РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ

Скорость цилиндра определяется величиной, на которую усилие, развиваемое поршнем под действием сжатого воздуха, превышает усилие противодействия со стороны нагрузки. Коэффициент нагрузки ни в коем случае не должен превышать величины 85%. Чем ниже коэффициент нагрузки, тем лучше регулируется скорость, особенно если нагрузка постоянно меняется. Регулирование скорости обеспечивается за счет дросселирования отводимого из цилиндра воздуха при помощи «регулятора скорости», который представляет собой комбинацию регулируемого игольчатого дросселя и обратного клапана, обеспечивающего беспрепятственный приток воздуха в цилиндр при реверсировании. Пример регулирования скорости описан в разделе, посвященном устройству клапанов в следующей главе. Для получения постоянной скорости коэффициент нагрузки должен составлять около 75%.

Таблица 2 – Масса в кг для цилиндров диаметром от 25 до 100 мм при коэффициенте нагрузки 85% и рабочем давлении 5 бар.

Диаметр цилиндра	↑	60 º	45 º	30 º	↔
μ	0,01	0,2	0,01	0,2	0,01	0,2	0,01	0,2
	21,2	24,5				42,5	31,5
	39,2		40,5	54,8	46,2		58,2
	54,5	62,5	56,4	76,3	64,2		80,9		272,5
		97,7			100,2	167,3	126,4
			139,8		159,2	265,5	200,5
	217,7		225,5		256,7		323,5
	340,2	390,8	390,5	476,2		669,2	595,5

Сила равна массе, помноженной на ускорение. Единица силы: кг-м/с2, а единица ускорения: м/с2.

Пример: Масса нагрузки 100 кг, рабочее давление 5 бар, диаметр цилиндра 32 мм, перемещение горизонтальное с коэффициентом трения 0,2. Теоретическое усилие составляет 401,2 Н. Это исходное условие отражено в таблице 1, там же находим значения массы -- 90 кг и коэффициента нагрузки -43,9%. Таким образом, для 100кг: 43,9 • 100/90 = 48,8%. Нагружающее усилие составляет 48,8% от 401,92 Н = 196 Н. При КПД цилиндра 95%, только 0,95 х 48,8% = 46,2% силы остается для ускорения нагрузки. Это составляет 185,7 Н. Таким образом, ускорение будет равно: 185,7 (кг-м/с2)/100 кг = 1,857 м/с2.

Без системы контроля поршень теоретически достиг бы скорости 2 м/с через одну секунду. «Теоретически» означает, что такая скорость была бы достигнута в том случае, если бы не было никаких ограничений для подвода сжатого воздуха к поршню, а также не было бы встречного давления на поршень.

Ограничение расхода сжатого воздуха на выхлопе создает пневматическую нагрузку, которая зависит от скорости поршня. Любое увеличение скорости поршня увеличивает и силу противодействия. Эта сила ограничивает и стабилизирует скорость поршня. Чем выше пневматическая составляющая общей нагрузки, тем надежнее она будет стабилизировать скорость поршня.

Если коэффициент нагрузки 85%, а КПД цилиндра 95%, то 10 процентов полезного усилия будут стабилизировать пневматическую нагрузку. Если механическая нагрузка колеблется в пределах ±5%, это значит, что эффективность стабилизации снижается наполовину. Если коэффициент нагрузки составляет, например, 50%, эти колебания механической нагрузки уже не будут заметно влиять на скорость поршня.

Необходимо отметить, что для точного регулирования скорости пропускная способность трубопровода должна быть намного выше, чем пропускная способность дросселя с обратным клапаном (регулятора скорости). Если диаметр трубы слишком мал, то расход сжатого воздуха в значительной степени будет ограничен самой трубой, а изменение положения иглы дросселя не будет существенно влиять на скорость.