Наземцев А.С., Рыбальченко Д.Е. - Гидравлические и пневматические системы. ч.1 Пневматические приводы и средства автоматизации, страница 5

4Л.1. Пневмоцилиндры одностороннего действия Пневмоцилиндры ОдностороннеГО действия применяют В различноГО Рода выталкивателях и Отсекателях, В зажимных, маркировочных и других подобных устройствах, Рабочий ход В таких пневмоцилиндрах осуществляется под действием сжатоГО Воздуха, а В исходную позицию Выходное звено Возвращается Встроенной пружинйй либО От Внешней н~~ру~~~ фис.

4.1), Таким образом, пневмоцилиндры одностороннего действия широко применяют в тех случаях, когда требу-.-тся передача усилия только в одном направлении, а возврат происходит беспрепятственно ~т. е. при отсут=твии противодействующей нагрузки), а такке тогда, когда из соображений безопасности должно обеспечи=:иться втянутое положение штока при отключении питания (падении давления сжатого воздуха в пневмосети). Несмотря на простое устройство пневмоцилиндров одностороннего действия, существует большое количе-.-во их конструктивных исполнений, например мембранные пневмоцилиндры (рис. 4.2).

Пневмоцилиндры двустороннего действи~ пр~меняют в тех с~у~а~~, иногда требуется передават~ рабочее усилие при линейных перемещениях в обоих направлениях, например при транспортировании, сортировании, установке, механической обработке, подъеме и опускании и других технологических операциях. Принципиальное отличие пневмоцилиндров двустороннего действия от рассмотренных выше пневмоцилиндров одностороннего действия заключается в том, что в них как прямой, так и обратный ходы поршня осуществляются под действием сжатого воздуха при попеременной его подаче в одну из полостей, в то время как другая соединена с атмосферой (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Пневмо илин в сто оннего Одним из неоспоримых преимуществ пневмоцилиндров является высокая — до 1,5 м~с (а в ударных цилиндрах до 10 м/с) — с~орост~ дв~~ения выходного звена. При дост~жени~ ~оне~ного положения, ~о~да ~ор~ень «садится» на крышку, развиваются значительные ударные усилия, что сопровождается характерным стуком. Такие удары не только являются причиной возникновения шума, но и приводят к преждевременному износу и даже поломке элементов конструкции, Избежать преждевременного выхода из строя пневмоцилиндра можно путем установки на поршне эластичных ~например, резиновых) демпферов (рис.

4.4). Однако такой способ демпфирования оказывается недостаточно эффективным, если имеют место значительные инерционные на- 2'~'зки. В таких случаях применяют пневмоцилиндры двустороннего действия с воздушным демпфированием в :це хода ~рис. 4.6). Для защиты штока От внешних заГрязнителей В проходноЙ (переднеи,'. Крышке практически всех пневмоцилиндров уст~~ав~и~а~т Грязесъемное ~О~~ЦО 4. Наличие В пневмОЦилиндре регулируемых демпфирующих устрОйств Огображается В условном Графическом обозначении стилизованным изображением втулок демпферов, пересеченных стрелкой, а наличие посто- яннОГО маГнита — жирноЙ линиеЙ на изОбражении пОршня. Описанн~я ~онс~рукЦ~я пневмоЦилиндров б~а~одаря СВОЕЙ ~р~с~о~е и фу~~ЦиО~ал~н~м ~озможнос~~~ явл~е~ся наибо~ее распространенноЙ, и ее ~ож~о ~азвать т~~овой или даже ~радиЦионноЙ. Больши~ство существующих пневмоцилиндроВ д~усторонне~о действ~~ выпус~аетс~ ~~е~~о в ~аком исполнении и применяетс~ для решения широкоГО круГа технических задач.

