Вивчення й дослідження пневматичного циліндра двосторонньої дії. Лабораторна робота 2

М е т а р а б о т и: вивчення конструкції й принципів роботи пневматичного циліндра двосторонньої дії й перевірка його характеристик.

Загальні положення

Пневматичні циліндри - найпоширеніші у верстатобудуванні й роботобудуванні пневматичні виконавчі механізми. У пневмоциліндрах однобічної дії поршень зі штоком переміщається під дією зусилля, створюваного тиском стисненого повітря, тільки в одному напрямку, а повернення його у вихідне положення здійснюється механічно або під дією власної ваги.

Типова конструкція пневмоциліндра двосторонньої дії зображена на рис.8.

У гільзі, закритої із двох сторін кришками 1 й 14, розташований поршень 8, закріплений на штоці 7. Кришки з’єднуються шпильками 3. Подовжені шпильки використовуються для кріплення пневмоциліндра при його установці. У кришках виконані різьбові отвори 4 й 13 для приєднання повітропроводів. Отвори мають виходи у порожнину пневмоциліндра. В передній кришці запресована напрямна втулка 6 для штока й установлені манжетні ущільнення 2, герметизуюча порожнина циліндра й захищаючі її від потрапляння забруднень із зовнішнього середовища. Нерухомі з'єднання кришка-гільза й поршень-шток ущільнені гумовими кільцями 5, 11, 12 круглого перерізу. З'єднання поршень-гільза ущільнюються манжетами 9 U-образного перерізу із зустрічним розташуванням пасок, що центрує. Поршень має капронове наплавлення 10. Виключення металевого контакту між поршнем і дзеркалом гільзи циліндра підвищує механічний ККД і збільшує термін служби пневмоциліндра, сприяє швидкому прироблянню паска, що центрує, при можливих погрішностях виготовлення гільзи

Рис.8. Пневмоциліндр двосторонньої дії

 

При розрахунку пневмоциліндрів вихідними даними є: абсолютний тиск стисненого повітря p_м, технологічне навантаження P₂, довжина ходу S, маса, що приєднують до пневмоциліндру рухливих частин m₁, просторове розташування пневмоциліндра, необхідний або припустимий час спрацьовування або середня швидкість руху.

Для ПЦ затискних пристроїв, що розвивають зусилля наприкінці ходу, діаметр циліндра розраховується за формулою

D = 1,13 Ö (P₂ ±mg) / (0,9 p_м - p_а),

де m – маса всіх рухливих частин, пов'язаних з поршнем.

Масу поршня й штока спочатку враховують приблизно. Вагу рухливих частин ±mg враховують при вертикальному й похилому розташуванні ПЦ.

У формулі прийнято, що необхідне зусилля затискача створюється при тиску 0,9 p_м, тобто прийнятий запас.

Для ПЦ транспортуючих, перемикаючих й інших пристроїв, у яких технологічне навантаження прикладене по всій довжині ходу або на значній його частині, D визначають за розрахунковим значенням безрозмірного

параметра c_р при непрямому врахуванні сили тертя за допомогою коефіцієнта К_Т

Значення c_р вибирають залежно від підводимого тиску

Рм,Мпа	0,3	0,4	0,5
cр	0,25 -0,6	0,3-0,65	0,35-0,7

Меншим значенням c_р відповідають більші діаметри циліндрів і більша швидкодія через недонавантаження.

К_{Т –} вибирають залежно від технологічного зусилля.

 

Р2, МПа	До 0,6	0,6-6
Кт	0,5-0,2	0,2-0,12

 

Дані визначені для Р_м = 0,5-0,6 Мпа. Вважається, що К_т змінюється пропорційно тиску.

Знак «+» перед К_т приймають, коли сила тертя доповнює зусилля, створюване тиском повітря, наприклад, при опусканні вантажу із пневматичним гальмуванням.

Силу, що розвиває пневмоциліндр, будемо визначати за іншою формулою із врахуванням, що обидві порожнини пневмоциліндра штокові

P₂ = 0,785 (D² – d²) p_м c_р (1 - К_Т).

Для проведення досліджень скористаємося установкою, схема якої наведена на рис.9.

