Arbeitsprogramm zum Thema: Arbeitsprogramm "Hydraulik- und Pneumatiksysteme" Basis.

MINISTERIUM FÜR BILDUNG UND WISSENSCHAFT DER RUSSISCHEN FÖDERATION

BUNDESBILDUNGSAGENTUR

Bundesland Bildungseinrichtung höhere berufliche Ausbildung

"Südrussische Staatliche Universität für Wirtschaft und Dienstleistung" (GOU VPO "YURGUES")

HYDRAULIK. HYDRAULIK UND PNEUMATIK

SYSTEME IN AUTOS UND GARAGENAUSRÜSTUNG

Werkstatt

für Vollzeit- und Teilzeitstudierende der Fachrichtungen 190603 "Service für Transport und technologische Maschinen und Geräte"

(Autotransport), 190601 "Automobil- und Automobilindustrie"

UDC 629.3.01 (076) BBK 39.33-08ya73 G464

Zusammengestellt von:

Kandidat der Technischen Wissenschaften, außerordentlicher Professor des Departements für Energie und Lebenssicherheit

IN UND. Timtschenko

ICH K. Guguev

außerordentlicher Professor des Fachbereichs" Autowerkstatt, Organisation und Verkehrssicherheit"

KI Shilin

Assistentin der Abteilung "Energie und Lebenssicherheit"

AG Iliev

Gutachter:

Doktor der Technischen Wissenschaften, Professor der Abteilung "Energie und Lebenssicherheit"

Kandidat der Technischen Wissenschaften, außerordentlicher Professor am Lehrstuhl "Automotive Service, Organisation und Verkehrssicherheit"

S.G. Solowjew

G464 Hydraulik. Hydraulische und pneumatische Systeme in PKW und Werkstattausrüstung: Werkstatt / zusammengestellt von V.I. Timchenko, I. K. Guguev, A. I. Shilin, A. G. Ich glaube. - Minen: Verlag

in YURGEN, 2007 .-- 57 p.

Der Workshop besteht aus acht Forschungslaborarbeiten, kurzen Erläuterungen zur Durchführung dieser Arbeiten und den wesentlichen theoretischen Grundlagen der Lehrveranstaltung „Hydraulik. Hydraulische und pneumatische Systeme in Autos und Werkstattausrüstungen “und Bibliographie.

UDC 629.3.01 (076) BBK 39.33-08ya73

© Südrussische Staatliche Universität für Wirtschaft und Dienstleistung, 2007

© Timchenko V.I., Guguev I.K., Shilin A.I., Iliev A.G. 2007

EINLEITUNG

Die Laborwerkstatt soll methodische Hilfestellungen bei der Durchführung von Laborarbeiten in der Disziplin „Hydraulik. Hydraulische und pneumatische Systeme in Autos und Werkstattausrüstungen "von Fachstudenten 190603" Service von Transport- und technologischen Maschinen und Geräten (Autotransport), 190601 "Automobile und Automobilindustrie" Vollzeit- und Teilzeitausbildung.

Zu Beginn des Unterrichts müssen die Schüler folgende Arbeiten erledigt haben:

1. Studieren Sie die Anweisungen für die entsprechenden Laborarbeiten.

2. Bereiten Sie eine "Reserve" vor, die Folgendes umfasst:

− Berufsbezeichnung;

- der Zweck der Arbeit;

− grundlegende theoretische Bestimmungen;

− Schema und Beschreibung des Versuchsaufbaus (maßstabsgetreue Einheit eines Autos oder Werkstattausrüstung);

− Beschreibung des Funktionsprinzips des hydraulischen oder pneumatischen Systems, des Ablaufs der Versuchsdurchführung;

− experimentelle Datentabelle;

− Tabelle der Berechnungsergebnisse.

Nach Abschluss der Arbeit unterschreibt der Lehrer die Tabelle der experimentellen Daten. Die Berechnung eines Versuchs erfolgt schriftlich. Die Berechnung jedes Wertes erfolgt durch die Formel: der erforderliche Wert, die Berechnungsformel, Zahlenwerte, Zahlenergebnis, Dimension.

Über Laborarbeiten erstellt der Student einen Bericht, der Folgendes enthält:

− gefüllte Tabellen mit Beobachtungen und Berechnungen;

− detaillierte Berechnung eines Experiments;

− Graphen von Abhängigkeiten von funktionalen Größen;

- Schlussfolgerungen.

Um einen Laborbericht zu verteidigen, muss ein Student wissen:

− notwendiges theoretisches Material;

− das Gerät einer Versuchsanlage (vollwertige Einheit eines Autos oder einer Garagenausrüstung);

− erforderliche Berechnungsformeln;

− Antworten auf Sicherheitsfragen.

Student, der nicht über die vorherigen drei berichtet hat Labor arbeit, zur Durchführung von Nacharbeiten ist nicht gestattet.

Laborarbeit Nr. 1 FORSCHUNG ZU KÜHLVERFAHREN IN AUTOMOBILMOTOREN

Ziele und Ziele:

1) Untersuchen Sie die Abhängigkeiten von hydrodynamischen Parametern - Durchfluss, Druck, Kühlmitteltemperatur in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit Kurbelwelle, Fahrzeuggeschwindigkeit.

2) Entwickeln Sie schematische Darstellungen von Kühlprozessen im kleinen und großen Kreis.

3) Führen Sie experimentelle Tests mit einem fahrenden Fahrzeug durch.

4) Entwerfen Sie einen hydraulischen Kühlkreislauf.

Zusammenfassung der Theorie

1) Zweck von Kühlsystemen.

2) Die Hauptelemente des hydrodynamischen Kühlsystems.

3) Eigenschaften der verwendeten Kühlmittel: Dichte, Kristallisationstemperatur, spezifisches Gewicht, kinematische Viskositätskoeffizienten, thermische und volumetrische Ausdehnung, Wärmekapazität.

6) Bestimmung der Hauptparameter des hydrodynamischen Kühlsystems: Durchfluss, Geschwindigkeit, Druck, Temperatur.

7) Messgeräte zur Überwachung des optimalen Betriebs des Kühlsystems.

Abbildung 1.1 - Motorkühlsystem VAZ 2106

Erklärung der Abbildung:

1. Das Rohr zum Ablassen der Flüssigkeit vom Heizkörper zur Kühlmittelpumpe.

2. Kühlmittelablassschlauch vom Einlassrohr.

3. Kühlmittelablassschlauch vom Heizungskühler.

4. Schlauch zur Flüssigkeitszufuhr zum Heizkörper.

5. Bypassschlauch Thermostat.

6. Auslass des Kühlmantels.

7. Kühlerversorgungsschlauch.

8. Ausgleichsbehälter.

9. Tankdeckel.

10. Schlauch vom Kühler zum Ausgleichsbehälter.

11. Kühlerkappe.

12. Auslassventil (Dampf) verstopfen.

13. Einlassventil.

14. Oberer Kühlerbehälter.

15. Kühlereinfüllstutzen.

16. Kühlerrohr.

17. Kühlrippen des Kühlers.

18. Lüfterhaube.

19. Ventilator.

20. Antriebsriemenscheibe der Kühlmittelpumpe.

21. Gummifuß.

22. Fenster an der Seite des Zylinderblocks für die Kühlmittelzufuhr.

23. Halter für Öldichtung.

24. Wälzlager der Kühlmittelpumpe.

25. Pumpendeckel.

26. Nabe der Lüfterriemenscheibe.

27. Pumpenrolle.

28. Feststellschraube.

29. Öldichtungsmanschette.

30. Pumpengehäuse.

31. Pumpenlaufrad.

32. Das Einlassrohr der Pumpe.

33. Kühlertank unten.

34. Kühlerauslassschlauch.

35. Keilriemen.

36. Kühlmittelpumpe.

37. Kühlmittelzulaufschlauch zur Pumpe.

38. Thermostat.

39. Gummieinsatz.

40. Einlass-Abzweigrohr.

41. Hauptventil.

42. Bypass-Ventil.

43. Thermostatgehäuse.

44. Anschluss des Bypass-Schlauches.

45. Schlauchanschluss zur Kühlmittelversorgung der Pumpe.

46. Thermostatabdeckung.

47. Arbeitselement Kolben.

Theoretische Informationen. Das Kühlsystem ist so konzipiert, dass überschüssige Wärme von Motorteilen zwangsweise abgeführt und an die Umgebungsluft abgegeben wird. Dadurch entsteht ein gewisses Temperaturregime bei dem der Motor nicht überhitzt und nicht unterkühlt. Wärme wird in Motoren auf zwei Arten abgeführt: flüssig oder Luft. Diese Systeme absorbieren 25–35 % der bei der Kraftstoffverbrennung erzeugten Wärme. Die Temperatur des Kühlmittels im Zylinderkopf muss 80–95 °C betragen. Dieses Temperaturregime ist am vorteilhaftesten, gewährleistet einen normalen Motorbetrieb und sollte sich je nach Umgebungstemperatur und Motorlast nicht ändern. Die Temperatur während des Arbeitszyklus des Motors variiert von 80–120 °C am Ende des Abstiegs bis 2000–2200 °C am Ende der Verbrennung des Gemischs.

Wenn der Motor nicht gekühlt wird, dann sind die Gase mit hohes Fieber Motorteile erwärmen und ausdehnen. Das Öl an den Zylindern und Kolben brennt aus, Reibung und Verschleiß nehmen zu, und eine übermäßige Ausdehnung der Teile führt zum Festfressen der Kolben in den Motorzylindern und der Motor kann ausfallen. Um negative Einflüsse durch Überhitzung des Motors zu vermeiden, muss dieser gekühlt werden.

Eine übermäßige Kühlung des Motors beeinträchtigt jedoch seine Leistung. Bei Unterkühlung des Motors kondensieren Kraftstoffdämpfe an den Zylinderwänden, waschen den Schmierstoff ab und verdünnen das Öl im Kurbelgehäuse. Unter diesen Bedingungen kommt es zu einem starken Verschleiß der Kolbenringe, Kolben, Zylinder und der Wirkungsgrad und die Leistung des Motors lassen nach. Normale Arbeit Kühlsystem hilft, die höchste Leistung zu erzielen, den Kraftstoffverbrauch zu senken und die Lebensdauer des Motors ohne Reparatur zu verlängern.

Die meisten Motoren haben Flüssigkeitssysteme Kühlung (offen oder geschlossen). Bei einem offenen Kühlsystem ist der Innenraum direkt mit der umgebenden Atmosphäre verbunden. Ausschüttung erhalten geschlossene Systeme Kühlung, bei der der Innenraum nur periodisch über spezielle Ventile mit der Umgebung kommuniziert wird. Diese Kühlsysteme erhöhen den Siedepunkt des Kühlmittels und reduzieren dessen Abkochen.

Elektrisches Thermopuls-Manometer

Ein Thermoimpuls-Elektromanometer besteht aus einem Sensor und einem Zeiger, die die Eigenschaft einer Bimetallplatte nutzen, sich bei Temperaturänderungen zu verformen. Im Messsensor befindet sich das Aktivmetall unten, d.h. von der Seite der Kontakte. Die Bimetallplatte hat eine U-Form, an einer Schulter der Platte befindet sich eine Heizwicklung. Die andere Schulter der Platte ist von der "Masse" isoliert und an einer beweglichen Halterung befestigt. Im Sensorkörper ist eine Membran befestigt. Wenn sich der Druck ändert, biegt es sich und ändert die Kraft der elastischen Platte, die die Kontakte schließt.