Одна~о пневмоЦилиндрам двусторо~~е~о деЙС~вия присущ и ряд недостатков, О~ра~~~~~ающ~~ Облас~~ их применения: усилия при прямом и обратном ходах поршня различны вследствие неодинаковости его площадей в што- кОВОЙ и поршнеВОЙ полостях; шток расположен консольно, причем размер консоли различен во втянутом и Выдвинутом положении; шток хорошо воспринимает только осевую нагрузку, тогда как радиальную — плохо. В пневмоцилиндрах с проходным, или двусторонним, штоком ~рис. 4.7) обе рабочие полости штоковые, а В случаях, когда требуется получение значительных усилий, а поперечный размер монтажного простран-ва на технологическом оборудовании недостаточен для установки пневмоцилиндра соответствующего диа, -.-тра, применяют тандем-пневмоцилиндры ~рис. 4.8). Тандем-пневмоцилиндр, или сдвоенный пневмоцилиндр, — это.

по существу, два пневмоцилиндра двусточего еиствия объе ин а и ионными онными ошибками. В зависи~ос~~ от предьявляемых требова~~й — ~~с~~ ~о~е~ ~озиц~он~рова~и~ в~ходно~о звена, частоты их смены (режима работы), необходимой точности отработки приводом заданного перемеще- ния — используют пневматические механизмы различной структур~ и с различными принципами управления движением выходного звена. Чтобы обеспечить некоторое ограниченное число точек позиционирования (более двух), например в сортировочных устройствах, применяют многопозиционные пневмоцилиндры, состоящие из двух или более пневмоцилиндров с различными рабочими ходами, На рис.

4.1О представлены две конструкции многопозиционных пневмоцилиндров, одна из которых ~рис, 4.1О, а) обеспечивает три, а вторая (рис. 4.1О, б) — четыре точки позиционирования. '.уществует много технологических операций, где требуются значительные (до нескольких метров) переме--ия объек~ов, например при транспортировке. При~е~ен~е пневмоцилиндров традиционно~о ~с~ол~ен~я в -= .

х случаях не только затруднительно, но зачастую и невозможно. Для обеспечения большого хода необхо:-. м шток соответствующей длины, что обусловливает резкое увеличение продольного габарита пневмоцилин:,-.:- кроме того, значительные размеры консольной части штока в выдвинутом положении могут с~ать причи=-..

-Отери устоЙчивости пОд нагрузкои. .:"адачу Осуществления значительных ПО величине перемещений можно было бы решить ПОсредствОм теле" . -';ческих цилиндров, Однако такие цилиндры, широко используемые в гидрофицированных мобильных и -,:ъемно-транспортных машинах и установках 1например, для подъема кузовов грузовых автомобилей), не .

и применения в пневмоприводах Общепромышленного назначения. 'о существу, шток является «лишней» деталью в цилиндре, и предназначен он для передачи усилия от — .: ~ня к внешнему объекту. Бесштоковые конструкции, в которых усилие передается непосредственно от пор- Рис. 4.13. ПнеВмоцилиндр с ~ибким штоком Жесткий шток В данной конструкции заменен покрытым нейлоном металлическим тросом 3 (либо лентой из синтетическоГО материала), ОхВятыВающим ролики 1, размещенные В крышках пнеВмоцилиндря. Внутри Гильзы 4 цилиндра трос 3 жестко сВязан с поршнем 5, а снаружи — с кареткой 2, к которой и крепится перемещаемый Обьект. Однако такое технинеское решение, несмотря на сВОн~ простоту, не ЛОлучило ширОКОГО распрост- В настоящее время наиболее широко распространены бесштоковые пневмоцилиндры, в которых усилие .

ехани блески передается на нагрузку непосрецственно поршнем фис. 4,1 5). При возвратно-поступательном движении штока в стандартных пневмоцилиндрах имеет место некоторый еГО пРОВОРОт Относительно Оси движения, что Обусповлено наличием микронеровностей ня поверхности самоГо штокя, я также ня няпрявляющих и уплотнениях.

