Разработка пневмопривода из логических элементов

Моя схема.cdw

Новая курс по пневматике.docx

Конструктивные параметры пневмоцилиндра
1Расчётная схема пневмоцилиндра
2Диаметр пневмоцилиндра
Подбор пневмоаппаратуры
1 Расчётная схема пневмопривода
2 Расчёт требуемой эффективной площади
3 Выбор пневмораспределителя
4 Выбор пневмодросселей с обратным клапаном
5 Выбор трубопровода
6 Расчёт эффективных площадей
7 Определение расхода воздуха потребляемого пневмоприводом
Расчёт тормозного устройства
1 Расчёт пневматического тормозного устройства
Схема цикловой системы управления
1 Функциональная диаграмма
Средний расход воздуха и потребление воздуха системой
1 Определение потребляемого системой воздуха
2 Определение среднего значения расхода воздуха
КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПНЕВМОЦИЛИНДРА
1 Расчетная схема пневмоцилиндра.
Манометрическое питающее давление 6 бар.
Схема пневмоцилиндра представлена на рис.1
2. Рассчитаю диаметр пневмоцилиндра
Эффективная сила на штоке цилиндра Р эф Н:
где Р наг – избыточное давление нагнетания по условию - 05 МПа;
F1 – эффективная площадь поршневой полости м2
F2 – эффективная площадь штоковой полости м2.
Вес транспортируемого груза М= 200 кг.
Найдём усилие от силы трения на штоке:
Р трения = m* где - коэффициент трения а m- масса подвижных частей.
Р трения =2000Н * 02=400Н
Запишу условие работы пневмоцилиндра:
где k1 – коэффициент учитывающий силы трения в пневмоцилиндре
принимаю k1 = 08 [1 стр.28] ;
k2 – коэффициент определяющий запас по усилию т.к. цилиндр
транспортный то принимаю k2 = 06 [1 стр. 28].
Выбираю пневмоцилиндр D=50мм d=16мм по ГОСТ 15608-81 с обозначением:
Пневмоцилиндр 2011 – 50 х 250 ГОСТ 15608-81.
Или аналог фирмы Festo:
Выпишу данные пневмоцилиндра:
Рабочая среда: сжатый воздух с фильтрацией 10мкм.
Рабочее давление: (005 10) МПа.
Максимальное давление: 15 МПа.
Температура: (-10 60) 0С.
Диаметр поршня: D = 50мм.
Диаметр штока: d =16мм.
Рабочий ход поршня: S = 250мм.
Площадь поршневой полости пневмоцилиндра F1:
F1 = = 3.14*0.0524 = 000196 м2.
Fшт = = 3.14*001624 = 00002 м2.
Площадь штоковой полости пневмоцилиндра F2:
F2=F1- Fшт=0.00196-0.0002=0.00176м2
ПАРАМЕТРЫ ПНЕВМОАППАРАТУРЫ
1 Расчетная схема пневмопривода
Для управления скоростью движения пневмопривода устанавливаю дроссели с обратным клапаном. Регулирование скорости пневмоцилиндра осуществляется на линии выхлопа. Тогда уровень давления в приводе будет выше чем при установке дросселя в линию нагнетания.
Расчетная схема пневмопривода одного из шести исполнительных органов представлена на рис.2.
2 Расчет эффективной площади
Для определения требуемой эффективной площади проходного сечения линии пневмопривода определю максимальный массовый расход воздуха Gmax кгс:
Gmax =S1*L*p t = 0.00196*0.25*5.51 = 0.0027 кгс
где tобр – время обратного ход втягивания штока по условию tобр = 1с;
mп – масса воздуха поступающего в поршневую полость кг
где Vп – объем поршневой полости пневмоцилиндра м3 ;
p – плотность воздуха при давлении нагнетания =55кгм3 .
где Рат – абсолютное атмосферное давление рат = 0101 Мпа;
Рн – абсолютное давление нагнетания рн = 063+0101=0731 МПа;
ат – плотность воздуха при атмосферном давлении при температуре
Максимальный объемный расход воздуха приведенный к нормальным условиям
Vпоршня=Lt=250mm1c=250ммс=025мс.
Q=3.141 * 0.05м2 4 * 025мс * 0065МПа 1 = 000245м3 – совпадает со значением полученном в программе Festo ProPneu.
Требуемая эффективная площадь проходного сечения линий пневмопривода
Принимаю внутренний диаметр 8мм.
3 Выбор и расчет пневмораспределителя
Для управления пневмоцилиндром применю пятилинейный двухпозиционный распределитель с электрическим управлением и пружинным возвратом.
Выбираю пневмораспределитель JMFH-52-D-1 C фирмы Festo [2стр. 237].
Данные пневмораспределителя:
Рабочая среда: сжатый воздух отфильтрованный через фильтр с тонкостью фильтрации 10 мкм с содержанием масла или без него.
Рабочее давление: (01 099) МПа.
Температура: max 60 0C.
Присоединительная резьба: G 14”.
Давление нагнетания 6 бар:
Потери давления: МПа.
Объемный расход воздуха приведенный к нормальным условиям:
