Program prac na ten temat: program roboczy podstawy „układy hydrauliczne i pneumatyczne”.

MINISTERSTWO EDUKACJI I NAUKI FEDERACJI ROSYJSKIEJ

FEDERALNA AGENCJA EDUKACJI

Stan instytucja edukacyjna wyższe wykształcenie zawodowe

„Południowo-rosyjski Państwowy Uniwersytet Ekonomii i Usług” (GOU VPO „YURGUES”)

HYDRAULIKA. HYDRAULICZNE I PNEUMATYCZNE

SYSTEMY W SAMOCHODACH I WYPOSAŻENIU GARAŻU

Warsztat

dla studentów studiów stacjonarnych i niestacjonarnych specjalności 190603 „Obsługa maszyn i urządzeń transportowych i technologicznych”

(Transport samochodowy), 190601 „Samochody i przemysł motoryzacyjny”

UDC 629.3.01 (076) BBK 39.33-08ya73 G464

Opracowany przez:

kandydat nauk technicznych, profesor nadzwyczajny w Katedrze „Energia i Bezpieczeństwo Życia”

W I. Timczenko

I.K. Guguev

profesor nadzwyczajny wydziału " Serwis samochodowyorganizacja i bezpieczeństwo ruchu ”

A.I. Shilin

asystent Zakładu „Energia i Bezpieczeństwo Życia”

A.G. Iliev

Recenzenci:

doktor nauk technicznych, profesor w Katedrze "Energia i Bezpieczeństwo Życia"

kandydat nauk technicznych, profesor nadzwyczajny w Katedrze "Serwis, Organizacja i Bezpieczeństwo Ruchu Samochodowego"

S.G. Sołowiew

G464 Hydraulika. Układy hydrauliczne i pneumatyczne w samochodach i wyposażeniu warsztatów: warsztat / opracował V.I. Timczenko, I.K. Guguev, A.I. Shilin, A.G. Iliev. - Kopalnie: Wydawnictwo

w YURGUES, 2007. - 57 str.

Warsztat składa się z ośmiu naukowo-badawczych prac laboratoryjnych, krótkich objaśnień dotyczących realizacji tych prac oraz głównych założeń teoretycznych kursu „Hydraulika. Układy hydrauliczne i pneumatyczne w samochodach i wyposażeniu warsztatów ”oraz bibliografia.

UDC 629.3.01 (076) BBK 39.33-08ya73

© Południowo-rosyjski Państwowy Uniwersytet Ekonomii i Usług, 2007

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

WPROWADZENIE

Warsztat laboratoryjny ma na celu zapewnienie pomocy metodycznej przy wykonywaniu prac laboratoryjnych w dyscyplinie „Hydraulika. Układy hydrauliczne i pneumatyczne w samochodach i wyposażeniu warsztatów "przez studentów specjalności 190603" Obsługa maszyn i urządzeń transportowych i technologicznych (transport samochodowy), 190601 "Samochody i motoryzacja" kształcenie stacjonarne i niestacjonarne.

Na początku zajęć studenci powinni wykonać następującą pracę:

1. Zapoznaj się z instrukcjami dotyczącymi odpowiednich prac laboratoryjnych.

2. Przygotuj „rezerwę”, która obejmuje:

− stanowisko;

- cel pracy;

− podstawowe przepisy teoretyczne;

− schemat i opis konfiguracji eksperymentalnej (pełnowymiarowa jednostka samochodu lub wyposażenia garażu);

− opis zasady działania układu hydraulicznego lub pneumatycznego, przebieg eksperymentu

− tabela danych eksperymentalnych;

− tabela wyników obliczeń.

Po zakończeniu pracy nauczyciel podpisuje tabelę danych eksperymentalnych. Obliczenie jednego eksperymentu jest podane na piśmie. Obliczenie każdej wartości jest określone wzorem: wartość wymagana, wzór obliczeniowy, wartości liczbowe, wynik liczbowy, wymiar.

Z pracy laboratoryjnej student sporządza sprawozdanie, które zawiera

− wypełnione tabele obserwacji i obliczeń;

− szczegółowe obliczenia jednego eksperymentu;

− wykresy zależności wielkości funkcjonalnych;

- wnioski.

Aby obronić sprawozdanie z laboratorium, student powinien wiedzieć:

− niezbędny materiał teoretyczny;

− aranżacja instalacji doświadczalnej (pełnowymiarowa jednostka samochodu lub wyposażenie garażu);

− wymagane wzory obliczeniowe;

− odpowiedzi na pytania zabezpieczające.

Uczeń, który nie zgłosił trzech poprzednich praca laboratoryjna, do wykonywania kolejnych prac nie jest dozwolone.

Praca laboratoryjna nr 1 BADANIE PROCESÓW CHŁODZENIA W SILNIKACH SAMOCHODOWYCH

Cele i zadania:

1) Badanie zależności parametrów hydrodynamicznych - natężenia przepływu, ciśnienia, temperatury chłodziwa w zależności od prędkości wał korbowy, prędkość pojazdu.

2) Opracuj schematyczne diagramy procesów chłodzenia w małym i dużym okręgu.

3) Przeprowadź eksperymentalne testy na poruszającym się pojeździe.

4) Zaprojektuj hydrauliczny obwód chłodzenia.

Podsumowanie teorii

1) Cel układów chłodzenia.

2) Główne elementy hydrodynamicznego układu chłodzenia.

3) Właściwości stosowanych chłodziw: gęstość, temperatura krystalizacji, ciężar właściwy, współczynniki lepkości kinematycznej, rozszerzalność cieplna i objętościowa, pojemność cieplna.

6) Wyznaczenie głównych parametrów hydrodynamicznego układu chłodzenia: natężenie przepływu, prędkość, ciśnienie, temperatura.

7) Przyrządy pomiarowe służące do monitorowania optymalnej pracy układu chłodzenia.

Rysunek 1.1 - Układ chłodzenia silnika VAZ 2106

Objaśnienie do rysunku:

1. Rura do spuszczania płynu z chłodnicy nagrzewnicy do pompy płynu chłodzącego.

2. Wąż spustowy chłodziwa z rury wlotowej.

3. Wąż spustowy płynu chłodzącego z chłodnicy nagrzewnicy.

4. Wąż doprowadzający płyn do chłodnicy nagrzewnicy.

5. Wąż obejściowy termostatu.

6. Wylot płaszcza chłodzącego.

7. Wąż zasilający chłodnicę.

8. Zbiornik wyrównawczy.

9. Korek zbiornika.

10. Wąż od chłodnicy do zbiornika wyrównawczego.

11. Korek chłodnicy.

12. Zawór wylotowy (para).

13. Zawór wlotowy.

14. Górny zbiornik chłodnicy.

15. Szyjka wlewu chłodnicy.

16. Rura chłodnicy.

17. Żebra chłodzące chłodnicy.

18. Osłona wentylatora.

19. Wentylator.

20. Koło pasowe napędu pompy płynu chłodzącego.

21. Gumowa stopa.

22. Okienko z boku bloku cylindrów do doprowadzania chłodziwa.

23. Uchwyt uszczelnienia olejowego.

24. Łożysko wałeczkowe pompy płynu chłodzącego.

25. Osłona pompy.

26. Piasta koła pasowego wentylatora.

27. Rolka pompy.

28. Śruba blokująca.

29. Mankiet z uszczelką olejową.

30. Korpus pompy.

31. Wirnik pompy.

32. Wlot pompy.

33. Dolny zbiornik chłodnicy.

34. Wąż wylotowy chłodnicy.

35. Pasek wentylatora.

36. Pompa płynu chłodzącego.

37. Wąż płynu chłodzącego do pompy.

38. Termostat.

39. Gumowa wkładka.

40. Rura wlotowa.

41. Zawór główny.

42. Zawór obejściowy.

43. Obudowa termostatu.

44. Obejście węża.

45. Złącze węża do doprowadzania chłodziwa do pompy.

46. Osłona termostatu.

47. Tłok elementu roboczego.

Informacje teoretyczne. Układ chłodzenia ma za zadanie wymusić usuwanie nadmiaru ciepła z części silnika i przekazywanie go do otaczającego powietrza. To tworzy pewne reżim temperaturowy, w którym silnik nie przegrzewa się i nie przechładza. Ciepło w silnikach jest usuwane na dwa sposoby: ciecz lub powietrze. Systemy te pochłaniają 25–35% ciepła powstającego podczas spalania paliwa. Temperatura płynu chłodzącego w głowicy cylindrów musi wynosić 80–95 °. Ten reżim temperaturowy jest najbardziej korzystny, zapewnia normalną pracę silnika i nie powinien zmieniać się w zależności od temperatury otoczenia i obciążenia silnika. Temperatura podczas cyklu pracy silnika waha się od 80–120º pod koniec opadania do 2000–2200º pod koniec spalania mieszanki.

Jeśli silnik nie jest chłodzony, to gazy mają wysoka temperaturapodgrzać części silnika i rozszerzyć. Olej na cylindrach i tłokach wypala się, tarcie i zużycie wzrasta, a nadmierne rozszerzanie się części powoduje zacinanie się tłoków w cylindrach silnika i może dojść do awarii silnika. Aby uniknąć negatywnych wpływów spowodowanych przegrzaniem silnika, należy go schłodzić.

Jednak nadmierne chłodzenie silnika ma negatywny wpływ na jego działanie. Gdy silnik jest przechłodzony, opary paliwa skraplają się na ściankach cylindra, zmywając smar i rozrzedzając olej w skrzyni korbowej. W takich warunkach dochodzi do intensywnego zużycia pierścieni tłokowych, tłoków, cylindrów oraz obniżonej sprawności i mocy silnika. Normalna praca układ chłodzenia pomaga uzyskać najwyższą moc, zmniejszyć zużycie paliwa i zwiększyć żywotność silnika bez naprawy.

Większość silników ma systemy płynów chłodzenie (otwarte lub zamknięte). W otwartym układzie chłodzenia wnętrze jest w bezpośredniej komunikacji z otaczającą atmosferą. Dystrybucja otrzymana systemy zamknięte chłodzenie, w którym przestrzeń wewnętrzna jest tylko okresowo komunikowana z otoczeniem za pomocą specjalnych zaworów. Te układy chłodzenia zwiększają temperaturę wrzenia chłodziwa i zmniejszają jego wrzenie.

Elektryczny pulsometr termiczny

Manometr elektryczny impulsowy składa się z czujnika i wskazówki, które wykorzystują właściwość płytki bimetalicznej do odkształcania się pod wpływem zmiany temperatury. W czujniku miernika aktywny metal znajduje się na dole, tj. od strony styków. Płyta bimetaliczna ma kształt litery U; na jednym ramieniu płyty znajduje się uzwojenie grzejne. Drugie ramię płyty jest odizolowane od „masy” i zamocowane na ruchomym wsporniku. W korpusie czujnika zamocowana jest membrana. Kiedy zmienia się ciśnienie, wygina się i zmienia siłę sprężystej płytki, która zamyka styki.

