Главная  Промышленность 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 [ 19 ] 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33


Рис, 11.12. Зависимость установившегося давления Ру от коэффициента пропускной способности при различном давлении воздуха в магистрали

ннями, ограниченными сверху штриховой линией. Давление воздуха в полосп определяют по формуле (11.19), в которой

a=/y/l>l-

Установившееся давление Оу сжатого воздуха в проточной полости может быть найдено из формулы (11.20), Необходимо учитывать, что давление в момент начала движения поршня 1 должно быть больше установившегося, т. е. о > Оу или /7д> ру, в противном случае поршень не сдвинется с места и нужно будет изменить параметры устройства.

Установившемуся зиачеиню давления соответствует минимально допустимая пропускная способиостьйз), а следовательно, и предельная длина трубопровода, соединяющего полость с управляющим устройством. На рнс. 11.12 приведены зависимости установившегося давления от коэффициента пропускной способности при различном давлении воздуха в магистрали. Пользуясь этими графиками, можно определить минимальную пропускную способность fijj, если известно давление р в момент начала движения поршня, которое принимают равным установившемуся давлению р. Определив отсюда эффективную площадь а затем приведенный коэффициент расхода ц трубы по известной площади /т ее сечения, определяют коэффициент сопротивления 1 по графику иа рис. 11.3 и находят предельную длину 1т трубы по формуле (11.3). Если на выходе из проточной полости

имеется дроссель, то вместо и f на

в формуле (11.21) заменяют соответственно

Kg и f, определяемые по формулам (11.16) и (11.10).

11.2. УСТРОЙСТВА С ПОЛОСТЯМИ ПЕРЕМЕННОГО ОБЪЕМА

Под временем срабатывания дискретного пневматического устройства понимают отрезок времени от момента приложения управляющего воздействия к управляющему устройству до момента окончания движения поршня в одну сторону (прямой или обратный ход).

На рис. 11.13 представлена циклограмма одностороннего устройства, на верхней диаграмме изображена последовательность выстоя и движения поршия при прямом и обратном ходе, на нижней - изменение давления в напорной полости, соответствующее различным периодом работы устройства. В случае двустороннего устройства добавляется аналогичная диаграмма для выхлопной полости. Время прямого хода = [ + il!-Ь г";ц и время обратного хода f = t{ + Jii, где ti (или il) - время от момента приложения управляющего воздействия

Рис. 11.13. Циклограмма одностороннего пневматического устройства


до начала движения поршня (подготовительный период); (или jj) - время движения поршия на длине хода s; (или Гц;) - время изменения давления до заданной величины после останова поршня (заключительный период).

Подготовительный период состоит из трех интервалов: = -f 4 и tl = t[-\- t-]- /3, где (или /j) - время срабатывания управляющего устройства; 2 (или t2) - время распространения волны давления от управляющего устройства до рабочей полости; /3 (или 3) - время изменения давления в полости до начала движения поршня.

Время ti обычно указано в технической характеристике. Для применяемых в промышленности распределителей ti= 0,007-J-0,7 с в зависимости от типов, размеров и условий их работы, и в некоторых случаях оказывается пренебрежимо мало по сравнению с длительностью цикла работы устройства.

Время распространения волны давления

h = (11.22)

где It - длина трубопровода, и; а - скорость распространения звука в воздухе, м/с (при Г = 290 К а = 341 м/с).

Время 3 определяют по формуле (11.1) или (11.8), а время - по формуле (11.12) или (11.15).

Время движения поршня определяют по графикам, полученным численным интегрированием системы нелинейных дифференциальных уравнений, описывающих изменение термодинамических параметров сжатого воздуха в полостях устройства и движение поршня (эти уравнения будут приведены ниже). Графики построены в безразмерных параметрах и позволяют определять быстродействие устройств в широком диапазоне изменения их размеров и параметров. Большинство графиков построено для безразмерного времени т, соответствующего сумме значений времени t, изменения давления в полости и времени движения поршня. В некоторых случаях приведены графики для времени Xj, соответствующего времени t]i движения поршня (без подготовительного периода).

