Пневмосистемы подъемников. Разновидности их исполнительных механизмов, основы расчета

15.1. Пневматические гаражные подъемники и домкраты ввиду конструктивной простоты и удобства пользования получают все большее распространение. Это объясняется прежде всего наличием сжатого воздуха практически во всех гаражных хозяйствах, а также их повышенной пожаро- и взрывоопасностью. Как правило, пневматические подъемники устанавливаются на шиномонтажных участках легковых автомобилей и обеспечивают подъем машины на необходимую (регулируемую) высоту, удобную для снятия и установки всех колес.

29 Конструктивно пневматические подъемники по типу исполнительного механизма разделяются на поршневые (рис. 52) и из гибких оболочек (рис.53).

Рис.52. Схема исполнительного механизма пневматического поршневого подъемника: 1 – неподвижный поршень, 2 – рабочий цилиндр, 3 – грузовая платформа

Поршневые подъемники компонуются таким образом, что поршень стойки неподвижен, а под действием давления воздуха перемещается цилиндр устройства. Данное решение обеспечивает увеличение продольной жесткости оборудования и повышение его устойчивости. В сравнение с гидравлическими подъемниками, при прочих равных условиях, рассматриваемые конструкции дешевле и проще по устройству, но имеют больший исходный габарит по высоте и увеличенную металлоемкость. Принципиальным недостатком этого оборудования следует считать низкий КПД (в среднем 0,3 – 0,4) прежде всего из-за трения в паре «поршень – цилиндр».

Рис. 53.Подъемный пневматический механизм из гибких оболочек: а) – ­с

одним гибким элементом; б) – с тремя гибкими элементами

30 Наиболее перспективными следует признать подъемные устройства из гибких оболочек. В общем виде данное оборудование представляет собой эластичный баллон 1 (рис.53), снабженный патрубком 2 для подачи в его полость сжатого воздуха, предохранительным клапаном или ограничителем хода. Основным исполнительным устройством подъемного механизма является эластичный баллон 1, состоящий из одного (рис. 53а) или нескольких гибких элементов (рис. 53б).

Работает подъемный механизм следующим образом. В полость эластичного баллона от компрессорной установки подается сжатый воздух с избыточным давлением ΔP₁. Под действием этого давления баллон увеличивается в объеме и, поднимая груз Q от исходного положения Н₁ на высоту Н₂, стремится занять оптимальную форму в виде цилиндра или шара (рис. 53а). При наличии ограничивающих колец 3 и 4 (рис. 53б) оболочка принимает форму гофрированного цилиндра. После выпуска воздуха баллон под действием веса груза Q складывается и приходит в исходное положение.

Величина подъемной силы оболочек зависит от их конструктивных параметров и давления подводимого воздуха. Так, например, при питании сжатым воздухом с давлением 0,1 – 0,15 МПа подъемная сила оболочек с эффективной площадью в 10000 см² (круг радиусом примерно 0,56 м) достигает 10 – 15 тонн, а при подаче в этот баллон воздуха под давлением 0,4 – 0,5 МПа возрастает до 40 – 50 тонн. Гибкие оболочки, состоящие из 4 – 5 гофр могут обеспечить подъем груза на высоту 1600 – 2000 мм.

В сравнение с поршневыми пневматическими подъемниками гибкие оболочки имеют следующие преимущества: они изготовляются с минимальным расходом металла с использованием широкого ассортимента синтетических материалов, имеют меньшую исходную высоту, не имеют трущихся деталей. К их недостаткам следует отнести: относительно большие конструктивные размеры в плане, необходимость точных предохранительных клапанов и неизбежные вибрации платформы из-за сжимаемости воздуха. На рис. 54 представлен пример пневматического гаражного подъемно – осмотрового оборудования.

Рис.54. Пневматический напольный подъемник для шиномонтажа производства итальянской фирмы ТЕСО (грузоподъемность 2,5 максимальная высота подъема 500 мм, минимальная высота подхвата 115 мм, рабочее давление 0,7 МПа, масса 415 кг, тип механизма подъема – гибкий элемент с тремя гофрами)

15.2. Основы расчета пневматических подъемников в ходе их проектирования базируются на типе механизма и принятых упрощениях их расчетных схем.

15.3. Методика упрощенного расчета поршневого пневматического подъемника изложена ниже.

15.3.1. Оценивается время t_Р распространения воздушного давления по трубопроводу

, (49)

где l_Т – длина трубопровода, м; а – скорость звука в воздухе, 341 м/с.

Обычно интервалом времени открытия пневматического распределителя пренебрегают.

15.3.2. Определяется относительная нагрузка η_О на поршень механизма подъема

, (50)

где P – внешняя нагрузка на подъемник, Н; P_М – давление воздуха в магистрали, Па; F – рабочая площадь цилиндра, м².

15.3.3. Расчет относительного давления Y_O в момент начала движения поршня (цилиндра) подъемника

Y_O = η_О + Y_A. (51)

Где

. (52)

В формуле (52) P_АТМ – давление атмосферного воздуха (Па).

15.3.4. Находится время t_Н (с) наполнения рабочей полости механизма подъема до начала движения привода

, (53)

где V – начальный (исходный) объем рабочей полости устройства, м³; f – площадь отверстия для подвода воздуха, м²; μ – коэффициент расхода, примерно 0,3.

15.3.5. Вычисляется конструктивный параметр N

, (54)

где P₂ и P₃ соответственно веса (Н) груза и подвижных частей подъемника; D – диаметр поршня (цилиндра) механизма, м; S - в зависимости от конкретной компоновки ход подвижного исполнительного элемента оборудования, м.

15.3.6. По эмпирическим данным из справочной литературы (см. например Е.В. Герц, Г.В. Крейнин, Динамика пневматических приводов машин – автоматов, Машиностроение. 1964.) по найденным величинам N и η_О оценивается относительное время прямого хода подъемника τ_S (обычно от 1,5 до 42 единиц).

15.3.7. Рассчитывается действительное время подъема груза t_П (с)

. (55)

15.3.8. Вычисляется время Т_РХ (с) рабочего хода механизма подъема

Т_РХ = t_Р + t_Н + t_П. (56)

15.4. Последовательность проектного расчета подъемного пневматического механизма из гибкой оболочки следующая:

исходя их проектных характеристик подъемника, назначается количество гофр гибкой оболочки – обычно 3 – 5;

по заданной грузоподъемности устройств Q и рабочему давлению ΔP₂ (Рис. 53) рассчитывается рабочая площадь подъемника и диаметр эффективной площади гофр;

оценивается на прочность величина натяжения кордовой нити материала элементов гибкой оболочки;

определяется объем внутренней полости гибкой оболочки в рабочем состоянии;

находится время рабочего хода подъемника.

Дата добавления: 2014-01-04