Bei der Anzeige hat die Bimetallplatte mit Wicklung ebenfalls eine U-Form. Eine Schulter der Platte ist am Träger befestigt und die andere ist schwenkbar mit dem Ohrring verbunden, der einstückig mit dem Pfeil ist. Der Ohrring ist schwenkbar mit einem elastischen Traghaken verbunden.

Funktionsprinzip

Das Thermoimpuls-Manometer funktioniert wie folgt. Vor dem Einschalten des Zündschalters wird der bewegliche Kontakt des Sensors mit geringem Kraftaufwand gegen den Festkontakt gedrückt und der Zeigerpfeil befindet sich nach links

"Null". Bei eingeschalteter Zündung erscheinen vor dem Anlassen des Motors kurzzeitige Stromimpulse im Sensor- und Anzeigekreis, während sich das aktive Metall der Anzeigeplatte ausdehnt und die Platte verformt, und der Instrumentenpfeil bewegt sich nach rechts bis zur Teilung “ Null". Dadurch kann der Fahrer den Zustand des Geräts beurteilen. Die Stromimpulse sind kurzlebig, da beim Erhitzen der Bimetallplatte des Sensors die Kontakte bei einer leichten Auslenkung der Platte öffnen.

Tabelle 1.1 - Experimentelle Daten

Notiz. ∆P – Druckverlust, V – Fahrzeuggeschwindigkeit, n – Kurbelwellenumdrehungen, V w – Kühlmitteldrehzahl, t cool – anfängliche Kühlmitteltemperatur, G – Kühlmittelverbrauch, t | 2, 0 С - Endtemperatur des Kühlmittels in der Variante mit kleinem Kühlkreis; t || 2, 0 С - die Endtemperatur des Kühlmittels in großer Kreis Kühlung.

Es gilt, experimentelle Daten mit theoretischen zu vergleichen und Rückschlüsse auf die Optimierung der Betriebsweise von Kühlsystemen in Fahrzeugen zu ziehen, die die Verkehrssicherheit gewährleisten.

Kontrollfragen:

1) Listen Sie die Elemente lokaler Widerstände im Kühlsystem auf.

2) Geben Sie die Eigenschaften von Radiatoren und Axiallüftern an.

3) Zeigen Sie ein schematisches Diagramm der Bewegung des Kühlmittels im System.

4) Nennen Sie die Arten von Kühlmitteln.

5) So ermitteln Sie den Pumpenkopfverlust im System.

6) Was bestimmt den Druck und die Temperatur des Kühlmittels im System.

Laborarbeit Nr. 2 FORSCHUNG DES AUTOSCHMIERSYSTEMS

Ziele und Ziele:

1) Untersuchen Sie die Bewegungsarten und Eigenschaften der Flüssigkeit (Auto, Motor, Getriebeöle), den Zweck des Schmiermittels.

2) Untersuchung der hydraulischen Eigenschaften des Schmiersystems: Durchfluss, Druck, lokale Widerstände - im Schmiersystem (Filter, Leitung, Kanäle).

3) Abhängigkeiten der Schmierparameter von der Motortemperatur zeigen.

Kurzinfo aus der Theorie:

1) Der Zweck des Schmiersystems.

2) Die Hauptelemente des hydraulischen Schmiersystems.

3) Die Eigenschaften des Arbeitsfluids: Dichte, Gefrierpunkt, spezifisches Gewicht, Koeffizienten der kinematischen Viskosität, Wärmeausdehnung und Volumenausdehnung.

4) Das Funktionsprinzip des Systems, Störungen, Ursachen, Behebung von Störungen.

5) Arten von lokalen Widerständen im System.

6) Bestimmung der Hauptparameter des hydrodynamischen Schmiersystems: Durchfluss, Geschwindigkeit, Druck.

7) Messgeräte zur Überwachung des optimalen Betriebs des Schmiersystems.

Das Motorschmiersystem dient der Ölversorgung der reibenden Oberflächen der Teile, wodurch die Reibung zwischen ihnen und deren Verschleiß verringert werden und auch der Verlust der Motorleistung zur Überwindung von Reibungskräften verringert wird. Während des Motorbetriebs zirkuliert das zwischen den Teilen eingebrachte Öl ständig, kühlt die Teile und transportiert ihre Verschleißprodukte ab. Eine dünne Ölschicht auf Kolben, Kolbenringen und Zylindern reduziert nicht nur den Verschleiß, sondern verbessert auch die Motorkompression.

Das Schmiersystem besteht aus einer Reihe von Geräten und Einheiten zum Lagern, Zuführen, Reinigen und Kühlen von Öl:

− Motorölwanne;

- Ölaufnahme;

− grober Ölfilter;

− Ölfilter Feinreinigung;

- Ölpumpe;

- Ölpipelines;

− Ölkühler;

− kontrollieren und messen Geräte und Sensoren.

Kompressor ist die Druckluftquelle, die alle Einheiten des pneumatischen Systems speist. In Lkw und Bussen kommen einstufige, zweizylindrige, einfachwirkende Kompressoren zum Einsatz.

Die Kompressorleistung hängt von der Motordrehzahl ab n, Hub und Kolbendurchmesser. Es liegt im Bereich (40¸ 170) l / min bei n= 1000 Minuten -1. Die vom Kompressor aufgenommene Leistung beträgt (0,5¸ 2,2) kW (0,7¸ 3,0 PS).

Um Energiekosten für den Kompressorantrieb zu sparen, ist vorgesehen, die Luftzufuhr zum System abzuschalten, wenn der Druck darin einen vorbestimmten Wert (7,0 - 7,3 kg / cm 2) erreicht. Bei diesem Druck löst der Druckregler aus und öffnet den Zugang zu Druckluft in der Entladevorrichtung.

Im Auto ZIL-130 gibt der Druckregler Druckluft durch einen horizontalen Kanal in den Verdichterzylinderblock unter den Kolben 1 des in Abb. 8.2. Die Stößel durch die Stößel 2 öffnen die Einlassventile 3 beider Zylinder und verbinden den Hohlraum der Zylinder miteinander. Somit wird die Luft nicht komprimiert, sondern von Zylinder zu Zylinder gepumpt, ohne in das System zu gelangen. (Die theoretische spezifische Arbeit, die im Kompressor aufgewendet wird, wird durch die Formel bestimmt, aus der ersichtlich ist, dass bei gleichen Luftdrücken zu Beginn R 1 und am Ende R 2 Kompressionsvorgänge, es ist null). Sinkt der Luftdruck im Fahrzeugsystem auf ein bestimmtes Niveau (5,6¸ 6 kg / cm2), stoppt der Druckregler die Luftzufuhr und verbindet den Unterkolbenraum mit der Atmosphäre. Die Kolben 1 werden abgesenkt, wodurch die Einlassventile 3 freigegeben werden, und der Kompressor beginnt, Luft in das pneumatische System zu pumpen.

Druck-Regler- dient der automatischen Aufrechterhaltung des erforderlichen Luftdrucks im pneumatischen System. Es begrenzt die minimalen und maximalen Druckgrenzen im PS, indem es dem Kompressor-Entlaster Druckluft zu- oder abführt und gleichzeitig sicherstellt, dass die Luftzufuhr des Kompressors zum System ein- oder ausgeschaltet wird.

In Haushaltsfahrzeugen werden zwei Arten von Druckreglern verwendet: mit Kugelhähnen und Membranventilen. Ein Druckregler mit Kugelhahn AR-10 ist in Abb. 8.3.

Im Körper 6 befinden sich zwei Kugelhähne 4 und 5, die auf die Stange 3 wirken, die über die Kugel 2 mit der Stellfeder 9 verbunden ist. Wenn der Druck im pneumatischen System unter dem Maximum liegt, hält die Feder 9 die Einlaßventil 5 gegen den Sitz im Körper 6 und den Hohlraum gedrückt, in dem der Verdichterentlaster mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Übersteigt der Druck im System das Maximum, so öffnet das Einlassventil 5 unter Einwirkung der Druckkraft die Öffnung und gleichzeitig schließt das Auslassventil 4 den Auslass des Stutzens 8. In dieser Stellung die Verbindung des Verdichterentlasterraums mit der Atmosphäre ist unterbrochen. Die Druckluft strömt durch das Einlassventil 5 und tritt in den Kompressorentlaster ein.

Die Obergrenze des Drucks wird durch die Kappe 1 eingestellt (die Spannung der Feder 9 wird verändert). Die Druckdifferenz, bei der der Druckregler ein- oder ausgeschaltet wird, wird durch Ändern der Anzahl der Dichtungen 7 unter dem Körper 6 des Auslassventils eingestellt. Wenn die Dichtungen entfernt werden, erhöht sich die Druckdifferenz, wenn die Dichtungen hinzugefügt werden, nimmt sie ab.

Der Druckregler AR-11 ist am Zylinderblock des Kompressors befestigt und unterscheidet sich vom AR-10 durch das Vorhandensein von zwei Filtern am Einlass und Auslass, was die Zuverlässigkeit erhöht.

Öl-Feuchtigkeitsabscheider(Abb. 8.4) - wird vor den Zylindern installiert und dient dazu, die vom Kompressor kommende Druckluft von Öl und Feuchtigkeit zu reinigen. Das Öl hat eine schädliche Wirkung auf die Gummiteile des pneumatischen Systems und Wasserdampf, der in den Komponenten des Systems kondensiert, wenn negative Temperaturen einfrieren, was zu einer Fehlfunktion der Hauptelemente des pneumatischen Systems des Autos führt.

Im Gehäuse 1 ist ein Rückschlagventil 2 eingebaut, das von einer Feder 3 gegen den Sitz gedrückt wird. Das Gehäuse wird mit einem Stopfen 4 verschlossen beim Anziehen der konischen Spitze der Spannstange 6). Luft aus dem Kompressor tritt in Loch A ein, strömt durch das Messinggewebe von Element 5, trennt sich von Öl und Feuchtigkeit, tritt in das Stangenloch ein und tritt durch Drücken des Rückschlagventils in die mit dem Zylinder verbundene Rohrleitung aus.

Das auf dem Rost verbleibende Öl und die Feuchtigkeit laufen in das Glas 7 ab. Zum Ablassen des Kondensats ist im unteren Teil des Glases ein Ablasshahn eingebaut.

Um die Zuverlässigkeit des pneumatischen Systems zu erhöhen und das Einfrieren von Kondensat zu verhindern, wird eine Frostschutzpumpe verwendet, die zwischen dem Öl-Feuchte-Abscheider und dem Druckregler installiert wird. Es dient dazu, dem pneumatischen System, das sich in einem speziellen Tank befindet, eine Portion frostbeständiger Flüssigkeit zuzuführen.

Die Frostschutzpumpe sollte nur in der kalten Jahreszeit betrieben werden. Bei warmem Wetter wird es entfernt. Es ist mit einer Mischung aus Ethyl- (300 cm 3) und Isoamyl- (2 cm 3) Alkoholen gefüllt.