We wskaźniku bimetaliczna płytka z uzwojeniem ma również kształt litery U. Jedno ramię płytki jest zamocowane na wsporniku, a drugie jest obrotowo połączone z kolczykiem, który jest jednoczęściowy ze strzałką. Kolczyk połączony jest obrotowo za pomocą elastycznego haczyka.

Zasada działania

Manometr impulsowy działa w następujący sposób. Przed włączeniem stacyjki ruchomy styk czujnika jest dociskany do stałego styku z niewielkim wysiłkiem, a strzałka wskaźnika jest w lewo

"Zero". Przy włączonym zapłonie, przed uruchomieniem silnika, w obwodzie czujnika i wskaźnika pojawiają się krótkotrwałe impulsy prądowe, natomiast aktywny metal płytki wskaźnika, rozszerzając się, odkształca płytkę, a strzałka przyrządu przesuwa się w prawo aż do podziałki „zero”. Pozwala to kierowcy ocenić stan urządzenia. Impulsy prądu są krótkotrwałe, ponieważ gdy bimetaliczna płytka czujnika jest podgrzewana, styki otwierają się z niewielkim odchyleniem płytki.

Tabela 1.1 - Dane eksperymentalne

Uwaga. ∆P - strata ciśnienia; V - prędkość pojazdu; n - obroty wału korbowego; V w - prędkość płynu chłodzącego; t cool - początkowa temperatura płynu chłodzącego; G - zużycie płynu chłodzącego; t | 2, 0 С - końcowa temperatura chłodziwa w wersji z małym obiegiem chłodzenia t || 2, 0 С - końcowa temperatura chłodziwa w duże koło chłodzenie.

Konieczne jest porównanie danych eksperymentalnych z teoretycznymi i wyciągnięcie wniosków dotyczących optymalizacji trybu pracy układów chłodzenia w pojazdach zapewniających bezpieczeństwo ruchu.

Pytania testowe:

1) Wymień elementy lokalnych rezystancji w układzie chłodzenia.

2) Podaj charakterystykę grzejników i wentylatora osiowego.

3) Pokaż schematyczny diagram ruchu chłodziwa w układzie.

4) Wymień rodzaje chłodziw.

5) Jak określić stratę wysokości podnoszenia pompy w układzie.

6) Co decyduje o ciśnieniu i temperaturze chłodziwa w układzie.

Praca laboratoryjna nr 2 BADANIA UKŁADU SMAROWANIA SAMOCHODÓW

Cele i zadania:

1) Zbadaj tryby ruchu i właściwości cieczy (samochód, silnik, oleje przekładniowe), przeznaczenie smaru.

2) Zbadaj charakterystykę hydrauliczną układu smarowania: natężenie przepływu, ciśnienie, opory miejscowe - w układzie smarowania (filtr, przewód, kanały).

3) Pokaż zależności parametrów smarowania od temperatury silnika.

Krótka informacja z teorii:

1) Przeznaczenie układu smarowania.

2) Główne elementy hydraulicznego układu smarowania.

3) Właściwości cieczy roboczej: gęstość, temperatura zamarzania, ciężar właściwy, współczynniki lepkości kinematycznej, rozszerzalność cieplna i rozszerzalność objętościowa.

4) Zasada działania systemu, awarie, przyczyny, rozwiązywanie problemów.

5) Rodzaje lokalnych rezystancji w systemie.

6) Wyznaczenie głównych parametrów hydrodynamicznego układu smarowania: natężenie przepływu, prędkość, ciśnienie.

7) Przyrządy pomiarowe służące do monitorowania optymalnej pracy układu smarowania.

Układ smarowania silnika służy do dostarczania oleju na ocierające się powierzchnie części, co zmniejsza tarcie między nimi a ich zużyciem, a także pozwala na zmniejszenie strat mocy silnika w celu pokonania sił tarcia. Podczas pracy silnika olej wprowadzany między części w sposób ciągły krąży, chłodząc części i odprowadzając ich produkty zużycia. Cienka warstwa oleju na tłokach, pierścieniach tłokowych i cylindrach nie tylko zmniejsza zużycie, ale także poprawia kompresję silnika.

Układ smarowania to seria urządzeń i agregatów służących do magazynowania, dostarczania, czyszczenia i chłodzenia oleju:

− miska silnika;

- wlot oleju;

− gruboziarnisty filtr oleju;

− filtr oleju dokładne czyszczenie;

- Pompa olejowa;

- rurociągi naftowe;

− chłodnica oleju;

− kontrola i pomiary urządzenia i czujniki.

Kompresor jest źródłem sprężonego powietrza zasilającego wszystkie jednostki układu pneumatycznego. W samochodach ciężarowych i autobusach stosuje się jednostopniowe, dwucylindrowe sprężarki jednostronnego działania.

Wydajność sprężarki zależy od prędkości obrotowej silnika n, skok i średnica tłoka. Znajduje się w granicach (40-170) l / min przy n\u003d 1000 min -1. Moc pobierana przez sprężarkę wynosi (0,5¸ 2,2) kW (0,7¸ 3,0 KM).

W celu zaoszczędzenia kosztów energii dla napędu sprężarki przewidziano wyłączenie dopływu powietrza do układu, gdy ciśnienie w nim osiągnie zadany poziom (7,0 - 7,3 kg / cm 2). Przy tym ciśnieniu uruchamia się regulator ciśnienia i otwiera dostęp do sprężonego powietrza w urządzeniu rozładowczym.

W samochodzie ZIL-130 podaje regulator ciśnienia skompresowane powietrze kanałem poziomym do bloku cylindrów sprężarki pod trzpieniami 1 odciążacza pokazanego na rys. 8.2. Tłoki poprzez popychacze 2 otwierają zawory wlotowe 3 obu cylindrów, łącząc ze sobą wnęki cylindrów. W ten sposób powietrze nie jest sprężane, ale pompowane z butli do butli bez wchodzenia do układu. (Teoretyczną konkretną pracę wykonaną w kompresorze określa wzór, z którego wynika, że \u200b\u200bprzy jednakowych ciśnieniach powietrza na początku r 1 i na końcu r 2 procesy kompresji, wynosi zero). Gdy ciśnienie powietrza w układzie pojazdu spadnie do określonego poziomu (5,6¸6 kg / cm 2), regulator ciśnienia zatrzymuje dopływ powietrza i łączy przestrzeń nurnika z atmosferą. Tłoki 1 są obniżane, zwalniając zawory wlotowe 3, a sprężarka zaczyna pompować powietrze do układu pneumatycznego.

Regulator ciśnienia - służy do automatycznego utrzymania wymaganego ciśnienia powietrza w układzie pneumatycznym. Ogranicza minimalne i maksymalne wartości graniczne ciśnienia w PS poprzez dostarczanie lub usuwanie sprężonego powietrza do lub z odciążacza sprężarki, przy jednoczesnym zapewnieniu, że dopływ sprężonego powietrza do systemu jest włączony lub wyłączony.

W samochodach krajowych stosuje się dwa rodzaje regulatorów ciśnienia: z zaworami kulowymi i zaworami membranowymi. Regulator ciśnienia z zaworem kulowym AR-10 pokazano na rys. 8.3.

Korpus 6 zawiera dwa zawory kulowe 4 i 5, które oddziałują na pręt 3, który jest połączony ze sprężyną sterującą 9 za pośrednictwem kuli 2. Gdy ciśnienie w układzie pneumatycznym spadnie poniżej maksimum, sprężyna 9 przytrzymuje zawór wlotowy 5 dociśnięty do gniazda w korpusie 6 i wnęki urządzenie odciążające sprężarki jest połączone z atmosferą. Jeżeli ciśnienie w układzie przekroczy maksimum, wówczas pod działaniem siły ciśnienia zawór wlotowy 5 otworzy otwór i jednocześnie zawór wylotowy 4 zamknie wylot króćca 8. W tym położeniu połączenie komory odciążającej sprężarki z atmosferą jest przerwane. Sprężone powietrze przepływa przez zawór wlotowy 5 i wpływa do odciążenia sprężarki.

Górną granicę ciśnienia reguluje nasadka 1 (zmiana naciągu sprężyny 9). Różnicę ciśnień, przy której odciążacz jest włączany lub wyłączany, ustawia się poprzez zmianę liczby uszczelek 7 pod korpusem 6 zaworu wylotowego. Po zdjęciu uszczelek różnica ciśnień wzrasta, a po dodaniu maleje.

Regulator ciśnienia AR-11 jest przymocowany do bloku cylindrów sprężarki i różni się od AR-10 obecnością dwóch filtrów na wlocie i wylocie, co zwiększa niezawodność.

Separator wilgoci olejowej (rys.8.4) - zainstalowany przed cylindrami i przeznaczony do oczyszczania sprężonego powietrza pochodzącego ze sprężarki z oleju i wilgoci. Olej działa szkodliwie na gumowe elementy układu pneumatycznego i parę wodną, \u200b\u200bskraplając się w elementach układu podczas ujemne temperatury zamarznąć, co prowadzi do zerwania głównych elementów układu pneumatycznego samochodu.

W korpusie 1 jest zainstalowany zawór zwrotny 2, który dociskany jest do gniazda przez sprężynę 3. Korpus jest zamykany korkiem 4. W celu uszczelnienia korpusu i kielicha 7 montuje się gumowy pierścień 8 (uszczelnienie następuje po dokręceniu stożkowej końcówki drążka dociskowego 6). Powietrze ze sprężarki wchodzi do otworu A, przechodzi przez mosiężną siatkę elementu 5, oddzielając się od oleju i wilgoci, wchodzi do otworu w pręcie i naciskając zawór zwrotny wychodzi do rurociągu połączonego z cylindrem.

Olej i wilgoć pozostające na siatce spływają do szyby 7. Aby spuścić skropliny, w dolnej części szyby zamontowany jest kurek spustowy.

Aby zwiększyć niezawodność układu pneumatycznego i zapobiec zamarzaniu kondensatu, zastosowano pompę przeciwzamarzaniową, która jest instalowana między separatorem wilgoci olejowej a regulatorem ciśnienia. Służy do dostarczania porcji cieczy mrozoodpornej do instalacji pneumatycznej, która znajduje się w specjalnym zbiorniku.

Pompa płynu niezamarzającego powinna być używana tylko w zimnych porach roku. W ciepłe dni jest usuwany. Jest wypełniony mieszaniną alkoholi etylowych (300 cm 3) i izoamylowych (2 cm 3).