 

Рис.9. Схема лабораторної установки

 

Порядок виконання роботи

1. Вивчити принцип роботи й конструкцію пневмоциліндра, використовуючи опис і реальну конструкцію.

Визначити місця установлення основних вузлів модуля висування руки маніпулятора. Звернути увагу на конструкцію дроселів і спосіб їхнього регулювання, розташування амортизаторів механізму висування ВП. При відсутності подачі повітря в пневмосхему (вентиль закритий) оцінити вручну рухливість ВП робота при висуванні, зусилля руху з початкового
положення.

2. Підготувати робот до роботи, для цього:

- перевірити наявність масла в ємностях амортизаторів механізму висування захоплюючого пристрою;

- перевірити наявність змащення для напрямної ВП у відповідній порожнині ВП;

- установити упори висування в крайнє положення, що забезпечує максимальний хід руху;

- перевірити, чи закритий запірний вентиль;

- установити зони безпеки при роботі для механізму висування;

- перевірити настроювання КЕМів, для чого вручну виконати прямий і зворотний ходи. При надійному спрацьовуванні контактів на пульті керування повинне засвітитися табло про виконання команди;

- перевірити готовність блоку підготовки повітря, тобто наявність необхідної кількості масла в маслорозпилювачі, відсутність вологи у влагоподільниках;

- відкрити запірний вентиль;

- установити за допомогою редукційного клапана тиск живлення пневмосистеми стисненим повітрям 0,4 МПа (4 кг/див²), контроль за величиною тиску робити по манометру;

- увімкнути електроживлення, натиснувши кнопку МЕРЕЖА. На пульті загориться лампочка МЕРЕЖА;

- поставити кнопковий перемикач режимів у положення РУЧНОЇ РОБОТИ;

- у режимі РУЧНЕ КЕРУВАННЯ перевірити роботу механізму висування, зробивши 5 - 6 повторень на кожному русі. При цьому дроселі регулювання швидкості (на виході із пневмоподільників) повинні бути максимально відкриті, рухи повинні виконуватися без збоїв і затирань.

- перевірити ефективність гальмування ВП маніпулятора при висуванні, не допускати різких ударів ВП маніпулятора по упорах.

При необхідності зробити регулювання дросельної голки демпфера.

3. Послідовно при тисках живлення стисненим повітрям р = 0,2р_ном; р = 0,5р_ном; р = 0,75р_ном; р = р_ном у режимі ручного керування забезпечити 5-6-кратне виконання команд прямого й зворотного напрямків руху, при різних значеннях мас m корисного вантажу: 0,00m _ном; 0,25m _ном; 0,5m _ном; 0,75m _ном; m _ном.

4. У процесі виконання команд оцінити працездатність і характеристики привода:

- плавність прямого й зворотного ходів без навантаження й під навантаженням;

- характер демпфірування кожного руху;

- величину прямого й зворотного ходів, час переміщення.

5.Обчислити середню швидкість лінійного переміщення захоплюючого пристрою при прямому й зворотному ходах.

6. Обчислити значення сили, що розвиває пневмоциліндр, при різних значеннях тиску.

7. Результати випробувань систематизувати й оформити у виді таблиць та графіків t = f (m), t = f(p),V = f (m), V = f (p).

Протокол випробувань

Маса вантажу, кг	Тиск, МПа	Середній час руху,с	Швидкість руху, м/с
Реальна	Розрахункова	уперед	назад	уперед	назад
mi	mi	p1
p2
p3

Зміст звіту

1. Назва й мета роботи.

2. Ескіз пневмоциліндра.

3. Схема випробувань.

4. Таблиця й графіки за результатами випробувань.

5. Аналіз результатів і виводи.

Контрольні запитання

1. Приведіть основні параметри пневмоциліндра.

2. Яким чином змінюється величина переміщення механізму висування руки робота?

3. Для чого потрібні мікрометричні гвинти при настроюванні виконавчого пристрою?

4. Поясніть призначення деталей виконавчого пристрою.

5. Як впливає величина підводимого тиска й маса вантажу на час спрацьовування виконавчого пристрою?