Luftzylinder- dienen zum Sammeln von Druckluft im Kompressor. Dank ihnen arbeitet der Kompressor für kurze Zeit unter Last, und wenn ein bestimmter Druck in den Zylindern erreicht ist, wird er für eine Weile entlastet, bis eine bestimmte Menge Luft aus ihnen verbraucht wird.

Je nach Druckluftverbrauch der Verbraucher ist eine gewisse Reserve erforderlich, die bei einer plötzlichen Abschaltung des Kompressors für eine bestimmte Betriebsdauer des pneumatischen Systems ausreichen soll.

Das Gesamtvolumen der Zylinder beeinflusst den Betrieb des Kompressors. Beim Einbau großer Zylinder schaltet der Kompressor seltener ein, läuft aber länger, was zu Überhitzung und Leistungseinbußen führen kann. Bei geringen Lautstärken verkürzt sich die Dauerbetriebszeit des Kompressors, die Einschalthäufigkeit erhöht sich jedoch.

Am gebräuchlichsten Luftballon besteht aus einem zylindrischen Mantel und zwei daran angeschweißten gestanzten gebogenen Enden. An den Zylindern sind an den Böden und am Mantel von oben und unten Naben mit Gewindebohrungen zum Anschluss von Luftkanälen und Ablassventilen angeschweißt. Nach dem Schweißen werden die Zylinder außen und innen mit einem korrosionsbeständigen Lack beschichtet und unter einem Druck von (12 - 20) kg/cm 2 auf Dichtheit geprüft.

Sicherheitsventil- zum Schutz des pneumatischen Systems vor übermäßigem Anstieg des Luftdrucks im Falle einer Fehlfunktion des automatischen Druckreglers. Es ist auf einem der Luftzylinder installiert.

In den Ventilkörper 2 (Abb. 8.5) ist an einem Ende ein Nippel 1 mit Sitz für Ventil 3 und am anderen Ende eine Einstellschraube 6 eingeschraubt, durch die die Stahlkugel auf den Sitz gedrückt wird integraler Schaft 7 durch die Kraft der Feder 4. Die Feder wird auf den maximalen Druck (9¸ 9,5) kg / cm 2 eingestellt, bei dem die Luft die Kugel aus der Pfanne drückt und in die Atmosphäre entweicht. Das Ventil wird mit Schraube 6 eingestellt und mit einer Kontermutter 5 gesichert.

Prüfe Ventile- dienen dazu, Luftaustritt aus den Flaschen in die Atmosphäre zu verhindern, wenn ein Teil des Systems, der mit anderen Flaschen verbunden ist, beschädigt wird oder wenn der Druck in dem System, das den Kompressor mit den Flaschen verbindet, stark abfällt. Sie werden am Eingang zu den Luftzylindern installiert.

Das Rückschlagventil in Abb. 8.6, besteht aus einem Körper 1, einem Rohr mit Löchern 2, einem Plattenventil 3 und einer Feder 4. Dieses Ventil ist im Zylinder eingebaut. Die Möglichkeit der Ansammlung von Kondensat darin und das Einfrieren des Ventils sind ausgeschlossen, weil das Kondensat fließt in den Luftzylinder.

Ablassventile- ausgelegt für die regelmäßige Kondensatableitung aus allen Zylindern und Öl-Feuchtigkeitsabscheider. Durch Kippen des Ventils 3 mit dem Ring 5 wird das Kondensat abgeführt. Die Feder 2 drückt das Ventil im Normalzustand gegen den Sitz 4 . Mit dem Fitting 1 wird das Ventil in den Zylinder eingeschraubt.

Bundeszentrale für Bildung

Staatliche Universität Pskow

PNEUMATISCHE UND HYDRAULISCHE SYSTEME

KRAFTFAHRZEUGE UND GARAGE

AUSRÜSTUNG

Pädagogisch - methodisches Handbuch

Einführung

Breite Anwendung von hydraulischen und pneumatischen Systemen bei der Verwendung Fahrzeugtechnik und Garagenausstattung fällig gewisse Vorteile vor anderen Antriebsarten (insbesondere einem mechanischen Antrieb), die es ermöglichen, die bei der Konstruktion formulierten Aufgabenstellungen umzusetzen.

Durch den Einsatz eines volumetrischen Hydraulikantriebs ist es möglich, bei geringem spezifischem Gewicht eine hohe Ausgangsleistung zu erzielen. Die Möglichkeit, große Übersetzungsverhältnisse zu schaffen, stufenlose Drehzahlregelung des Abtriebsgliedes, einfacher und zuverlässiger Schutz vor Überlastung, einfache Umrüstung in translatorische Energiesysteme Straßenfahrzeuge(, Antrieb, Bohrinseln, Hubarbeitsbühnen, Karosseriehebearbeiten usw.).

Ein dynamischer hydraulischer Antrieb (insbesondere ein Drehmomentwandler - Gasturbinenmotor) wird häufig in Automatikgetrieben von Personenkraftwagen und Lastkraftwagen verwendet. Mit Hilfe eines Gasturbinenmotors können solche Fähigkeiten eines Autos wie Starten des Motors unter Last, sanftes Anfahren und Erhöhung der Geländegängigkeit durch eine sanfte Erhöhung des Drehmoments an den Rädern eines Autos, die Möglichkeit einer tiefen stufenlosen Regelung , usw. realisiert werden.

Der pneumatische Antrieb ist weit verbreitet in Bremssysteme Lastkraftwagen, ein Antrieb zum Öffnen und Schließen von Bustüren, in einer Pkw-Aufhängung. Unterscheidungsmerkmale des pneumatischen Antriebs vom hydraulischen Antrieb sind die Eigenschaften des Arbeitsmediums (Atmosphärenluft) - und Kompressibilität, die den Einsatz des pneumatischen Antriebs einschränken.

Die Berechnung eines pneumatischen oder hydraulischen Antriebs beginnt mit einer Analyse der gestellten Aufgaben und der Erstellung einer Prinzipskizze, die die Funktionsweise des Antriebs widerspiegelt. Dieses Handbuch dient zum Erlernen der Fähigkeiten zum Erstellen von Schaltplänen.

Dieses Ausbildungshandbuch ist für die praktische Ausbildung mit Studierenden aller Ausbildungsformen in den Bereichen 190600.62 „Automobil- und Automobilindustrie“, 43.03.01 „Kfz-Service“ bestimmt.

1. Hydrostatisches Getriebe

Das hydrostatische Getriebe (GOT) wurde entwickelt, um Drehmoment von einem Verbrennungsmotor (ICE) auf die Räder eines Fahrzeugs zu übertragen. Mechanische Energie an der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors wird mit Hilfe einer Pumpe in hydraulische Energie des dem Hydromotor zugeführten Arbeitsfluidstroms umgewandelt, der wiederum die hydraulische Energie des Fluids in mechanische Rotationsenergie umwandelt, die dem Hydromotor zugeführt wird die Räder des Fahrzeugs. Das Blockschaltbild des GOT ist in Abb. 1.

Reis. 1. Blockschaltbild von GOT

Die Verwendung von GOT ist aufgrund der folgenden Vorteile gegenüber mechanische Übertragung:

Möglichkeit des stufenlosen stufenlosen Wechsels ÜbersetzungsverhältnisÜbertragungen in große Auswahl, was die Geländegängigkeit des Fahrzeugs erhöht und die Kontrolle erleichtert;

Bei stufenloser Geschwindigkeitsregelung kommt es zu keiner Unterbrechung des Kraftflusses (bei Schaltvorgängen in einem Schaltgetriebe kann eine Unterbrechung des Kraftflusses bei Fahrten auf Untergründen mit geringer Tragfähigkeit zu Bodenaufrissen durch die Räder führen);

Das Fehlen einer Reihe von mechanischen Einheiten ( Reibungskupplung, Kardangetriebe, Getriebe, Hauptgetriebe,) reduzieren das Gewicht des Fahrzeugs;

Die Vielseitigkeit der GOT-Betriebssteuerung ermöglicht es, die Hydromotoren in ausreichendem Abstand zur Pumpe zu platzieren, was insbesondere für die Steuerung von mehrachsigen Allradfahrzeugen wichtig ist;

Überlastschutz und schneller Rückwärtsgang.

Zu den Nachteilen von GOT gehören der niedrigste Wirkungsgrad im Vergleich zu mechanischen Getrieben, die relativ hohen Kosten der hydraulischen Maschinen und hydraulischen Geräte, die geringe Lebensdauer und der Betrieb bei niedrigen Geschwindigkeiten.

Die Erzeugung eines großen Drehmoments an der Abtriebswelle des Hydromotors führte zum Einsatz folgender Arten von Hydromaschinen:

Rotationspumpe, Axial - Kolben, verstellbar, reversibel mit Taumelscheibe oder Schrägblock;

Rotations-Hydraulikmotor, Axial - Kolben oder Radial - Kolben, reversibel, ungeregelt oder verstellbar.

GOT wird bei Fahrzeugen verwendet, die für die Arbeit auf weichen Böden ausgelegt sind, wenn ohne schnelle Geschwindigkeit... Der GOT ist mit mobilen Geräten wie dem Belaz Mining Muldenkipper, Straßenausrüstung (zum Beispiel einer selbstfahrenden Vibrationswalze), landwirtschaftlichen Maschinen (Mähdrescher) und selbstfahrenden Ladern ausgestattet.

1.1. Typisches Hydraulikschema des hydrostatischen Getriebes des Antriebs der Antriebsräder des Fahrzeugs

Reis. 2. Typisches GOT-Schema

Das Hydraulikschema eines typischen GOT (Abb. 2) umfasst einen Hauptkreislauf, der eine Verstellpumpe H1 und einen ungeregelten Hydromotor M enthält, eine Getriebesteuerung, ein Nachspeisesystem, das einen Gegendruck in der Saugleitung zur Beseitigung von Kavitation und Undichtigkeiten, ein Getriebeschutzsystem vor Überlastung, ein System zum Ableiten von überschüssigem erhitztem Arbeitsfluid, das den Hydraulikmotor in den Abfluss geleitet hat, und ein Arbeitsfluidaufbereitungssystem, einschließlich Feinfilter F, OX-Kühler und a Hydrauliktank.

Die stufenlose Umkehrpumpe H1 wandelt die mechanische Energie des Dieselmotors in hydraulische Energie um und erzeugt einen unter Druck stehenden Arbeitsfluidstrom in der Druckleitung. Abhängig von der Richtung der Flüssigkeitszufuhr ist eine der für die Pumpe geeigneten Hydraulikleitungen Druckhöhe, die andere - Saugleitung. Ein ungeregelter reversibler Hydromotor wandelt die hydraulische Energie des Arbeitsfluidstroms in mechanische Energie um. Somit findet im System "Pumpe - Hydromotor" ein geschlossener Kreislauf des Arbeitsmediums statt.

Das Nachspeisesystem, das aufgrund der Auswahl des erwärmten Fluids für Kühlung und Leckagen die Zufuhr des Arbeitsfluids zum Hauptkreislauf sicherstellt, umfasst eine Zahnradpumpe H2, Rückschlagventile KO1 und KO2 und ein Sicherheitsventil KP1. Die H2-Pumpe fördert das gekühlte Arbeitsmedium aus dem Tank über das KO1- oder KO2-Ventil in den Hauptkreislauf, je nachdem, welche Leitung die Druckhöhe hat. Wenn beispielsweise in der oberen Leitung des Hauptkreislaufs Druck herrscht, wird das KO1-Ventil geschlossen, da der Druck in der Druckleitung höher ist als der von der H2-Pumpe erzeugte Druck. In diesem Fall wird das Arbeitsmedium über das KO2-Ventil in die untere (Saug-)Leitung geleitet. Das KP1-Ventil verhindert einen unbeabsichtigten Druckaufbau.

