Transcript STERKTELEER IN DE PNEUMATIEK

Mechanica in de
pneumatiek
Ontwerpen in de pneumatiek
World leading
Experts in Pneumatics
Dimensioneren = cilinders +
ventielen + luchtverzorging
World leading
Experts in Pneumatics
Overzicht soorten cilinders
World leading
Experts in Pneumatics
Overzicht soorten ventielen
Losse ventielen
Manifolds
Ventieleilanden
World leading
Experts in Pneumatics
Begrip Load factor aandrijving
• Load factor is de mate waarin een krachtelement
wordt overgedimensionneerd.
• Reden van overdimensionering
– Groot krachtverschil resulteert in grote
acceleratie
– Wrijving over pakkingen en lagers overwinnen
– Luchtkussen in ontluchtzijde geeft tegenkracht
World leading
Experts in Pneumatics
Begrip Load factor aandrijving
Definiëring
• Load factor ɳ =
benodigde kracht
theoretische kracht
• Hoe groter de overdimensionering, hoe kleiner
de load factor.
World leading
Experts in Pneumatics
Begrip Load factor aandrijving
Dynamische aandrijving
• Hoe hoger overdimensionering,
hoe sneller de cilinder beweegt.
– Belasting 70% snelheid 60% van
vmax
– Belasting 40% snelheid 80% van
vmax
• High speed toepassing
Grote overdimensionering
= lage load factor
World leading
Experts in Pneumatics
Begrip Load factor aandrijving
Dynamische aandrijving
Bij een horizontale
beweging gaan we uit van:
η = 0,7
Bij een verticale beweging gaan
we uit van: η = 0,5
World leading
Experts in Pneumatics
Begrip Load factor aandrijving
Model selection
Start Model Selection
Geef ingavevelden als volgt in :
Cilindertype : C85
Ventieltype : SY
Slangtype : TU
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Kinetische energie in de pneumatica
Einde slag - buffering
Definitie kinetische energie
• Energie die vrijkomt als de zuiger op de eindkappen slaat
• Formule Ek = m. v² / 2
– Ek : Kinetische energie (J)
– m : Massa (kg)
– v : snelheid (m/s)
• In catalogi : Tabel of grafiek
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Kinetische energie in de pneumatica
Einde slag - buffering
3 manieren om kinetische energie op te vangen
• Rubberbuffer
• Luchtbuffer
• Hydraulische schokdemper
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Kinetische energie in de pneumatica
Einde slag – buffering
Rubber buffer vs luchtbuffer
Voorbeeld CJ2
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Energie in de pneumatica
Einde slag – buffering
Luchtbuffer vs schokdemper
Voorbeeld MY1 vanaf Ø 16 (2)
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Energie in de pneumatica
Schokdempers
Horizontale beweging
Geabsorbeerde energie E
• E = E1 + E2
– Kinetische energie E1
E1= ½ .m.v²
– Potentiële energie E2
E2 = F.s = p.A.s
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Energie in de pneumatica
Schokdempers
Verticale beweging omlaag
Geabsorbeerde energie
• E = E1 + E2
– Kinetische energie E1
E1 = ½ .m.v²
– Potentiële energie E2
E2 = F.s + Fg.s
= p.A.s + m.g.s
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Energie in de pneumatica
Schokdempers
Verticale beweging omhoog
Geabsorbeerde energie
• E = E1 + E2
– Kinetische energie E1
E1 = ½ .m.v²
– Potentiële energie E2
E2 = F.s - Fg.s
= p.A.s - m.g.s
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Energie in de pneumatica
Berekening schokdempers
Benodigde parameters
• Botssnelheid (collision speed)
• Massa
• Druk
• Zuigerdiameter cilinder
• Slag stootdemper
• Hoogte vallend object indien verticaal
• Aantal cycli per tijdseenheid
World leading
Experts in Pneumatics
Begrip statisch moment
• Begrip moment
– Het moment van een kracht ten opzichte van een punt
is de neiging tot draaien ten opzichte van dat punt
– MoF = r x F
– MoF = 0,15 (m) x 300 (N) = 45 Nm
World leading
Experts in Pneumatics
Begrip statisch moment
Zijwaartse belasting op cilinder
Moment = Kracht F x Slag s
World leading
Experts in Pneumatics
Begrip statisch moment
Zijwaartse belasting op cilinder
Voorbeeld C55 cilinder
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Begrip statisch moment
Zijwaartse belasting
Standaard cilinders
• Welke elementen vangen zijwaartse belasting inwendig op ?
