Расчеты пневмоприводов

Расчет пневмогидравлического преобразователя (усилителя) прямого действия. При зажиме детали поршень преобразователя (усилителя) будет находиться в равновесии (при отсутствии утечек масла) под действием силы, приложенной к поршню 1, с одной стороны, и сопротивлением возвратной пружины 2, силы трения и давления масла на шток плунжера 3, с другой стороны (рис. 147). Условие равновесия поршня можно записать в следующем виде:

где F₁ — сила при начальном сжатии пружин, Н; с₁ — жесткость пружины, Н/м²; х₁ — перемещение поршня; м; р_M — давление масла, Па; d — диаметр шток-плунжера, м; F_T — сила трения в уплотнениях поршня и штока, Н.

Пренебрегая в первом приближении усилием возвратной пружины (если она имеется) и заменив потери на трение P_тр коэффициентом полезного действия ƞ (равен 0,85÷0,9), имеем:

Зная требуемое давление масла (8—12,5 МПа) и давление воздуха в пневматической сети (обычно 0,4 МПа), из данного равенства можно определить диаметр шток-плунжера d и диаметр поршня D. При этом учитывают, что чем меньше шток-плунжера D, тем больше ход поршня x₁.

Ход поршня усилителя:

где ƞ_об — объемный КПД гидросистемы.

Объемный поток (м³) сжатого воздуха без учета объемного КПД:

Следовательно, объемный поток (м³) сжатого воздуха:

Объемный поток воздуха на один двойной ход усилителя:

V = (р + 1) (V_р + V_х + V₀),

где р — давление воздуха (избыточное), Па; V_p — объем рабочей полости пневмоцилиндра усилителя, м3; V_х — объем холостой полости цилиндра, м3; V₀ — вредный объем полостей цилиндра, м³.

Расчет гидроаккумулятора. Расчет сводится к определению его размеров по полезному объему, рабочему давлению и давлению предварительной зарядки.

Поскольку разрядка гидроаккумулятора для пополнения утечек в гидросистеме устройства происходит медленно, можно считать, что расширение газа в гидроаккумуляторе происходит по изотермическому закону т. е. показатель политропы n = 1 или pV_у = const, тогда:

где V_п — полезный рабочий объем гидроаккумулятора, м³; V_к — конструктивный объем гидроаккумулятора, м3; р_н — начальное давление газа, при котором производится предварительная зарядка гидроаккумулятора, Па; p_min — минимальное рабочее давление, Па; р_maх — максимальное рабочее давление, Па.

Предположив, что объем части гидроаккумулятора, заполненной газом, при предварительной зарядке равен конструктивному объему гидроаккумулятора, можем записать:

где V_min — объем газовой части гидроаккумулятора в конце зарядки, м³; V_max — объем газовой части гмдроаккумулятора в конце разгрузки, м³.

Полезный объем гидроаккумулятора (м³) V_п= V_max — V_min.