Предварительно определяют результирующую всех сил, действующих на поршень, кроме сил давления сжатого воздуха,

Р= Pi± Ра ± Рз ± Ро ± РвРш. (11.23)

где Pi - сила трения; Pg - сила полезного сопротивления; Р3- вес груза и поступательно движущихся частей пневматического устройства; Pq - сила начального натяжения пружины; - площадь штока; рц - давление окружающей среды.

Следует отметить, что Р учитывают только при вертикальном расположении устройства, Ро - только для устройств с пружиной, раш - только для пневмоцилиндров двустороннего действия с односторонним штоком;* для пневмоаппаратуры отсутствует сила полезного сопротивления.



Сила трения Pi в уплотнениях устройства зависит от размеров поршня, конструкции уплотнений, смазки трущихся поверхностей и других факторов. Например, для пневмоцилиндров с диаметром поршня 0,05 м с некоторым запасом можно принять Pi = 0,25 pF, а с диаметром поршня 0,3 м Pi = (0,030,05) РцР [3], где F - площадь поршня.

Составляющую и результирующую сил, действующих на поршень, считают положительными, если их направление совпадает с направлением сил сопротивления, и отрицательными, если оно совпадает с направлением движущих сил. [ 1 приведена общая последовательность расчета пневматических устройств

По исходным данным определим основные параметры, влияющие на динамику устройства.

Безразмерная нагрузка

где D - диаметр поршня.

Коэффициент пропускной способности

и =

где /f и / - эффективные площади проходных сечений подводящей и ной пневмолинии.

Коэффициент или определяют только при расчете устройств, и две пневматических полости.

Безразмерный конструктивный параметр

iV =352

= П05

(П.25)

выхлоп-меющих

(П.26)

где Рд и m - вес и масса груза и всех других поступательно движущихся частей; - в Па.

Отношения площадей торцов поршня

(П.27)

- и п - 1 5

Fl - Dl « i-TTDf

где f 1 и f2 - площади торцов поршня; Di w D, - диаметры торцов поршня.

Коэффициенты или определяют только при расчете устройств, имеющих две пневматических полости.

Безразмерные начальные объемы (приведенные начальные координаты

~ Fis

(П.28)

где и Vo2 - начальные объемы полостей пневматических устройств (при необходимости с учетом присоединенных объемов линий управления).

Безразмерное атмосферное давление Оа = pjpu. характеризует давление в магистрали Рм, так как атмосферное давление ра обычно всегда принимают г« 10 Па.

Методика расчета составляющих времени срабатывания устройства и приведенных выше безразмерных параметров зависит от наличия дросселя возле его полости и от величины присоединенных объема и сопротивления /у j линии управления по отношению к размеру начального объема V\ полости устройства и сопротивления дросселя. Эти соотношения определяются

и а =

(11.29)

Определение времени и изменения давления в полости до момента начала движения поршня

.Дроссель на входе в полость

Расположение Л (или Л) при

Эффективная пло-ц;эдь линии

Расчетный начальный обьем

Время ts ,

заданных Q и

% ("" "д)

на рис. 1Г7

при прямом ходе (наполнении)

при обратном ходе (истечении)

(или з)

по формуле

Отсутствует

ут1 по (11.2)

V. + F.s-f

(ll.l) нли (11.12)

Ниже штриховой линии

.э .з э1-к1

= Vr + F,s

Имеется

Выше сплошной линии

э "-ут1 по (11.2)

= 1 + 1

V; = V, +

(11.8) илн (11.15)

Между сплошной и штриховой линиями

/1 по (11,10)

= \ + лу,1

V; = V, -f + + fiTi

Время tg изменения давления до начала движения при прямом ходе (включении) и зпри обратном ходе (выключении) определяют в соответствии с рекомендациями, приведенными в табл. 11.1. Время движения поршня и время срабатывания определяют по одному из трех вариантов в соответствии с рекомендациями табл. 11.2 для обратного хода и табл. 11.3 для прямого хода.

Время обратного хода поршня рассчитывают только для односторонних пневматических устройств. Если дроссель на входе в полость отсутствует, то расчет проводят по первому варианту (безразмерное время и находят по графикам).

