; они могут также изготавливаться из транспортерной ленты.

В пневмокамерах применяются расчетные диаметры D (ГОСТ 9887-70*): 75, 125, 160, 200, 250, 320, 400, 500 мм. Толщину диафрагмы h выбирают в зависимости от ее диа­метра D (h = 4...8 мм). Диаметр d опорных дисков принимают для резинотканевых диа­фрагм d = 0, 7D; для резиновых d = D - 2h - (2...4) мм.

Основными величинами, определяющими работу пневмокамеры, является сила Q на штоке и длина L рабочего хода штока.

В пневмокамерах усилие на штоке меняется при перемещении штока от исходного положения в конечное. Оптимальная длина хода штока пневмокамеры, при котором сила Q изменяется незначительно, зависит от расчетного диаметра D диафрагмы, ее толщины А. материала, формы и от диаметра d опорного диска диафрагмы.

Если перемещать шток пневмокамеры на всю длину рабочего хода, то в конце хода штока вся энергия сжатого воздуха будет расходоваться на упругую деформацию диа­фрагмы, и полезное усилие на штоке снизится до нуля. Поэтому используют не всю длину рабочего хода штока диафрагмы, а только часть ее, чтобы сила на штоке в конце хода со­ставляла 80...85% силы при исходном положении штока.

Приближенно сила Q на штоке пневмокамер одностороннего действия для тарельча­тых (выпуклых) и плоских диафрагм из прорезиненной ткани определяется по формулам:

- в исходном положении штока

(10)

a) б)

Рисунок 2 Пневмокамеры одностороннего действия с тарельчатой диафрагмой (а) и двустороннего действия (б)

- после перемещения штока на длину 0, 3D для тарельчатых и 0, 07D для плоских диафрагм

(11)

Сила Q на штоке пневмокамеры для плоских резиновых диафрагм при подаче сжато­го воздуха в бесштоковую полость:

- в начальном положении штока

(12)

- в положении штока после перемещения на длину 0, 22D

(13)

Оптимальная длина хода штока пневмокамеры одностороннего действия от исход­ного до конечного положения штока:

- для тарельчатой резинотканевой диафрагмы

(14)

- для плоской резинотканевой диафрагмы

(15)

- для плоской резиновой диафрагмы

(16)

Приближенно сила Q на штоке диафрагменной пневмокамеры двустороннего дейст­вия для тарельчатых (выпуклых) и плоских резинотканевых диафрагм при подаче сжатого воздуха в бесштоковую полость определяется по формулам:

- в исходном положении штока

(17)

- после перемещения штока на длину 0, 3D для тарельчатых и 0, 07D для плоских резинотканевых диафрагм

(18)

Сила Q на штоке при подаче сжатого воздуха в штоковую полость:

- в исходном положении штока

(19)

- после перемещения штока на длину 0, 3D для тарельчатых и 0, 07D для плоских ре­зинотканевых диафрагм

(20)

Сила Q на штоке пневмокамеры для плоских резиновых диафрагм при подаче сжато­го воздуха в бесштоковую полость:

- в начальном положении штока

(21)

- в положении штока после перемещения на длину 0, 22D

(22)

где D - диаметр диафрагмы внутри пневмокамеры, см;

d - диаметр опорного диска диафрагмы, см;

р - давление сжатого воздуха, МПа (0, 1 МПа ≈ 1 кгс/см²);

Q₁-сопротивление (сила) возвратной пружины при конечном рабочем положении штока, Н (кгс);

d₁ - диаметр штока, см;

Вспомогательная аппаратура пневматических приводов. Для надежности работы приспособлений с пневматическим приводом в сеть подвода сжатого воздуха включают ряд приборов. Для последовательной подачи сжатого воздуха в полость пневмоцилиндра применяют распределительные краны с ручным управлением и воздухораспределители автоматического действия.

Регулирование давления сжатого воздуха в цилиндре производится регуляторами давления. Изменение скорости перемещения поршня в цилиндре осуществляется дроссе­лями. Торможение поршня в конце рабочего хода выполняют тормозные золотники.

Для обеспечения постоянного давления сжатого воздуха в пневмоцилиндре при рез­ком уменьшении давления в сети, применяют обратные клапаны и реле давления. Очистка сжатого воздуха, поступающего из сети в цилиндр, от влаги и механических примесей производится влагоотделителями с фильтрами. Для смешивания сжатого воздуха с распы­ленным маслом применяют пневматические масленки. В условиях производства пневмо­привод подключают к пневмосети через вводные краны.

В зависимости от конструкции пневмопривода комплект необходимой аппаратуры может меняться. Минимальный комплект пневмоаппаратуры для любого пневмопривода состоит из распределительного крана, влагоотделителя и маслораспылителя.