Butle powietrzne - służą do gromadzenia sprężonego powietrza w kompresorze. Dzięki nim kompresor przez krótki czas pracuje pod obciążeniem, a po osiągnięciu określonego ciśnienia w cylindrach jest przez chwilę odciążany, aż zostanie z nich pobrana określona ilość powietrza.

W zależności od zużycia sprężonego powietrza przez odbiorców konieczne jest posiadanie pewnej rezerwy, która powinna wystarczyć na określony czas pracy układu pneumatycznego w przypadku nagłego zatrzymania sprężarki.

Całkowita objętość cylindrów wpływa na pracę sprężarki. Podczas instalowania dużych cylindrów sprężarka włącza się rzadziej, ale działa dłużej, co może prowadzić do przegrzania i spadku wydajności. Przy małych objętościach czas ciągłej pracy sprężarki ulega skróceniu, ale zwiększa się częstotliwość jej załączania.

Najczęściej balon powietrzny składa się z cylindrycznej osłony i przyspawanych do niej dwóch tłoczonych zakrzywionych końcówek. Na cylindrach zgrzewy są przyspawane do dna i do płaszcza od góry i od dołu, z gwintowanymi otworami do podłączenia kanałów powietrznych i zaworów spustowych. Po spawaniu butle są powlekane od zewnątrz i wewnątrz farbą odporną na korozję i sprawdzane pod ciśnieniem (12 - 20) kg / cm 2 pod kątem szczelności.

Zawór bezpieczeństwa - przeznaczony do ochrony układu pneumatycznego przed nadmiernym wzrostem ciśnienia powietrza w przypadku awarii automatycznego regulatora ciśnienia. Jest zainstalowany na jednym z cylindrów powietrza.

W korpusie zaworu 2 (rys. 8.5) z jednego końca wkręca się złączkę 1 z gniazdem dla zaworu 3, a na drugim końcu wkręca się śrubę regulacyjną 6. Stalowa kula jest dociskana do gniazda przez integralny trzpień 7 siłą sprężyny 4. Sprężyna jest ustawiana na maksymalne ciśnienie (9¸ 9,5) kg / cm 2, przy którym powietrze wyciska piłkę z gniazda i wydostaje się do atmosfery. Zawór reguluje się śrubą 6 i blokuje nakrętką zabezpieczającą 5.

Sprawdź zawory - służą do zapobiegania przedostawaniu się powietrza do atmosfery z butli w przypadku uszkodzenia części układu połączonej z innymi butlami lub w przypadku gwałtownego spadku ciśnienia w układzie łączącym sprężarkę z butlami. Są instalowane na wejściu do cylindrów powietrza.

Zawór zwrotny pokazany na rys. 8.6, składa się z korpusu 1, rury z otworami 2, zaworu płytowego 3 i sprężyny 4. Ten zawór jest zainstalowany wewnątrz cylindra. Możliwość gromadzenia się w nim kondensatu i zamarznięcia zaworu jest wykluczona, ponieważ kondensat spływa do cylindra powietrza.

Zawory spustowe - przeznaczony do okresowego odprowadzania kondensatu ze wszystkich cylindrów i separatora wilgoci olejowej. Kondensat jest odprowadzany poprzez przechylenie zaworu 3 za pomocą pierścienia 5. W normalnym stanie sprężyna 2 dociska zawór do gniazda 4. Za pomocą łącznika 1 zawór wkręca się w cylinder.

Federalna Agencja ds. Edukacji

Uniwersytet Państwowy w Pskowie

UKŁADY PNEUMATYCZNE I HYDRAULICZNE

POJAZDY SILNIKOWE I GARAŻ

EKWIPUNEK

Podręcznik edukacyjno - metodyczny

Wprowadzenie

Szerokie zastosowanie systemów hydraulicznych i pneumatycznych podczas użytkowania inżynier automatyki i należne wyposażenie garażu pewne zalety przed innymi typami napędów (w szczególności napęd mechaniczny), pozwalający na realizację zadań sformułowanych na etapie projektowania.

Zastosowanie wolumetrycznego napędu hydraulicznego pozwala na uzyskanie znacznej mocy wyjściowej przy niewielkim ciężarze właściwym. Możliwość tworzenia dużych przełożeń, bezstopniowa regulacja prędkości łącznika wyjściowego, prosta i niezawodna ochrona przed przeciążeniami, łatwość konwersji na translacyjną doprowadziły do \u200b\u200bpowszechnego stosowania wolumetrycznego napędu hydraulicznego w systemy energetyczne pojazdy silnikowe (, napęd, wiertnice, podnośniki koszowe, podnoszenie karoserii itp.).

Dynamiczny napęd hydrauliczny (w szczególności przemiennik momentu obrotowego - silnik turbogazowy) znajduje szerokie zastosowanie w automatycznych skrzyniach biegów samochodów osobowych i ciężarowych. Za pomocą silnika z turbiną gazową realizowane są takie możliwości samochodu jak uruchamianie silnika pod obciążeniem, płynne ruszanie i zwiększanie zdolności terenowych dzięki płynnemu wzrostowi momentu obrotowego na kołach samochodu, możliwość głębokiej bezstopniowej regulacji itp.

Siłownik pneumatyczny jest szeroko stosowany w układy hamulcowe ciężarówki, napęd do otwierania i zamykania drzwi autobusu, w zawieszeniu samochodu. Charakterystycznymi cechami napędu pneumatycznego z napędu hydraulicznego są właściwości płynu roboczego (powietrza atmosferycznego) oraz ściśliwość, które ograniczają zastosowanie napędu pneumatycznego.

Obliczenie dowolnego napędu pneumatycznego lub hydraulicznego rozpoczyna się od analizy przydzielonych zadań i zaprojektowania schematu, który odzwierciedla działanie napędu. Niniejsza instrukcja ma na celu opanowanie umiejętności tworzenia schematycznych diagramów.

Podręcznik ten przeznaczony jest do praktycznego szkolenia ze studentami wszystkich form kształcenia z zakresu 190600.62 „Samochody i przemysł motoryzacyjny”, 43.03.01 „Obsługa pojazdów mechanicznych”.

1. Przekładnia hydrostatyczna

Przekładnia hydrostatyczna (GOT) służy do przenoszenia momentu obrotowego z silnika spalinowego (ICE) na koła pojazdu. Energia mechaniczna na wale wyjściowym silnika spalinowego jest zamieniana przez pompę na energię hydrauliczną przepływu płynu roboczego dostarczanego do silnika hydraulicznego, który z kolei przekształca energię hydrauliczną płynu w energię mechaniczną obrotu dostarczaną do kół pojazdu. Schemat blokowy pulpitu GOT pokazano na rys. 1.

Postać: 1. Schemat blokowy GOT

Użycie GOT wynika z następujących zalet przekładnia mechaniczna:

Możliwość płynnej bezstopniowej zmiany przełożenie transmisje w szeroki zasięg, co zwiększa zdolność pojazdu do poruszania się w terenie i ułatwia kontrolę;

Dzięki bezstopniowej regulacji prędkości nie ma przerwy w przepływie mocy (przy zmianie biegów w manualnej skrzyni biegów przerwa w przepływie mocy może doprowadzić do rozbicia gleby przez koła podczas jazdy po powierzchniach o małej nośności);

Brak wielu jednostek mechanicznych ( sprzęgło cierne, przekładnia kardana, skrzynia biegów, bieg główny,) zmniejszyć masę pojazdu;

Wszechstronność sterowania pracą GOT pozwala na umieszczenie silników hydraulicznych w odpowiedniej odległości od pompy, co jest szczególnie ważne przy sterowaniu wieloosiowymi pojazdami z napędem na wszystkie koła;

Ochrona przed przeciążeniem i szybkie cofanie.

Wady GOT to najniższa wydajność w porównaniu z przekładnią mechaniczną, dość wysoki koszt maszyn hydraulicznych i urządzeń hydraulicznych, mała trwałość i praca przy niskich prędkościach.

Wytworzenie dużego momentu obrotowego na wale wyjściowym silnika hydraulicznego doprowadziło do zastosowania następujących typów maszyn hydraulicznych:

Pompa rotacyjna, osiowo - tłoczkowa, nastawna, rewersyjna z tarczą krzywkową lub skośnym blokiem;

Obrotowy silnik hydrauliczny osiowo - tłokowy lub promieniowy - tłokowy rewersyjny nieregulowany lub regulowany.

GOT jest stosowany w pojazdach przeznaczonych do pracy na miękkich glebach podczas jazdy wysoka prędkość... GOT jest wyposażony w takie urządzenia mobilne, jak wywrotka górnicza Belaz, sprzęt drogowy (np. Samobieżny walec wibracyjny), maszyny rolnicze (kombajny zbożowe) oraz ładowarki samojezdne.

1.1. Typowy schemat hydrauliczny przekładni hydrostatycznej napędu kół napędowych pojazdu

Postać: 2. Typowy schemat GOT

Schemat hydrauliczny typowego GOT (rys. 2) obejmuje obwód główny, który zawiera zmienną pompę H1 i nieregulowany silnik hydrauliczny M, układ sterowania przekładnią, układ uzupełniania, który zapewnia przeciwciśnienie w przewodzie ssącym w celu wyeliminowania kawitacji i wycieków, układ ochrony przekładni przed przeciążeniem , układ odprowadzania nadmiaru podgrzanego płynu roboczego, który przeszedł przez silnik hydrauliczny do spustu, oraz układ kondycjonowania płynu roboczego, zawierający filtr dokładny F, chłodnicę OX i zbiornik hydrauliczny.

Zmienna rewersyjna pompa H1 przekształca energię mechaniczną silnika wysokoprężnego w energię hydrauliczną, tworząc przepływ płynu pod ciśnieniem w przewodzie ciśnieniowym. W zależności od kierunku dopływu płynu jeden z przewodów hydraulicznych odpowiednich dla pompy będzie stanowił wysokość ciśnienia, drugi - ssanie. Nieregulowany odwracalny silnik hydrauliczny przekształca energię hydrauliczną przepływu płynu roboczego w energię mechaniczną. W ten sposób zamknięty obieg płynu roboczego ma miejsce w układzie „pompa-silnik hydrauliczny”.

Układ uzupełniania, który zapewnia dopływ płynu roboczego do obwodu głównego dzięki doborowi podgrzanego płynu do chłodzenia i wycieków, obejmuje pompę zębatą H2, zawory zwrotne KO1 i KO2 oraz zawór bezpieczeństwa KP1. Pompa H2 dostarcza schłodzony płyn roboczy ze zbiornika do obwodu głównego przez zawór KO1 lub KO2, w zależności od tego, który przewód będzie stanowił wysokość ciśnienia. Na przykład, jeśli w górnej linii obwodu głównego znajduje się ciśnienie, zawór KO1 zostanie zamknięty, ponieważ ciśnienie w przewodzie ciśnieniowym będzie większe niż ciśnienie wytworzone przez pompę H2. W takim przypadku płyn roboczy zostanie doprowadzony do dolnego przewodu (ssącego) przez zawór KO2. Zawór KP1 zapobiega przypadkowemu wzrostowi ciśnienia.