Das GOT-Steuerungssystem umfasst eine Förderpumpe H2, ein Proportionalventil P1 mit Handsteuerung, einen Hydraulikzylinder C zur Regulierung der Zufuhr eines Arbeitsfluids durch eine Pumpe H1, eine Drossel DR. Wenn sich die Position des Verteilerschiebers P1 ändert (zum Beispiel wenn der Schieber nach rechts bewegt wird), wird das Arbeitsfluid von der Pumpe H1 dem rechten Hohlraum des Hydraulikzylinders Ts1 zugeführt, wodurch die Fluidzufuhr durch die Pumpe H1 erhöht, was wiederum die Drehzahl der Welle des Hydromotors M erhöht. auf der Stange des Hydrozylinders C, bewegt das Verteilergehäuse P1, das die Spule in ihre ursprüngliche Position zurückbringt, bei der der gleiche Betrag Arbeitsflüssigkeit wird beiden Hohlräumen des Hydraulikzylinders zugeführt. Somit bleibt die Drehzahl der Welle des Hydraulikmotors M konstant, wenn die Bewegung der Spule stoppt. Die Drossel ДР dient dazu, die Zufuhr des Arbeitsmediums zu begrenzen.

Das Überlastschutzsystem umfasst zwei Sicherheitsventile hoher Druck KP1 und KP2, die bei Überlastung der Welle des Hydromotors M das Arbeitsfluid aus der Druckleitung unter Umgehung des Hydromotors in die Saugleitung abgibt. Das Vorhandensein von zwei Ventilen ist auf die Reversibilität der H1-Pumpe zurückzuführen.

Das beheizte Flüssigkeitsablasssystem umfasst einen hydraulisch gesteuerten P2-Verteiler, ein KP4-Ventil und einen OX-Kühler. Da der Pumpenförderstrom H2 größer ist als Leckagen, strömt das in der Saugleitung gebildete überschüssige Arbeitsmedium, erwärmt nach Verlassen des Hydromotors, über den hydraulisch gesteuerten Schieber P2 und das Überströmventil KP4 durch den OX-Kühler in den Tank. Der Ventilschieber P2 bewegt sich unter Druckeinfluss in der Druckleitung. Das Ventil KP4 begrenzt den Nachspeisedruck und der Verteiler P2 stellt die Verbindung des Ventils KP4 mit der Saugleitung sicher und sperrt den Flüssigkeitsfluss von der Druckleitung zu dieser.

1.2. Hydraulikschema des hydrostatischen Getriebes mit zusätzlicher Pumpe

Der Unterschied zwischen der Schaltung in Abb. 3, von der vorherigen ist das Vorhandensein einer separaten Speisepumpe H3 und die Verwendung eines Sicherheitsventils mit Vorsteuerung von KP2 anstelle von zwei.

Die Sicherheitsventile KP2 und KP3, die im vorherigen Diagramm (Abb. 2) angegeben sind, sind von beträchtlicher Größe und hohen Kosten. Außerdem müssen sie Vorrichtungen enthalten, die Schwingungen des Absperr-Regelventil-Elements verhindern.

Reis. 3. Hydraulikschema des GOT mit einer zusätzlichen Pumpe

Im dargestellten Diagramm wird bei einem Druckanstieg in der Druckleitung über den eingestellten Wert durch eines der Rückschlagventile KO4 oder KO5 das Arbeitsmedium dem Ventil KP2 zugeführt und bei Überschreiten des Nenndrucks in die Saugseite geleitet Leitung durch das KO2- oder KO3-Ventil. Ist die obere Leitung beispielsweise Druck, so fließt bei Überdruck das Arbeitsmedium durch das KO4-Ventil zum KP2-Ventil und durch das KO3-Ventil in die untere Saugleitung. Das Ventil KO1 verhindert den Zufluss von Arbeitsflüssigkeit zur Pumpe H3 des Nachspeisesystems und dann zum Abfluss.

Der handbetätigte Zweistellungsverteiler P3 sorgt für das Zwangsöffnen des KP2-Ventils und das Ablassen des Arbeitsmediums von der Druckleitung in die Saugleitung, wenn das Getriebe in die Neutralstellung überführt werden muss.

Um die Regelung der Pumpe H1 zu gewährleisten, wird eine zusätzliche Pumpe H2 installiert. Proportionalventil P1 bei Neutrale Position die Spule sorgt für den Fluss des Arbeitsmediums von der Pumpe zum Abfluss durch den OX1-Kühler, der für eine zusätzliche Kühlung des Mediums sorgt und minimale Kosten die von der H2-Pumpe verbrauchte Leistung. Der P2-Verteiler dient dazu, den Durchfluss des Arbeitsmediums aus der Saugleitung durch den OX2-Kühler zu leiten.

Linearantriebe sind entworfen, um Teile von Maschinen und Mechanismen in lineare translatorische Bewegung zu versetzen. Aktoren wandeln elektrische, hydraulische oder komprimierte Gasenergie in Bewegung oder Kraft um. Dieser Artikel bietet eine Analyse von Linearaktuatoren, deren Vor- und Nachteile.

Wie Linearantriebe funktionieren

Keine Kontaminationsgefahr durch Flüssigkeitsmangel Umfeld.

Nachteile

Die Anschaffungskosten von elektrischen Aktuatoren sind höher als die von pneumatischen und hydraulischen Aktuatoren.

Im Gegensatz zu pneumatischen Antrieben sind elektrische Antriebe (ohne Zusätzliche Mittel) sind nicht für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen geeignet.

Bei längerem Betrieb kann der Motor überhitzen, was den Verschleiß des Getriebes erhöht. Der Motor kann auch überdimensioniert sein, was zu Installationsschwierigkeiten führen kann.

Betätigungskraft, zulässig axiale Belastungen und die Drehzahlparameter des Elektroantriebs werden durch den ausgewählten Elektromotor bestimmt. Beim Ändern der eingestellten Parameter muss der Elektromotor gewechselt werden.

Linearer elektrischer Aktuator mit einem rotierenden Elektromotor und einem mechanischen Wandler

Pneumatische Antriebe

Vorteile

Einfachheit und Wirtschaftlichkeit. Die meisten pneumatischen Aluminiumantriebe haben maximaler Druck bis 1 MPa bei einem Zylinder-Arbeitsdurchmesser von 12,5 bis 200 mm, was in etwa einer Kraft von 133 - 33000 N entspricht. Pneumatische Antriebe aus Stahl haben in der Regel einen maximalen Druck von bis zu 1,7 MPa bei einem Zylinder-Arbeitsdurchmesser von 12,5 bis 350 mm und erzeugen eine Kraft von 220 bis 171000 N.

Pneumatische Aktuatoren ermöglichen eine präzise Bewegungssteuerung mit einer Genauigkeit von 2,5 mm und einer Wiederholgenauigkeit von 0,25 mm.

Pneumatische Antriebe können in Bereichen mit extremen Temperaturen eingesetzt werden. Standardsortiment Temperaturen von -40 bis 120 ˚C. Aus Sicherheitsgründen macht der Einsatz von Luft in pneumatischen Antrieben den Einsatz von Gefahrstoffen überflüssig. Diese Antriebe erfüllen die Anforderungen des Explosionsschutzes und der Sicherheit, da sie mangels Elektromotor kein Magnetfeld erzeugen.

In den letzten Jahren hat die Pneumatik Fortschritte bei Miniaturisierung, Materialien und Integration mit Elektronik gemacht. Die Kosten für pneumatische Aktuatoren sind im Vergleich zu anderen Aktuatoren gering. Pneumatische Aktuatoren sind leicht, erfordern minimale Wartung und verfügen über zuverlässige Komponenten.

Nachteile

Der Druckverlust und die Kompressibilität von Luft machen pneumatische Aktuatoren weniger effizient als andere Methoden zur Erzeugung von Linearbewegungen. Kompressor- und Versorgungssystembeschränkungen bedeuten, dass der Betrieb bei niedrigem Druck zu geringen Kräften und Geschwindigkeiten führt. Der Kompressor muss die ganze Zeit laufen, auch wenn die Antriebe nichts bewegen.

Wirklich effektive Arbeit pneumatische Antriebe müssen für jede Anwendung dimensioniert werden. Aus diesem Grund können sie nicht für andere Aufgaben verwendet werden. Eine genaue Steuerung und Effizienz erfordern Ventile und Ventile der richtigen Größe für jede Anwendung, was die Kosten und die Komplexität erhöht.

Die Luft ist zwar leicht zugänglich, kann jedoch mit Öl oder Fett verunreinigt sein, was zu Ausfallzeiten und Wartungsbedarf führt.

Hydraulische Antriebe

Vorteile

Hydraulische Antriebe sind für Hochleistungsanwendungen geeignet. Sie können bis zu 25-mal mehr Kraft erzeugen als pneumatische Antriebe gleicher Größe. Sie arbeiten bei Drücken bis zu 27 MPa.

Hydraulikmotoren haben hohe Rate Leistung pro Volumen.

Hydraulische Antriebe können Kraft und Moment konstant halten, ohne zusätzliche Flüssigkeit oder Druck zu pumpen, da Flüssigkeiten im Gegensatz zu Gas praktisch nicht komprimiert werden.

Hydraulische Antriebe können mit minimaler Verlustleistung weit entfernt von Pumpen und Motoren platziert werden.

Nachteile

Wie bei pneumatischen Antrieben führt der Flüssigkeitsverlust bei hydraulischen Antrieben zu einer geringeren Effizienz. Außerdem führt Flüssigkeitsleckage zu Kontamination und möglichen Schäden an benachbarten Komponenten.

Hydraulische Stellglieder erfordern viele begleitende Komponenten, einschließlich Flüssigkeitsbehälter, Motoren, Pumpen, Entlüftungsventil, Wärmetauscher usw. Als Ergebnis sind solche Stellglieder schwer zu platzieren.

Jedes Objekt, das eine gasförmige Substanz verwendet, kann zugeordnet werden Gasanlagen... Da das am leichtesten zugängliche Gas Luft ist, das aus einem Gemisch vieler Gase besteht, ist seine weit verbreitete Verwendung zur Durchführung verschiedener Prozesse naturbedingt. Aus dem Griechischen übersetzt pneumatikos - Luft, was den etymologischen Ursprung des Namens erklärt pneumatische Systeme... In der Fachliteratur wird häufig ein kürzerer Begriff verwendet - Pneumatik.

Pneumatische Geräte wurden in der Antike verwendet (Windturbinen, Musikinstrumente, Schmiedebälge usw.), aber sie wurden am weitesten verbreitet durch die Schaffung zuverlässiger pneumatischer Energiequellen - Gebläse, die Gasen die notwendige Potenzialversorgung geben können und (oder) kinetische Energie.

