Разработка модуля горизонтального выдвижения на основе пневмопривода. Выбор конструктивно-компоновочной схемы, страница 3

Р - давление газа для промышленной пневмосети.

Тогда мощность газового потока:

Из этого выражения найдем площадь сечения питающей магистрали при известной мощности газового потока:

Минимальное проходящее сечение реализуем в выходной магистрали:

Площадь канала наполнения   делают обычно на порядок больше канала опорожнения  для обеспечения надежного регулирования скорости выходного звена и  времени срабатывания привода.

Реализуем:

 

1.3  Оценка величины движущей силы сопротивления.

Площадь сечения S определяет движущее усилие . Движущее усилие должно быть больше суммарной силы сопротивления, которая складывается из уже найденных величин: силы сопротивления нагрузки и силы трения , на величину разгона поршня  (преодоление сил инерции).

Где а -  ускорение поршня;

Ускорение поршня определяется по известному выражению:

Величину силы трения F_mp можно найти из уравнения:

A_TP=F_TP∙ X

Тогда сила трения есть:

Тогда величина движущей силы есть:

 

1.4  Выбор площади поршня.

Площадь поршня можно найти из следующего выражения:

Где:   ∆р — перепад давлений на стенках поршня,

площадь сечения поршня.

При ходе движения перепад давлений в полостях пневмоцилиндра  составляет (20-50)% от давления в питающей магистрали.

Примем перепад давлений на стенках поршня равным 20% от давления в питающей проходной магистрали:

 

Площадь поршня после подстановки величины перепада давлений на стенках поршня в выражение:

Получим значение площади сечения поршня пневмоцилиндра:

 

1.5  Определение конструктивных размеров.

При конструировании привода по найденному значению  выбирем пневмораспределитель с соответствующим диаметром условного прохода, который определяется по выражению:

По найденному значению площади поршня в предыдущем пункте  , найдем  диаметр поршня пневмоцилиндра, которое будет определяться по выражению:

Сделаем допущение, которое состоит в том, что диаметр штока равен от 25% до 40% диаметра поршня, те:

С учетом того факта, что грузоподъемность проектируемого робота составляет всего 3кг, а данный модуль горизонтального перемещения есть самый верхний модуль, который отвечает только за перемещение объекта манипулирования, то для расчёта диаметр штока равен: .

Тогда диаметр поршня:

Диаметр штока тогда равен:

 

Диаметр поршня, диаметр штока и диаметр условного прохода приводятся по ГОСТ 6540-68 к стандартному ряду размеров с округлением в большую сторону (если ≤5%, допустимо округление в меньшую сторону).

Исходя из значений, полученных при расчёте, выбираем по ГОСТ 15608-81 стандартный пневмоцилиндр заданного исполнения.

Таким образом, исходя из ряда стандартизированных  значений для:

-  диаметра поршня: {8,10,12,16,20,25,32,40,50,63,80,100,125,160,200,250,320,360,400}мм.

-  диаметра штока:

{4,6,8,10,12,16,25,32,40,50,63,80,90,10} мм.

-  диаметра условного прохода:  

 {1,3;1,5;2,5;3;4;5;7;13;14}мм.

Принимаем значения основных параметров пневмоцилиндра следующими:

При проектировании пневмоцилиндра необходимо, чтобы  максимальный  ход поршня Х_мах не превышал (10..12 )d_п :

 

По ГОСТ 15608-81 выбираем стандартный пневмоцилиндр 1121 025х020х08 У2  ГОСТ 15608–81.

 

4.Определение размеров вспомогательной призматической направляющей.

Определение размеров поперечного сечения призматической направляющей состоит в том, чтобы рассчитать ее на прочность.

На модуль выдвижения в горизонтальном направлении  постоянно действует изгибающий момент, который возникает от момента силы тяжести, которая приложена к переносимому объекту манипулирования.

Главным условием удовлетворительных прочностных характеристик вспомогательной призматической направляющей является материал, из которого она изготовлена. Поэтому выбор материала напрямую предопределяет значение допускаемого напряжения при изгибе.