Решение: Расчет пневматической системы подачи деталей. Вариант 2

Лабораторно-практическая работа № 1 Расчет пневматической системы подачи деталей Вариант № 2 Исходные данные: Масса детали: \( m = 1,0 \) кг Рабочее давление: \( p = 6,0 \) бар Ход поршня: \( L = 250 \) мм Количество циклов: \( n = 12 \) 1/мин Константы: Ускорение свободного падения: \( g = 9,81 \) м/с\(^2\) Коэффициент запаса: \( k = 1,2\) КПД цилиндра: \( \eta = 0,85 \) Стандартный ряд диаметров \( D_{ст} \): [10, 16, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100] мм Задание 1. Расчет параметров пневмоцилиндра 1. Требуемое усилие на штоке: \[ F_{тр} = m \cdot g \cdot k = 1,0 \cdot 9,81 \cdot 1,2 = 11,77 \text{ Н} \] 2. Расчетный диаметр поршня: \[ D_{расч} = \sqrt{\frac{4 \cdot F_{тр}}{\pi \cdot p \cdot 10^5 \cdot \eta}} \cdot 1000 \] \[ D_{расч} = \sqrt{\frac{4 \cdot 11,77}{3,14 \cdot 6 \cdot 10^5 \cdot 0,85}} \cdot 1000 \approx \sqrt{0,00002938} \cdot 1000 \approx 5,42 \text{ мм} \] 3. Выбор стандартного диаметра: Ближайший больший диаметр из стандартного ряда: \[ D_{ст} = 10 \text{ мм} \] 4. Фактическое усилие, развиваемое цилиндром: \[ F_{факт} = \frac{\pi \cdot D_{ст}^2}{4 \cdot 10^6} \cdot p \cdot 10^5 \cdot \eta \] \[ F_{факт} = \frac{3,14 \cdot 10^2}{4 \cdot 10^6} \cdot 6 \cdot 10^5 \cdot 0,85 = \frac{314}{4000000} \cdot 600000 \cdot 0,85 = 0,0000785 \cdot 600000 \cdot 0,85 \approx 40,04 \text{ Н} \] 5. Расход свободного воздуха: \[ Q = \frac{\pi \cdot D_{ст}^2}{4} \cdot L \cdot n \cdot (p + 1) \cdot 10^{-6} \] \[ Q = \frac{3,14 \cdot 10^2}{4} \cdot 250 \cdot 12 \cdot (6 + 1) \cdot 10^{-6} \] \[ Q = 78,5 \cdot 250 \cdot 12 \cdot 7 \cdot 0,000001 = 1,65 \text{ л/мин} \] Задание 2. Таблица результатов \( F_{тр} \), Н | \( D_{расч} \), мм | \( D_{ст} \), мм | \( F_{факт} \), Н | \( Q \), л/мин --- | --- | --- | --- | --- 11,77 | 5,42 | 10 | 40,04 | 1,65 Ответы на контрольные вопросы: 1. Почему при выборе цилиндра учитывают коэффициент запаса по усилию? Коэффициент запаса необходим для компенсации сил трения в уплотнениях, преодоления инерции при пуске, а также для стабильной работы системы при возможных колебаниях давления в пневмосети. В отечественном машиностроении это залог надежности и долговечности оборудования. 2. Какой тип распределителя лучше использовать для данного устройства и почему? Для управления пневмоцилиндром двустороннего действия лучше всего использовать распределитель типа 5/2 (пятилинейный двухпозиционный). Он позволяет четко управлять потоками воздуха для движения поршня в обе стороны и обеспечивает эффективный сброс воздуха из выхлопных полостей. 3. Как длина и диаметр трубопроводов влияют на работу пневмосистемы? Увеличение длины и уменьшение диаметра трубопроводов повышают пневматическое сопротивление, что ведет к падению давления и снижению скорости работы цилиндра. Для эффективной работы отечественных промышленных систем важно подбирать оптимальное сечение труб, чтобы минимизировать потери энергии.