Пневматический двигатель

 

Двигатель предназначен для использования в энергомашиностроении в качестве двигателя объемного вытеснения и может найти применение в качестве привода для прижима и фиксации длинномерных заготовок. В двигателе упорный фиксирующий элемент выполнен в виде жестко закрепленного на балке основания, охватывающего сверху корпус с внутренней горизонтальной неподвижной перегородкой, разделяющей полость корпуса на верхнюю и нижнюю; в полостях размещены камеры из эластичного материала, а сам корпус установлен с возможностью возвратно-поступательного вертикального перемещения вдоль направляющих относительно перегородки. К нижней части корпуса прикреплена прижимная плита, могущая перемещаться с корпусом на расстояние, равное 0,2 - 0,3 от диаметра нижней камеры. Изобретение обеспечивает надежность прижима длинномерных деталей и улучшение эксплуатационных характеристик. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области двигателей объемного вытеснения, используемых для предотвращения относительного смещения элементов конструкций, и может быть использовано в машиностроении для прижима и фиксации длинномерных заготовок.

В технической литературе описаны пневматические двигатели, применяемые для механизации технологической оснастки. (см.Ансеров М.А. Приспособления для металлорежущих станков. М.-Л. изд-во "Машиностроение", 1966; Каталог. Изделия Московского завода пневмоаппаратов М., изд-во Машиностроение, 1964 г. ). Они классифицируются на поршневые, диафрагменные и камерные и обладают преимуществами по сравнению с гидравлическими двигателями и другими прижимными приспособлениями, однако в ряде случаев не обеспечивают надежную равномерную фиксацию материала и удобство в обслуживании.

Известен пневматический упругий элемент, содержащий тороидальный упругий элемент с полостью для сжатого газа (см.авторское свидетельство СССР N 1458629, МПК F 16 F 9/02, опубл.21.05.87). Конструкция этого элемента не обеспечивает надежного равномерного обжатия профилированного стержня.

Наиболее близким к предлагаемому является пневматический камерный двигатель, содержащий корпус, камеру в виде шланга, размещенную в полости корпуса, колодки с подпружиненными штоками, являющиеся элементами фиксации и опирающиеся на шланг. (см. книгу Дзюбандовский К.А."Пневматические приспособления", Л. изд-во "Машиностроение", 1969 г., стр.14).

Преимуществом этого двигателя является возможность осуществить равномерный прижим деталей, имеющих значительную длину, однако при этом необходимо прижимать шланг во многих местах (например, прижимая деталь длиной до 5 м, производят прижим в 40 местах). Это требует значительного расхода материала колодок и штоков. Дискретность прижима не позволяет увеличивать усилие на штоке, что снижает надежность крепления деталей. Кроме того, приспособления в этом случае проектируются составными из нескольких секций, обслуживание таких двигателей затруднено, что ведет к ухудшению эксплуатационных характеристик. Предлагаемым изобретением решается задача повышения надежности прижима длинномерных деталей и улучшение эксплуатационных характеристик.

В результате решения этих задач осуществляется - равномерный и надежный прижим длинномерных заготовок в процессе обработки кромки заготовки фрезерованием, шлифованием, строганием, в том числе листовых заготовок размерами до 6000 мм х 1500 мм и толщиной 3 - 10 мм; - снижение материалоемкости; - удобство обслуживания и управления двигателя.

Технический результат выражается в предотвращении перекосов и сдвигов обрабатываемой заготовки, что ведет к повышению качества и точности обработки изделия.

Для достижения этого технического результата в пневматическом двигателе, содержащем размещенную в корпусе камеру из эластичного материала и взаимодействующий с камерой упорный фиксирующий элемент, упорный фиксирующий элемент выполнен в виде жестко закрепленного на балке основания, охватывающего сверху корпус с внутренней горизонтальной неподвижной перегородкой, разделяющей корпус на верхнюю и нижнюю полости с размещенными в них камерами, причем корпус установлен с возможностью возвратно-поступательного вертикального перемещения вдоль направляющих основания относительно неподвижной перегородки.

Корпус в нижней части снабжен плитой, причем H=(0,2 - 0,3) D, где H - ход прижимной плиты, мм; D - диаметр нижней камеры, мм.

Кроме того, a = 2,5 b при условии P_п = 1,1 π D, где a - часть ширины нижней полости корпуса, контактирующей с нижней камерой, мм; b - высота нижней камеры, мм;
P_п - внутренний периметр нижней полости корпуса, мм;
D - диаметр нижней камеры, мм.

Отличительные признаки предлагаемого изобретения влияют на достижение поставленного технического результата следующим образом.

Выполнение упорного фиксирующего элемента в виде жестко закрепленного на балке основания позволяет осуществлять надежный и равномерный прижим на обрабатываемую заготовку, противодействуя усилию, передаваемому от камеры, расположенной в нижней полости корпуса через прижимную плиту, и позволяет фиксировать, стопорить подвижный корпус с камерой и прижимной плитой, развивая необходимое усилие прижима. Наличие неподвижной горизонтальной перегородки в корпусе позволяет изменять объемы внутренних полостей корпуса - верхней и нижней - в зависимости от последовательности в рабочем ходе двигателя, когда находящиеся в них камеры последовательно расширяются или сжимаются. Это обеспечивает оптимальные условия для равномерного и надежного прижима заготовки. Предлагаемая конструкция корпуса, установленного с возможностью возвратно-поступательного вертикального перемещения вдоль направляющих основания относительно неподвижной перегородки, позволяет обеспечить скольжение вниз в момент прижима заготовки и вверх в момент монтажа и демонтажа заготовки. Кроме того, наличие верхней и нижней полостей с камерами обеспечивает возможность установки заготовки, когда верхняя камера заполнена сжатым воздухом, а нижняя сжата, и возможность прижима, когда верхняя камера сжата, а нижняя заполнена.

