Пневматические приводы

Исходной энергией в пневматических приводах является энергия сжатого воздуха. Пневмопривод широко используют в приспособлениях благодаря его быстродействию, простоте конструкции, легкости и простоте управления, надежности и стабильности в работе. Вместе с тем пневмопривод имеет недостатки – неплавное перемещение штока, большие габаритные размеры силовых агрегатов и низкое давление воздуха, шум при выпуске отработанного воздуха.

Пневмопривод включает в себя следующие части:

• источник сжатого воздуха – обычно цеховая или заводская компрессорная установка;
• силовой агрегат – пневмодвигатель, преобразующий энергию сжатого воздуха в силу на штоке;
• пневмоаппаратура – контролирующие приборы, распределительные, предохранительные устройства;
• воздухопроводы.

Пневмодвигатели бывают двух типов — поршневые (пневмоцилиндры), диафрагменные (пневмокамеры).
Усилие на выходе привода определяется из условия статического равновесия подвижного органа.

Пневмоцилиндр (рисунок 2.25,а) состоит из гильзы 1, поршня 2, крышек 3 и 4, штока 5. Поршень 2 имеет воротниковые уплотнения 6. крышки 3 и 4 и шток 5 уплотняются резиновыми кольцами 7. Крышки с гильзой стягиваются шпильками 8. Усилие снимается со штока 5. При впуске сжатого воздуха в левую (поршневую) полость пневмоцилиндра усилие, развиваемое на штоке 5 можно определить по формуле

,

где – диаметр поршня;

– давление сжатого воздуха (обычно 0,3...0,6 МПа);

h – КПД, учитывающий потери в цилиндре.

Рисунок 2.25. Пневмодвигатели

При пуске сжатого воздуха со стороны штока (штоковая полость) диаметром

,

где – диаметр штока.

Для цилиндра одностороннего действия сила на штоке уменьшается в конце рабочего хода на величину силы сжатия пружины . Тогда

или соответственно.

Величина зависит от . при = 150...200 мм = 0,90...0,95.

Пневмокамеры (рисунок 2.25, б) представляют собой конструкцию из двух литых или штампованных чашек 1 и 2, между которыми установлена упругая диафрагма 3 из прорезиненной ткани. В центре диафрагма зажата между тарелкми 4. Через тарелки усилие от диафрагмы передается штоку 5.

При впуске сжатого воздуха в левую полость усилие на штоке определится по формуле

,

где – диаметр диафрагмы по защемлению в чашках;

– диаметр тарелки.

Гидравлический привод

В гидроприводах исходной энергией является потенциальная энергия (энергия давления) рабочих жидкостей (обычно масла) На рисунок 2.26 приведена структурная схема гидропривода станочного приспособления для зажима заготовки 6 рычагом 5. Гидропривод состоит из масляной ванны 1, гидронасоса 2, управляющей аппаратуры 3 (гидрорасиределитель), силового агрегата поршневого типа 4 (гидроцилиндр), контрольно-регулирующей аппаратуры 7 (сюда относятся предохранительный и обратный клапаны, гидроаккумуляторы, редукционные клапаны, дроссели, манометры и т. п.) и трубопроводов 5. Конструкции гидроцилиндров и способы их компоновки с приспособлением такие же, как и в пневмоприводе.

Рисунок 2.26 – Принципиальная схема гидропривода

По сравнению с пневмоприводом гидропривод имеет следующие преимущества.

1. Значительно меньшие габаритные размеры силовых агрегатов, а следовательно, и всего приспособления в связи с тем, что давление масла и 10…30 раз выше, чем воздуха. При этом сокращается расход металла, увеличивается жесткость приспособления, что позволяет вести обработку на максимальных режимах резания.

2. Большие силы со штока гидроцилиндров можно передавать непосредственно на заготовку без применения зажимных механизмов – усилителей. При этом повышается КПД зажима, упрощается конструкция приспособления.

3. Осуществление многократного зажима без механических усилителей путем компоновки нужного числа цилиндров, управляемых одним золотником. Как правило, в этом случае конструкция приспособления получается более компактной и дешевой.

4. Компактность гидроцилиндров позволяет создавать удобные агрегатируемые приводы для приспособлений серийного производства.

5. Работают более плавно и бесшумно.

6. Рабочая жидкость одновременно выполняет и функции смазки, предохраняя движущиеся части от износа и коррозии.

7. Компактность гидроцилиндров позволяет размещать их на подвижных частях (плавающие цилиндры).