Порядок разработки принципиальной пневмосхемы

500 ₽

Категория: Метки: , , , , , , ,

Описание

Порядок разработки принципиальной пневмосхемы

Этапы разработки пневмосхемы

    В общем случае разработка принципиальной пневмосхемы системы пневмопривода содержит следующие этапы.

  1. Анализ совместной работы механизмов, систему управления работой пневмопривода, которых необходимо спроектировать, и построение на основе этого циклограммы, показывающей последовательность работы пневмоцилиндров привода этих механизмов.
  2. Установление ограничений в работе пневмоцилиндров, которые необходимо учесть при разработке принципиальной пневмосхемы.
  3. Выбор пневмоаппаратов управления пневмоцилиндрами привода механизмов, выполняемый на основе анализа их работы и установленных ограничений.
  4. Определение команд подаваемых на пневмоаппараты управления, необходимых для выполнения их последовательной работы согласно циклограммы, обеспечение установленных ограничений и выбор для этого необходимых:
  • – пневматических конечных выключателей,
  • – логических элементов.
  1. Поиск и устранение взаимоисключающих команд, поступающих на управляющие пневмоаппараты в течении цикла работы пневмопривода.
  2. Выбор и введение в схему пневмоаппартов управления  обеспечивающих начало и конец цикла работы пневмопривода.
  3. Введение в пневмосхему элементов обеспечивающих требуемый режим работы пневмопривода (по скорости перемещения выходных элементов пневмодвигателей, по величине давления в рабочих камерах пневмоцилиндров, позволяющего развивать необходимые усилия или крутящие моменты, по количеству положений выходного звена пневмодвигателя, точности его перемещения и плавности остановки).
  4. Построение и взаимная увязка всех соединительных магистралей в пневмотической схеме привода.

      Рассмотрим порядок разработки принципиальной пневмосхемы пневмопривода сборочного полуавтомата.

     ПЕРВЫЙ ЭТАП. Сборочный полуавтомат состоит из трехпозиционного поворотного стола с установленными на нем приспособленииями спутниками, на которых базируется и зажимается в требуемом положении базовая деталь сборочной единицы, а также двух сборочных станций на которых устанавливаются и крепятся болтами две делали входящие в сборочную единицу. При этом на первой позиции полуавтомата базовая деталь устанавливается оператором вручную, а на второй и третьей детали входящие в сборочную единицу устанавливаются на базовую деталь и крепятся к ней болтами в автоматическом режиме (питатели получают механический привод от кулачков установленных на поворотном столе, а винтоверт получает привод от электродвигателя) Таким образом, пневмопривод должен обеспечить выполняемые в определенной последовательности: поворот и фиксацию трехпозиционного стола, крепление базовой детали в приспособлении спутнике, и привод сборочных станций, расположенных на второй и третьей позициях, выполняемый от пневмоцилиндров, работающих одновременно (на Рис.1) приведена циклограмма последовательности работы пневмоцилиндров). Рис 1

Рис.1.Циклограмма последовательности работы пневмоцилиндров

      ВТОРОЙ ЭТАП. На основании анализа совместной работы пневмоцилиндров были установлены следующие ограничения, которые необходимо учесть при проектировании принципиальной пневмосхемы:
1. Втягивание штока пневмоцилиндра Ц1 (разжим базовой детали в приспособлении спутнике) должен осуществляться после окончания каждого цикла по команде оператора.
2. Поворот против часовой стрелки пневмоповоротника Ц2 вместе с поворотным столом должен происходить только при втянутом положении штока пневмоцилиндра фиксации Ц3 и втянутых штоках пневмоцилиндров привода исполнительных механизмов сборочных станций Ц4 и Ц5.
3. Поворот по часовой стрелки пневмоповоротника Ц2 (возврат в исходное положе-ние при неподвижном поворотном столе) должен происходить только при зафиксирован-ном поворотном столе т. е. выдвинутом штоке пневмоцилиндра фиксации Ц3.
4. Выдвижение штоков пневмоцилиндров привода исполнительных механизмов сбо-рочных станций Ц4 и Ц5 должно происходить только при зафиксированном поворотном столе т. е. при выдвинутом штоке пневмоцилиндра фиксации Ц3.
5. Фиксация поворотного стола т.е. выдвижение штока пневмоцилиндра фиксации Ц3 должна осуществляться при отсутствии воздуха обоих полостях пневмоцилиндра Ц2 после окончания поворота стола и нахождении штоков пневмоцилиндров Ц4 и Ц5 в исходном втянутом положении.
6. Расфиксация поворотного стола перед началом его поворота т. е. втягивание штока пневмоцилиндра фиксации Ц3 должна выполняться только при нахождении штоков пневмоцилиндров Ц4 и Ц5 во втянутом исходном положении и только после совершения ими рабочего хода.