Układ sterowania GOT obejmuje pompę zasilającą H2, zawór proporcjonalny P1 ze sterowaniem ręcznym, siłownik hydrauliczny C do regulacji dopływu płynu roboczego przez pompę H1, przepustnicę DR. Przy zmianie położenia suwaka rozdzielacza P1 (np. Przy przesuwaniu suwaka w prawo) płyn roboczy jest dostarczany z pompy H1 do prawej wnęki cylindra hydraulicznego Ts1, w wyniku czego zwiększa się dopływ płynu przez pompę H1, co z kolei zwiększa prędkość obrotową wału silnika M. na drążku siłownika hydraulicznego C przesuwa obudowę rozdzielacza P1, przywracając suwak do pierwotnego położenia, w którym ta sama ilość płynu roboczego jest dostarczana do obu wnęk cylindra hydraulicznego. Tak więc, gdy ruch szpuli zatrzymuje się, prędkość obrotowa wału silnika hydraulicznego M pozostaje stała. Przepustnica DR służy do ograniczenia dopływu płynu roboczego.

System ochrony przed przeciążeniem obejmuje dwa zawory bezpieczeństwa wysokie ciśnienie KP1 i KP2, które w przypadku przekroczenia obciążenia wału silnika hydraulicznego M odprowadzają płyn roboczy z przewodu ciśnieniowego do przewodu ssącego z pominięciem silnika hydraulicznego. Obecność dwóch zaworów wynika z odwracalności pompy H1.

Podgrzewany układ odprowadzania cieczy obejmuje hydraulicznie sterowany rozdzielacz P2, zawór KP 4 i chłodnicę OX. Ponieważ przepływ przez pompę H2 jest większy niż przecieki, nadmiar płynu roboczego powstający w przewodzie ssącym, nagrzany po opuszczeniu silnika hydraulicznego, przepływa przez sterowany hydraulicznie zawór suwakowy P2 i zawór przelewowy KP4 przez chłodnicę OX do zbiornika. Cewka zaworu P2 porusza się pod wpływem ciśnienia w przewodzie ciśnieniowym. Zawór KP4 ogranicza ciśnienie zasilania, a rozdzielacz P2 zapewnia połączenie zaworu KP4 z przewodem ssawnym i blokuje dopływ do niego cieczy z przewodu ciśnieniowego.

1.2. Schemat hydrauliczny przekładni hydrostatycznej z dodatkową pompą

Różnica między obwodem pokazanym na ryc. 3, z poprzedniego jest obecność oddzielnej pompy zasilającej H3 i zastosowanie jednego zaworu bezpieczeństwa ze wstępną kontrolą KP2 zamiast dwóch.

Zawory bezpieczeństwa KP2 i KP3 wskazane na poprzednim schemacie (rys. 2) mają znaczne rozmiary i wysoki koszt. Ponadto muszą zawierać urządzenia zapobiegające oscylacjom elementu odcinająco - regulacyjnego zaworu.

Postać: 3. Schemat hydrauliczny GOT-a z dodatkową pompą

Na przedstawionym wykresie, gdy ciśnienie w przewodzie ciśnieniowym wzrośnie powyżej zadanej wartości, przez jeden z zaworów zwrotnych KO4 lub KO5, ciecz robocza doprowadzana jest do zaworu KP2, a po przekroczeniu ciśnienia nominalnego wpływa do przewodu ssawnego przez zawór KO2 lub KO3. Przykładowo, jeśli w górnej linii jest ciśnienie, to w przypadku nadciśnienia ciecz robocza przepływa przez zawór KO4 do zaworu KP2, a przez zawór KO3 wpływa do dolnej linii ssącej. Zawór KO1 zapobiega przepływowi cieczy roboczej do pompy H3 układu uzupełniania a następnie do spustu.

Ręczny rozdzielacz dwupozycyjny P3 zapewnia wymuszone otwarcie zaworu KP2 i odprowadza płyn roboczy z przewodu ciśnieniowego do przewodu ssawnego w przypadku konieczności przestawienia przekładni w położenie neutralne.

Aby zapewnić regulację pompy H1, zainstalowana jest dodatkowa pompa H2. Zawór proporcjonalny P1 na neutralna pozycja szpula zapewnia przepływ płynu roboczego z pompy do spustu przez chłodnicę OX1, co zapewnia dodatkowe chłodzenie płynu i minimalne koszty moc pobierana przez pompę H2. Dystrybutor P2 przeznaczony jest do kierowania przepływu cieczy roboczej z przewodu ssącego przez chłodnicę OX2.

Siłowniki liniowe są przeznaczone do wprawiania w ruch części maszyn i mechanizmów wzdłuż liniowego ruchu postępowego. Siłowniki przekształcają energię elektryczną, hydrauliczną lub sprężonego gazu w ruch lub siłę. W artykule przedstawiono analizę siłowników liniowych, ich zalety i wady.

Jak działają siłowniki liniowe

Brak ryzyka zanieczyszczenia z powodu braku płynów środowisko.

niedogodności

Początkowy koszt siłowników elektrycznych jest wyższy niż pneumatycznych i hydraulicznych.

W przeciwieństwie do napędów pneumatycznych napędy elektryczne (bez dodatkowe fundusze) nie nadają się do użytku w obszarach zagrożonych wybuchem.

Ciągła praca może spowodować przegrzanie silnika, zwiększając zużycie przekładni. Silnik może być również przewymiarowany, co może prowadzić do trudności w instalacji.

Siła napędowa, dopuszczalna obciążenia osiowe a parametry prędkości napędu elektrycznego są określone przez wybrany silnik elektryczny. Przy zmianie ustawionych parametrów konieczna jest zmiana silnika elektrycznego.

Liniowy napęd elektryczny zawierający wirujący silnik elektryczny i przetwornik mechaniczny

Siłowniki pneumatyczne

Korzyści

Prostota i oszczędność. Większość pneumatycznych siłowników aluminiowych ma maksymalne ciśnienie do 1 MPa przy średnicy roboczej cylindra od 12,5 do 200 mm, co w przybliżeniu odpowiada sile 133 - 33000 N. Stalowe siłowniki pneumatyczne zwykle mają maksymalne ciśnienie do 1,7 MPa przy średnicy roboczej cylindra od 12,5 do 350 mm i tworzą siła od 220 do 171000 N.

Siłowniki pneumatyczne umożliwiają precyzyjne sterowanie ruchem z dokładnością do 2,5 mm i powtarzalnością w granicach 0,25 mm.

Siłowniki pneumatyczne mogą być używane w obszarach o ekstremalnych temperaturach. Zakres standardowy temperatury od -40 do 120 ˚C. Pod względem bezpieczeństwa zastosowanie powietrza w siłownikach pneumatycznych eliminuje potrzebę stosowania materiałów niebezpiecznych. Napędy te spełniają wymagania ochrony przeciwwybuchowej i bezpieczeństwa, ponieważ nie wytwarzają pola magnetycznego z powodu braku silnika elektrycznego.

W ostatnich latach w dziedzinie pneumatyki dokonał się postęp w miniaturyzacji, materiałach i integracji z elektroniką. Koszt siłowników pneumatycznych jest niski w porównaniu z innymi siłownikami. Siłowniki pneumatyczne są lekkie, wymagają minimalnej konserwacji i mają niezawodne komponenty.

niedogodności

Spadek ciśnienia i ściśliwość powietrza powodują, że siłowniki pneumatyczne są mniej wydajne niż inne metody tworzenia ruchu liniowego. Ograniczenia dotyczące sprężarki i układu zasilania oznaczają, że działanie przy niskim ciśnieniu spowoduje niewielkie siły i prędkości. Sprężarka powinna pracować cały czas, nawet jeśli napędy nic nie poruszają.

Naprawdę efektywna praca siłowniki pneumatyczne muszą być dopasowane do każdego zastosowania. Z tego powodu nie można ich używać do innych zadań. Dokładna kontrola i wydajność wymagają zaworów i zaworów o odpowiedniej wielkości dla każdego zastosowania, co zwiększa koszty i złożoność.

Chociaż powietrze jest łatwo dostępne, może być zanieczyszczone olejem lub smarem, powodując przestoje i konserwację.

Napędy hydrauliczne

Korzyści

Napędy hydrauliczne są odpowiednie do zastosowań o dużej mocy. Mogą generować do 25 razy większą siłę niż napędy pneumatyczne tej samej wielkości. Działają przy ciśnieniach do 27 MPa.

Silniki hydrauliczne są wysoka ocena moc na objętość.

Napędy hydrauliczne mogą utrzymywać stałą siłę i moment bez pompowania dodatkowego płynu lub ciśnienia, ponieważ ciecze, w przeciwieństwie do gazu, praktycznie nie są sprężane.

Napędy hydrauliczne mogą być umieszczone z dala od pomp i silników przy minimalnych stratach mocy.

niedogodności

Podobnie jak w przypadku napędów pneumatycznych, utrata płynu w napędach hydraulicznych skutkuje mniejszą wydajnością. Ponadto wyciek płynu prowadzi do zanieczyszczenia i potencjalnego uszkodzenia pobliskich elementów.

Siłowniki hydrauliczne wymagają wielu elementów towarzyszących, w tym zbiornika płynu, silników, pomp, zaworu upustowego, wymiennika ciepła itp. Dlatego takie siłowniki są trudne do umieszczenia.

Każdy obiekt, który używa substancji gazowej, można przypisać instalacje gazowe... Ponieważ najbardziej dostępnym gazem jest powietrze, które składa się z mieszaniny wielu gazów, jego szerokie zastosowanie do wykonywania różnych procesów wynika z samej natury. Przetłumaczone z greckiego pneumatikos - powietrze, co wyjaśnia etymologiczne pochodzenie nazwy systemy pneumatyczne... W literaturze technicznej często używa się krótszego terminu - pneumatyka.

Urządzenia pneumatyczne zaczęto stosować w czasach starożytnych (turbiny wiatrowe, instrumenty muzyczne, miechy kowalskie itp.), Ale stały się najbardziej rozpowszechnione dzięki stworzeniu niezawodnych źródeł energii pneumatycznej - dmuchaw zdolnych do dostarczania gazom niezbędnego zapasu energii potencjalnej i (lub) kinetycznej.

Napęd pneumatyczny składający się z zestawu urządzeń do napędzania maszyn i mechanizmów, jest daleki od jedynego kierunku wykorzystania powietrza (w przypadek ogólny gaz) w technologii i życiu człowieka. Na poparcie tego stanowiska rozważymy pokrótce główne typy układów pneumatycznych, które różnią się zarówno przeznaczeniem, jak i sposobem wykorzystania substancji gazowej.