При наличии дросселя возле полости устройства определяют время движения тц или tq, поршня, найденное из условия /, = и Vq = V,,t. е. без учета объема и сопротивления трубопровода (тр "so находят по графикам).

Определяем

С =-

50"Д

.2?01

Если Л/£2 < С или Л/£2 < С, то расчет при прямом и обратном ходе можно вести по второму варианту. Время движения в этом случае = т и т = tg. При этом ошибка расчета ие превышает 20% . Для получения более точных результатов расчет следует вести по третьему варианту.

Если Л/Q > С или Л/£2> С, то расчет необходимо вести по третьему варианту, причем влияние присоединенных объема и сопротивления для прямого и обратного хода учитывается по-разному.

Время обратного хода поршня (см. табл. 11.2) по третьему варианту определяют исходя из значений эквивалентного начального объема V и эквивалентной эффективной площади fl проходного сечения, как н при расчете времени подготовительного периода. II* 323



Определение времени срабатывания одиостороииих пневматических устройств при обратном ходе (выключении)

Исходные данные для устройства

для расчета Зм н Л

Расчетный начальный обьем

Время движения

Время срабатывания

t = t +

Без дросселя на входе в полость

ут1 по (П.2)

С дросселем на входе в полость

л t о

50"Д

1,2„,П„

v, + v.

1 + 1

затем по (U.34)

С дросселем на входе в полость

1.2„

э1 ™ (И.10)

01 =

S - sO

затем по (11.34)

т, затем f (11.34) или

з + <

затем 2

по табл. 11.1

затем <

по (11.34)

затем <2

по табл. 11.1

L , . J I \

Примечания: 1. Для дифференциальных устройств для расчета / нспользуют 1. 2. Для расчета Qgj и Л прн налнчнн дросселя =/к2 • "Р" отсутствии f2 = fyT2-

* Формулы в квадратных скобках - приведены для односторонних устройс с пневматическим возвратом (см. с. 332).

При расчете времени tj прямого хода поршня (см. табл. 11.3) по третьему варианту вначале определяют превышение Аод давления в трубопроводе над давлением в полости управления в мо.мент начала движения

Дад= 0,234 д1),, (11.30)

затем определяют время т„ нарастания давления в трубопроводе от момента начала движения поршня до момента достижения величины /?„

Д - Ста + ДСТд

(11.31)

Если т„ < О, то давление в трубопроводе перед дросселем в момент начала движения поршня достигло величины рм, и следует принимать Xj = Тдд.

Определение времени срабатывания пневмоустройств при прямом ходе (включении)

Исходные данные для устройства

f\ для расчета Qm и N

Расчетный начальный обьем

Время движения

Время срабатывания t =

= +

Без дросселя на входе

в ПОЛОСТЬ

ут1 по (11.2)

01П12--

+ Ут1 FiS

по (11.34)

т, затем t по (11.34) или

с дросселем на входе в полость прн

Я 1,2S„,

1.2о1П,2

Fis Vl

затем tg по (11.34)

t, по табл. (я +

с дросселем на входе в полость при

т„„а

>

1,2о.

Q 1,2„ГП,г

101 =

[„,П,, = -] *

затем по (11.30)-(11.34)

по табл. 11.1 8 +и

Примечания; I. Для дифференциальных устройств для расчета N используют /. 2. Для расчета й, и N при наличии дросселя ; = f2 "Р"

отсутствии ;2=/ут2-

• Формулы в квадратных скобках - приведены для односторонних устройств с пневматическим возвратом (см. с. 332).

Если Хн > Xso, ТО безразмерное время прямого хода поршня

, =0,8 1

если же О < Tjj < Xs„, то безразмерное время перемещения определяют по формуле

X. = X, +.0,8 ,(а ?з + дсгд) - и- ("-33)

Формулы (11.30)-(11.33) справедливы как для действительного времени t так и для безразмерного времени х. Все величины времени, используемые в фор" мулах, должны иметь одинаковую размерность.

Если график для Xj отсутствует, а имеется график для х, то время Xj находят как разность х - Хд времени срабатывания и времени изменения давления до начала движения.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 [ 19 ] 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33