Расчет привода

3.3.1. Расчет привода.

Окончательно принятое усилие на штоке пневматической камеры = 6 кН.

Избыточное давление в магистрали рм. Принято рм = 0,6 МПа.

Диаметр мембраны, при толкающем усилии [8]:

, (3.9)

где - усилие на штоке;

- коэффициент ;

- диаметр опорного диска;

- диаметр мембраны;

По рекомендациям [8] принимаю рм – 0,6 МПа, - 0,6;

м;

Рекомендуемый максимальный ход поршня [8].

, (3.10)

м;

Принимаю ход поршня S – 0.03 м;

По принятому усилию на штоке, из [8] принимаю мембранную камеру КПЦ – 600 ГОСТ 15608-70 с характеристиками:

Максимально допустимое давление магистрали рм – 0,6 МПа;

Диаметр мембраны (в заделке) Dм – 140 мм;

Диаметр штока Dшт – 16 мм;

Ход поршня S – 30 мм;

Максимальное усилие на штоке Ршт – 6 кН;

Возвратное усилие Рв – 60 Н;

Жесткость пружины С – 660 Н/м;

Схема пневмапривода принципиальная.

МК – мембранная камера;

Р – пневмораспределитель двухпозиционный, трехлинейный;

КР – клапан редукционный;

Ф – фильтр;

МН – манометр;

ВН – вентиль;

Рис. 3.7

Принцип работы пневмапривода:

При открытии вентиля ВН воздух из пневмомагистрали направляется в фильтр для очистки от грязи и пыли. Манометр МН показывает фактическое давление в линии. После очистки, воздух проходит через клапан редукционный КР для стабильной работы привода при скачках давления в основной магистрали, где давление воздуха понижается до 0,6 МПа. После клапана редукционного воздух попадает в пневмораспределитель двухпозиционный, трехлинейный ручного действия. В первом крайнем положении, воздух направляется в мембранную камеру, где производит работу движения поршня. Во втором положении основная магистраль перекрыта, а рабочая полость мембранной камеры соединяется с атмосферой и под действием возвратной пружины шток мембранной камеры возвращается в исходное положение.

По рекомендациям [8] рассчитана эффективная площадь сечения трубопровода.

, (3.11)

где S – ход поршня;

Ршт – усилие на штоке;

Рм – давление в магистрали;

Uу – безмерный коэффициент [8 Рис. 7.7];

Для определения Uу требуется определить 1/x и Хпр.

1/x – безразмерный коэффициент площади мембраны;

Хпр – безразмерная жесткость пружины;

, (3.12)

где F – площадь мембраны;

, (3.13)

где D – диаметр мембраны;

;

;

Безразмерная жесткость пружины:

, (3.14)

где С – жесткость пружины;

;

По [8 Рис. 7.7] находим Uу – 6,3;

мм;

По данным [8] принят трубопровод металлический с наружным диаметром 8 мм толщиной стенки 1,6 мм, труба бесшовная холоднодеформированная из коррозионно-стойкой стали ГОСТ 9941-72. Длина эквивалентного трубопровода Lэ = 2,1 м.

По данным [26] принимаю:

Пневмораспределитель В71 – 22А ТУ 2-053-1787-86, диаметр прохода Dу – 6 мм, максимальное давление Рmax = 1МПа;

Фильтр воздушный ФВ6-03 ТУ 25.280666-80, рабочее давление Р = 0,3 – 0,9 МПа;

Пневмоклапан редукционный БВ57-3 ГОСТ 18468-79, диаметр прохода Dу – 6 мм, максимальное рабочее давление Р = 1 МПа;

Вентиль ПОВ-1 ТУ 25-02.380516-80;

Манометр избыточного давления МП ТУ 25.02.180315-78, диаметр корпуса Dк – 100 мм, верхний предел Р = 1 МПа;

По заданным силам и найденным плечам рассчитан шарнир А и рычаг Т.

Расчетная схема шарнира А и рычага Т.

Рис. 3.8

; ; (3.15)

; при = 0;

; при = 0,04;

Опасное сечение у шарнира А. Предварительно назначаю рычаг с сечением В = 25 мм, h = 25 мм, материал сталь 45 с расчетным сопротивлением по пределу текучести R = 360 МПа. Диаметр шарнира – 12 мм.

, (3.16)

Для прямоугольника:

, (3.17)

Для круга:

, (3.18)

Для рычага полностью:

, (3.19)

;

Па ;

;

Выбранное сечение рычага обеспечивает прочность.

Шарнир А проверяем на усилие среза и смятия.

Схема приложения сил к шарниру А.

Рис. 3.9

Условие прочности по срезу:

, (3.20)

где Р – усилие среза;

d – диаметр шарнира;

к – число срезов, к = 2;

Rср – расчетное сопротивление срезу.

Для стали 45 принято Rср = 150 МПа;

Принимаю усилие среза Р = 10,5 кН, из расчетной схемы Рис. 3.8.

Диаметр шарнира:

, (3.21)

м ;

Условие прочности по смятию:

, (3.22)

где Rсм - расчетное сопротивление при смятии.

Для стали 45 принято Rсм = 610 МПа;

Р – усилие смятия. Принято Р = 10,5 МПа;

Асм – площадь поверхности смятия, .

, (3.23)

где d – диаметр шарнира. Принято d = 12 мм;

- сумма минимальных толщин листов направленных в одну сторону. Принято = 16 мм.

;

;

;

Аналогично рассчитываем шарнир В.

Усилие среза для шарнира В равно Р =6 кН.

Диаметр шарнира:

;

Усилие смятия для шарнира В равно Р = 6 кН.

принято 10 мм, Рис 3.10.

;

;

;

Схема приложения сил к шарниру В.

Рис. 3.10