W zależności od obecności i powodu ruchu gazu, wszystkie systemy można podzielić na trzy grupy.

Pierwsza grupa obejmuje systemy z naturalna konwekcja (cyrkulacja) gazu (najczęściej powietrza), gdzie ruch i jego kierunek determinowane są naturalnymi gradientami temperatury i gęstości, na przykład obwiednia atmosferyczna planety, systemy wentylacyjne pomieszczenia, wyrobiska kopalniane, kanały gazowe itp.

Druga grupa obejmuje systemy z komory zamknięte , nie komunikujący się z atmosferą, w której stan gazu może się zmieniać w wyniku zmian temperatury, objętości komory, ciśnienia lub zasysania gazu. Należą do nich różne zbiorniki magazynowe (mieszki pneumatyczne), pneumatyczne urządzenia hamujące (zderzaki pneumatyczne), wszelkiego rodzaju elastyczne urządzenia pneumatyczne, układy pneumohydrauliczne zbiorników paliwa lotniczego i wiele innych. Przykładem urządzeń wykorzystujących podciśnienie w zamkniętej komorze mogą być chwytaki pneumatyczne (przyssawki pneumatyczne), które są najbardziej efektywne do przesuwania wyrobów arkuszowych (papier, metal, plastik itp.) W produkcji zautomatyzowanej i zrobotyzowanej.

Trzecia grupa powinna obejmować takie systemy, w których wykorzystywana jest energia gaz wstępnie sprężony do wykonywania różnych prac. W takich systemach gaz przemieszcza się po autostradach ze stosunkowo dużą prędkością i ma znaczną ilość energii. Mogą być obiegowy (zamknięte) i obiegowy ... W układach obiegowych spaliny są zawracane przewodami do sprężarki w celu ponownego wykorzystania (jak w napędzie hydraulicznym). Zastosowanie systemów jest bardzo specyficzne, na przykład, gdy wycieki gazu do otaczającej przestrzeni są niedopuszczalne lub użycie powietrza jest niemożliwe ze względu na jego właściwości utleniające. Przykłady takich systemów można znaleźć w technologii kriogenicznej, gdzie jako nośnik energii wykorzystuje się agresywne, toksyczne gazy lub lotne ciecze (amoniak, propan, siarkowodór, hel, freony itp.).

W systemach bez cyrkulacji gaz może być używany przez konsumenta jako odczynnik chemiczny (na przykład podczas spawania, w przemyśle chemicznym) lub jako źródło energii pneumatycznej. W tym drugim przypadku jako nośnik energii zwykle wykorzystuje się powietrze. Istnieją trzy główne obszary zastosowań sprężonego powietrza.

W pierwszym kierunku obejmują procesy technologiczne, w których powietrze bezpośrednio wykonuje operacje nadmuchu, suszenia, natryskiwania, chłodzenia, wentylacji, czyszczenia itp. Pneumatyczne systemy transportowe rurociągami są bardzo rozpowszechnione, zwłaszcza w przemyśle lekkim, spożywczym i górniczym. Materiały w kawałkach i bryłkach są transportowane w specjalnych naczyniach (kapsułkach), a materiały pyłopodobne zmieszane z powietrzem są przenoszone na względnie długie dystanse podobne do substancji płynnych.

Drugi kierunek - wykorzystanie sprężonego powietrza w pneumatycznych układach sterowania (PSC) dla automatyczna kontrola procesy technologiczne (układy pneumatyczne). Kierunek ten jest intensywnie rozwijany od lat 60-tych dzięki stworzeniu uniwersalnego systemu elementów automatyki przemysłowej (USEPPA). Szeroka gama USEPPA (czujniki pneumatyczne, przełączniki, przetworniki, przekaźniki, elementy logiczne, wzmacniacze, urządzenia atramentowe, urządzenia sterujące itp.) Pozwala na realizację na jego bazie obwodów przekaźnikowych, analogowych i analogowo-przekaźnikowych, które swymi parametrami są zbliżone do układów elektrycznych ... Ze względu na swoją wysoką niezawodność znajdują szerokie zastosowanie w cyklicznym programowanym sterowaniu różnymi maszynami, robotami w produkcji wielkoseryjnej, w systemach sterowania ruchem obiektów mobilnych.

Trzeci kierunek Największym pod względem mocy zastosowaniem energii pneumatycznej jest napęd pneumatyczny, który z naukowego punktu widzenia jest jednym z działów ogólnej mechaniki maszyn. Początkiem teorii układów pneumatycznych był I.I. Artobolevsky. Był kierownikiem Instytutu Inżynierii Mechanicznej (IMASH) w Leningradzie, gdzie pod jego kierownictwem w latach 40.-60. usystematyzowano i uogólniono zgromadzone informacje dotyczące teorii i projektowania układów pneumatycznych. Jedną z pierwszych prac dotyczących teorii układów pneumatycznych był artykuł A.P. Niemiecki „Zastosowanie sprężonego powietrza w górnictwie” opublikowany w 1933 r., W którym po raz pierwszy rozwiązano ruch korpusu roboczego urządzenia pneumatycznego wraz z termodynamicznym równaniem stanu parametrów powietrza.

Znaczący wkład w teorię i praktykę napędów pneumatycznych wnieśli naukowcy B.N. Bezhanov, K.S. Borisenko, I.A. Bucharin, AI Voshchinin, E.V. Hertz, G.V. Craneia, A.I. Kudryavtsev, V.A. Marutov i V.I. Mostkov, Yu.A. Zeitlin i inni.

^ 11.2. Cechy: napęd pneumatyczny, zalety i wady

Zakres i skala zastosowania napędu pneumatycznego wynika z jego zalet i wad wynikających ze specyfiki właściwości powietrza. W przeciwieństwie do cieczy stosowanych w napędach hydraulicznych, powietrze, podobnie jak wszystkie gazy, ma wysoką ściśliwość i małą gęstość w początkowym stanie atmosferycznym (ok. 1,25 kg / m 3), znacznie niższą lepkość i wyższą płynność, a jego lepkość znacznie wzrasta przy wzrost temperatury i ciśnienia. Brak właściwości smarnych powietrza oraz obecność pewnej ilości pary wodnej, która podczas intensywnych procesów termodynamicznych w zmieniających się objętościach komór roboczych maszyn pneumatycznych może skraplać się na ich powierzchniach roboczych, uniemożliwia wykorzystanie powietrza bez nadawania mu dodatkowych właściwości smarnych i redukcji wilgoci. W związku z tym istnieje potrzeba klimatyzacji w napędach pneumatycznych tj. nadając mu właściwości zapewniające wydajność i przedłużające żywotność elementów napędu.

Mając na uwadze opisane powyżej charakterystyczne cechy powietrza, rozważmy zalety napędu pneumatycznego w porównaniu z jego konkurentami - napędami hydraulicznymi i elektrycznymi.

1. ^ Prostota projektowania i konserwacja ... Produkcja części do maszyn i urządzeń pneumatycznych nie wymaga tak dużej precyzji wykonania i uszczelniania połączeń jak w napędzie hydraulicznym, gdyż ewentualne wycieki powietrza nie obniżają znacząco wydajności i sprawności systemu. Wycieki powietrza z zewnątrz są przyjazne dla środowiska i stosunkowo łatwe do naprawy. Koszty instalacji i konserwacji napędu pneumatycznego są nieco niższe ze względu na brak powrotnych przewodów pneumatycznych oraz stosowanie w niektórych przypadkach bardziej elastycznych i tańszych rur z tworzywa sztucznego lub gumy (guma-tkanina). Pod tym względem napęd pneumatyczny nie ustępuje napędowi elektrycznemu. Ponadto siłownik pneumatyczny nie wymaga specjalnych materiałów do produkcji części, takich jak miedź, aluminium itp., Chociaż w niektórych przypadkach są one używane wyłącznie w celu zmniejszenia ciężaru lub tarcia w ruchomych częściach.

2. ^ Bezpieczeństwo pożarowe i przeciwwybuchowe ... Dzięki tej przewadze napęd pneumatyczny nie ma konkurencji w zakresie mechanizacji pracy w warunkach niebezpiecznych dla zapłonu i wybuchu gazów i pyłów np. W kopalniach z obfitą emisją metanu, w niektórych gałęziach przemysłu chemicznego, przy młynach tj. gdzie iskrzenie jest niedopuszczalne. Zastosowanie napędu hydraulicznego w tych warunkach jest możliwe tylko wtedy, gdy istnieje scentralizowane źródło energii z przenoszeniem energii wodnej na stosunkowo duże odległości, co w większości przypadków jest ekonomicznie niecelowe.

3. ^ Niezawodne działanie w szerokim zakresie temperatur w zapylonym i wilgotnym środowisku ... W takich warunkach napęd hydrauliczny i elektryczny wymaga znacznie wyższych kosztów eksploatacji, bo przy spadkach temperatur dochodzi do naruszenia szczelności układów hydraulicznych z powodu zmian szczelin i właściwości izolacyjnych materiałów elektrycznych, co w połączeniu z zapylonym, wilgotnym i często agresywnym środowiskiem prowadzi do częstych awarii. Z tego powodu napęd pneumatyczny jest jedynym niezawodnym źródłem energii do mechanizacji prac odlewniczych i spawalniczych, w kuźniach i tłoczniach, w niektórych branżach do wydobycia i przeróbki surowców itp. Ze względu na swoją wysoką niezawodność, napęd pneumatyczny jest często stosowany w układach hamulcowych maszyn mobilnych i stacjonarnych.

4. ^ Znacznie dłuższa żywotność niż napęd wodny i elektryczny. Żywotność jest oceniana na podstawie dwóch wskaźników niezawodności: gamma procent średniego czasu między awariami i gamma procent zasobów. Dla urządzenia pneumatyczne cyklicznego działania zasób wynosi od 5 do 20 milionów cykli, w zależności od przeznaczenia i konstrukcji, a dla urządzeń niecyklicznych około 10-20 tysięcy godzin. To 2-4 razy więcej niż w przypadku napędu hydraulicznego i 10-20 razy więcej niż w przypadku napędu elektrycznego.

5. ^ Wysoka wydajność ... Nie chodzi tu o prędkość transmisji sygnału (działanie sterujące), ale o realizowane prędkości ruchów roboczych, zapewniane przez duże prędkości ruchu powietrza. Ruch postępowy tłoczysko siłownika pneumatycznego jest możliwe do 15 m / s lub więcej, a częstotliwość obrotów wału wyjściowego niektórych silników pneumatycznych (turbiny pneumatyczne) wynosi do 100 000 obr / min. Zaleta ta jest w pełni realizowana w napędach cyklicznych, szczególnie w przypadku urządzeń o dużej wydajności, np. W manipulatorach, prasach, zgrzewarkach punktowych, w urządzeniach hamujących i mocujących, a zwiększenie liczby jednocześnie uruchamianych siłowników pneumatycznych (np. W wieloosobowych urządzeniach do zaciskania części) praktycznie nie zmniejsza czas odpowiedzi. Wysoką prędkość obrotową stosuje się w napędach separatorów, wirówek, szlifierek, wiertarek itp. Realizacja dużych prędkości w napędzie hydraulicznym i elektrycznym jest ograniczona ich większą bezwładnością (masa płynu i bezwładność wirników) oraz brakiem efektu tłumiącego jakie ma powietrze.