– Geleidering
– Neuslager
Reactiekoppel
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Zuigerstangloze cilinders
Waarom kiezen voor zuigerstangloze cilinder ?
• Inbouwbeperkingen
• Montagemogelijkheden object
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Zuigerstangloze cilinders
Bepalende factoren in keuze
• Aandrijving → Model Selection
– Werkdruk
– Massa werkstuk
• Ophanging → Guide Cilinder Selection
– Massa te dragen
– Momenten te weerstaan
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Zuigerstangloze cilinders
Controle ophanging
• Voldoet de ophanging van cilinder MY1H40-500 ??
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Zuigerstangloze cilinders
Controle ophanging : bepalende
berekeningen
1. Massa te dragen
2. Statisch moment
a. Berekening zwaartepunt
b. Berekening verschillende
momenten
3. Dynamisch moment
a. Impact snelheid
b. Buffering
c. Berekenen verschillende
momenten
4. Totale load factor
5. Kinetische energie
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Zuigerstangloze cilinders
Massa te dragen
– Sommatie alle massa‘s
– Controle grafiek / Berekening load factor voor massa
Terug
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Zuigerstangloze cilinders
Berekening zwaartepunt
– Alle objecten apart met respectievelijk zwaartepunt
– Bepaling zwaartepunt samenstelling
Terug
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Zuigerstangloze cilinders
Berekening statische momenten (1)
– Algemene berekeningen
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Zuigerstangloze cilinders
Berekening statische
momenten (2)
– Berekening M2 en M3
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Zuigerstangloze cilinders
Berekening statische momenten (3)
– Bepaling load factoren voor M2 en M3
M2
M3
Terug
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Zuigerstangloze cilinders
Berekening dynamische momenten (1)
– Berekening van een dynamisch moment
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Zuigerstangloze cilinders
Berekening dynamische
momenten (2)
– Berekening M1E en M3
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Zuigerstangloze cilinders
Berekening dynamische momenten (3)
– Bepaling load factoren voor M1E en M3E
M1E
M3E
Terug
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Zuigerstangloze cilinders
Totale load factor α
– Som van alle load factoren
Terug
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Zuigerstangloze cilinders
Kinetische energie einde slag
– Afhankelijke factoren
• Massa
• Snelheid
• Druk
• zuigeroppervlak
World leading
Experts in Pneumatics
Samenvatting Pneumatisch ontwerpen
• Controle aandrijving
Model Selection
– Resultaat :
• Diameter cilinder
• Berekening Kinetische energie
• Grootte ventiel
• Dikte slang
• Klaar voor dimensionnering van de
luchtbehandelingsset
• Controle ophanging
– Resultaat :
• Grootte geleiding
World leading
Experts in Pneumatics
Guide Selection Software
Downloaden CAD modellen
• www.smcpneumatics.be
– Digital Catalogue
• Zoekterm
Naar configurator
• To basket
• CAD Preview of Download CAD
• Keuze CAD model
Download files
World leading
Experts in Pneumatics
Keuze standaardcomponenten
• Cilinders
– Klassieke cilinders
• Tot en met diameter 25 mm
ISO cilinder C85
• Vanaf diameter 32 mm
ISO cilinder C(P)96
World leading
Experts in Pneumatics
Keuze standaardcomponenten
• Cilinders
– Compactcilinders
• Diameters 12 mm tot en met 200 mm
CQ2
World leading
Experts in Pneumatics
Keuze standaardcomponenten
• Cilinders
– Geleidecilinders met glijgeleiding (stangen)
• MGP
World leading
Experts in Pneumatics
Keuze standaardcomponenten
• Cilinders
– Geleidecilinders met
glijtafel
• MXS
World leading
Experts in Pneumatics
Keuze standaardcomponenten
• Cilinders
– Zuigerstangloze cilinders
• MY1
World leading
Experts in Pneumatics
Keuze standaardcomponenten
• Ventielen
– Losse ventielen
• SY
– Manifold
• SY
– Ventieleiland
• VQC
World leading
Experts in Pneumatics
Keuze standaardcomponenten
• Slang
– Polyurethaan slang type TU
Leverbaar in: Ø 3.2, 4, 6, 8, 10, 12, 16
29 verschillende kleuren (ook lichtgevend)
Specifieke eigenschappen:
max. werkdruk: 0,8MPa
zeer soepel, knik herstellend
de meest toegepaste leiding in de pneumatiek
World leading
Experts in Pneumatics
Keuze standaardcomponenten
• Luchtverzorging
– Filters
• AF
– Reduceerventielen
• AR
– Olienevelaars
• AL
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Draaicilinders
Overzicht
Vaantype
World leading
Experts in Pneumatics
Tandheugeltype
Niet Lineair
Draaicilinders
Voorbeeld
• Voldoet draaicilinder MSQB30A ??