В связи с этим непосредственно ня штоке пнеВмоцилиндря нел~зя закреплят~ и~стру~ен~ (например, краскопул~т), требующии с~~огои Ориентации В пространстве, С целью устранения этОГО недостатка, ОсОбенно В тех случаях, кОГДЯ к штоку прикладывается крутящии момент, применяют различные конструкции, в которых шток защищен от проворота ~рис. 4.17). Различные условия нагружения пневмоцилиндров обуоловливаат различные способы их монтажа на тех~~ологическом оборудовании. Поокольку способ монтажа су~цественно влияет на аксплуатационные показатели '-..евмопривода и ведомого механизма. его необходимо выбирать таким образом, чтобы: ГЕРЬГИ, СОДЕРЖаЩИЕ ШаРОВОй ЭЛЕМЕНТ, РаЗРЕШаЮт ПОВОРОТ ОСИ ПРИСОЕЛ~ НИТЕЛЬНОГО ОтВЕРСтИЯ На НЕСКОЛЬ- ко градусоВ, а муфты допускают также и радиапьное смещение штО- '=: и ведомого механизма на несколько десятых долей миллиметра.

СлеДует иметь в виДу, что преДельно ДОпустимые ОсеВые нагрузки на шток зависят ст способа монтажа, Хотя напряжения В штоке От чистого сжатия невелики, при больших ра1,очих ходах Возможна потеря устОичивости Вследствие ~рОДО~~~О~О и~~~ба, Ус~ойчивос~~ шло~а проверяется ',о обобщенной формуле ЭЙлера (см. приложение П.З). При мО~~а~~, кро~е того что пневмоцилиндры ДО~~~Ы быть г~рав;больно уста~олены на технологическом оборудовании, необходимо соблюсти меры, исключающие возмо:+:ност ь повреждения цилиндров ~в особенности штоков) и попадания загрязнителей в их внутренние полости. Места установки пневмоцилиндров должны быть Доступны Для Обслуживания послеДних В проЦессе зкспгфата1 ~ии. В технике существует довольно широкий круг задач, в которых требуется не линеиное перемещение выходного звена исполнительного механизма, а поворот его на заданный угол.

Угол поворота, как правило., ограничен, и значение его находится в диапазоне от О до 36О градусов. Для решения указанных задач применяюг поворотные пневматические двигатели (пневмодвигатели), чаще всего поршневые или шиберные. Поршневои ПОворотныи пневмодвигатель с реечнои передачеи (рис. 4.2О, а) ~ыполн~ют на базе ~ереда~и ««шестерня — реика». Шестерня 3 устанавливается на Выходном Валу 4, входит В зацепление со штоко~- При пода~е с~ато~о воздуха в рабочук~ ~о~ос~~ од~о~о из пневмо~илиндров порш~~ ~~есте со штоком- рейкой совершают прямолинейное движение, которое посредством реечной передачи преобразуется во вра«цательное (в пределах одного оборота) движение вала. Вал связан с технологическим объектом, который необходимо повернуть на некоторый угол ~например.

с захватным устройством промышленного робота). Очевидно, что поршневые пневмодвигатели можно выполнить таким образом, чтобы в конце рабочего хода происходило демпфирование, а поршни были снабжены маг~ит~ыми вставками с целыми обеспечения возможности бесконтактного о~роса их поло~е~~~. В не~оторы~ ~о~струкц~я~ предусматривается также регулирование угла поворота. Максимальный крутящии момент, развиваемыи поршневыми поворотными пневмодвигателями, составляет ' 50 Н м (при диаметре поршней 100 мм).

Миберный поворотный пненмоднигатель (рис. 4.20, б) устроен ~аким образом, что сжатый воздух воз.'еиствует на шибер 1 — жестко закрепленную на выходном валу 2 пластину, расположенную внутри цилиндри-еской расточки 3 в корпусе 4. Чтобы предотвратить перетекание воздуха из одной рабочей полости двигателя =.- .'.:ругую пластину выполнякл с резиновым либо пластмассовым покрытием. Угол поворота шибера зависит от : азмеров корпусного ограничителя 5 и в стандартных конструкциях составляет 90, 180 или 270 градусов. Для :.тановки про~з~о~~~о~о угла поворота шиберные пневмодвигатели снабжак~т внешними ~ередв~~~ым~ упо- : ~.~и.