Pneumatischer Antrieb , bestehend aus einer Reihe von Geräten zum Antrieb von Maschinen und Mechanismen, ist bei weitem nicht die einzige Richtung der Verwendung von Luft (in Allgemeiner Fall Gas) in Technik und menschlichem Leben. Zur Unterstützung dieser Position werden wir kurz die Haupttypen pneumatischer Systeme betrachten, die sich sowohl im Zweck als auch in der Verwendungsweise eines gasförmigen Stoffes unterscheiden.

Je nach Vorhandensein und Ursache der Gasbewegung können alle Systeme in drei Gruppen eingeteilt werden.

Die erste Gruppe umfasst Systeme mit natürliche Konvektion (Zirkulation) von Gas (meistens Luft), wobei die Bewegung und ihre Richtung durch die Temperatur- und Dichtegradienten natürlicher Natur bestimmt werden, zum Beispiel die atmosphärische Hülle des Planeten, Lüftungssysteme Betriebsgelände, Grubengebäude, Gasleitungen usw.

Die zweite Gruppe umfasst Systeme mit geschlossene Kammern , die nicht mit der Atmosphäre in Verbindung stehen, in der sich der Zustand des Gases aufgrund von Temperaturänderungen, Kammervolumen, Druckbeaufschlagung oder Gasansaugung ändern kann. Dazu gehören verschiedene Vorratsbehälter (pneumatische Faltenbälge), pneumatische Bremsgeräte(pneumatische Puffer), alle Arten von elastischen aufblasbaren Geräten, pneumohydraulische Systeme von Flugzeugtreibstofftanks und vieles mehr. Ein Beispiel für Geräte, die ein Vakuum in einer geschlossenen Kammer verwenden, können pneumatische Greifer (pneumatische Saugnäpfe) sein, die am effektivsten zum Bewegen von Stückplattenprodukten (Papier, Metall, Kunststoff usw.) in der automatisierten und Roboterproduktion sind.

Die dritte Gruppe sollte solche Systeme umfassen, in denen Energie verwendet wird vorkomprimiertes Gas verschiedene Werke aufzuführen. In solchen Systemen bewegt sich Gas mit relativ hoher Geschwindigkeit über Autobahnen und hat eine beträchtliche Energiemenge. Sie können sein zirkulieren (geschlossen) und zirkulieren ... Bei Kreislaufsystemen wird das Abgas über Leitungen dem Kompressor zur Wiederverwendung (wie bei einem hydraulischen Antrieb) zugeführt. Der Einsatz von Systemen ist sehr spezifisch, wenn beispielsweise Gasaustritte in den umgebenden Raum nicht akzeptabel sind oder die Verwendung von Luft aufgrund ihrer oxidierenden Eigenschaften nicht möglich ist. Beispiele für solche Systeme finden sich in der Kryotechnik, wo aggressive, giftige Gase oder flüchtige Flüssigkeiten (Ammoniak, Propan, Schwefelwasserstoff, Helium, Freone etc.) als Energieträger verwendet werden.

In nicht zirkulierenden Systemen kann Gas vom Verbraucher als chemisches Reagenz (zB beim Schweißen, in der chemischen Industrie) oder als pneumatische Energiequelle verwendet werden. Im letzteren Fall wird üblicherweise Luft als Energieträger verwendet. Es gibt drei Hauptanwendungsgebiete für Druckluft.

In die erste Richtung umfassen technologische Prozesse, bei denen Luft direkt die Vorgänge des Blasens, Trocknens, Sprühens, Kühlens, Belüftens, Reinigens usw. ausführt. Pneumatische Fördersysteme durch Rohrleitungen sind vor allem in der Leicht-, Lebensmittel- und Bergbauindustrie weit verbreitet. Stück- und stückige Materialien werden in speziellen Behältern (Kapseln) transportiert und staubförmige, mit Luft vermischte Materialien in eine relativ lange Streckenähnlich fließfähigen Stoffen.

Zweite Richtung - Einsatz von Druckluft in pneumatischen Steuerungen (PSC) für automatische Kontrolle technologische Prozesse(pneumatische Systeme). Diese Richtung wurde seit den 60er Jahren durch die Schaffung eines universellen Systems von Elementen für die industrielle pneumatische Automatisierung (USEPPA) intensiv weiterentwickelt. Eine breite Palette von USEPPA (pneumatische Sensoren, Schalter, Wandler, Relais, Logikelemente, Verstärker, Tintenstrahlgeräte, Befehlsgeräte usw.) ermöglicht die Implementierung von Relais-, Analog- und Analogrelaisschaltungen, die in ihren Parametern sind in der Nähe von elektrischen Anlagen ... Aufgrund ihrer hohen Zuverlässigkeit werden sie häufig für die zyklisch programmierte Steuerung verschiedener Maschinen, Roboter in der Großserienfertigung, in Motion-Control-Systemen für mobile Objekte eingesetzt.

Die dritte Richtung die leistungsstärkste pneumatische energienutzung ist der pneumatische antrieb, der wissenschaftlich zu den bereichen der allgemeinen maschinenmechanik gehört. Der Ursprung der Theorie pneumatischer Systeme war I.I. Artobolewski. Er war Leiter des Instituts für Maschinenbau (IMASH) in Leningrad, wo unter seiner Leitung in den 40er und 60er Jahren die gesammelten Informationen zur Theorie und Konstruktion pneumatischer Systeme systematisiert und verallgemeinert wurden. Eine der ersten Arbeiten zur Theorie pneumatischer Systeme war der Artikel von A.P. Deutsch "Die Verwendung von Druckluft im Bergbau", veröffentlicht 1933, in dem erstmals die Bewegung des Arbeitskörpers der pneumatischen Vorrichtung zusammen mit der thermodynamischen Zustandsgleichung der Luftparameter gelöst wird.

Einen wesentlichen Beitrag zur Theorie und Praxis pneumatischer Antriebe leisteten die Wissenschaftler B.N. Bezhanov, K. S. Borisenko, I. A. Bucharin, A. I. Voshchinin, E. V. Hertz, G. V. Craneia, A. I. Kudryavtsev, V. A. Marutov und V. I. Mostkov, Yu.A. Zeitlin und andere.

^ 11.2. Besonderheiten pneumatischer Antrieb, Vorteile und Nachteile

Der Anwendungsbereich eines pneumatischen Antriebs ergibt sich aus seinen Vor- und Nachteilen, die sich aus den Besonderheiten der Lufteigenschaften ergeben. Im Gegensatz zu Flüssigkeiten, die in hydraulischen Antrieben verwendet werden, weist Luft wie alle Gase eine hohe Kompressibilität und eine geringe Dichte im atmosphärischen Ausgangszustand (ca und Druck. Das Fehlen von Schmiereigenschaften von Luft und das Vorhandensein einer bestimmten Menge an Wasserdampf, der bei intensiven thermodynamischen Prozessen in den sich ändernden Arbeitsräumen der Arbeitskammern pneumatischer Maschinen auf ihren Arbeitsflächen kondensieren kann, verhindert die Verwendung von Luft ohne nachzugeben es zusätzliche Schmiereigenschaften und Feuchtigkeitsreduktion. In diesem Zusammenhang besteht ein Bedarf an einer Klimatisierung in pneumatischen Antrieben, d.h. Eigenschaften, die die Leistung sicherstellen und die Lebensdauer der Antriebselemente verlängern.

Betrachten wir unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Besonderheiten von Luft die Vorteile eines pneumatischen Antriebs im Vergleich zu seinen Konkurrenten - einem hydraulischen und elektrischen Antrieb.

1. ^ Einfachheit des Designs und Instandhaltung ... Die Herstellung von Teilen für pneumatische Maschinen und pneumatische Geräte erfordert keine so hohe Präzision der Herstellung und Abdichtung der Verbindungen wie bei einem hydraulischen Antrieb, weil mögliche Luftleckagen mindern die Effizienz und Effizienz des Systems nicht wesentlich. Externe Luftlecks sind umweltfreundlich und relativ einfach zu reparieren. Die Kosten für Installation und Wartung des pneumatischen Antriebs sind durch das Fehlen von pneumatischen Rückleitungen und die Verwendung von teilweise flexibleren und billigeren Kunststoff- oder Gummi-(Gummi-Gewebe-)Rohren etwas geringer. Insofern steht der pneumatische Antrieb dem elektrischen Antrieb in nichts nach. Darüber hinaus benötigt der pneumatische Aktuator keine speziellen Materialien zur Herstellung von Teilen wie Kupfer, Aluminium etc., obwohl sie in einigen Fällen ausschließlich zur Gewichts- oder Reibungsreduzierung in beweglichen Elementen verwendet werden.

2. ^ Brand- und Explosionsschutz ... Aufgrund dieses Vorteils hat der pneumatische Antrieb keine Konkurrenz für die Mechanisierung von Arbeiten unter Bedingungen, die für die Entzündung und Explosion von Gas und Staub gefährlich sind, zum Beispiel in Bergwerken mit reichlich Methanemissionen, in einigen chemischen Industrien, in Getreidemühlen, dh wo Funkenbildung nicht akzeptabel ist. Der Einsatz eines hydraulischen Antriebs ist unter diesen Bedingungen nur möglich, wenn eine zentrale Kraftquelle mit der Übertragung der Wasserkraft über eine relativ lange Distanz vorhanden ist, was in den meisten Fällen wirtschaftlich nicht sinnvoll ist.

3. ^ Zuverlässiger Betrieb über einen weiten Temperaturbereich in staubiger und feuchter Umgebung ... Unter solchen Bedingungen erfordern der hydraulische und elektrische Antrieb deutlich höhere Betriebskosten, denn bei Temperaturabfällen wird die Dichtheit von Hydrauliksystemen durch Änderungen der Spielräume und Isoliereigenschaften von Elektromaterialien verletzt, was zusammen mit einer staubigen, feuchten und oft aggressiven Umgebung zu häufigen Ausfällen führt. Aus diesem Grund ist der pneumatische Antrieb die einzige zuverlässige Energiequelle zur Mechanisierung von Arbeiten in Gießereien und Schweißereien, in Schmiede- und Presswerken, in einigen Industrien zur Gewinnung und Verarbeitung von Rohstoffen etc. Aufgrund seiner hohen Zuverlässigkeit ist der pneumatischer Antrieb wird häufig in Bremssystemen mobiler und stationärer Maschinen eingesetzt.

4. ^ Deutlich längere Lebensdauer als Hydro- und Elektroantrieb. Die Lebensdauer wird durch zwei Zuverlässigkeitsindikatoren bewertet: Gamma-Prozent mittlere Zeit zwischen Ausfällen und Gamma-Prozent Ressource. Zum pneumatische Geräte der zyklischen Aktion beträgt die Ressource je nach Zweck und Ausführung 5 bis 20 Millionen Zyklen und bei nicht zyklischen Geräten etwa 10-20.000 Stunden. Das ist 2 - 4 mal mehr als bei einem hydraulischen Antrieb und 10 - 20 mal mehr als bei einem elektrischen Antrieb.