– Gegevens :
• Druk = 0,3 MPa
• Montage verticaal
• Draaihoek = 180°
• Draaitijd = 1,5 s
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Draaicilinders
Voorbeeld
•
Voldoet draaicilinder MSQB30A ??
1. Kracht- en tijdberekening
•
•
Benodigd draaimoment
Controle cyclustijd
2. Kinetische energie
3. Controle ophanging
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Draaicilinders
Voorbeeld
1. Kracht- en tijdberekening
– Benodigd draaimoment M
M a  I .  I .
World leading
Experts in Pneumatics
2.
t2
Niet Lineair
Draaicilinders
Voorbeeld
1. Kracht- en tijdberekening
•
Begrip massatraagheidsmoment I
– De mate dat een massa weerstand biedt tegen een
verandering van rotatiesnelheid
• Verandering tegen opstarten
• Verandering tegen stoppen
m
I = m·r2
World leading
Experts in Pneumatics
r
Niet Lineair
Draaicilinders
Voorbeeld
1. Kracht- en tijdberekening
•
Begrip massatraagheidsmoment I
– Formules standaardvormen
World leading
Experts in Pneumatics
- Zwaartepunt uit center
Niet Lineair
Draaicilinders
Voorbeeld
1. Kracht- en tijdberekening
•
Berekening massatraagheidsmoment I
Of via Software !!!
I = 0,003896 kg.m²
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Draaicilinders
Voorbeeld
1. Kracht- en tijdberekening
•
Berekening hoekversnelling α
Of via Software !!!
α = 2,7924 rad/s²
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Draaicilinders
Voorbeeld
1. Kracht- en tijdberekening
•
Berekening Moment M
Massa en vorm
van het object
(zie BP4 P23)
Hoek in rad.
MassatraagHeidsmoment
I = 0,0039 kg.m²
World leading
Experts in Pneumatics
Tijd nodig voor
verdraaiing
Hoekversnelling
α = 2,79 rad/s²
Verplicht
Draaimoment
M = 10 x I x α
M = 0,11 Nm
Of via Software !!!
M = 0,11 Nm
Niet Lineair
Draaicilinders
Voorbeeld
1. Kracht- en tijdberekening
•
Controle gekozen cilinder MSQB30A
– Te leveren moment
0,109 Nm < 1,64 Nm
↓
OK
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Draaicilinders
Voorbeeld
1. Kracht- en tijdberekening
•
Controle gekozen cilinder MSQB30A
– Te halen draaicyclus
Terugrekenen naar 90° :
1,5 s /180° = 0,75 s / 90°
0,2 s < 0,75 s < 1 s
↓
OK
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Draaicilinders
Voorbeeld
2. Berekening kinetische energie
Lineaire bewegingen
World leading
Experts in Pneumatics
Draaibewegingen
Niet Lineair
Draaicilinders
Voorbeeld
2. Berekening kinetische energie
Of via Software !!!