     ТРЕТИЙ ЭТАП. Для подачи команд на выполнение соответствующих движений штоков пневмоцилиндров Ц3-Ц5 целесообразно использовать двухпозиционные пневмораспределители с механическим управлением (ВК2 – ВК7), фиксирующие их конечное положение. Команду на втягивание и выдвижение штока пневмоцилиндра Ц1, учитывая ограничение по п. 1, должен подавать оператор от соответствующей кнопки (пневмопедали) Kн. Управление пневмоцилиндрами Ц1, Ц3 – Ц5 целесообразно осуществлять с помощью пятилинейных двухпозиционных пневмораспределителей ВР1, ВР3 – ВР5. Для управления пневмоповоротником Ц2 привода поворотного стола, учитывая, что после окончания поворота обе его полости должны быть соединены с атмосферой (см. п.5 ограничений) для осуществления точной фиксации стола, целесообразно использовать пятилинейный, трехпозиционный пневмораспределитель с пружинным возвратом в среднее положение ВР2, при нахождении в котором его обе полости соединяются с атмосферой. Выбранные пневмораппараты, показаны на Рис 2.

  Рис 2Рис. 2.Выбор пневмоаппаратов управления

    ЧЕТВЕРТЫЙ ЭТАП. Теперь необходимо определиться с тем, какие пневмораппараты будут давать команды на соответствующие переключения управляющих воздухораспределителей с учетом заявленных выше ограничений. С учетом ограничения по п.1 команда на переключение воздухораспределителя ВР1 будет подаваться в конце каждого цикла оператором путем выключения кнопки Kн. С учетом ограничения по п. 2 команды на переключение воздухораспределителя ВР2 для вращения поворотного стола пневмоповоротником Ц2 против часовой стрелки будут подаваться от пневматических конечных выключателей ВК2, ВК4, ВК6 и логических элементов Л1(НЕТ), Л2(И), Л3(И) и суммироваться на логическом элементе Л4(И). Согласно ограничения по п. 3 команды на переключение воздухораспределителя ВР2 для вращения пневмоповоротника Ц2 по часовой стрелке (возврат в исходное положение) будет осуществляться от пневматического конечного выключателчателя ВК3. Согласно п. 5 ограничений команда воздухораспределителю ВР3 на фиксацию поворотного стола (выдвижение штока пневмоцилиндра Ц3) будет поступать от пневмвтического конечного выключателя ВК1, который также дает команду на возврат воздухораспределителя ВР2 в нейтральное положение. Команда на расфиксацию стола согласно п.6 ограничений поступающая от пневматических конечных выключателей ВК4 и ВК6, суммируемых на логическом элементе Л2(И). Согласно п. 4 ограничений команда на включение воздухораспределителей ВР4 и ВР5 для выдвижения штоков пневмоцилиндров Ц4 и Ц5 будет подаваться от пневматического конечного выключателя ВК3, сигнализирующего о фиксации поворотного стола (см. Рис.3).