5. ^ Hochleistung ... Hier ist nicht die Geschwindigkeit der Signalübertragung (Steuerwirkung) gemeint, sondern die realisierten Geschwindigkeiten der Arbeitsbewegungen, die durch hohe Luftbewegungsgeschwindigkeiten bereitgestellt werden. Translationsbewegung die Stange des Pneumatikzylinders ist bis zu 15 m / s oder mehr möglich, und die Drehzahl der Abtriebswelle einiger Pneumatikmotoren (Pneumatikturbinen) beträgt bis zu 100.000 U / min. Dieser Vorteil kommt bei getakteten Antrieben, insbesondere bei Hochleistungsgeräten, z Mehrsitzvorrichtungen zum Spannen von Teilen) verkürzt die Reaktionszeit praktisch nicht. Eine hohe Drehzahl wird in Antrieben von Separatoren, Zentrifugen, Mühlen, Bohrern usw. verwendet. Die Umsetzung hoher Drehzahlen in einem hydraulischen Antrieb und einem elektrischen Antrieb wird durch deren größere Trägheit (Fluidmasse und Trägheit der Rotoren) und das Fehlen von eine dämpfende Wirkung, die Luft besitzt.

6. ^ Möglichkeit der Übertragung pneumatischer Energie über relativ lange Distanzen durch Hauptleitungen und Versorgung vieler Verbraucher mit Druckluft. In dieser Hinsicht ist der pneumatische Antrieb dem elektrischen Antrieb unterlegen, aber dem hydraulischen Antrieb aufgrund der geringeren Druckverluste in langen Fernleitungen deutlich überlegen. Elektrische Energie kann ohne spürbare Verluste über Stromleitungen über viele hundert und tausende von Kilometern übertragen werden, und die Entfernung der pneumatischen Energieübertragung ist bis zu mehreren zehn Kilometern wirtschaftlich machbar, was in pneumatischen Systemen großer Bergbau- und Industrieunternehmen mit zentralisierten Stromversorgung über eine Kompressorstation.

Die Erfahrung, 1888 von einem der Industriellen in Paris eine städtische Kompressorstation zu bauen, ist bekannt. Es versorgte Werke und Fabriken über 48 km lange Autobahnen mit einem Druck von 0,6 MPa und hatte eine Leistung von bis zu 18.500 kW. Mit dem Aufkommen zuverlässiger Stromübertragungsleitungen ist ihr Betrieb unrentabel geworden.

Die maximale Länge der Hydrauliksysteme beträgt in mechanisierten Bergwerkskomplexen für den Kohlebergbau etwa 250-300 m, und sie verwenden normalerweise eine weniger viskose Wasser-Öl-Emulsion.

7. ^ Kein Bedarf für Schutzeinrichtungen gegen Drucküberlastung an Verbrauchern ... Die erforderliche Luftdruckbegrenzung wird durch ein gemeinsames Sicherheitsventil an den pneumatischen Energiequellen eingestellt. Druckluftmotoren können ohne Beschädigungsgefahr vollständig abgebremst werden und bleiben lange in diesem Zustand.

8. ^ Sicherheit für Servicepersonal vorbehaltlich der allgemeinen Regeln, die mechanische Verletzungen ausschließen. Bei hydraulischen und elektrischen Antrieben sind Beschädigungen möglich elektrischer Schock oder Flüssigkeit bei Verletzung der Isolierung oder Druckentlastung von Rohrleitungen.

9. ^ Verbesserung der Belüftung des Arbeitsplatzes wegen der Abluft. Diese Eigenschaft ist besonders nützlich in Bergwerken und Betriebsstätten der chemischen und metallverarbeitenden Industrie.

10. ^ Unempfindlich gegen Strahlung und elektromagnetische Strahlung ... Unter solchen Bedingungen sind elektrohydraulische Systeme praktisch unbrauchbar. Dieser Vorteil wird häufig in Steuerungssystemen für die Raumfahrt, militärische Ausrüstung, in Kernreaktoren usw. verwendet.

Trotz der oben beschriebenen Vorteile wird die Anwendbarkeit des pneumatischen Antriebs hauptsächlich durch wirtschaftliche Erwägungen aufgrund großer Energieverluste bei Kompressoren und pneumatischen Motoren sowie anderen nachfolgend beschriebenen Nachteilen begrenzt.

1. ^ Hoher Preis pneumatische Energie ... Haben hydraulischer und elektrischer Antrieb einen Wirkungsgrad von ca. 70 % bzw. 90 %, so beträgt der Wirkungsgrad eines pneumatischen Antriebs meist 5-15 % und sehr selten bis zu 30 %. In vielen Fällen kann die Effizienz 1 % oder weniger betragen. Aus diesem Grund wird der pneumatische Antrieb bei Maschinen mit langer Modus Arbeit und hohe Leistung, mit Ausnahme von Bedingungen, die den Einsatz von Elektrizität ausschließen (z. B. Bergbaumaschinen in mit Gas gefährlichen Minen).

2. ^ Relativ großes Gewicht und Abmessungen pneumatischer Maschinen wegen niedrigem Arbeitsdruck. Wenn das spezifische Gewicht von hydraulischen Maschinen pro Leistungseinheit 5-10 mal geringer ist als das Gewicht von elektrischen Maschinen, dann haben pneumatische Maschinen ungefähr das gleiche Gewicht und die gleichen Abmessungen wie letztere.

3. ^ Schwierigkeiten, eine stabile Fahrgeschwindigkeit beizubehalten Abtriebsglied bei veränderlicher Außenlast und dessen Fixierung in einer Zwischenstellung. Allerdings weich mechanische Eigenschaften Auch pneumatische Antriebe sind teilweise von Vorteil.

4. ^ Hohes Niveau Lärm 95-130 dB erreichen, wenn keine Mittel zur Reduzierung vorhanden sind. Am lautesten sind Kolbenkompressoren und pneumatische Motoren, insbesondere pneumatische Hämmer und andere schlagzyklische Mechanismen. Die lautesten hydraulischen Antriebe (dazu gehören Antriebe mit Zahnradmaschinen) erzeugen Geräusche mit einem Pegel von 85-104 dB, und in der Regel ist der Geräuschpegel viel niedriger, etwa wie bei elektrischen Maschinen, wodurch Sie ohne arbeiten können besondere Mittel Lärmminderung.

5. Niedrige Übertragungsgeschwindigkeit eines Signals (Steuerimpuls), was zu einer Verzögerung bei der Ausführung von Operationen führt. Die Signalgeschwindigkeit ist gleich der Schallgeschwindigkeit und beträgt je nach Luftdruck ca. 150 bis 360 m/s. Bei einem hydraulischen Antrieb bzw. einem elektrischen Antrieb ca. 1000 bzw. 300.000 m/s.

Die aufgeführten Nachteile können durch den Einsatz von kombinierten pneumoelektrischen oder pneumohydraulischen Antrieben beseitigt werden.

^ 11.3. Luftstrom

Ingenieurtechnische Berechnungen pneumatischer Systeme reduzieren sich auf die Ermittlung der Geschwindigkeiten und Durchflussmengen der Luft beim Befüllen und Entleeren von Tanks (Motorarbeitskammern) sowie beim Durchströmen von Rohrleitungen durch lokale Widerstände. Aufgrund der Kompressibilität von Luft sind diese Berechnungen viel komplizierter als Berechnungen. Hydrauliksysteme, und werden nur in besonders kritischen Fällen vollständig durchgeführt. Gesamte Beschreibung Strömungsprozesse finden Sie in speziellen Lehrveranstaltungen der Gasdynamik.

Die Grundgesetze der Luft-(Gas-)Strömung sind die gleichen wie bei Flüssigkeiten, d.h. stattfinden laminar und turbulent Strömungsregimes, stationäre und instationäre Strömung, gleichmäßige und ungleichmäßige Strömung aufgrund des veränderlichen Querschnitts der Rohrleitung und alle anderen kinematischen und dynamische Eigenschaften Ströme. Aufgrund der geringen Viskosität der Luft und relativ hohen Geschwindigkeiten ist das Strömungsregime in den meisten Fällen turbulent.

Für industrielle pneumatische Antriebe reicht es aus, die Gesetzmäßigkeiten der stationären Beschaffenheit des Luftstroms zu kennen. Abhängig von der Intensität des Wärmeaustauschs mit der Umgebung werden die Luftparameter unter Berücksichtigung der Art des thermodynamischen Prozesses berechnet, der isotherm sein kann (mit vollem Wärmeaustausch und Erfüllung der Bedingung T= const) bis adiabatisch (ohne Wärmeübertragung).

Bei hohe Geschwindigkeiten Aktoren und Gasströmung durch Widerstände wird der Kompressionsvorgang mit dem adiabatischen Exponenten als adiabat angesehen k= 1,4. In praktischen Berechnungen wird der adiabatische Exponent durch den polytropen Exponenten (normalerweise n= 1,3 ... 1,35), wodurch die Verluste durch Luftreibung und möglichen Wärmeaustausch berücksichtigt werden können.

V reale Bedingungen unweigerlich findet ein gewisser Wärmeaustausch zwischen der Luft und den Systemkomponenten statt, und es findet eine sogenannte polytrope Änderung des Luftzustands statt. Die ganze Bandbreite realer Prozesse wird durch die Gleichungen dieses Zustands beschrieben

pV n= const

Woher n- polytroper Indikator, variierend von n= 1 (isothermer Prozess) zu n= 1,4 (adiabatischer Prozess).

Die Berechnung des Luftstroms basiert auf der bekannten Bernoulli-Bewegungsgleichung ideales Gas

Die Ausdrücke in der Gleichung werden in Druckeinheiten ausgedrückt, weshalb sie oft als "Drücke" bezeichnet werden:
z - Gewichtsdruck;
p der statische Druck ist;
- Geschwindigkeit oder Staudruck.

In der Praxis wird der Gewichtsdruck oft vernachlässigt und die Bernoulli-Gleichung gilt nächste Ansicht

Die Summe aus statischem und dynamischem Druck wird als Gesamtdruck bezeichnet. P 0 ... Somit erhalten wir

Bei der Berechnung von Gassystemen müssen zwei grundlegende Unterschiede aus der Berechnung hydraulischer Systeme.

Der erste Unterschied besteht darin, dass nicht der Luftvolumenstrom, sondern der Luftmassenstrom ermittelt wird. Dies ermöglicht die Vereinheitlichung und den Vergleich der Parameter verschiedener Elemente pneumatischer Systeme für Standardluft (ρ = 1,25 kg / m3, υ = 14,9 m2 / s at P= 101,3 kPa und T= 20 °C). In diesem Fall wird die Kostengleichung in der Form

Q m1 = Q m2 oder 1 V 1 S 1 = 2 V 2 S 2

Der zweite Unterschied besteht darin, dass sich bei Überschall-Luftströmungsgeschwindigkeiten die Art der Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit vom Druckabfall über den Widerstand ändert. In dieser Hinsicht gibt es Konzepte von unterkritischen und überkritischen Luftströmungsregimen. Die Bedeutung dieser Begriffe wird im Folgenden erläutert.

Betrachten Sie den Gasfluss aus einem Reservoir durch eine kleine Öffnung, während ein konstanter Druck im Reservoir aufrechterhalten wird (Abbildung 11.1). Wir gehen davon aus, dass die Abmessungen des Reservoirs im Vergleich zu den Abmessungen des Auslasses so groß sind, dass die Geschwindigkeit der Gasbewegung innerhalb des Reservoirs vollständig vernachlässigt werden kann und daher Druck, Temperatur und Dichte des Gases innerhalb des Reservoirs Werte haben P 0 , ρ 0 und T 0 .