Определю массовый расход воздуха распределителя кгс:
4 Выбор пневмодросселя с обратным клапаном
Выбираю пневмодроссели с обратным клапаном GRLA-14-RS-B Дроссель с обратным клапаном фирмы Festo [2 стр.113]:
Данные дросселей с обратным клапаном:
Температура: (5 60) .
Выбираю нейлоновые трубки серии PUN- 8X125 SW Шланг Festo [3 стр.155]:
Материал: нейлон 12.
Температура: max 60 0 C.
Внутренний диаметр: 8 мм.
6 Определение эффективных площадей
Определим эффективную площадь проходного сечения распределителя.
массовый расход воздуха пневмораспределителя.
Определим эффективную площадь проходного сечения трубопровода.
потери давления в трубопроводе.
Определим потери давления в трубопроводе.
коэффициент гидравлического трения;
L – длина трубопровода;
Vтр – скорость течения воздуха в трубопроводе.
Коэффициент гидравлического трения определим по формуле Альтшуля:
k – относительная шероховатость стенок;
Re – число Рейнольдса.
абсолютная эквивалентная шероховатость стенок для полиэтиленовых труб = 0002 мм.
кинематический коэффициент вязкости для воздуха при температуре 20 С = [3 стр. 17].
зона зона гладкостенного сопротивления в которой при Re 105 используется формула Блазиуса;
Эквивалентная площадь проходного сечения дросселя с обратным клапаном определим по характеристике расхода [2 стр. 113].
Определим располагаемую эквивалентную площадь проходного сечения пневмолинии.
Располагаемая эквивалентная площадь проходного сечения пневмолинии больше требуемой эффективной площади проходного сечения:
Эквивалентная площадь проходных сечений линий fэкв больше требуемой эффективной площади проходного сечения следовательно управляющая пневмоаппаратура выбрана правильно.
7 Определение максимального расхода воздуха потребляемого пневмосистемой.
При прямом ходе одного цилиндра:
Из циклограммы видно что максимальный расход требуется на 5-6-ой секунде цикла. При этом срабатывают одновременно 5 цилиндров 2 на выдвижение и 3 на втягивание.
Gmax системы =2*(S1*L*p t)+ 3*(S2*L*p t) =
=2*( 0.00196*0.25*5.51)+ 3*( 0.00176*0.25*5.51) =002 кгс.
Расход воздуха потребляемый при работе пневмоцилиндра в циклическом нагружении определяется количеством воздуха который заполняет объем поршневой и штоковой полости.
Массовый расход потребляемый пневмоприводом Gобщкгс:
где масса воздуха в поршневой полости:
масса воздуха в штоковой полости:
Тогда объемный расход воздуха приведенный к нормальным условиям потребляемый пневмоприводом :
Разработка схемы цикловой системы управления в соответствии с шаговой диаграммой.
а) построить функциональную диаграмму;
б) построить функциональный план;
Графическая форма записи
Графическая (диаграммная) форма представления состояний и изменения состоянии исполнительных механизмов информационных и управляющих устройств в технологических машинах и производственных установках является наиболее наглядной и применяется чаще других форм записи.
Полная информация о функционировании циклической САУ содержится в функциональной диаграмме включающей диаграммы перемещений и управления (рис 82).
Рис. 8.2. Структура функциональной диаграммы
Диаграммы перемещений отображают в графическом виде состояния исполнительных механизмов — пневмоцилиндров. пневмодвигателей и т п а диаграммы управления — состояния информационных и управляющих устройств.
При использовании диаграммной формы записи обозначения состояний устройств входящих в систему заключают в прямоугольник (для каждого шага) причем (поскольку речь идет о дискретных устройствах) изменения этих состояний представляются в диапазоне значений от 0 (устройство выключено — шток цилиндра втянут) до 1 (устройство включено — шток цилиндра выдвинут) урис 8 3)
Это схема установки с непрерывным циклом т.к. цикл начинается с первой секунды.
Выбираем количество шин равное количеству групп .
Форенталь В.И. Пневматические исполнительные механизмы: Учебное пособие. – Челябинск: ЮУрГУ 1999. – 80 с.
Festo каталог 2003г.
Форенталь В.И. Основы пневматики: Учебное пособие. – Челябинск: ЮУрГУ 2000. – 83 с.
Герц Е.В. Крейн Г.В. Расчёт пневмоприводов. Справочное пособие. – М.: Машиностроение 1975 – 272 с.
Наземцев Н.С. Пневматические приводы и средства автоматизации.Часть1.2004г.