РЕСПУБЛИКАНСКОЕ ВЫСШЕЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ
«КРЫМСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Инженерно-технологический факультет
Кафедра автомобильного транспорта и инженерных дисциплин
Основы пневмоавтоматики
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9
Прямое управление пневмоцилиндром
Работу выполнил студент группы ________
____________________________________
Симферополь, 2018 г.
ПЛАН
ПРАКТИЧЕСКОЙ (ЛАБОРАТОРНОЙ) РАБОТЫ№ 9
По дисциплине: Основы пневмоавтоматики.
Тема занятия: Прямое управление цилиндром одностороннего действия.
Цель занятия: Научить студентов анализировать простейшие инженерные задачи, позволяющие применять для своего решения цилиндр одностороннего действия и 3/2-распределитель. Изучить структуру и состав пневмосхемы. Научить студентов анализировать пневмосхемы и самостоятельно создавать схемы простейших устройств с применением цилиндра одностороннего действия и 3/2-распределителя. Научить студентов самостоятельно собирать реальные элементарные пневматические схемы.
Количество часов: 4
Содержание работы:
1. Ознакомиться с теоретической частью лабораторной работы, которая содержит такие вопросы:
- пневмоцилиндр – назначение, конструкция, принцип действия;
- 3/2-пневмораспределитель – назначение, конструкция, принцип действия;
- обозначения пневмоэлементов на пневмосхемах.
2. Проанализировать постановку задачи, предложить способ ее решения с помощью пневмоэлементов, структуру пневмосхемы.
3. Нарисовать пневмосхему и проанализировать ее работоспособность.
4. Собрать пневмосхему на учебном стенде из реальных пневмоэлементов и проверить ее работоспособность и соответствие решению поставленной задачи.
Теоретическая часть:
Конструктивные элементы пневмоцилиндров.
Термины, используемые для описания компонентов цилиндра и их функций.
Корпус, цилиндр - выбор цилиндра определяется внутренним диаметром. Его длина определяется ходом поршня.
Поршень - перемещается в пределах цилиндра, разделяя полости с уплотнениями, основная функция - воспринимать давление - энергию сжатого воздуха и преобразовывать ее в силу и перемещение.
Шток поршня - соединен с поршнем и располагается внутри и вне цилиндра, чтобы передать развиваемую силу.
Передняя крышка - гарантирует пневматическое уплотнение и направляет шток поршня.
Задняя крышка - уплотняет цилиндр в бесштоковой полости.
Входное отверстие и отверстие выхода располагаются в передней и задней крышках цилиндра.
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Мертвая зона - пространство, остающееся между передней и задней крышками и поршнем в конце хода.
Безштоковая камера - пространство между поршнем и задней крышкой. Ее объем меняется в зависимости от положения поршня.
Штоковая камера - пространство между поршнем и передней крышкой. Ее объем меняется в зависимости от положения поршня.
Активная камера - камера под давлением.
Положительный ход - направление движения поршня, при подаче давления в безштоковую полость.
Отрицательный ход - направление движения поршня при опорожнении безштоковой полости.
Цилиндры одностороннего действия.
В цилиндре одностороннего действия воздух воздействует только с одной стороны. Воздух подается в безштоковую полость, направляя шток поршня к его максимально удаленному от задней крышки положению. Обратный ход (реверс) обеспечивается пружиной в штоковой полости (или внешними нагрузками). Наличие пружины возврата удерживает поршень в фиксированном положении. При этом штоковая полость всегда соединяется с атмосферой и никогда не герметизируется. Такой цилиндр может совершать работу только в одном направлении.
Ход цилиндров одностороннего действия со встроенной пружиной ограничен длиной пружины в свободном состоянии. Поэтому такие цилиндры, как правило, имеют длину хода до 100 мм.
Благодаря простоте конструкции, цилиндры одностороннего действия применяются там, где нужны компактность и небольшие перемещения:
· подача заготовки;
· обрезка;
· соединение деталей;
· зажим заготовки;
· извлечение деталей;
· штамповка.
Поршни цилиндров одностороннего действия имеют всего одно уплотнение, обращенное рабочей стороной к поршневой полости, в которую подается сжатый воздух. Уплотнение изготавливается из упругого материала (пербутан), устанавливаемого в металлический или пластмассовый поршень. При движении уплотнения его кромки скользят по внутренней поверхности цилиндра, при этом воздух из штоковой полости свободно выходит в атмосферу через отверстие.
Цилиндры двустороннего действия.
Конструкция цилиндра двустороннего действия аналогична конструкции цилиндра одностороннего действия. Но здесь уже нет возвратной пружины, так отверстия в полостях цилиндра используются и для подвода воздуха, и для его отвода. Цилиндр двустороннего действия позволяет совершать работу в двух направлениях движения штока. Это делает его более универсальным.
Совершенствование пневматических цилиндров идет в следующих направлениях:
· установка магнитов на поршни цилиндров для управления бесконтактными датчиками положения;
· демпфирование поршня в конце его хода при больших нагрузках на штоке;
· применение бесштоковых цилиндров в условиях ограниченного пространства;
· использование новых конструкционных материалов, например, пластмасс;
· применение защитных покрытий от вредного влияния окружающей среды, например, антикислотное покрытие;
· увеличение развивающего усилия;
· совершенствование цилиндров с непроворачивающимся штоком, а также цилиндров с полым поршнем и штоком для вакуумных захватов роботов с пневматическим приводом.
Поскольку цилиндры часто работают в достаточно агрессивной окружающей среде и при таких условиях, в которых они могут получить повреждение, то должны быть предусмотрены все возможные отрицательные факторы. Стандартные цилиндры изготовлены для нормальной эксплуатации, то есть для окружающей среды цеха с рабочими температурами не выше, чем 50оC, с применением воздуха со смазкой и с минимальным наличием конденсата. В ситуации, отличной от оптимальной, возможно получить цилиндр из специальных материалов и соответствующей обработкой.
Крышки цилиндра, как правило, изготавливаются из алюминиевого литья. Они поставляются обработанными или лакированными в случае морской окружающей среды или в присутствии агрессивных элементов
Шток - из хромированной стали для нормального использования и из нержавеющей стали для использования на открытом воздухе или в агрессивной окружающей среде.
Корпус цилиндра наиболее подвержен обоим типам воздействий среды: из воздуха (конденсат) и внешней окружающей среды. Поэтому цилиндры изготавливают из следующих материалов для корректного применения в каждой конкретной ситуации:
· сталь (обработанная и лакированная снаружи)
· латунь (обработанная и лакированная снаружи)
· прочный анодированный алюминий
Уплотнения: геометрическая форма и используемый материал имеют большое значение, потому что они должны гарантировать уплотнение жидкости также хорошо как:
· химически сопротивляются эффектам любого состава для смазки;
· имеют низкую характеристику трения и уменьшают прилипание (адгезию);
· сопротивляются разрыву (износу);
· передают любое образовавшееся тепло.
Рис. 1. Устройство пневмоцилиндра