Abbildung 11.1. Gasaustritt aus einem Loch in einer dünnen Wand

Die Gasausflussrate kann durch die Formel für den Ausfluss einer inkompressiblen Flüssigkeit bestimmt werden, d.h.

Der Massenstrom des durch das Loch ausströmenden Gases wird durch die Formel bestimmt

Wobei ω 0 die Schnittfläche des Lochs ist.

Attitüde p / p 0 Gasexpansionsverhältnis genannt. Eine Analyse der Formel (11.7) zeigt, dass der Ausdruck unter der Wurzel in eckigen Klammern bei verschwindet p / p 0 = 1 und p / p 0 = 0. Dies bedeutet, dass für einen bestimmten Wert des Druckverhältnisses Massenstrom Gipfel Q max... Diagramm der Abhängigkeit des Gasmassenstroms vom Druckverhältnis p / p 0 in Abbildung 11.2 dargestellt.

Abbildung 11.2. Gasmassenstrom versus Druckverhältnis

Druckverhältnis p / p 0 bei dem der Massenstrom erreicht höchster Wert heißt kritisch. Es kann gezeigt werden, dass das kritische Druckverhältnis

Wie aus dem Graphen in Abb. 11.2 ersichtlich ist, ist mit abnehmendem p / p 0 im Vergleich zum kritischen Volumenstrom sollte abnehmen (gestrichelte Linie) und bei p / p 0 = 0 die Durchflussmenge muss null sein ( Q m= 0). Dies geschieht jedoch nicht wirklich.

Tatsächlich mit den gegebenen Parametern P 0 , ρ 0 und T 0 Durchflussmenge und Durchflussmenge steigen mit abnehmendem Druck außerhalb des Tanks P solange dieser Druck weniger als kritisch ist. Wenn der Druck p einen kritischen Wert erreicht, wird die Durchflussmenge maximal und die Ausströmgeschwindigkeit erreicht einen kritischen Wert gleich der lokalen Schallgeschwindigkeit. Die kritische Geschwindigkeit wird durch die bekannte Formel bestimmt

Nachdem die Geschwindigkeit am Lochaustritt die Schallgeschwindigkeit erreicht hat, nimmt der Staudruck weiter ab P kann nicht zu einer Erhöhung der Abflussgeschwindigkeit führen, da nach der Theorie der Ausbreitung kleiner Störungen das innere Volumen des Reservoirs für äußere Störungen unzugänglich wird: es wird durch die Strömung mit Schallgeschwindigkeit "verschlossen". Alle äußeren kleinen Störungen können nicht in das Reservoir eindringen, da sie durch eine Strömung mit derselben Geschwindigkeit wie die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Störungen behindert werden. In diesem Fall ändert sich der Durchfluss nicht, bleibt maximal und die Durchflusskurve hat die Form einer horizontalen Linie.

Somit gibt es zwei Fließzonen (Gebiete):

unterkritischer Modus bei welchem

überkritisches Regime bei welchem

In der überkritischen Zone gibt es maximale Geschwindigkeit und Strömungsgeschwindigkeit entsprechend der kritischen Ausdehnung des Gases. Davon ausgehend werden bei der Bestimmung der Luftmengen zunächst die Ausströmart (Zone) und dann die Durchflussmenge durch den Druckabfall bestimmt. Luftreibungsverluste werden durch den Durchflussbeiwert μ berücksichtigt, der mit den Formeln für ein inkompressibles Fluid (μ = 0,1 ... 0,6) hinreichend genau berechnet werden kann.

Schließlich werden die Geschwindigkeit und der maximale Massenstrom in der unterkritischen Zone unter Berücksichtigung der Verdichtung des Strahls durch die Formeln bestimmt

^ 11.4. Druckluftaufbereitung

Die Industrie nutzt verschiedene Designs Luftversorgungsmaschinen unter dem allgemeinen Namen Gebläse... Beim Erstellen Überdruck bis 0,015 MPa heißen sie Fans, und bei einem Druck über 0,115 MPa - Kompressoren.

Ventilatoren gehören zu den dynamischen Flügelzellenmaschinen und werden neben ihrem Hauptzweck - der Belüftung - in pneumatischen Fördersystemen und pneumatischen Niederdruck-Automatisierungssystemen eingesetzt.

In pneumatischen Antrieben dienen Kompressoren mit Betriebsdrücken im Bereich von 0,4 ... 1,0 MPa als Energiequelle. Sie können volumetrische (normalerweise Kolben) oder dynamische (Schaufel) Wirkung haben. Die Kompressortheorie wird in spezialisierten Disziplinen studiert.

Durch die Art der Quelle und die Art der Lieferung der pneumatischen Energie werden sie unterschieden Stamm, Kompressor und wiederaufladbar pneumatischer Antrieb.

Rückgrat der pneumatische antrieb zeichnet sich durch ein dichtes netz stationärer pneumatischer leitungen aus, die die kompressorstation mit werkstatt, lokalen verbrauchern innerhalb eines oder mehrerer unternehmen verbinden. Die Kompressorstation ist mit mehreren Kompressorsträngen ausgestattet, die eine garantierte Versorgung der Druckluftverbraucher unter Berücksichtigung eines eventuellen ungleichmäßigen Betriebs der letzteren gewährleisten. Dies wird durch die Installation von Zwischenspeichern für pneumatische Energie (Empfänger) sowohl in der Station selbst als auch in den Abschnitten erreicht. Pneumatische Leitungen werden in der Regel gesichert, was eine bequeme Wartung und Reparatur gewährleistet. Ein typischer Gerätesatz der Luftaufbereitungsanlage ist in der schematischen Darstellung der Kompressorstation (Abb. 11.3) dargestellt.

Abbildung 11.3. Schematische Darstellung einer Kompressorstation

Kompressor 2 mit Antriebsmotor 3 saugt Luft aus der Atmosphäre durch den Ansaugfilter 1 an und pumpt sie über das Rückschlagventil 4, den Kühler 5 und den Filter-Feuchteabscheider 6 in den Sammler 7 Wasserkühler 5, kondensiert 70-80% der in der Luft enthaltenen Feuchtigkeit, wird vom Filter-Feuchtigkeitsabscheider aufgefangen und bei 100% relativer Luftfeuchtigkeit gelangt die Luft in den Sammler 7, der pneumatische Energie akkumuliert und die Druckpulsation glättet . Er kühlt die Luft weiter ab und kondensiert eine gewisse Menge Feuchtigkeit, die zusammen mit mechanischen Verunreinigungen durch das Ventil 10 abgeführt wird. Der Sammler muss mit einem oder mehreren Sicherheitsventilen 8 und einem Manometer 9 ausgestattet sein , wird Luft über die Ventile 11 in die pneumatischen Leitungen 12 abgegeben. Rückschlagventil 4 verhindert einen starken Druckabfall im pneumatischen Netz, wenn der Kompressor ausgeschaltet wird.

^ Kompressor pneumatischer Antrieb unterscheidet sich vom oben beschriebenen Rückgrat in seiner Mobilität und der begrenzten Anzahl gleichzeitig arbeitender Verbraucher. Tragbare Kompressoren werden am häufigsten bei der Durchführung verwendet verschiedene Typen Bau und Renovierungsarbeiten... Der Gerätesatz der Luftaufbereitungsanlage unterscheidet sich praktisch nicht von der oben beschriebenen Kompressorstation (der Wasserkühler wird durch einen Luftkühler ersetzt). Die Luftversorgung der Verbraucher erfolgt über Gummi-Gewebemanschetten.

^ Akku-Pneumatikantrieb Aufgrund der begrenzten Druckluftversorgung in der Industrie wird es selten verwendet, wird jedoch häufig in autonomen Steuerungssystemen von Mechanismen mit einer bestimmten Aktionszeit verwendet. Abbildung 11.4 zeigt einige Beispiele für batteriebetriebene pneumatische Systeme.

Für die unterbrechungsfreie Versorgung des Hydrauliksystems mit Flüssigkeit oder Kraftstoff zu den Verbrennungsmotoren von Geräten mit variabler Raumausrichtung wird die Druckbeaufschlagung des Flüssigkeitsbehälters (Abbildung 11.4, a) aus dem Pneumatikzylinder 1 verwendet.

Die Verdrängung der Flüssigkeit aus dem durch eine Membran zweigeteilten Tank 5 erfolgt durch konstanten Luftdruck, je nach Einstellung des Druckminderventils 3 beim Einschalten des Elektroventils 2. Der Grenzdruck wird durch das Ventil . begrenzt 4.

Das Fluglagekontrollsystem (Abbildung 11.4, b) besteht aus 4 Steuerdüsen-Luftmotoren, die von einem pneumatischen Kugelventil 1 über ein Druckreduzierventil 2 und ein elektrisches Ventil 3 angetrieben werden.

Abbildung 11.4. Schematische Darstellung der Batterieleistung
pneumatische Systeme (a, b, c) und geschlossene pneumatische Systeme (d)

Um industrielle pneumatische Automatisierungssysteme anzutreiben, wird häufig nicht nur der mittlere (normale) Luftdruckbereich (0,118 ... 0,175 MPa) verwendet, sondern auch der niedrige Bereich (0,0012 ... 0,005 MPa). Auf diese Weise können Sie den Druckluftverbrauch reduzieren, den Strömungsquerschnitt der Elemente erhöhen und somit die Wahrscheinlichkeit einer Verstopfung von Drosselvorrichtungen verringern und in einigen Fällen einen laminaren Luftstrom mit einer linearen Abhängigkeit erhalten Q = f (Δ P), was bei pneumatischen Geräten sehr wichtig ist.

Bei Vorhandensein einer Hochdruckquelle können Sie das pneumatische System mit Strom versorgen niedriger Druck mit einem großen Luftstrom mit einem Ejektor (Abbildung 11.4, c). Aus einem pneumatischen Hochdruckzylinder 1, der mit einem Druckminderventil 4, einem Manometer 2 und einem Ladeventil 3 ausgestattet ist, tritt Luft in die Zufuhrdüse 5 des Ejektors ein. In diesem Fall wird im Inneren des Ejektorkörpers ein Unterdruck erzeugt und Luft aus der Umgebung durch den Filter 6 angesaugt, die in die Einlassdüse 7 mit größerem Durchmesser eintritt. Nach dem Ejektor wird die Luft durch den Filter 8 wieder von Staub gereinigt und gelangt zu den pneumatischen Geräten 10. Manometer 9 wird überwacht Betriebsdruck, dessen Wert durch Getriebe 4 korrigiert werden kann.

Alle oben genannten pneumatischen Systeme sind Open-Loop (nicht zirkulierend). Abbildung 11.4, d zeigt eine geschlossene Stromversorgung des pneumatischen Automatisierungssystems in einer staubigen Atmosphäre. Der pneumatischen Einheit 3 ​​wird vom Ventilator 1 durch den Filter 2 Luft zugeführt, und der Ansaugkanal des Ventilators ist mit dem inneren Hohlraum des abgedichteten Gehäuses der Einheit 3 ​​verbunden, der gleichzeitig über den Feinfilter 4 mit der Atmosphäre kommuniziert . Häufig werden elektrische Haushaltsstaubsauger als Ventilator verwendet, die einen Druck von bis zu 0,002 MPa erzeugen können.

