Усилие, развиваемое пневмокамерой
N = π ∆ P ( D 2 + Dd + d 2 ) ,
12
где D – диаметр защемления мембраны;
d – диаметр жесткого центра пневмокамеры.
Гофровые пневмоприводы представляют собой тонкостенные трубы, боковая поверхность которых имеет глубокие параллельные волны (гофры). Под действием внешнего и внутреннего перепадов давлений длина гофрированной трубы способна увеличиваться или уменьшаться в зависимости от направления приложенной силы. В зависимости от назначения гофрированные трубы изготавливаются глухими или со свободными концами из различных материалов: бронзы различных марок, углеродистой или нержавеющей стали, полутомпака, алюминиевых сплавов, пластмасс, резины и др.
Максимальное усилие, развиваемое гофрированной трубой, определяется по формуле
F = ∆ Pf эф ,
где ∆ P – перепад давлений, действующих на стенки гофра снаружи и изнутри;
f эф – эффективная площадь гофра,
2
D + d
f эф = π ,
4
где D и d – соответственно большой и малый внутренние диаметры гофра. Перемещение конца гофрированной трубы в зависимости от перепада давлений и его параметров
∆ P π ( D + d ) 2
l =
,
16 c
где c – жесткость гофра, с = F / l .
Часто для повышения жесткости внутри гофрированной трубы помещается пружина. В этом случае статическая характеристика гофрированной трубы становится иной, так как к жесткости гофрированной трубы добавляется жесткость пружины (рисунок 9.8).
Наружный диаметр армирующего кольца по отношению к малому внутреннему диаметру гофра должен быть Dk ≤ 1,57d . Так как наружный диаметр армирующего кольца всегда равен большому внутреннему диаметру армируемого гофра, то у резиновой гофрированной трубы, изготовленной с рекомендуемыми соотношениями диаметров, развиваемое усилие может быть определено по одной из упрощенных формул:
по большому наружному диаметру гофра
F = ,0528( Dн − 2 τ )2 ∆ P
или по малому внутреннему диаметру
2
F = ,1296 d ∆ P ,
где τ – толщина стенки гофрированной трубы.
Гофрированные пнемоприводы эффективны для применения в качестве манипуляторов доения благодаря простоте конструкции и высокой надежности работы и безопасности для персонала и животных.
9.3 Вакуум-проводы и линии связи
Для подачи вакуума от вакуумной силовой установки к доильным аппаратам и к вакуумным исполнительным органам применяют стальные, стеклянные и пластмассовые вакуум-проводы, резиновые и пластмассовые трубки и шланги. Причем для связи передвижных рабочих органов (доильные аппараты, манипуляторы и др.) обычно используют гибкие толстостенные вакуумные и молочные шланги. Для работы отдельных доильных аппаратов их шланговое подключение является традиционным. Однако при автоматизации доения коров в стойлах с созданием стойловых передвижных агрегатов расход вакуума для их питания становится соизмеримым с мощностью вакуумной силовой установки, а диаметр подводящего вакуумного шланга – с диаметром магистрального вакуум-провода. При этом длина и масса шлангов возрастают настолько, что практическое использование стойловых передвижных доильных агрегатов (например, ПДУ-1, «Сибирь», «Маяк», «Импульс» и др.) оказывается невозможным.
Проблему решает применение в качестве гибкого подводящего вакуумпровода легкого гофрированного армированного изнутри кольцами резинового шланга, подобного используемому в манипуляторе МДУ-1. Этот шланг в нерабочем состоянии хорошо растягивается (1:3), а под действием вакуума сжимается и выбирает лишнюю длину, устраняя собственное провисание.
Важными элементами технической базы автоматизации доения являются линии связи. Для соединения пневматических управляющих устройств с исполнительными органами и датчиками используются поливинилхлоридные шланги различного сечения. Поскольку коммуникации могут быть на доильной установке протяженными, например, при управлении дверями доильных залов и т.п., то необходимо иметь представление об изменении проводимости линий связи при переходе от сжатого на разреженный воздух. Полученные статические характеристики для линий связи из ПВХ трубок с внутренним диаметром 4 мм приведены на рисунке 9.9.
Эксперимент показал, что с увеличением длины и перепада давлений на входе и выходе линии связи их проводимость на вакууме уменьшается.
В силу упругости трубок ПВХ при передаче сжатого воздуха они расширяются, а разреженного – сжимаются. Это вызывает соответствующие изменения объемов V и проводимостей α , при этом изменяются и постоянные времени Т . Для линий связи одинаковой длины постоянные времени и, соответственно, запаздывание сигналов на вакууме значительно больше, чем на сжатом воздухе при одном и том же перепаде давлений. Постоянные вре-
