Пневмопривод

 

Изобретение м.б. использовано в технологическом оборудовании различного назначения . Цель изобретения - повышение точности позиционирования и устойчивости работы. Пневмопривод содержит цилиндр 1 с установленным в нем кольцевым поршнем 2, связанным со штоком 3 посредством упругого элемента, например мембраны 17. Два фланца 22 и 23, расположенных по обе стороны от торцев 24 и 25 поршня 2, снабжены кольцевыми выступами 26 и 27 с острыми кромками (ОК) 28. На торцах 24 и 25 установлены с возможностью взаимодействия с ОК 28 кольцевые уплотнительные прокладки 29 и 30. При подходе к заданной позиции перепад давления уменьшается и соответствующие О К 28 выступов 26 и 27 выходят из взаимодействия с прокладками 29 и 30, что позволяет перемещать выходной шток Зс помощью мембраны 17 1 з.п.флы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s F 15 В 11/12 (<

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

МZ6 28 20 2

21 2822

/ /

29 29 78

vo

Ииг,2 (21) 4829089/29; 4829093 / 29 (22) 28.05.90 (46) 07.05.92, Бюл. М 17 (71) Институт машиноведения им.А,А.Благонравова (72) Г.В.Крейнин, И.,Л.Кривц, Л.А,Смелов и

К.С. Сол н цева (53) 62-82(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 360489, кл. F 16 J 1/12, 1971. (54)ПНЕВМОПРИВОД (57) Изобретение м.б, использовано в технологическом оборудовании различного назначения. Цель изобретения — повышение точности позиционирования и устойчивости работы, Пневмопривод содержит цилиндр 1 с установленным в нем кольцевым поршнем

2, связанным со штоком 3 посредством упругого элемента, например мембраны 17, Два фланца 22 и 23, расположенных по обе стороны от торцев 24 и 25 поршня 2, снабжены кольцевыми выступами 26 и 27 с острыми кромками (ОК) 28. На торцах 24 и 25 установлены с,возможностью взаимодействия с ОК 28 кольцевые уплотнительные прокладки 29 и 30. При подходе к заданной позиции перепад давления уменьшается и соответствующие ОК 28 выступов 26 и 27 выходят из взаимодействия с прокладками

29 и 30, что позволяет перемещать выходной шток 3 с помощью мембраны 17. 1 з.п.флы, 4 ил.! ! ч Cd Э О О ,Ю

1732009

25

Изобретение относится к машиностроению, в частности к пневматическим исполнительным механизмам, и может быть испсльзовгно в технологическом оборудовании различного назначения.

Целью изобретения является повышение точности позиционирования и устойчивости работы, На фиг.1 представлена принципиальная пневматическая схема пневмопривода; на фиг.2 — цилиндр с кольцевыми выступами на фланцах; на фиг.3 — то же, с профилированной шпилькой; на фиг.4 — узел 1 на фиг.3.

Пневмопривод (фиг.1) содержит цилиндр 1 с установленным в нем кольцевым поршнем 2, соединенным со штоком 3, Рабочие полости 4 и 5 подключены к напорному 6 и выхлопному 7 трубопроводам через пневмораспределитель 8. Шток 3 жестко связан с зубчатой рейкой 9, взаимодействующей с датчиком 10 посредством зубчатого колеса 11, Сигнал Х от датчика 10 перемещения и задающий сигнал U> поступают на входы программного устройства 12 и модели-наблюдателя 13, На входы программного устройства 12 поступают также сигналы Х и

Х, которые пропорциональны скорости и ускорению движения штока 3, Цилиндр 1 (фиг,2 и 3) выполнен в виде гильзы 14 с двумя кромками 15 и 16, Кольцевой поршень 2 связан со штоком 3 посредством упругого элемента, например мембраны 17, закрепленной в поршне 2 с помощью резьбового крепежного кольца

18, LLlioK 3 соединен с мембраной 17 с помощью гайки 19 и двух втулок 20 и 21, Два фланца 22 и 23, расположенных по обе стороны от торцев 24 и 25 поршня 2, снабжены кольцевыми выступами 26 и 27 и острыми кромками 28. На торцах 24 и 25 поршня 2 дополнительно установлены с возможностью взаимодействия с острыми кромками

28 кольцевые уплотнительные прокладки 29 и 30.

Кольцевой поршень 2 (фиг.3) связан со штоком 3 посредством упругого элемента, например двух сильфонов 31 и 32, соединенными с торцами 24 и 25 фланцами 22 и

23. Кроме того, шток 3 снабжен профилированной шпилькой 33, установленной между фланцами 22 и 23 с возможностью образования с кольцевой поверхностью 34 поршня

2 дросселя 35 (фиг,4) переменного сечения, Внутренние полости 36 сильфонов 31 и 32 заполнены вязкой жидкостью. В поршне 2 также выполнена компенсирующая гидравлическая полость 37 для подачи жидкости в полости 36.

Пневмопривод работает следующим образом.

