Герц Е.В. Крейнин Г.В. - Расчет пневмопривода (1053455), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Фиксированными параметрами являются давление в магистрали Р„, относительный вредный объем полости наполнения $„а в некоторых задачах и полости опоражнивания $„, соотношение Пз~л между эффективными площадями поршня со стороны полости опоражнивання и наполнения, Большинство приведенных в разделе 11 расчетных формул и графиков получено при Р„= 5 10' кгс/м', $, = О,!5 и П~зл = 1; однако пользоваться ими допускается, если р„= 3 10'-:7 10' кгс/м', 3, = 0,05-:1,0, Пз ~ = 0,9 —:1,1.
Указанные диапазоны изменения Р„3, и Пзл характерны для типовых случаев применения поршневых пневмоприводов; при необходимости могут быть получены аналогичные соотношения и для других диапазонов изменения этих параметров. Из числа искомых параметров особо следует выделить /' и /,', оба они являются характеристиками пропускной способности коммуникационной линии (связывающей полость цилиндра с магистралью или с атмосферой). Каждая из пневмолиний состоит, как правило, из отдельных элементов — трубопроводов, клапанов, золотников, аппаратуры подготовки воздуха и т.
п. Поэтому определением /' н /; проектный расчет не заканчивается — далее необходимо перейти от /' и /„ характеризующих коммуникационные линии в целом, к геометрическим размерам отдельных входящих в них элементов. Эта задача рассматривается в разделе проектного расчета (гл. 5), поскольку она входит как необходимый этап в любую из методик вы- 136 бора параметров пневмопривода. Кроме того, часто возникает потребность оценить, хотя бы приближенно, допустимые пределы изменения ~' или ~', с учетом, например, конструктивных ограничений на размеры отдельных элементов; полученные таким образом граничные значения Г' и Д используют далее при выборе остальных параметров привода.
Как будет показано ниже, характер движения поршня пневмопривода во многом зависит от значений и, Р, з и о,, задаваемых в качестве исходных данных при проектном расчете. )1ри одних наборах значений этих параметров можно получить движение поршня, близкое к равномерному, при других оно приближается к равно- ускоренному движению.
Имеются такие сочетания значений и, Р, з и о р, когда скорость поршня изменяется по более сложным законам. Вта особенность пневмопривода учитывалась при создании методов его проектного расчета. В отдельную группу были выделены пневмоприводы с движением поршня, близким к установившемуся. Под установившимся движением понимают предельный закон движения, по которому движется поршень, имеющий нулевую приведенную к нему массу подвижных частей. Для одностороннего привода без пружины установившееся движение поршня совпадает с равномерным, для двустороннего привода оно близко к равномерному; при наличии пружины установившееся движение характеризуется монотонным уменьшением (при прямом ходе) или увеличением (при обратном ходе) скорости поршня вследствие изменения усилия пружины. Вопрос о том, реализуемо или нет движение, близкое к установившемуся при заданных значениях т, Р, з и о,р, решается с помощью специального критерия, составленного из этих величин.
При решении задач проектного расчета пневмопривода удобно пользоваться системой безразмерных уравнений, отвечающих следующим условиям: 1) каждому искомому параметру должен соответствовать безразмерный коэффициент в системе уравнений; 2) должна быть обеспечена независимость масштаба при переходе от безразмерных величин к размерным и обратно от выбора искомых параметров, Первое из указанных условий выполняется, если в выражение для каждого безразмерного коэффициента системы уравнений входит не более одного из искомых параметров; для выполнения второго Условия необходимо исключить искомые параметры из выражений для коэффициентов пропорциональности между размерными и безРазмерными переменными. Это может быть достигнуто соответствующим выбором системы безразмерных переменных в зависимости от наборов заданных и искомых параметров.
Для случая, когда заданными величинами являются масса подвижных частей, сила сопротивления движению поршня и его ход, в Работе )38) получены безразмерные уравнения, включающие следующие безразмерные параметры: безразмерную эффективную пло- 137 щадь проходного сечения канала на входе и выходе; безразмерную площадь поршня; безразмерную жесткость пружины; безразмерный объем полости наполнения в начале хода поршня и полости выхлопа в конце хода; безразмерное давление в магистрали и безразмерную площадь штока. Приводимые ниже выражения этих безразмерных параметров показывают, что они отличаются от принятых в разделе 1, где рассматриваются задачи динамического анализа пневмоприводов. Отличие обусловлено отмеченными выше дополнительными требованиями к безразмерным соотношениям, используемым для решения задач проектного расчета.
