Виды приводов зажимных устройств. Особенности конструкций пневматических и гидравлических приводов. Величина усилия при подаче давления в штоковую и поршневую полости

Ручным зажимам свойственна универсальность, надёжность, большой диапазон зажимаемых размеров, возможность корректировки усилия зажима в процессе эксплуатации приспособления; рабочий приспосабливается к усилию зажима. Вместе с этим, у них малая производительность, рабочий утомляется, поэтому, если время закрепления составляет 7…10% от времени всей операции, применяют механизированный зажим (применяются в индивидуальном и единичном производстве; на станках с ЧПУ).

Одной рукой без рывка рабочий создаёт усилие Q = 12 кгс; при плече приложения силы L = 300 мм усилие составляет Q = 40…50 кгс. Чем больше рабочий производит закреплений, тем слабее нужно закладывать усилие зажима (на 1000 закреплений/раскреплений нужно применять силу зажима порядка 6…8 кгс).

Недостатком ручных приводов является большое время на закрепление и раскрепление заготовок, и значительные усилия. Механизированные зажимы устраняют эти недостатки. Механизированные приводы бывают:

1. Пневматические (P)

2. Гидравлические (H) (в т.ч. механо-гидравлические и пневмо-гидравлические).

3. Вакуумные.

4. Электромагнитные (EM)

5. Центробежно-инерционные.

6. Электрические (E)

7. Приводы от сил резания и т.д.

Пневматические приводы

Применяются в массовом и крупносерийном производствах. Реже используются в мелко и среднесерийном. Для работы в пневмоприводах используют сжатый воздух Р = 4 – 6 кГ/см² (0,4 – 0,6 МПа). Он должен быть очищен от влаги, механических примесей и кислот.

Преимущества пневмоприводов: простота конструкции и эксплуатации, большой диапазон развиваемых усилий, высокое быстродействие (Vвозд = 180м/с), дешевизна, экологическая чистота.

К недостаткам можно отнести: неплавное действие; т.к. давление сжатого воздуха невелико, то габариты пневмоцилиндра могут быть большими (диаметр поршня 2…320мм); малое давление воздуха в магистрали; при давлении р > 0,6 МПа наблюдается конденсация и замерзание влаги в магистралях (для устранения применять величину давления не больше 0,4 МПа); необходимость тщательной обработки внутренней поверхности пневмоцилиндра (у Перевозщикова: H7/h7; Польский – H9/f9; Ra не грубее 0,4); необходимость смазки пневмоаппаратуры (распыление масла в потоке воздуха специальными масленками); невысокий КПД (0,8)

Состоят пневмоприводы из пневмодвигателя, пневматической аппаратуры и пневмосети, представляющей собой трубы, рукава, каналы и соединения.

Пример пневмоцилиндра одностороннего действия

1-кран, 2-корпус, 3-поршень, 4-пружина, 5-шток

 

Для нормальной работы пневмоцилиндров требуется герметичность и изоляция друг от друга его полостей. Для этого применяются уплотнения., которые соединяют между собой поршень и цилиндр, шток и крышку и неподвижные соединения (крышка и цилиндр).

Основные требования к уплотнениям:

1) Герметичность при всех рабочих режимах;

2) Высокая износостойкость и минимальные потери на трение (в пределах 150 000 ходов поршня).

3) Надежность работы при высоких и низких температурах и способность не разрушаться в результате химического взаимодействия с уплотняемой средой.

4) Удобство монтажа, демонтажа и отсутствие необходимости подтяжки и регулировки при эксплуатации.

5) Экономичность.

В современных конструкциях пневмодвигателей применяются 2 типа уплотнений:

1. Манжеты V-образного сечения из маслостойкой резины для уплотнения поршней и штоков.

2. Кольца Круглого сечения из маслостойкой резины по ГОСТ 9833-73 для уплотнения поршней, штоков и неподвижных соединений.

 

При сборке манжеты устанавливаются с натягом, т.е. D₁  - наружный диаметр манжеты больше D_ц – наружного диаметра цилиндра. При поступлении в цилиндр рабочей среды (сжатого воздуха или масла) она как клин распирает лепестки манжеты и автоматически уплотняет сопряжение движущихся частей.

Кольца круглого сечения также уплотняются автоматически. Они закладываются в прямоугольные канавки, высота которых меньше диаметра d сечения кольца, а ширина b – больше, что необходимо для нормальной работы кольца.

Кольца устанавливаются в канавку с натягом, обеспечивающим предварительное уплотнение. С поступлением в цилиндр рабочей среды кольцо перемещается к стенке канавки (в направлении потока воздуха или масла) и деформируясь принимает D-образную форму. Степень уплотнения возрастает с увеличением давления рабочей среды.

В двигателях двухстороннего действия на поршне требуется две V-образные манжеты, а кольцо круглого сечения – одно, т.к. последнее обеспечивает уплотнение в обе стороны.

При уплотнении Vобразными манжетами требуются: посадка в сопряжении поршня с цилиндром:  или , шероховатость обработки зеркала цилиндра R_a = 0.32 – 0.63 мкм, смазка умеренная.

При уплотнении кольцами требуется посадка  или , зеркало цилиндра следует обрабатывать по R_a = 0.16 – 0.08 мкм, смазка обильная.