При поступлении на входы устройства

12 и модели-наблюдателя 13 задающего сигнала U> возникает сигнал рассогласования, который пропорционален разности между координатной заданной позиции и суммой, состоящей из текущей координаты х штока

3, его скорости Х и ускорения Х. Например, при положительном рассогласовании шток

3 должен совершать движение слева направо (по фиг,1). При этом пневмораспределитель 8 сообщает рабочую полость 4 с трубопроводом 6, а рабочую полость 5 — с трубопроводом 7. В результате возникающего перепада давлений поршень 2 движется вправо, перемещая шток 3 в том же направлении, По мере приближения к заданной позиции происходит уменьшение сигнала рассогласования, в результате чего пневмораспределитель 8 начинает возвращаться в исходную (среднюю) позицию, уменьшая тем самым перепад давлений в рабочих полостях 4 и 5. Остановка штока 3 в заданной позиции происходит при равенстве нулю сигнала рассогласования, при котором наблюдается равенство движущейся силы от перепада давлений силам сопротивления движению.

Соединение выходного штока 3 с поршнем 2 посредством мембраны 17 позволяет исключить влияние сил сухого трения, действующих на поршень 2, на точность останова в заданной позиции. Из-за действия этих сил поршень 2 останавливается на некотором расстоянии до заданной позиции, так как силы от уменьшающегося перепада давлений будет не достаточно для преодоления трения, Дальнейшее движение выходного штока 3 в направлении заданной позиции будет осуществляться с помощью мембраны 17. За счет этого увеличивается точность отработки заданной позиции. Следует отметить, что чем ниже жесткость мембраны 17, тем выше точность отработки заданной позиции. Однако при малой жесткости максимальный перепад давления, который возникает в начальный период движения, может привести к значительным прогибам мембраны, что отрицательно влияет на ее ресурс работы, Для ликвидации этого недостатка на втулках 20 и 21 выполняются фланцы 22 и 23, на которых сделаны кольцевые выступы 26 и 27 с острыми кромками 28. На торцах 24 и 25 поршня 2 расположены кольцевые прокладки 29 и 30. Такое конструктивное решение приводит к тому, что, прогибаясь под действием максимального перепада давлений, мембрана 17 перемещает выходной шток 3 вместе с втулками

20 и 21 до тех пор, пока одна из острых кромок 28 соответствующих высту1732009 пов 26 и 27 не придет во взаимодействие с одной из упругих кольцевых прокладок 29 или 30. В результате перекрывается поступления сжатого воздуха к поверхности мембраны 17, она разгружается от действия максимального перепада давления. При подходе к заданной позиции перепад давления уменьшается и соответствующие острые кромки 28 выступов 26 и 27 выходят из взаимодействия с кольцевыми прокладками

29 и 30, что позволяет перемещать выходной шток 3 с помощью мембраны 17.

Выполнение поршня 2 в виде сочетания поршня с сильфонами 31 и 32, соединенных между собой шпилькой 33, позволяет установить влияние сил сухого трения, возникающих при движении поршня 2, на статические и динамические свойства привода, что приводит к повышению точности, Это связано с тем, что при подходе к заданной позиции, когда сила от перепада давлений становится меньше сил сухого трения между поршнем 2 и гильзой 14, перемещение выходного штока 3 осуществляется с помощью сильфонов 31 и 32, При движении сильфонов вязкая жидкость, заполняющая их внутренние полости 36, протекает через дроссель 35, образованный профилированной шпилькой 33 и внутренней поверхностью 34 поршня 2. Поверхность шпильки 33 выполнена так, что, находясь в среднем положении (при нулевом перепаде давлений в рабочих полостях 4 и 5), площадь дросселя

35 имеет минимальное сечение, При смещении шпильки 33 относительно поршня 2 от среднего положения в любую сторону площадь дросселирующего отверстия (не обозначено) увеличивается. Такое решение позволяет реализовать переменное демпфирование при позиционировании выходного штока 3, что повышает устойчивость работы пневмопривода.

5 Технико-экономическая эффективность применения вытекает из положительного эффекта: повышение точности позиционирования и устойчивости работы привода позволяет расширить область применения

10 предлагаемой конструкции по сравнению с известными поршневыми позиционными пневмоприводами.

Формула изобретения

1. Пневмопривод, содержащий цилиндр

15 с установленным в нем кольцевым поршнем, связанным со штоком посредством упругого элемента, два фланца, расположенных по обе стороны от торцев поршня и жестко связанных со штоком, о т20 л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности позиционирования и устойчивости работы, фланцы. снабжены кольцевыми выступами с острыми кромками, а на торцах поршня дополнительно ус25 тановлены с возможностью взаимодействия с острыми кромками кольцевые уплотнителbHûå прокладки.

2. Пневмопривод по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что шток снабжен профилиро30 ванной шпилькой, установленной между фланцами с возможностью образования с кольцевой поверхностью поршня дросселя переменного сечения, при этом упругий элемент выполнен в виде двух сильфонов, рас35 положенных по торцам поршня и жестко связанных с фланцами, а внутренние полости сильфонов заполнены вязкой жидкостью.

1732009

32 Я

79 37 5б 5

1б

Составитель В, Коваль

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор С, Шевкун

Редактор Л. Волкова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1567 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5