За счет этого задача выбора параметров привода сводится к определению безразмерных коэффициентов. Среди искомых безразмерных коэффициентов (параметров) выделяются так называемые несущественные коэффициенты, от выбора которых динамические свойства привода мало зависят. Этн коэффициенты выбирают по конструктивным или иным соображениям, что позволяет упростить проектный расчет. Например, в поршневых приводах к несущественным параметрам можно отнести вредный объем полости и давление питания (в обоих случаях имеются в виду безразмерные параметры, характеризующие указанные величины); если привод не является дифференциальным,то к несущественным параметрам относится и толщина его штока.
По этой причине многие нз приводимых ниже расчетных графиков могут использоваться при широком диапазоне изменения несущественных параметров. Для определения границ диапазона расчетные уравнения решались применительно к предельным случаям — при бесконечном возрастании проходных сечений каналов, при нулевой массе подвижных частей, при относительно болыпом и относительно малом вредном объеме полости и др. Дальнейшее уменьшение трудоемкости выбора параметров приводов достигнуто упорядочением перебора вариантов (исключения из рассмотрения заведомо не подходящих) и введением дополнительных ограничений за счет использования исходных данных задачи, оценки конструктивных возможностей реализации параметров и других факторов.
Например, очевидно, что быстродействие привода будет расти с увеличением проходных сечений каналов. Однако возможности их роста часто ограничены пропускной способностью воздушной сети, размерами привода и т. д. Кроме того, начиная с некоторой величины, дальнейший рост сечения канала практически перестает сказываться на быстродействии привода.
Вти факторы можно учесть уже на первой стадии выбора параметров. ГЛАВА б КОММУНИКАЦИОННЫЕ ЛИНИИ РАСХОДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОПРОТИВЛЕНИЙ И ЛИНИЙ Е число искомых параметров при проектировании пневмопривода обязательно входит эффективная площадь проходного сечения Г"- = ф, которая характеризует пропускную способность пневмолинии, связывающей полость цилиндра с магистралью или атмосферой. Если линия состоит из нескольких элементов (участков трубопровода различного диаметра, клапанов, распределителей, аппаратуры подготовки воздуха и т.
п.), то Г",', следует рассматривать как их приведен- ~ ую характеристику; в этом случае после выбора Г', характеризующей линию в целом, переходят сначала к Г1 отдельных элементов, а затем к их геометрическим размерам à — конечной цели проектного расчета пневматической линии. Рассмотрим пневматическую линию простейшего вида, состоящую из одного пневмоэлемента, называемого далее пневматическим сопротивлением или пневмосопротивлением. Как следует из формулы для ')', ее значение определяется произведением геометрической площади Г' расчетного проходного сечения канала и коэффициента расхода )».
Последний является опытной величиной и представляет со* бой отношение расходов О, и О,; первый из них определяется экспериментально при продувке пйевмосопротивления на специальном стенде, второй — по принятой теоретической зависимости. Обычно 6, + б;, это объясняется тем, что для теоретического описания расходной характеристики пневмоэлемента используют относительно простые зависимости, которые поэтому не могут полностью отразить все особенности процесса течения воздуха в реальных устройствах. Если прямо учесть эти особенности процесса течения, то получатся громоздкие выражения; пользоваться ими трудно даже при решении задач поверочного расчета, не говоря о проектном. Поиск компромисса в данном случае привел к выводу о целесообразности использования возможно более простых выражений для б„ полученных теоретически, эмпирически или смешанным путем.
К ним, однако, предъявляются два основных требования: эти выражения должны с необходимой точностью воспроизводить характер реального соотношения между расходом воздуха и давлениями р» и р; на выхое и входе пневмосопротивления; расходная ха. рактеристика должна иметь одинаковый вид как для отдельно взятого пневмосопротивления, так и для системы, составленной из нескольких пневмосопротивлений. Что касается численного совпадения теоретической расходной характеристики с экспериментальной, то оно достигается выбором коэффициента расхода, который играет роль поправочного множителя. 139 о» нР»% (Р«(Р») (6.2) Расходная характеристика, очевидно, определяется видом функции Ч~ (р«/р»). Например, для случая идеального пневмосопротивлеиия типа отверстия с острой кромкой или плавно сужающегося короткого насадка течение воздуха может быть принято адиабатическим; тогда согласно соотношениям (6.1) и (6.2) будем иметь (6.3) г»+» тпа «(»«»» = [(ф) — (ф) (6.4) Поскольку реальные устройства (клапаны, золотники, трубопроводы и т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
