Ontwerpen in de pneumatiek

World leading

Experts in Pneumatics

Mec

han

ica

in d

e p

neu

mat

iek

Ontwerpen in de pneumatiek

World leading


Dimensioneren = cilinders + ventielen + luchtverzorging

World leading


Overzicht soorten cilinders

World leading


Overzicht soorten ventielen

Losse ventielen Manifolds

Ventieleilanden

World leading


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


Begrip Load factor aandrijvingDefiniëring

• Load factor ɳ = benodigde kracht

theoretische kracht

• Hoe groter de overdimensionering, hoe kleiner de load factor.

World leading


Begrip Load factor aandrijvingDynamische 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


Bij een horizontale beweging gaan we uit van: η = 0,7

Bij een verticale beweging gaan we uit van: η = 0,5

Begrip Load factor aandrijvingDynamische aandrijving

World leading


Start Model Selection

Geef ingavevelden als volgt in :

Cilindertype : C85

Ventieltype : SY

Slangtype : TU

Begrip Load factor aandrijvingModel selection

World leading


Nie

t L

inea

ir Kinetische energie in de pneumaticaEinde 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


Nie

t L

inea

ir Kinetische energie in de pneumaticaEinde slag - buffering

3 manieren om kinetische energie op te vangen

• Rubberbuffer

• Luchtbuffer

• Hydraulische schokdemper

World leading


Nie

t L

inea

irKinetische energie in de pneumaticaEinde slag – bufferingRubber buffer vs luchtbuffer

Voorbeeld CJ2

World leading


Nie

t L

inea

irEnergie in de pneumaticaEinde slag – bufferingLuchtbuffer vs schokdemper

Voorbeeld MY1 vanaf Ø 16 (2)

World leading


Nie

t L

inea

ir Energie in de pneumaticaSchokdempers

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


Nie

t L

inea


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


Nie

t L

inea


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


Nie

t L

inea

ir Energie in de pneumaticaBerekening schokdempers

Benodigde parameters

• Botssnelheid (collision speed)

• Massa

• Druk

• Zuigerdiameter cilinder

• Slag stootdemper

• Hoogte vallend object indien verticaal

• Aantal cycli per tijdseenheid

World leading


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


Begrip statisch momentZijwaartse belasting op cilinder

Moment = Kracht F x Slag s

World leading


Voorbeeld C55 cilinder

Begrip statisch momentZijwaartse belasting op cilinder

World leading


Nie

t L

inea

ir Begrip statisch momentZijwaartse belasting

Standaard cilinders

• Welke elementen vangen zijwaartse belasting inwendig op ?– Geleidering – Neuslager

Reactiekoppel

World leading


Nie

t L

inea

ir Zuigerstangloze cilinders

Waarom kiezen voor zuigerstangloze cilinder ?

• Inbouwbeperkingen

• Montagemogelijkheden object

World leading


Nie

t L

inea


Bepalende factoren in keuze

• Aandrijving → Model Selection– Werkdruk– Massa werkstuk

• Ophanging → Guide Cilinder Selection– Massa te dragen– Momenten te weerstaan

World leading


Nie

t L

inea


Controle ophanging

• Voldoet de ophanging van cilinder MY1H40-500 ??

World leading


Nie

t L

inea


Controle ophanging : bepalende berekeningen

1. Massa te dragen

2. Statisch momenta. Berekening zwaartepuntb. Berekening verschillende mom

enten

3. Dynamisch moment a. Impact snelheidb. Bufferingc. Berekenen verschillende mom

enten

4. Totale load factor

5. Kinetische energie

World leading


Nie

t L

inea

ir Zuigerstangloze cilindersMassa te dragen

– Sommatie alle massa‘s

– Controle grafiek / Berekening load factor voor massa

Terug

World leading


Nie

t L

inea

ir Zuigerstangloze cilindersBerekening zwaartepunt

– Alle objecten apart met respectievelijk zwaartepunt

– Bepaling zwaartepunt samenstelling

Terug

World leading


Nie

t L

inea

ir Zuigerstangloze cilindersBerekening statische momenten (1)

– Algemene berekeningen

World leading


Nie

t L

inea


– Berekening M2 en M3

World leading


Nie

t L

inea


– Bepaling load factoren voor M2 en M3

M2

M3

Terug

World leading


Nie

t L

inea

ir Zuigerstangloze cilindersBerekening dynamische momenten (1)

– Berekening van een dynamisch moment

World leading


Nie

t L

inea


– Berekening M1E en M3

World leading


Nie

t L

inea


– Bepaling load factoren voor M1E en M3E

M1E

M3E

Terug

World leading


Nie

t L

inea

ir Zuigerstangloze cilindersTotale load factor α

– Som van alle load factoren

Terug

World leading


Nie

t L

inea

ir Zuigerstangloze cilindersKinetische energie einde slag

– Afhankelijke factoren• Massa• Snelheid• Druk• zuigeroppervlak

World leading


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 Guide Selection Software– Resultaat :

• Grootte geleiding

World leading


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


Keuze standaardcomponenten

• Cilinders– Klassieke cilinders

• Tot en met diameter 25 mmISO cilinder C85

• Vanaf diameter 32 mmISO cilinder C(P)96

World leading



• Cilinders– Compactcilinders

• Diameters 12 mm tot en met 200 mmCQ2

World leading



• Cilinders– Geleidecilinders met glijgeleiding (stangen)

• MGP

World leading



• Cilinders– Geleidecilinders met

glijtafel• MXS

World leading



• Cilinders– Zuigerstangloze cilinders

• MY1

World leading



• Ventielen– Losse ventielen

• SY

– Manifold• SY

– Ventieleiland• VQC

World leading



• 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: 0,8MPazeer soepel, knik herstellendde meest toegepaste leiding in de pneumatiek

World leading



• Luchtverzorging– Filters

• AF

– Reduceerventielen• AR

– Olienevelaars• AL

World leading


Nie

t L

inea

irDraaicilindersOverzichtVaantype Tandheugeltype

World leading


Nie

t L

inea

ir

• Voldoet draaicilinder MSQB30A ??