6. ^ Możliwość przenoszenia energii pneumatycznej na stosunkowo duże odległości przez główne rurociągi i dostarczanie sprężonego powietrza do wielu odbiorców. Pod tym względem napęd pneumatyczny jest gorszy od napędu elektrycznego, ale znacznie przewyższa napęd hydrauliczny, ze względu na mniejsze straty ciśnienia w długich przewodach głównych. Energia elektryczna może być przesyłana liniami elektroenergetycznymi przez wiele setek i tysięcy kilometrów bez wymiernych strat, a odległość przesyłu energii pneumatycznej jest opłacalna do kilkudziesięciu kilometrów, co jest realizowane w układach pneumatycznych dużych przedsiębiorstw górniczych i przemysłowych ze scentralizowanym zasilaniem ze stacji sprężarek.

Znane jest doświadczenie stworzenia miejskiej tłoczni w 1888 roku przez jednego z paryskich przemysłowców. Dostarczał do zakładów i fabryk autostradami o długości 48 km pod ciśnieniem 0,6 MPa i miał moc dochodzącą do 18 500 kW. Wraz z pojawieniem się niezawodnych linii przesyłu energii jego działanie stało się nieopłacalne.

Maksymalna długość układów hydraulicznych to około 250-300 mw zmechanizowanych kompleksach kopalń dla górnictwa węgla kamiennego i zwykle stosuje się w nich mniej lepką emulsję wodno-olejową.

7. ^ Nie ma potrzeby urządzenia ochronne przed przeciążeniem ciśnieniowym u konsumentów ... Wymagana granica ciśnienia powietrza jest ustawiana przez wspólny zawór bezpieczeństwa umieszczony na pneumatycznych źródłach energii. Silniki pneumatyczne można całkowicie zahamować bez niebezpieczeństwa uszkodzenia i pozostać w tym stanie przez długi czas.

8. ^ Bezpieczeństwo personelu serwisowego podlega ogólnym zasadom z wyłączeniem obrażeń mechanicznych. Uszkodzenia są możliwe w napędach hydraulicznych i elektrycznych wstrząs elektryczny lub ciecz w przypadku naruszenia izolacji lub obniżenia ciśnienia rurociągów.

9. ^ Poprawa wentylacji miejsca pracy z powodu wywiewanego powietrza. Właściwość ta jest szczególnie przydatna w kopalniach i obiektach przemysłu chemicznego i metalowego.

10. ^ Niewrażliwość na promieniowanie i promieniowanie elektromagnetyczne ... W takich warunkach układy elektrohydrauliczne są praktycznie bezużyteczne. Ta zaleta jest szeroko stosowana w systemach kontroli kosmosu, sprzętu wojskowego, reaktorów jądrowych itp.

Pomimo opisanych powyżej zalet, możliwość zastosowania napędu pneumatycznego jest ograniczona głównie względami ekonomicznymi ze względu na duże straty energii w sprężarkach i silnikach pneumatycznych oraz inne opisane poniżej wady.

1. ^ Wysoka cena energia pneumatyczna ... Jeśli napęd hydrauliczny i elektryczny mają sprawność odpowiednio około 70% i 90%, to sprawność napędu pneumatycznego wynosi zwykle 5-15%, a bardzo rzadko do 30%. W wielu przypadkach wydajność może wynosić 1% lub mniej. Z tego powodu napęd pneumatyczny nie jest stosowany w maszynach z tryb długi pracy i dużej mocy, z wyjątkiem warunków wykluczających użycie energii elektrycznej (na przykład maszyny górnicze w kopalniach zagrożonych gazem).

2. ^ Stosunkowo duża waga i gabaryty maszyn pneumatycznych ze względu na niskie ciśnienie robocze. Jeżeli ciężar właściwy maszyn hydraulicznych na jednostkę mocy jest 5-10 razy mniejszy niż ciężar maszyn elektrycznych, wówczas maszyny pneumatyczne mają w przybliżeniu taką samą wagę i wymiary jak te ostatnie.

3. ^ Trudność w utrzymaniu stabilnej prędkości jazdy łącze wyjściowe przy zmiennym obciążeniu zewnętrznym i jego zamocowanie w pozycji pośredniej. Jednak miękki właściwości mechaniczne napędy pneumatyczne w niektórych przypadkach są również jego zaletą.

4. ^ Wysoki poziom hałas osiągając 95-130 dB przy braku środków na jego zmniejszenie. Najbardziej hałaśliwe są sprężarki tłokowe i silniki pneumatyczne, zwłaszcza młoty pneumatyczne i inne cykliczne mechanizmy udarowe. Najbardziej hałaśliwe napędy hydrauliczne (w tym napędy z maszynami zębatymi) generują hałas na poziomie 85-104 dB, a zwykle poziom hałasu jest znacznie niższy, mniej więcej jak w maszynach elektrycznych, co pozwala na pracę bez specjalne środki redukcja szumów.

5. Niska prędkość transmisji sygnału (impuls sterujący), co prowadzi do opóźnienia w wykonywaniu operacji. Prędkość sygnału jest równa prędkości dźwięku i, w zależności od ciśnienia powietrza, wynosi około 150 do 360 m / s. W napędzie hydraulicznym i elektrycznym odpowiednio około 1000 i 300 000 m / s.

Wymienione wady można wyeliminować stosując kombinowane napędy pneumoelektryczne lub pneumohydrauliczne.

^ 11.3. Przepływ powietrza

Obliczenia inżynierskie układów pneumatycznych sprowadzają się do określenia prędkości i natężeń przepływu powietrza podczas napełniania i opróżniania zbiorników (komór roboczych silnika), a także jego przepływu przez rurociągi przez lokalne opory. Ze względu na ściśliwość powietrza obliczenia te są znacznie bardziej skomplikowane niż obliczenia układy hydrauliczne, i są w pełni wykonywane tylko w szczególnie krytycznych przypadkach. Pełny opis procesy przepływu powietrza można znaleźć na specjalnych kursach dynamiki gazów.

Podstawowe prawa przepływu powietrza (gazów) są takie same jak dla cieczy, tj. odbywać się warstwowy i burzliwy reżimy przepływu, stały i niestały charakter przepływu, jednolity i nierównomierny przepływ z powodu zmiennego przekroju rurociągu i wszystkich innych kinematycznych i charakterystyka dynamiczna strumienie. Ze względu na małą lepkość powietrza i stosunkowo duże prędkości, reżim przepływu jest w większości przypadków turbulentny.

W przypadku przemysłowych napędów pneumatycznych wystarczy znać prawidłowości ustalonego charakteru przepływu powietrza. W zależności od intensywności wymiany ciepła z otoczeniem, parametry powietrza obliczane są z uwzględnieniem rodzaju procesu termodynamicznego, który może być izotermiczny (z pełną wymianą ciepła i spełnieniem warunku T \u003d const) do adiabatycznej (bez wymiany ciepła).

Kiedy duże prędkości siłowniki i przepływ gazu przez rezystancje, proces sprężania jest traktowany jako adiabatyczny z wykładnikiem adiabatycznym k \u003d 1,4. W obliczeniach praktycznych wykładnik adiabatyczny jest zastępowany wykładnikiem politropowym (zwykle n \u003d 1,3 ... 1,35), co pozwala uwzględnić straty spowodowane tarciem powietrza i ewentualną wymianą ciepła.

W rzeczywiste warunki nieuchronnie zachodzi pewna wymiana ciepła między powietrzem a elementami instalacji i następuje tak zwana politropowa zmiana stanu powietrza. Cały zakres rzeczywistych procesów opisany jest równaniami tego stanu

pV n \u003d const

Gdzie n - wskaźnik politropowy, w zakresie od n \u003d 1 (proces izotermiczny) do n\u003d 1,4 (proces adiabatyczny).

Obliczenia dotyczące przepływu powietrza oparte są na znanym równaniu ruchu Bernoulliego gaz doskonały

Wyrazy w równaniu są wyrażone w jednostkach ciśnienia, dlatego często nazywane są „ciśnieniami”:
z - ciśnienie masy;
p to ciśnienie statyczne;
- prędkość lub ciśnienie dynamiczne.

W praktyce nacisk ciężaru jest często pomijany i przyjmuje się równanie Bernoulliego następny widok

Suma ciśnień statycznych i dynamicznych nazywana jest ciśnieniem całkowitym P. 0 ... W ten sposób otrzymujemy

Przy obliczaniu instalacji gazowych należy pamiętać o dwóch podstawowe różnice z obliczeń układów hydraulicznych.

Pierwsza różnica polega na tym, że nie określa się objętościowego przepływu powietrza, ale masowego przepływu powietrza. Pozwala to na ujednolicenie i porównanie parametrów różnych elementów układów pneumatycznych dla powietrza normalnego (ρ \u003d 1,25 kg / m3, υ \u003d 14,9 m2 / s przy p \u003d 101,3 kPa i t \u003d 20 ° C). W tym przypadku równanie kosztów zapisujemy jako

Q m1 \u003d Q m2 lub υ 1 V 1 S 1 \u003d υ 2 V 2 S 2

Druga różnica polega na tym, że przy naddźwiękowych prędkościach przepływu powietrza zmienia się natura zależności natężenia przepływu od spadku ciśnienia na oporze. W związku z tym istnieją koncepcje podkrytycznych i nadkrytycznych reżimów przepływu powietrza. Znaczenie tych terminów wyjaśniono poniżej.

Rozważ przepływ gazu ze zbiornika przez mały otwór, przy jednoczesnym utrzymaniu stałego ciśnienia w zbiorniku (Rysunek 11.1). Przyjmiemy, że wymiary zbiornika są na tyle duże w porównaniu z wymiarami wylotu, że można całkowicie pominąć prędkość ruchu gazu wewnątrz zbiornika, a zatem ciśnienie, temperatura i gęstość gazu wewnątrz zbiornika będą miały wartości p 0 , ρ 0 i T 0 .

Rysunek 11.1. Wypływ gazu z otworu w cienkiej ścianie

Natężenie wypływu gazu można określić wzorem na wypływ cieczy nieściśliwej tj.

Masowe natężenie przepływu gazu wypływającego przez otwór określa wzór

Gdzie ω 0 to powierzchnia przekroju otworu.