Рис 4Рис. 3.Определение команд подаваемых на пневмоаппаты управления

     ПЯТЫЙ ЭТАП. Анализируя полученную пневмосхему легко убедиться в том, что на воздухораспределители ВР2 – ВР5, управляющие пневмоцилиндрами Ц2 – Ц5 поступают взаимоисключающие команды. Команда на воздухораспределитель ВР3 от пневматического конечного выключателя ВК1 на выдвижение штока пневмоцилиндра Ц2 (фиксацию поворотного стола после окончания его поворота) блокируется командой от пневматических конечных выключателей ВК4 и ВК6, суммируемых на логическом элемента Л2 и также поступающем на ВР3. Команда на возврат пневмоповоротника Ц2 в исходное положение, которая поступает от пневматического конечного выключателя ВК3 на воздухораспределитель ВР2 также блокируется командой от пневматических конечных выключателе ВК4 и ВК6. Поэтому для исключения такого неопределенного положения управляющих воздухораспределителей в схему необходимо ввести элементы «ПАМЯТЬ» в виде трехлинейных двухпозиционных воздухораспределителей с пневматическим управлением ВР6 – ВР9.
Для исключения команды от ВК4 и ВК6, не позволяющей по команде от ВК3 пере-ключить воздухорапределитель ВР2 в положение обеспечивающее возврат пневмопово-ротника Ц2 в исходное положение (вращение по часовой стрелке при подаче воздуха на П2ВР2) в пневмосхему введен воздухораспределитель ВР9, выключаемый ВК1 через воздухораспределитель ВР6
Для исключения возможности подачи команд ВК4 и ВК6 до совершения штоками пневмоцилиндров Ц4 и Ц5 рабочего хода в пневмосхему введены воздухораспределители ВР7 и ВР8, которые блокируют подачу воздуха к ним при поступлении команды на П2ВР7 и П2ВР8 от включенного ВК1. Для исключения подачи воздуха на П2ВР3 от ВК4 и ВК6 при фиксации поворотного стола (выдвижении штока пневмоцилиндра Ц3) введен воздухораспределитель ВР6 (см. Рис 4).

Рис 5Рис. 4.Поиск и устранение взаимоисключающих команд

          ШЕСТОЙ ЭТАП. Начало цикла работы системы пневмоавтоматики, как уже было определено на основании анализа работы сборочного полуавтомата, осуществляется от кнопки КН, при нахождении поворотного стола в исходном положении, о чем свидетельствует включение конечного выключателя ВК1. Заканчивается цикл работы пневмосистемы возвратом в исходное положение пневмоповороника Ц2, при этом управляющий сигнал должен быть подан на П1 ВР9, но при этом должно учитывается требование ограничения по п.6 (штоки пневмоцилиндров Ц3-Ц5 перед возвратом в исходное положение Ц2 должны быть втянуты). Поэтому поступление сигнала на П1 ВР9 обеспечивается суммированием логическим элементом Л4 сигналов от Л1-Л3, получающие их от ВК2, ВК4, ВК6, срабатывание которых фиксирует нахождение штоков пневмоцилиндров Ц3-Ц5 во втянутом положении.
     СЕДЬМОЙ ЭТАП. В данном случае в виду малой инерционности перемещаемых масс не было необходимости создавать режимы ускорения или замедления скорости, а также увеличивать давление в отдельных пневмоцилиндрах
      ВОСЬМОЙ ЭТАП. Объединением магистралей всех рассмотренных частей пневмосхемы, был получен ее окончательный вариант (см. Рис.5).

Рис 5Рис.5. Построение и взаимная увязка всех соединительных магистралей в пневмотической схеме привода.

      Работа данной пневматической системы осуществляется следующим образом. Когда поворотный стол после выполнения сборочной операции заканчивает поворот на 1200 и готовая сборочная единица приходит в исходную позицию, оператор нажимает на педаль Кн, что приводит к поступлению воздуха к П2 ВР1 и переключению его в правое положение, после чего воздух от ВР1 поступает в штоковую полость пневмоцилиндра Ц1 и сбрасываются из его штоковой полости, что приводит к выдвижению штока. Это обеспечивает разжим сборочного приспособления спутника, после чего готовая сборочная единица снимается, а новая  базовая  деталь  устанавливается  в  приспособление и педаль выключается.Параллельно с этом кулачок  включает ВК1 (воздух к нему подводится от Кн во время установки базовой детали) и воздух от него подается на П2ВР6, что приводит к его переключению в правое положение и поступлению воздуха от него к П1ВР3, П2ВР7 и П2ВР8, а также на П2ВР9 и на подвод к ВК3. В результате этого:

  • воздухораспределитель ВР9 переключается в правое положение отсекая поступление воздуха в П1ВР2, при этом воздухораспределитель ВР2 занимает нейтральное положение, при котором обе полости пневмоповоротника Ц2 соединены с атмосферой, что необходимо для фиксации поворотного стола,
  • воздухораспределители ВР7 и ВР8 переключаются в правое положение и отсекают поступление воздуха на подвод к ВК4 и ВК6, что исключает подвод воздуха к П2ВР3,
  • воздухораспределитель ВР3 переключается в левое положение и воздух поступает в поршневую полость Ц3 и сбрасываясь в атмосферу из штоковой полости,  обеспечивая выдвижение его штока и фиксацию поворотного стола.