Улучшение эксплуатационных характеристик объясняется быстротой и удобством в обслуживании камер и зависит лишь от способа подачи сжатого воздуха в пневматический двигатель.

Наличие прижимной плиты способствует фиксации и обеспечивает необходимую площадь давления и усилие прижима, а выполнение соотношения H = (0,2 - 0,3) D, найденного опытным путем, также ведет к оптимальным условиям надежного прижима заготовки.

Выполнение соотношения a = 2,5 b при условии P_п = 1,1 π D означает, что для достижения максимального усилия прижима необходимо обеспечить такое заполнение нижней камеры, когда камера контактирует с полостью корпуса, плотно прилегая к нему и оказывая давление через корпус на прижимную плиту.

Все перечисленные признаки в конечном итоге обеспечивают возможность точной и качественной обработки кромки листового длинномерного материала при фрезерных, шлифовальных или строгальных работах.

Предлагаемый двигатель иллюстрируется чертежами.

На фиг.1 показаны продольный и поперечный разрезы пневматического двигателя в статическом состоянии, а на фиг.2 - поперечный разрез двигателя в момент установки заготовки под прижимную плиту и в момент прижима.

Пневматический двигатель содержит упорный фиксирующий элемент в виде основания 1, укрепленный на балке 2. Он охватывает сверху корпус 3, установленный с возможностью возвратно-поступательного вертикального перемещения вдоль направляющих 4 основания 1. Корпус 3 разделен горизонтальной неподвижной перегородкой 5 на две полости: верхнюю 6 и нижнюю 7. В верхней полости 6 размещена камера 8 из эластичного материала в виде рукава, а в нижней полости 7 такая же камера 9. Корпус 3 снабжен в нижней части прижимной плитой 10, которая может перемещаться над поверхностью стола с заготовкой на ход, обозначенный Н.

Пневматический двигатель работает следующим образом.

При изготовлении листовых длинномерных заготовок резервуаров для горючих веществ емкостью до 2000 м³ особое значение имеет точность и качество выполнения кромок заготовок. Эти операции обработки кромок производятся на фрезерных или строгальных станках.

В этом случае целесообразно использование предлагаемого пневматического двигателя для равномерного и надежного прижима и фиксации заготовок к базовой поверхности рабочего стола.

Предварительно устанавливают заготовку листового длинномерного материала на рабочий стол. Для этого от пневмораспределителя подают сжатый воздух в камеру 8 в верхней полости 6, при этом камера 8 расширяется, заполняя пространство полости 6, образованное горизонтальной неподвижной перегородкой 5 и верхней частью корпуса 3 за счет скольжения корпуса 3 вверх вдоль направляющих 4 основания 1 относительно горизонтальной перегородки 5 до упора на расстояние (0,2 - 0,3) D.

В этот момент (см. фиг.2) камера 9 в полости 8 находится в сжатом состоянии и прижимная плита 10 поднята над рабочим столом.

После установки заготовки от пневмораспределителя сжатый воздух подают в камеру 9 и цикл повторяется в обратной последовательности. Корпус 3 скользит вниз до упора, а камера 9 расширяется, обеспечивая надежный и равномерный прижим на заготовку через прижимную плиту 10 и упорный фиксирующий элемент в виде основания 1, сжатый воздух из камеры 8 при этом удаляется в атмосферу, после прижима заготовки производят ее обработку. Длина корпуса выбрана такой, что по всей длине прижима устанавливают 10-12 корпусов с зазором 1-3 мм. В качестве эластичного материала камер используют резиновый рукав с текстильным каркасом по ГОСТ 18698-73 диаметром 50 мм и с рабочим давлением 6,3 кг/см². При давлении в пневмосети 5 кг/см² пневматический двигатель позволяет развивать усилие прижима до 2500 кг на 1 м длины прижима.

Опытный образец устройства изготовлен и прошел испытания.

Формула изобретения

1. Пневматический двигатель, содержащий размещенную в корпусе камеру из эластичного материала и взаимодействующий с камерой упорный фиксирующий элемент, отличающийся тем, что упорный фиксирующий элемент выполнен в виде жестко закрепленного на балке основания, охватывающего сверху корпус с внутренней горизонтальной неподвижной перегородкой, разделяющей корпус на верхнюю и нижнюю полости с размещенными в них камерами, причем корпус установлен с возможностью возвратно-поступательного вертикального перемещения вдоль направляющих основания относительно неподвижной перегородки.

2. Пневматический двигатель по п.1, отличающийся тем, что корпус в нижней части снабжен прижимной плитой, причем
H = (0,2 - 0,3) D,
где H - ход прижимной плиты, мм;
D - диаметр нижней камеры, мм.

3. Пневматический двигатель по п.1, отличающийся тем, что Q = 2,5 b при условии
P_п = 1,1 π D,
где Q - часть ширины нижней полости корпуса, контактирующей с нижней камерой, мм;
b - высота нижней камеры, мм;
P_п - внутренний периметр нижней полости корпуса, мм;
D - диаметр нижней камеры, мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2