Nastawienie p / p 0 nazywany współczynnikiem rozszerzalności gazu. Analiza wzoru (11.7) pokazuje, że wyrażenie pod pierwiastkiem w nawiasach kwadratowych znika przy p / p 0 \u003d 1 i p / p 0 \u003d 0. Oznacza to, że dla określonej wartości stosunku ciśnień przepływ masy szczyty Q max ... Wykres zależności masowego natężenia przepływu gazu od stosunku ciśnień p / p 0 pokazano na rysunku 11.2.

Rysunek 11.2. Masowe natężenie przepływu gazu w funkcji stosunku ciśnień

Stosunek ciśnień p / p 0 w którym osiąga przepływ masowy maksymalna wartośćnazywa się krytycznym. Można wykazać, że krytyczny stosunek ciśnień wynosi

Jak widać na wykresie przedstawionym na rysunku 11.2, ze spadkiem p / p 0 w porównaniu z krytycznym natężeniem przepływu powinno spaść (linia przerywana) io godz p / p 0 \u003d 0 natężenie przepływu musi wynosić zero ( Q m \u003d 0). Jednak tak się nie dzieje.

W rzeczywistości przy podanych parametrach p 0 , ρ 0 i T 0 natężenie przepływu i natężenie przepływu będą rosły wraz ze spadkiem ciśnienia na zewnątrz zbiornika p tak długo, jak to ciśnienie jest mniejsze niż krytyczne. Gdy ciśnienie p osiąga wartość krytyczną, natężenie przepływu staje się maksymalne, a prędkość wypływu osiąga wartość krytyczną równą lokalnej prędkości dźwięku. Krytyczną prędkość określa dobrze znany wzór

Gdy prędkość na wylocie otworu osiągnie prędkość dźwięku, następuje dalszy spadek przeciwciśnienia p nie może prowadzić do zwiększenia prędkości odpływu, gdyż zgodnie z teorią propagacji niewielkich zaburzeń objętość wewnętrzna zbiornika stanie się niedostępna dla zaburzeń zewnętrznych: zostanie „zablokowana” przez przepływ o prędkości dźwięku. Wszystkie zewnętrzne małe perturbacje nie mogą przedostać się do zbiornika, ponieważ będą one utrudnione przez przepływ o tej samej prędkości, co prędkość propagacji zaburzeń. W takim przypadku natężenie przepływu nie zmieni się, pozostając maksymalne, a krzywa natężenia przepływu przybierze postać poziomej linii.

Zatem istnieją dwie strefy przepływu (obszary):

tryb podkrytycznyw którym

reżim nadkrytycznyw którym

W strefie nadkrytycznej jest maksymalna prędkość i natężenie przepływu odpowiadające krytycznej ekspansji gazu. Wychodząc z tego, przy określaniu natężeń przepływu powietrza, tryb (strefa) wypływu, a następnie natężenie przepływu są wstępnie określane przez spadek ciśnienia. Straty spowodowane tarciem powietrza są uwzględniane przez współczynnik przepływu μ, który można obliczyć z wystarczającą dokładnością, korzystając ze wzorów dla cieczy nieściśliwej (μ \u003d 0,1 ... 0,6).

Wreszcie prędkość i maksymalne masowe natężenie przepływu w strefie podkrytycznej, biorąc pod uwagę kompresję strumienia, są określone wzorami

^ 11.4. Przygotowanie sprężonego powietrza

Zastosowania przemysłowe różne projekty maszyny nawiewne pod ogólną nazwą dmuchawy... Podczas tworzenia nadciśnienie do 0,015 MPa są nazywane wentylatoryi przy ciśnieniu powyżej 0,115 MPa - kompresory.

Wentylatory należą do dynamicznych maszyn łopatkowych i poza swoim głównym przeznaczeniem - wentylacją - są stosowane w pneumatycznych układach transportowych i niskociśnieniowych pneumatycznych układach automatyki.

W napędach pneumatycznych źródłem energii są sprężarki o ciśnieniu roboczym w zakresie 0,4 ... 1,0 MPa. Mogą być wolumetryczne (zwykle tłokowe) lub dynamiczne (łopatkowe). Teoria sprężarek jest badana w wyspecjalizowanych dyscyplinach.

Rozróżnia się je według rodzaju źródła i sposobu dostarczania energii pneumatycznej bagażnik samochodowy, kompresor i ładowalny napęd pneumatyczny.

Bagażnik samochodowy Napęd pneumatyczny charakteryzuje się rozbudowaną siecią stacjonarnych przewodów pneumatycznych łączących tłocznię z halą produkcyjną i lokalnymi odbiorcami w ramach jednego lub kilku przedsiębiorstw. Tłocznia wyposażona jest w kilka linii sprężarkowych, które zapewniają gwarantowane zasilanie odbiorników sprężonego powietrza, uwzględniając ewentualną nierównomierną pracę tych ostatnich. Osiąga się to poprzez zainstalowanie pośrednich akumulatorów energii pneumatycznej (odbiorników) zarówno na samej stacji, jak i na odcinkach. Przewody pneumatyczne są zwykle zbędne, co zapewnia wygodę ich konserwacji i naprawy. Typowy zestaw urządzeń wchodzących w skład układu przygotowania powietrza przedstawiono na schemacie tłoczni (rys. 11.3).

Rysunek 11.3. Schemat ideowy tłoczni

Sprężarka 2 z silnikiem napędowym 3 zasysa powietrze z atmosfery przez filtr wlotowy 1 i pompuje je do odbiornika 7 przez zawór zwrotny 4, chłodnicę 5 i filtrosuszarkę 6. W wyniku chłodzenia powietrza przez chłodnicę wodną 5 następuje kondensacja 70-80% wilgoci zawartej w powietrzu, przechwycone przez filtr-separator wilgoci i przy 100% wilgotności względnej powietrze wpływa do odbiornika 7, który gromadzi energię pneumatyczną i wygładza pulsację ciśnienia. Dodatkowo chłodzi powietrze i skrapla pewną ilość wilgoci, która w miarę gromadzenia się jest usuwana wraz z zanieczyszczeniami mechanicznymi przez zawór 10. Odbiornik musi być wyposażony w jeden lub więcej zaworów bezpieczeństwa 8 i manometr 9. Ze zbiornika powietrze jest odprowadzane do przewodów pneumatycznych 12 przez zawory 11. Zawór zwrotny 4 eliminuje możliwość gwałtownego spadku ciśnienia w sieci pneumatycznej, gdy sprężarka jest wyłączona.

^ Napęd pneumatyczny sprężarki różni się od opisanej powyżej głównej linii swoją mobilnością i ograniczoną liczbą jednocześnie pracujących konsumentów. Podczas występów najczęściej używane są przenośne kompresory różne rodzaje konstrukcja i prace remontowe... Pod względem zestawu urządzeń wchodzących w skład układu przygotowania powietrza praktycznie nie różni się on od opisanej powyżej sprężarki (zastąpienie chłodnicy wodnej chłodnicą powietrzną). Dostarczanie powietrza do konsumentów odbywa się za pomocą rękawów z tkaniny gumowej.

^ Bezprzewodowy siłownik pneumatyczny ze względu na ograniczone dostawy sprężonego powietrza w przemyśle jest rzadko stosowane, ale szeroko stosowane w autonomicznych układach sterowania mechanizmami o zadanym czasie działania. Rysunek 11.4 przedstawia kilka przykładów systemów pneumatycznych zasilanych bateryjnie.

Do nieprzerwanego dostarczania płynu do układu hydraulicznego lub paliwa do silników spalinowych urządzeń o zmiennej orientacji w przestrzeni, stosuje się ciśnienie w zbiorniku cieczy (rysunek 11.4, a) z cylindra pneumatycznego 1.

Wypieranie cieczy ze zbiornika 5, podzielonego membraną na dwie części, zapewnia stałe ciśnienie powietrza, zależne od ustawienia zaworu redukcyjnego 3 przy włączaniu zaworu elektrycznego 2. Ciśnienie ograniczające jest ograniczane przez zawór 4.

System kontroli położenia samolotu (rys. 11.4, b) składa się z 4 sterujących silników odrzutowych, napędzanych pneumatycznym zaworem kulowym 1 poprzez zawór redukcyjny 2 i zawór elektryczny 3.

Rysunek 11.4. Schematyczne diagramy mocy baterii
układy pneumatyczne (a, b, c) i zamknięte układy pneumatyczne (d)

Do zasilania przemysłowych układów automatyki pneumatycznej często stosuje się nie tylko średni (normalny) zakres ciśnienia powietrza (0,118 ... 0,175 MPa), ale także zakres niski (0,0012 ... 0,005 MPa). Pozwala to zmniejszyć zużycie sprężonego powietrza, zwiększyć powierzchnię przepływu elementów, a tym samym zmniejszyć prawdopodobieństwo zatykania się urządzeń dławiących, aw niektórych przypadkach uzyskać laminarny przepływ powietrza o liniowej zależności Q \u003d f (Δ p), co jest bardzo ważne w urządzeniach pneumatycznych.

W obecności źródła wysokiego ciśnienia można zasilić układ pneumatyczny niskie ciśnienie z dużym przepływem powietrza za pomocą eżektora (rysunek 11.4, c). Z wysokociśnieniowego cylindra pneumatycznego 1, wyposażonego w zawór redukcyjny 4, manometr 2 i zawór ładowania 3, powietrze wchodzi do dyszy zasilającej 5 wyrzutnika. W tym przypadku wewnątrz korpusu wyrzutnika powstaje podciśnienie, a powietrze jest zasysane z otoczenia przez filtr 6, który wpływa do dyszy wlotowej 7 o większej średnicy. Za wyrzutnikiem powietrze jest ponownie oczyszczane z kurzu przez filtr 8 i trafia do urządzeń pneumatycznych 10. Manometr 9 jest kontrolowany ciśnienie operacyjnektórej wartość można korygować skrzynią biegów 4.

Wszystkie powyższe układy pneumatyczne są w układzie otwartym (bez cyrkulacji). Rysunek 11.4, d przedstawia zamknięty obwód zasilania systemu automatyki pneumatycznej używanej w zapylonej atmosferze. Powietrze jest dostarczane do automatyki pneumatycznej 3 przez wentylator 1 przez filtr 2, a kanał ssący wentylatora jest połączony z wewnętrzną wnęką szczelnej obudowy zespołu 3, która jednocześnie komunikuje się z atmosferą poprzez filtr dokładny 4. Często domowe odkurzacze elektryczne są używane jako wentylatory, zdolne do wytworzenia ciśnienia do 0,002 MPa.

