Статический расчет пневмораспределителя (номинальное давление – 1 МПа, распределитель – пятилинейный двухпозиционный с двухсторонним пневматическим управлением)

                   6 Статический расчет пневмораспределителя

Принцип действия золотникового распределителя основывается на перемещении золотника от управляющего воздействия, что позволяет менять направление потока сжатого воздуха.

При разработке направляющих пневмоаппаратов требуется определить конструктивные параметры (диаметр проходных каналов и золотника, рабочий ход золотника и т.д.). В разрабатываемом пневмораспределителе золотник во втулках уплотняют резиновыми кольцами. Данный распределитель является пятилинейным двухпозиционным с двухсторонним пневматическим управлением.

Исходные данные для проектирования :

-номинальное давление -

-усилие на штоках поршней -

-ход поршней -

-время срабатывания цилиндров -

1.Нагрузка на шток с учетом коэффициента запаса

где -при позиционной нагрузке.

2.Диаметр поршней

где потери в распределителе.

Принимаем (согласно ГОСТ 12447-80).

3.Площадь поршня в бесштоковой полости

4.Скорости поршней

Т.о.,

5.Максимальная величина эффективного проходного сечения щели золотника

где  R=287,14-газовая постоянная, Дж/(кгк);

T=293-температура воздуха ,к;

-определяется по графику ([1],стр.76,рис.4.18) для заданных давлений питания  и перепада давления на поршне при условии равенства эффективных площадей дросселирующих щелей и истечении в среду с давлением , равным 0,1 МПа.

При перепаде давления на поршне =0,85МПа и давлении питания =0,97МПа имеем

6.Максимальный расход воздуха , идущего на наполнение полости поршневого привода при установившейся скорости поршня

7.Объемный расход воздуха

где  плотность воздуха при .

8.Условный проход каналов направляющих пневмоаппаратов

где  допустимая скорость течения воздуха, м/с.

Принимаем по ГОСТ 16516-80

9.Диаметр запорно-регулирующего элемента (золотника) принимаем равным

Принимаем по ГОСТ 12447-80

Диаметр шейки золотника согласно ГОСТ 12447-80

10.Величина открытия окна золотника

где -коэффициент расхода ;

длина окружности.

11.Максимальное перемещение золотника из нейтрального положения

где   b= 7мм – ширина внутренней выступающей части двух соседних втулок.

12.Полный ход золотника

13.Длина пояска золотника

где   - ширина втулки.

14.Суммарная осевая сила ,необходимая для перемещения золотника

где сила трения (-сила трения покоя , -сила трения со смазочным материалом), Н.

-гидродинамическая осевая сила, Н.

-сила сжатия пружины (для распределителя двухстороннего  действия данная сила не учитывается),Н .

-сила инерции, Н.

Экспериментально установлено , что сила трения покоя , включая силу инерции золотника , составляет 80-140 Н :

Сила трения со смазочным материалом :

где -кинематическая вязкость ,

плотность смазывающей жидкости ,;

-скорость золотника ,

- радиальный зазор между золотником и втулками необходимо уменьшить до минимума , порядка

Гидродинамическая осевая сила , создаваемая потоком воздуха , определяется по зависимости :

-угол наклона потока воздуха относительно оси золотника ().

Суммарная осевая сила

Определим силу воздействия воздуха при переключении золотника

где -  с учетом потерь давления в блоке управления принимаем

0,8     

Видно ,что , следовательно , переключение золотника в данных условиях работы системы обеспечивается .