E = 0,0341 J
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Draaicilinders
Voorbeeld
2. Berekening kinetische energie
•
Controle gekozen cilinder MSQB30A
– Max Ek
0,0341 J < 0,048 J
↓
OK
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Draaicilinders
Voorbeeld
3. Berekening ophanging
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Draaicilinders
Voorbeeld
3. Berekening ophanging
- Controle moment :
0,392 Nm < 5,3 Nm
OK
-Controle krachten :
5,89 N < 363 N
World leading
Experts in Pneumatics
OK
Engineering draaicilinders
Samenvatting
1. Aandrijving :
Kracht- en
tijdberekening
Draaimoment :
M = 10 . I . α
Controle takttijd :
Tabellen
World leading
Experts in Pneumatics
2. Kinetische
energie
3. Mechanische
belastbaarheid
Draaicilinders
Benodigdheden engineering
• Voorwerp
– Massa
– Afmetingen
– Load type / Montage oriëntatie
• Statisch (klemtoepassing)
• Dynamische (draaitoepassing)
• Draaihoek
• Cyclustijd
• Druk
• Model selection BP 4 blz 20
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Grijpers
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Niet Lineair / Gripper
• Wat is een gripper?
• Er zijn 2 type grippers de parallel style
en angular style.
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Grijpers : Berekeningen grijpkracht
Belangrijke parameters :
• Grijpkracht per vinger F
• Aantal vingers n
• Wrijvingscoëfficiënt μ
• Massa object m
Object blijft hangen als
Met veiligheidsfactor a
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Grijpers : Berekeningen grijpkracht
Grijper met 2 vingers
Veiligheidsfactor a = 4
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Grijpers : Berekeningen grijpkracht
Grijper met 3 vingers
Veiligheidsfactor a = 4
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Grijpers : Berekeningen grijpkracht
Grijper met 4 vingers
Veiligheidsfactor a = 4
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Grijpers : Berekeningen grijpkracht
Samenvattend
Model
Aantal vingers
Kracht per vinger
2
10 tot 20 keer m.g
MHS3
3
7 tot 13 keer m.g
MHS4
4
5 tot 10 keer m.g
MHK2
MHZ2
MHS2
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Grijpers : Berekeningen grijpkracht
Voorbeeld 2-puntsgrijper type MHK
Gegevens :
• Buisdiameter 28 mm
• Massa 170 g
• Extern grijpen
• Grijppunt 40 mm
• Druk 0,5 MPa
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Grijpers : Berekeningen grijpkracht
Voorbeeld 2-puntsgrijper type MHK
Oplossing :
1.
Model met minimale opening van 28 mm : MHK2-25D, MHKL2-16D of
MHKL2-20D
2.
Berekening grijpkracht per vinger
–
F = 0,17 kg x 20 x 9,81 m/s² = 33 N
3.
Selectie grijper uit grafiek
MHK2-25D
World leading
Experts in Pneumatics
OK maar groot
MHKL2-16D
NIET OK
MHKL2-20D
OK
Niet Lineair
Grijpers : Berekeningen grijpkracht
Aandachtspunten
Momentbelasting op de grijper :
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Grijpers : Berekeningen grijpkracht
Aandachtspunten
Momentbelasting op de grijper :
Binnen de grafiek blijven
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Grijpers
Benodigdheden engineering
• Voorwerp :
– Massa
– Vorm
2, 3, 4 vingers
– Afmetingen
slag grijper
– Symmetrie ten opzichte van grijper
– Maximale grijpkracht
• Druk
• Omgeving (clean room, stofvrij,...)
• Selectie BP 4 blz 366
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Grippers / Theorie Parallel Style
Opdracht
Gegevens:
MHZ2-32D bij 5bar F = 150N
Staal op staal µ = 0.4
Vraag:
Wat is de massa die de gripper maximaal mag
oppakken volgens SMC richtlijnen?
Antwoord: 3 kg
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Opdracht Grijper
Gegevens
• Massa 0,1kg
• Kubus van 25mm
• Wrijvingscoëfficiënt µ = 0,2
Opdracht
Selecteer een grijper
Mijn Keuze MHZ2-25D
World leading
Experts in Pneumatics
Niet Lineair
Einde
Vragen ?
Dank voor Uw aandacht
World leading
Experts in Pneumatics