Die den Verbrauchern zugeführte Luft muss von mechanischen Verunreinigungen gereinigt sein und ein Minimum an Feuchtigkeit enthalten. Hierzu werden Filter-Feuchteabscheider verwendet, bei denen als Filterelement meist Gewebe, Pappe, Filz, Cermets und andere poröse Materialien mit einer Filterfeinheit von 5 bis 60 µm verwendet werden. Zur tieferen Trocknung der Luft wird sie durch Adsorbentien geleitet, die Feuchtigkeit aufnehmen. Am häufigsten wird dafür Kieselgel verwendet. Bei herkömmlichen pneumatischen Antrieben sorgen Receiver und Filtertrockner für ausreichende Trocknung, gleichzeitig muss jedoch Luft zugeführt werden Schmiereigenschaften, für die die Ölzerstäuber vom Docht- oder Ejektortyp verwendet werden.

Abbildung 11.5. Typische Luftaufbereitungseinheit:
ein - Schaltplan; b - konventionelle Bezeichnung

Abbildung 11.5 zeigt eine typische Luftaufbereitungsanlage bestehend aus einem Filtertrockner 1, einem Druckminderventil 2 und einer Ölspritze 3.

Die in den Filtereinlass eintretende Luft erhält durch das feststehende Laufrad eine Drehbewegung Kr... Durch die Fliehkraft werden Feuchtigkeitspartikel und mechanische Verunreinigungen an die Wand des transparenten Körpers geschleudert und setzen sich in seinem unteren Teil ab, von wo sie bei Bedarf durch das Ablassventil entfernt werden. Die Sekundärluftreinigung erfolgt in einem porösen Filter F, wonach sie in den Einlass des Getriebes gelangt, wo die Drosselung durch das Ventilspiel erfolgt CL, deren Wert vom Ausgangsdruck über der Membran abhängt m... Erhöhung der Federkraft NS sorgt für erhöhtes Ventilspiel CL und damit der Ausgangsdruck. Der Körper des Öldiffusors 3 ist transparent gemacht und durch den Stopfen mit Schmieröl gefüllt. Der auf der Oberfläche des Öls erzeugte Druck verdrängt es durch das Rohr T bis zur Düse MIT wo Öl ausgestoßen und mit einem Luftstrom besprüht wird. In Docht-Schmierstoffgebern anstelle einer Tube T ein Docht ist eingebaut, durch den durch die Kapillarwirkung Öl in die Sprühdüse gelangt.

^ 11.5. Pneumatische Antriebe

Als Aktoren pneumatischer Antriebe werden verschiedene Mechanismen bezeichnet, die überschüssigen Luft- oder Unterdruck in Arbeitskraft umwandeln. Bewegt sich gleichzeitig der Arbeitskörper relativ zur pneumatischen Einrichtung, so spricht man von einem pneumatischen Motor, findet keine Bewegung statt oder erfolgt sie zusammen mit der pneumatischen Einrichtung, so spricht man von einem pneumatischen Spanner oder pneumatischen Greifer.

Pneumatikmotoren können wie Hydromotoren rotatorisch oder translatorisch wirken und werden jeweils als pneumatische Motoren und pneumatische Zylinder... Die Konstruktion dieser Geräte ähnelt in vielerlei Hinsicht ihren hydraulischen Gegenstücken. Größte Anwendung erhaltene pneumatische Getriebe-, Platten- und Radialkolbenmotoren. Bild 11.6, a zeigt schematisch einen Radialkolbenmotor mit Drehmomentübertragung auf die Welle über einen Kurbeltrieb.

Zylinder 2 mit Kolben 3 sind symmetrisch im Körper 1 angeordnet. Die Kraft der Kolben wird auf Kurbelwelle 5 durch die Pleuel 4 schwenkbar an den Kolben und der Kurbelwelle befestigt. Den Arbeitskammern wird Druckluft über Kanäle 8 zugeführt, die abwechselnd mit dem Einlass kommunizieren Bn und Auspuff Bx Kanäle der Verteilerspule 6, die sich synchron mit der Motorwelle drehen. Die Spule dreht sich im Verteilergehäuse 7, an das die Luftansaug- und Abgasleitungen angeschlossen sind.

Radialkolben-Pneumatikmotoren sind relativ langsamlaufende Maschinen mit einer Wellendrehzahl von bis zu 1000 ... 1500 U/min. Eher schnelllaufende Getriebe- und Flügelzellenmotoren (2000 ... 4000 U/min), aber die schnellsten (bis 20.000 U/min und mehr) können Turbinen-Pneumatikmotoren sein, die die kinetische Energie des Druckluftstroms nutzen. Insbesondere werden solche Motoren zum Drehen von Lüfterrädern in Bergbaubetrieben verwendet.

Abbildung 11.6. Schemata von volumetrischen (a) und dynamischen (b) pneumatischen Motoren

11.6, b zeigt ein Diagramm des pneumatischen Antriebs des Lüfterrades, bestehend aus einer Nabe 9 mit Schaufeln 10, an der ein rotierender Kranz mit Schaufeln eines pneumatischen Motors 11 starr befestigt ist, der das Lüfterrad mit hoher Geschwindigkeit dreht. Die beschriebene Vorrichtung kann als pneumatischer Wandler bezeichnet werden, der einen Hochdruckluftstrom in einen Niederdruckstrom mit einem viel höheren Durchsatz umwandelt.

Der pneumatische Antrieb zeichnet sich durch eine Vielzahl von Original-Aktuatoren mit elastischen Elementen in Form von Membranen, Schalen, flexiblen Fäden, Hülsen etc. aus. Sie sind weit verbreitet beim Spannen, Fixieren, Schalten und Bremsmechanismen modern automatisierte Produktion... Diese beinhalten Membran und Faltenbalg-Pneumatikzylinder mit relativ kleinem Hub. Eine flache Gummimembran ermöglicht eine Spindelbewegung von 0,1 ... 0,5 ihres effektiven Durchmessers. Wenn die Membran als Wellstrumpf ausgeführt ist, erhöht sich der Arbeitshub auf mehrere Durchmesser der Membran. Solche Pneumatikzylinder heißen Balg... Sie können mit externer und interner Luftversorgung sein. Im ersten Fall nimmt die Länge des Wellrohres unter Druckeinwirkung ab, im zweiten Fall nimmt sie durch die Verformung der Wellung zu. Als elastisches Element kommen Gummi, Gummigewebe und Kunststoffe sowie Stahlblech, Bronze, Messing zum Einsatz.

Eine Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit wird in vielen Fällen durch den Einsatz von pneumatischen Greifern erreicht, deren Diagramme in Abbildung 11.7 dargestellt sind.

Um Bogenprodukte zu bewegen, werden pneumatische Saugnäpfe verwendet, die mit Vakuumgreifern eines nicht pumpenden und pumpenden Typs verbunden sind. Bei Greifern nicht pumpender Bauart (Abbildung 11.7, a) Vakuum in der Arbeitskammer ZU wird durch Verformung der Greifelemente selbst erzeugt, die in Form einer flexiblen Platte ausgebildet sind, deren Rand an das Teil angrenzt und ein beweglicher Kolben, auf den eine äußere Kraft ausgeübt wird. Das Vakuum beim Anheben eines Teils ist proportional zu seinem Gewicht und beträgt normalerweise nicht mehr als 55 kPa. Für eine bessere Anziehungskraft, vor allem für nicht genug glatte Oberfläche Teile werden Pumpengreifer verwendet, bei denen Luft aus dem Arbeitsraum mit einer Pumpe auf eine Vakuumtiefe von 70 ... 95 kPa abgesaugt wird.

Häufig werden einfache Ejektorgeräte verwendet (Abbildung 11.7, b), bei denen die kinetische Energie eines Flüssigkeits-, Dampf- oder Luftstrahls genutzt wird, um Luft aus der Arbeitskammer zu saugen ZU befindet sich zwischen dem Saugnapf NS und Einzelheiten. Drucklufteinlass EIN, geht mit hoher Geschwindigkeit durch die Düse B Ejektor und erzeugt einen Unterdruck in der Kammer V und Kanal g Kommunikation mit der Arbeitskammer ZU.

Abbildung 11.7. Pneumatische Greifschemata

Zum Spannen von zylindrischen Teilen werden pneumatische Greifer verwendet, die nach den Schemata c und d hergestellt wurden (Abbildung 11.7). Beim Zuführen von Luft in die Arbeitskammer ZU eine elastische zylindrische Kappe umschließt den Wellenzapfen und erzeugt eine ausreichende Kraft, um ihn zu klemmen. Abbildung d zeigt einen doppelseitigen pneumatischen Greifer, dessen Arbeitselemente ein Faltenbalg mit einseitiger Riffelung sind. Bei einem Überdruck im Faltenbalg wird die gewellte Seite auf eine größere Länge gedehnt als die glatte Seite, wodurch sich die lose (auskragende) Seite des Schlauches in Richtung der Patrize bewegt. Solche Geräte können nicht nur runde Teile, sondern auch mit beliebig geformten Oberflächen fixieren.

In einigen Fällen besteht die Notwendigkeit, die Arbeitskörper über weite Strecken bis zu 10 ... 20 m und mehr entlang einer geraden oder gekrümmten Bahn zu bewegen. Der Einsatz konventioneller kolbenstangenloser Pneumatikzylinder ist auf einen Arbeitshub von bis zu 2 m beschränkt Die Ausführungen von kolbenstangenlosen Pneumatikzylindern, die diese Anforderungen erfüllen, sind in Bild 11.8 dargestellt.

Abbildung 11.8. Diagramme von kolbenstangenlosen Pneumatikmotoren
Translationsbewegung

Das Fehlen einer starren Stange ermöglicht es, die Länge des Zylinders in ausgefahrener Position nahezu zu halbieren. Diagramm a zeigt einen langhubigen Pneumatikzylinder mit Kraftübertragung durch einen starken Dauermagnet... Die absolut dichte Zylinderlaufbuchse besteht aus einem nichtmagnetischen Material und ihr innerer Hohlraum ist durch einen Kolben in zwei Kammern unterteilt, denen Druckluft zugeführt wird. In Kolben und Schlitten ZU mit dem Arbeitskörper verbunden, die gegenüberliegenden Pole des Magneten sind eingebettet S und n, deren Zusammenwirken die Übertragung der Antriebskraft auf den entlang der Führungen an der Außenfläche der Hülse gleitenden Schlitten gewährleistet. Kutschfahrt wird durch Endhaltestellen begrenzt Verfügen über.

Pneumatikzylinder mit elastischer Hülse (Bild 11.8, b), abgedeckt von zwei durch einen Schlitten verbundenen Rollen, haben praktisch unbegrenzte Hublänge ZU... Diese Pneumatikzylinder sind sehr effektiv zum Bewegen von Stückgütern auf komplexen Bahnen und in Antrieben mit geringen Bedienkräften.

Ein pneumatischer Zylinder mit flexibler Stange ist im Diagramm in Abbildung 11.8, c dargestellt. In diesem Design Zugkraft auf den Wagen übertragen ZU vom Kolben durch ein flexibles Element (normalerweise ein mit elastischem Kunststoff ausgekleidetes Stahlseil), das die Bypass- und Spannrollen an den Zylinderdeckeln bedeckt.

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