– Gegevens : • Druk = 0,3 MPa• Montage verticaal• Draaihoek = 180°• Draaitijd = 1,5 s

DraaicilindersVoorbeeld

World leading


Nie

t L

inea

ir

• Voldoet draaicilinder MSQB30A ??

1. Kracht- en tijdberekening• Benodigd draaimoment

• Controle cyclustijd


3. Controle ophanging


World leading


Nie

t L

inea

ir

1. Kracht- en tijdberekening– Benodigd draaimoment M


2

.2..t

IIM a

World leading


Nie

t L

inea

ir

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


I = m·r2

r

m

World leading


Nie

t L

inea

ir


• Begrip massatraagheidsmoment I

– Formules standaardvormen - Zwaartepunt uit center


World leading


Nie

t L

inea

ir


• Berekening massatraagheidsmoment I


Of via Software !!!

I = 0,003896 kg.m²

World leading


Nie

t L

inea

ir


• Berekening hoekversnelling α


Of via Software !!!

α = 2,7924 rad/s²

World leading


Nie

t L

inea

ir


• Berekening Moment M


Of via Software !!!

M = 0,11 Nm

Massa en vorm van het object(zie BP4 P23)

Hoek in rad.Tijd nodig voor

verdraaiing

Massatraag-Heidsmoment

I = 0,0039 kg.m²

Hoekversnellingα = 2,79 rad/s²

Verplicht DraaimomentM = 10 x I x αM = 0,11 Nm

World leading


Nie

t L

inea

ir


• Controle gekozen cilinder MSQB30A– Te leveren moment


0,109 Nm < 1,64 Nm

↓

OK

World leading


Nie

t L

inea

ir


• Controle gekozen cilinder MSQB30A– Te halen draaicyclus


0,2 s < 0,75 s < 1 s

↓

OK

Terugrekenen naar 90° :

1,5 s /180° = 0,75 s / 90°

World leading


Nie

t L

inea

ir

2. Berekening kinetische energie

Lineaire bewegingen Draaibewegingen


World leading


Nie

t L

inea

ir



Of via Software !!!

E = 0,0341 J

World leading


Nie

t L

inea

ir


• Controle gekozen cilinder MSQB30A– Max Ek


0,0341 J < 0,048 J ↓

OK

World leading


Nie

t L

inea

ir

3. Berekening ophanging


World leading


Nie

t L

inea

ir

3. Berekening ophanging


- Controle moment :

0,392 Nm < 5,3 Nm OK

-Controle krachten :

5,89 N < 363 N OK

World leading


Engineering draaicilindersSamenvatting 1. Aandrijving :

Kracht- en tijdberekening


3. Mechanische belastbaarheid

Draaimoment :

M = 10 . I . α

Controle takttijd :

Tabellen

World leading


• Voorwerp– Massa– Afmetingen– Load type / Montage oriëntatie

• Statisch (klemtoepassing)• Dynamische (draaitoepassing)

• Draaihoek

• Cyclustijd

• Druk

• Model selection BP 4 blz 20

DraaicilindersBenodigdheden engineering

World leading


GrijpersN

iet

Lin

eair

World leading


Nie

t L

inea

ir Niet Lineair / Gripper

• Wat is een gripper?

• Er zijn 2 type grippers de parallel style en angular style.

World leading


Nie

t L

inea

ir 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


Nie

t L

inea

ir Grijpers : Berekeningen grijpkrachtGrijper met 2 vingers

Veiligheidsfactor a = 4

World leading


Nie

t L

inea



World leading


Nie

t L

inea

ir Grijpers : Berekeningen grijpkrachtSamenvattend

Model Aantal vingers Kracht per vinger

MHK2

MHZ2 2 10 tot 20 keer m.g

MHS2

MHS3 3 7 tot 13 keer m.g

MHS4 4 5 tot 10 keer m.g

World leading


Nie

t L

inea

ir Grijpers : Berekeningen grijpkrachtVoorbeeld 2-puntsgrijper type MHK

Gegevens :• Buisdiameter 28 mm

• Massa 170 g

• Extern grijpen

• Grijppunt 40 mm

• Druk 0,5 MPa

World leading


Nie

t L

inea

ir Grijpers : Berekeningen grijpkrachtVoorbeeld 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 MHKL2-16D MHKL2-20D

OK maar groot NIET OK OK

World leading


Nie

t L

inea

ir Grijpers : Berekeningen grijpkrachtAandachtspunten

Momentbelasting op de grijper :

World leading


Nie

t L

inea

ir Grijpers : Berekeningen grijpkrachtAandachtspunten

Momentbelasting op de grijper :

Binnen de grafiek blijven

World leading


Nie

t L

inea

ir

• 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

GrijpersBenodigdheden engineering

World leading


Nie

t L

inea

ir 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 magoppakken volgens SMC richtlijnen?

Antwoord: 3 kg

World leading


Nie

t L

inea

ir Opdracht Grijper

Gegevens

• Massa 0,1kg

• Kubus van 25mm

• Wrijvingscoëfficiënt µ = 0,2

Opdracht

Selecteer een grijper

Mijn Keuze MHZ2-25D

World leading


Nie

t L

inea

ir

EindeVragen ?

Dank voor Uw aandacht

Ontwerpen in de pneumatiek

Documents

Transcript of Ontwerpen in de pneumatiek