Пневмогідравлічні затискуючи пристрої

 

Для утворення великих зусиль у силових пристроях використовується повітря та масло. Такі пристрої звуться превмогідравлічними.

На малюнку показані поршень повітряного циліндру 1, поршень гідравлічного циліндра малого діаметру 2, який є штоком поршня пневматичного циліндру 1, поршень гідравлічного циліндра великого діаметру 3 (гідравлічний циліндр малого діаметру називають силовим, а великого діаметру – робочим), шток якого діє безпосередньо на ланки зв’язку затискую чого пристрою пристосування. Зворотній рух поршнів у початкове положення виконується пружинами.

Стиснуте повітря яке потрапляє з цехової мережі по трубопроводу 4 приводить у дію усі поршні. Після затискання встановленого у пристосування виробу сили у системі врівноважуються. Розглядаючи рівновагу жорстко зв’язаних поршнів 1 та 2, на які с правої сторони діє стиснуте повітря, а з ліва – рідина, можемо написати рівняння:

 

 

звідкіля:

;

 

де: р_в – тиск повітря у пневмоциліндрі;

р_г – тиск масла у гідро циліндрах;

D₁ – діаметр поршня пневмоциліндру;

d – діаметр поршня (плунжера) силового гідро циліндру.

З рівняння видно, що в результаті різниці діаметрів поршнів 1 та 2 у гідравлічній частині механізму тиск підвищується прямо пропорційно квадрату відношення цих діаметрів. Так наприклад, при D₁= 15 см, d = 2,5 см, р_в = 4 кг/см²

 

 

тобто тиск збільшується у 36 разів.

По закону гідравліки тиск рідини передається в усі сторони рівномірно, в наслідок цього, на поршень 3 робочого гідроциліндру рідина буде тиснути з зусиллям:

 

Маючи на увазі що , кінцево отримаємо:

 

 

де: W – сила на штоку робочого гідроциліндру (сила затискання);

P – сила на поршні пневмоциліндру;

D та d – діаметри гідро циліндрів, які утворюють механізм підсилювання;

η; – к.к.д. привода, дорівнює 0,8... 0,85.

 

Таким чином, в результаті різниці діаметрів поршнів 2 та 3 механізму підсилювача зусилля на штоку робочого гідро циліндру у порівнянні з силою на штоку пневмоциліндра збільшується прямо пропорційно квадрату відношення діаметрів цих поршнів. Так наприклад при D = 100 мм та d = 25 мм

 

 

тобто сила затискання, без урахування втрат на тертя, збільшується у 16 разів.

На підставі закону рівняння робіт виведемо рівняння для визначення шляху поршнів гідро циліндру та для підрахунку витрат стиснутого повітря:

 

Wl = PL або

 

Звідкіля

D²l = d²L; ;

Кінцево отримаємо

 

;

 

тобто, хід поршня силового гідро циліндру L у порівнянні з ходом поршня робочого гідро циліндру l збільшується прямо пропорційно квадрату відношення діаметрів цих циліндрів. При тих же розмірах циліндрів (D = 100 мм та d = 25 мм)

 

;

 

Для визначення витрат стиснутого повітря за один цикл затискання необхідно площу поршня пневмоциліндру помножити на йог хід:

 

 

Кінцево

 

V = 0.785D²₁L,

 

де: V – витрата стиснутого повітря у см².

 

Якщо прийняти l = 2 см, то при тих же діаметрах (D₁ = 15 см, D = 10 см та d = 2,5 см) хід поршня пневмоциліндра буде:

 

 

а витрата повітря

 

V = 0.785*15²*32 = 5652 см³.

В наслідок цього за кожен цикл затискання у атмосферу викидається близько 5,6 л стиснутого повітря.