Powietrze dostarczane konsumentom musi być wolne od zanieczyszczeń mechanicznych i zawierać minimum wilgoci. W tym celu stosuje się separatory wilgoci z filtra, w których jako element filtrujący zwykle stosuje się tkaniny, tekturę, filc, cermetal i inne materiały porowate o dokładności filtracji od 5 do 60 mikronów. W celu głębszego wysuszenia powietrza przechodzi przez adsorbenty pochłaniające wilgoć. Najczęściej stosuje się do tego żel krzemionkowy. W konwencjonalnych napędach pneumatycznych odbiorniki i filtry osuszacze zapewniają wystarczające osuszanie, ale jednocześnie musi być doprowadzone powietrze właściwości smarne, dla których istnieją rozpylacze oleju typu knotowego lub eżektorowego.

Rysunek 11.5. Typowa jednostka przygotowania powietrza:
i - schemat obwodu; b - oznaczenie umowne

Rysunek 11.5 przedstawia typowy zespół przygotowania powietrza składający się z filtra-osuszacza 1, zaworu redukcyjnego 2 i rozpylacza olejowego 3.

Powietrze wpływające do wlotu filtra otrzymuje ruch obrotowy dzięki nieruchomemu wirnikowi Kr... Dzięki sile odśrodkowej cząsteczki wilgoci i zanieczyszczeń mechanicznych są wyrzucane na ścianę przezroczystej obudowy i osadzają się w jej dolnej części, skąd w razie potrzeby są usuwane przez zawór spustowy. Wtórne oczyszczanie powietrza następuje w porowatym filtrze F, po czym trafia ono do wlotu skrzyni biegów, gdzie następuje dławienie poprzez luz zaworowy Cl, którego wartość zależy od ciśnienia wylotowego nad membraną M... Zwiększona siła sprężyny P. zapewnia zwiększony luz zaworowy Cl i stąd ciśnienie wylotowe. Korpus dyfuzora oleju 3 jest przezroczysty i przez korek wypełniony olejem smarującym. Ciśnienie powstające na powierzchni oleju wypiera go przez rurkę T aż do dyszy Zgdzie olej jest wyrzucany i rozpylany strumieniem powietrza. W smarownicach knotowych zamiast rurki T zainstalowany jest knot, przez który olej wpływa do dyszy rozpylającej z powodu efektu kapilarnego.

^ 11.5. Siłowniki pneumatyczne

Siłowniki napędów pneumatycznych nazywane są różnymi mechanizmami, które zapewniają zamianę nadciśnienia lub podciśnienia na siłę roboczą. Jeśli w tym samym czasie korpus roboczy porusza się względem urządzenia pneumatycznego, to nazywa się to silnikiem pneumatycznym, a jeśli nie ma ruchu lub występuje razem z urządzeniem pneumatycznym, nazywa się to zaciskiem pneumatycznym lub chwytakiem pneumatycznym.

Silniki pneumatyczne mogą być, podobnie jak silniki hydrauliczne, obrotowe lub translacyjne i nazywane są odpowiednio silniki pneumatyczne i cylindry pneumatyczne... Konstrukcja tych urządzeń jest pod wieloma względami podobna do ich hydraulicznych odpowiedników. Najlepsza aplikacja otrzymane silniki pneumatyczne zębate, płytowe i tłokowe promieniowe. Rysunek 11.6, a przedstawia schemat silnika z tłokiem promieniowym z przenoszeniem momentu obrotowego na wał za pomocą mechanizmu korbowego.

Cylindry 2 z tłokami 3 są symetrycznie umieszczone w korpusie 1. Siła z tłoków jest przenoszona na wał korbowy 5 poprzez korbowody 4 zamocowane przegubowo do tłoków i korby wału korbowego. Sprężone powietrze doprowadzane jest do komór roboczych kanałami 8, które na przemian komunikują się z czerpnią Bn i wydech Bx kanały szpuli 6 dystrybutora obracają się synchronicznie z wałem silnika. Szpula obraca się w obudowie rozdzielacza 7, do której podłączone są przewody wlotu i wylotu powietrza.

Pneumatyczne silniki wielotłokowe promieniowe to stosunkowo wolnoobrotowe maszyny o prędkości obrotowej wału do 1000 ... 1500 obr / min. Więcej wysokoobrotowych silników przekładniowych i łopatkowych (2000 ... 4000 obr / min), ale najszybsze (do 20 000 obr / min i więcej) mogą być silniki pneumatyczne turbinowe, które wykorzystują energię kinetyczną przepływu sprężonego powietrza. W szczególności takie silniki służą do obracania wirników wentylatorów w przedsiębiorstwach górniczych.

Rysunek 11.6. Schematy wolumetrycznych (a) i dynamicznych (b) silników pneumatycznych

Rysunek 11.6, b przedstawia schemat napędu pneumatycznego wirnika wentylatora, składający się z piasty 9 z łopatkami 10, do której sztywno zamocowana jest obrotowa obręcz z łopatkami silnika pneumatycznego 11. Strumień sprężonego powietrza płynący z dyszy 12 stycznie do zakrzywionych łopatek 11 oddaje swoją energię i sprawia, że \u200b\u200bkoło wentylatora obraca się z dużą prędkością. Opisane urządzenie można nazwać przetwornikiem pneumatycznym, który przekształca strumień powietrza o wysokim ciśnieniu w strumień o niskim ciśnieniu o znacznie większym natężeniu przepływu.

Napęd pneumatyczny wyróżnia duża różnorodność oryginalnych siłowników z elementami elastycznymi w postaci membran, panewek, elastycznych gwintów, tulei itp. Są szeroko stosowane w zaciskaniu, mocowaniu, przełączaniu i mechanizmy hamowania nowoczesny zautomatyzowana produkcja... Obejmują one membranai cylindry pneumatyczne z mieszkiem ze stosunkowo małym skokiem. Płaska gumowa membrana pozwala na ruch trzpienia o 0,1 ... 0,5 jego efektywnej średnicy. Gdy membrana jest wykonana w postaci pończochy falistej, skok roboczy wzrasta do kilku średnic membrany. Takie siłowniki pneumatyczne nazywane są miechy... Mogą być z zewnętrznym i wewnętrznym doprowadzeniem powietrza. W pierwszym przypadku długość rury falistej zmniejsza się pod wpływem nacisku, w drugim zwiększa się z powodu odkształcenia pofałdowań. Jako element elastyczny stosuje się gumę, tkaninę gumową i materiały syntetyczne, a także blachę stalową, brąz, mosiądz.

Zwiększenie prędkości operacji w wielu przypadkach uzyskuje się dzięki zastosowaniu chwytaków pneumatycznych, których schematy przedstawiono na rysunku 11.7.

Do przemieszczania wyrobów arkuszowych stosuje się przyssawki pneumatyczne, związane z chwytakami próżniowymi typu niepompującego i pompującego. W chwytakach niepompujących (rys. 11.7, a) próżnia w komorze roboczej DO powstaje w wyniku odkształcenia samych elementów chwytających, wykonanych w postaci elastycznej płytki, której krawędź przylega do części oraz przez ruchomy tłok, do którego przykładana jest siła zewnętrzna. Wielkość podciśnienia podczas podnoszenia części jest proporcjonalna do jej ciężaru i zwykle nie przekracza 55 kPa. Dla lepszego przyciągania, zwłaszcza za mało gładka powierzchnia części, stosuje się chwytaki pompowe, w których powietrze z komory roboczej jest zasysane przez pompę do głębokości podciśnienia 70 ... 95 kPa.

Często stosuje się proste urządzenia eżektorowe (rysunek 11.7, b), w których do zasysania powietrza z komory roboczej wykorzystywana jest energia kinetyczna strumienia cieczy, pary lub powietrza DOznajduje się między przyssawką P. i szczegóły. Wlot sprężonego powietrza I, przechodzi z dużą prędkością przez dyszę b wyrzutnik i wytwarza obniżone ciśnienie w komorze W i kanał rekomunikowanie się z komorą roboczą DO.

Rysunek 11.7. Schematy chwytania pneumatycznego

Do zaciskania części cylindrycznych służą chwytaki pneumatyczne wykonane według schematów c i d (Rysunek 11.7). Podczas dostarczania powietrza do komory roboczej DO sprężysta cylindryczna nasadka otacza czop wału i wytwarza siłę wystarczającą do jego zaciśnięcia. Schemat d przedstawia dwustronny chwytak pneumatyczny, którego elementami roboczymi są mieszki z jednostronnym pofałdowaniem. Gdy wewnątrz mieszka powstaje nadciśnienie, falista strona jest rozciągnięta na większą długość niż gładka strona, co powoduje, że luźna (wspornikowa) strona rury przesuwa się w kierunku części męskiej. Takie urządzenia mogą być używane do mocowania nie tylko okrągłych części, ale także dowolnie ukształtowanych powierzchni.

W niektórych przypadkach istnieje potrzeba przemieszczania ciał roboczych na duże odległości do 10 ... 20 mi więcej po prostej lub zakrzywionej trajektorii. Użycie konwencjonalnych cylindrów pneumatycznych typu prętowego jest ograniczone do skoku roboczego do 2 m. Konstrukcje beztłoczyskowych siłowników pneumatycznych, które spełniają te wymagania, przedstawiono na rysunku 11.8.

Rysunek 11.8. Obwody beztłoczyskowych silników pneumatycznych
ruch postępowy

Brak sztywnego pręta umożliwia prawie o połowę zmniejszenie długości cylindra w pozycji wysuniętej. Schemat a przedstawia siłownik pneumatyczny o dużym skoku z przenoszeniem siły przez mocny trwały magnes... Całkowicie uszczelniona tuleja cylindrowa wykonana jest z materiału niemagnetycznego, a jej wewnętrzna wnęka podzielona jest tłokiem na dwie komory, do których doprowadzane jest sprężone powietrze. W tłoku i wózku DOpołączone z korpusem roboczym, osadzone są przeciwległe bieguny magnesu S i N, których współdziałanie zapewnia przeniesienie siły napędowej na wózek przesuwający się po prowadnicach po zewnętrznej powierzchni tulei. Droga karetki jest ograniczona przez ograniczniki krańcowe Mieć.

Siłowniki pneumatyczne z elastyczną tuleją (rysunek 11.8, b), osłonięte dwoma walcami połączonymi wózkiem, mają praktycznie nieograniczoną długość skoku DO... Te siłowniki pneumatyczne są bardzo skuteczne w przenoszeniu ładunków elementów po skomplikowanych ścieżkach oraz w napędach o niewielkich siłach roboczych.

Siłownik pneumatyczny z elastycznym prętem pokazano na schemacie na rysunku 11.8, c. W tym projekcie pociągowy wysiłek przekazane do wagonu DO od tłoka przez elastyczny element (zwykle stalowy kabel wyłożony elastycznym tworzywem sztucznym), zakrywający obejście i rolki napinające umieszczone na pokrywach cylindrów.

^ Początek strony