Pneumaatika ja hüdraulika alused - ekursus - Pneumosilindrite mõõtmete määramine

Jõudude leidmine

Pneumosilindri poolt arendatav jõud sõltub töörõhust, kolvi läbimõõdust ja

tihendite poolt põhjustatud hõõrdejõust.

Pneumosilindri poolt arendatava teoreetilise jõu suuruse saab leida kasutades

valemit:

Fteor= A×p , kus

Fteor silindri poolt arendatav teoreetiline jõud N ,

A kolvi pindala m2,

p kasutatav töörõhk kpa .

Praktikas arvestatakse silindri poolt arendatavat tegelikku jõudu, mille leidmisel

võetakse arvesse ka hõõrdejõudu. Normaaltingimustes (töörõhk 400-800 kPa)

arvestatakse hõõrdejõu väärtuseks ligikaudu 3-20% silindri poolt arendatavast

teoreetilisest jõust.

Ühepoolse toimega silindri tegelik arendatav jõud:

Fn= A×p – (Fh+Fv) .

Kahepoolse toimega silindri tegelik arendatav jõud:

kolvivarre väljaliikumisel (plusssuunalisel liikumisel)

Fn= A×p – Fh ,

Kolvivarre sisseliikumisel (miinussuunaliset liikumisel)

Fn=A’×p-Fh , kus

Fn silindri poolt arendatav jõud N

A kolvi pindala π×D2/4 m2

A’ kolvi kolvivarrepoolne pindala (D2-d2)×π/4 m2

p töörõhk kPa

Fh hõõrdejõud 3-20% Fteor N

Fv vedru jõud N

D kolvi läbimõõt m

d kolvivarre läbimõõt m

Näide:

Fn =?

D =50mm

d =12mm

A =19,625cm2

A’ =18,5cm2

Fh =10% Fteor

p =600kPa=6105N/m2

Kolvi pindala arvutamine:

A=D2×π/4=50×10-3m×50×10-3m×π/4=19,625×10-4m2=(19,625cm2).

Kolvi kolvivarrepoolse pindala arvutamine:

A’=(D2-d2)×π/4=(25×10-4m2-1,44×10-4m2)×π/4=18,5×10-4m2=(18,5cm2).

Tegeliku plusssuunalise jõu arvutamine:

Fteor=A×p=19,625x10-4m2×6×105N/m2= 1178N ,

Fh=10% Fteor≈118N ,

Fn=Fteor-Fh=1178N-118N=1060N .

Tegeliku miinussuunalise jõu arvutamine:

Fteor=A'×p=18,5×10-4m2×6×105N/m2=1110N ,

Fh=10% Fteor≈118N

Fn=Fteor-Fh=1110N-111N=999N

Kolvi liikumisulatus

Pneumosilindrite kolvi liikumisulatus ei ületa üldjuhul 2000mm (kolvivarrega

silindrite kasutamisel). Suurte silindri läbimõõtude ja kolvi liikumisulatuste

korral ei ole tänu suurele suruõhu tarbimisele pneumosilindrite kasutamine

majanduslikult otstarbekas. Suurtel liikumisulatustel võivad kolvivarrele ja tema

juhikutele mõjuvad koormused osutuda liialt suurteks. Selleks et vähendada

suurtel liikumisulatustel kolvivarre läbipaindumist, tuleb pneumosilindri valikul

arvesse võtta ka pneumosilindri kolvivarre läbimõõtu. Vastava valiku

tegemiseks on sobilik nomogramm .

Juhul kui teile ei sobi jõudude põhjal arvutatud silinder, kuna vastava

läbimõõduga silindri kolvivars ei ole piisava jäikusega, tuleb valida suurem

pneumosilinder, mille kolvivarre läbimõõt oleks piisav.

Kolvi liikumiskiirus

Kolvi liikumiskiiruse määravad ära koormus, töörõhk, pneumojaoti ja silindri

vaheliste lõdvikute pikkus, liidete mõõde ning kasutatava pneumojaoti läbivoolu

takistus. Samuti mõjutavad kolvi liikumiskiirust kolvi amortisaatorid. Silindrile

vajaliku pneumojaoti ja lõdvikute leidmiseks saab kasutada nomogrammi.

Standardsilindrite kolvi liikumiskiirus on 0,1-1,5m/s. Lööksilindritel ulatub see

kuni 10m/s. Kolvi liikumiskiirust on võimalik vähendada drosselite abil ja

suurendada kasutades kiirväljalaskeklappe.

Seadme tööks vajaliku õhu vooluhulga leidmine

Planeerides seadme tööks vajalikku õhu vooluhulka on tähtis teada silindrite

poolt tarbitavat õhuvoolu. Kui on teada töörõhk, kolvi läbimõõt ja

liikumisulatus, saab õhu kulu ühe liikumise jaoks arvutada valemiga:

Q = surveaste × kolvi pindala × liikumisulatus.

Surveaste p2/p1 leitakse kasutades valemit:

p2/p1=(101,3+ töörõhk (kPa)/101,3 (merepinna kõrgusel).

Nomogramm võimaldab leida õhu kulu kiiremini ja lihtsamalt.

Nomogrammil toodud andmed vastavad enim kasutusel olevate mõõtmetega

silindritele ja on kasutatavad töörõhkudel vahemikus 200-1500 kPa. Õhu kulu Q

on antud Ndm3 /(cm liikumise kohta).

Kasutades õhu kulu leidmiseks arvutuslikke meetodeid tuleb lähtuda

järgnevatest valemitest.

Ühepoolse toimega silindri kasutamisel

Q=s×n×[(D2×π)/4)]×surveaste (Ndm3/min) .

Kahepoolse toimega silindri kasutamisel

Q={s×[(D2×π)/4]+s×[(D2-d2)×π]/4}×n×surveaste (Ndm3/min) .

Kus:

Q - õhukulu (Ndm3

/min);

s - liikumisulatus (cm);

n - tsüklite arv/min.

Nomogrammi kasutamisel kasutatakse valemeid:

Q =s × n × q (Ndm3

/min), ühepoolse toimega silindri puhul;

Q =2 × (s × n × q) (Ndm3

/min), kahepoolse toimega silindri puhul.

q - nomogrammilt leitav õhu kulu liikumise 1cm kohta.

Õhu kulu leidmisel tuleb arvesse võtta ka nn “surnud ruumala” täitumiseks

vajalikku õhu kogust. FESTO silindrite kasutamisel sobib selleks tabel :