В конце хода штока пневмоцилиндра Ц3 происходит включение ВК3 и подведенный к нему воздух от ВР6 поступает к П1ВР4, П1ВР5, П2ВР2 и в результате происходит следующее:

  • воздухораспределитель ВР2 переключается в правое положении, что приводит к поступлению воздуха в правую рабочую полость пневмоповоротника Ц2, сбросу в атмосферу воздуха из левой рабочей полости и его возврату в исходное положение, что приводит к выключению ВК1, при этом поворотный стол остается неподвижным благодаря наличию обгонной муфты,
  • воздухораспределители ВР4 и ВР5 переключаются в левое положение, что приводит к поступлению воздуха в поршневые полости пневмоцилиндров Ц4 и Ц5 и выдвиженитю их штоков (выполнению сборочных операций).

В конце хода штоков пневмоцилиндров Ц4-Ц5 срабатывают конечные выключатели ВК5, ВК7 и воздух от них поступает через логический элемент К1 на П1ВР6, что приводит при выключенном ВК1 к переключению воздухораспределителя ВР6 в левое положение. При этом воздух от воздухораспределителя ВР6  прекращает поступать через ВК3 к П1ВР4, П1ВР5 и П2ВР2. Кроме этого при срабатывании ВК5 воздух поступает к П2ВР4 и П1ВР7, что приводит к их переключению соответственно в правое и левое положение, а при срабатывании ВК7 воздух поступает к П2ВР5 и П1ВР8, что приводит к их переключению соответственно в правое и левое положение. Переключение ВР4-ВР5 в правое положение приводит к поступлению воздуха в штоковые полости пневмоцилиндров Ц4 и Ц5 и сбросу воздуха в атмосферу из поршневых полостей, при этом их штоки втягиваются. При переключении воздухораспределителя ВР7 и ВР8 в левое положение воздух поступает на подвод к ВК4, ВК6, срабатывание которых при возврате штоков пневмоцилиндров Ц4 и Ц5 в исходное положение приводит к поступлению воздуха на вход логического элемента Л2 и дальнейшей подаче воздуха на подвод к логическому элементу Л3 и к П2ВР3. При этом воздухораспределитель ВР3 переключается в в правое положение и воздух от него поступает в штоковую полость пневмоцилиндра Ц3 и сбрасывается в атмосферу из поршневой полости в результате чего его шток втягивается и возвращается в исходное положение и поворотный стол расфиксируется. В это время срабатывает ВК2 и подает воздух к логическому элементу Л3 в котором он суммируется с командой поступающей от Л2 и далее через логический Л4 на котором он суммируется с командой от логического элемента Л1 поступает на П1ВР9.

Это приводит к переключению воздухораспределителя ВР9 в правое положение, и подаче воздуха на П1ВР2 и переключению ВР2 в левое положение, в результате чего происходит поворот расфиксированного стола против часовой стрелке. На этом цикл работы системы пневмопривода заканчивается.

ЛИТЕРАТУРА

Игнатьев Н. П. Основы проектирования Азов 2011г.
В статье использована информация из соответствующего раздела работы автора. «Основы проектирования. Часть 2 «Методика проектирования механизмов и систем» изданной в 2011г.

В части 2 пособия применительно к проектированию пневматического привода содержатся следующие разделы:
– элементы пневмопривода,
– подготовка воздуха,
– пневмодвигатели,
– пневмоаппаратура управления,
– вспомогательная пневмоаппаратура,
– соединительные шланги и арматура,
– способы обеспечения заданного цикла и режима работы
пневмопривода,

 

Для приобретения полной версии статьи добавьте её в корзину.

Похожие товары