«Рисунок 1 – Пневморозподільник клапанний Пневморозподільник золотникового типу наведений на рис. 2. Корпус 3 золотника встик з'єднаний з монтажною плитою 1, в якій зроблені отвори 9 і ...»
Лекція № 5
Елементна база пневмопривода
Пневморозподільники
Як і пристрої керування гідроприводом, керівні елементи в
пневмосистемах можна поділити на спрямовувальні пневмоапарати
(пневморозподільники, зворотні клапани і т. п.) і регулювальні гідроапарати.
На відміну від гідравлічної, у пневматичної спрямовувальної апаратури
необхідно більш ретельно ущільнювати зазори як в нерухомих, так і в
рухомих з'єднаннях. Прикладом такої конструкції є пневморозподільник В76клапанного типу, наведений на рис.
Механічні впливи (керування) через ролик 1 передаються на шток 2, підтиснутий в крайнє ліве положення пружиною 8. Переміщуючись зліва направо, шток взаємодіє з клапаном 7 і стискаючи пружину 6, відкриває робоче вікно, яке з’єднує напірний отвір 5 з виходом 4 до споживача. У крайньому лівому положенні штовхача порожнина отвору 4 через канал 3 і отвір 9 з’єднана з атмосферою.
Рисунок 1 – Пневморозподільник клапанний Пневморозподільник золотникового типу наведений на рис. 2.
Корпус 3 золотника встик з'єднаний з монтажною плитою 1, в якій зроблені отвори 9 і 15 для підведення пневматичних сигналів керування, отвори 11 і 14 для підключення споживача енергії (пневмодвигуна), а також отвори 10 і 13, з’єднані з атмосферою. Отвір 12 використовується для підведення стиснутого повітря. Золотник 4 переміщується в гільзі, зібраній з втулок 7, стики між якими ущільнені гумовими елементами 6. Зазори між золотником і втулками ущільнюються еластичними елементами 5. Камери керування під торцями золотника закриті кришками.
Рисунок 2 – Пневморозподільник золотниковий Корпус 3 золотника встик з'єднаний з монтажною плитою 1, в якій зроблені отвори 9 і 15 для підведення пневматичних сигналів керування, отвори 11 і 14 для підключення споживача енергії (пневмодвигуна), а також отвори 10 і 13, з’єднані з атмосферою. Отвір 12 використовується для підведення стиснутого повітря. Золотник 4 переміщується в гільзі, зібраній з втулок 7, стики між якими ущільнені гумовими елементами 6. Зазори між золотником і втулками ущільнюються еластичними елементами 5. Камери керування під торцями золотника закриті кришками.
Пневморозподільники характеризуються кількістю приєднань, кількістю позицій переключення та проточною частиною, наприклад нормально відкритий 2/2 розподілювач, де 2 – число позицій переключення, 2
– число ліній приєднання.
Застосовують пневморозподільники з ручним, механічним, пневматичним, електромагнітним та пілотним керуванням.
Пневморозподільники з ручним (кнопки) або механічним керуванням (кінцеві вимикачі) перетворюють механічний сигнал малої потужності в пневматичний силовий сигнал.
Пневморозподільники з пневматичним та електромагнітним керуванням широко використовують в автоматизованих пневмоприводах для перетворення пневматичних або електричних сигналів в потужний керований поток стисненого повітря.
Пневморозподільники з пілотним керуванням забезпечують двокаскадне підсилення потужності сигналу керування (електричного або пневматичного).
Умовні позначення пневморозподілювачів з різними типами керування наведено в додатку А.
Пневмодроселі Пневмодроселі призначені для зміни витрати шляхом створення місцевого гідравлічного опору потоку стисненого повітря. Розрізняють пневмодроселі нерегульовані, опір яких (величина площі поперечного перетину, форма, або довжина канала) не може бути зміненим в процесі експлуатації, та регульовані, опір яких може бути змінений відповідним настроюванням. Дроселі використовують, головним чином, для регулювання швидкості пневмодвигунів. Пневмодроселі часто комплектують зворотними клапанами, які встановлюють паралельно робочому вікну. В останньому випадку їх називають пневмодроселями зі зворотними клапанами. Ці пристрої дроселюють потік повітря лише в одному напрямі, а потік повітря в зворотному напрямі пропускають з невеликим опором, що створюється зворотним клапаном. Регульовані пневмодроселі можуть мати ручне або механічне керування. В пневмодроселях з ручним керуванням витрата повітря встановлюється в період налагодження обладнання і залишається незмінною в робочому циклі. В пневмодроселях з механічним керуванням (гальмівних пневмодроселях) витрата повітря залежить від величини переміщення керівного елемента (штока або ролика). Величина переміщення керівного елемента визначається, зазвичай, профільним елементом, що встановлюється на вихідному елементі пневмодвигуна. Вибираючи необхідний профіль можна змінювати опір пневмодроселя по всій довжині руху вихідного елемента пневмодвигуна. Нерегульовані дроселі, як правило, є частинами інших пристроїв і виконується у вигляді каліброваних отворів в змінних деталях типу шайб або втулок. Застосовують також щільові регульовані пневмодроселі, канали яких утворюються двома концентричними циліндричними або конічними поверхнями.
На рис. 3 показана конструкція регульованого пневмодроселя зі зворотним клапаном.
Пневмодросель складається з корпуса 1, в якому розташований конічний елемент 2. Конічний елемент 2 може переміщуватись за допомогою штурвала 3 та пружини 4. При переміщенні конічного елемента 2 в сторону стискання пружини 4 відкривається щільовий отвір, через який витрата повітря Qпр, що надходить у камеру 5, надходить у камеру 6 і далі до пневмодвигуна. Настроюванням конічного елемента 2 можна змінювати величину витрати Qпр до пневмодвигуна. Якщо потік стисненого повітря Qзв рухається в зворотному напрямку із камери 6 в камеру 5, то під тиском стисненого повітря конічний елемент 2 переміщується в сторону пружини 4, збільшуючи концентричну щіль. Потік стисненого повітря при цьому буде проходити через пневмодросель з невеликим опором.
Рисунок 3 – Пневмодросель із зворотним клапаном Пневмодросель складається з корпуса 1, в якому розташований конічний елемент 2. Конічний елемент 2 може переміщуватись за допомогою штурвала 3 та пружини 4. При переміщенні конічного елемента 2 в сторону стискання пружини 4 відкривається щільовий отвір, через який витрата повітря Qпр, що надходить у камеру 5, надходить у камеру 6 і далі до пневмодвигуна. Настроюванням конічного елемента 2 можна змінювати величину витрати Qпр до пневмодвигуна. Якщо потік стисненого повітря Qзв рухається в зворотному напрямку із камери 6 в камеру 5, то під тиском стисненого повітря конічний елемент 2 переміщується в сторону пружини 4, збільшуючи концентричну щіль. Потік стисненого повітря при цьому буде проходити через пневмодросель з невеликим опором.
Витратні характеристики пневмодроселів залежить від геометричних розмірів та форми дроселювальних каналів, а також від режиму течії стисненого повітря через пневмодросель. Для розрахунку витрати через пневмодроселі різних типів можна рекомендувати залежності, наведені в [4].
Запобіжні пневмоклапани Якщо тиск повітря в пневмомережі підніметься вище допустимого значення, то це може порушити нормальну роботу пневмоприводу та призвести до аварійної ситуації. Як правило, пневмопривод захищають, встановивши в різних частинах пневмоприводу запобіжні пневмоклапани.
До запобіжних пневмоклапанів висуваються нижчевикладені вимоги.
1. При досягненні тиском в пневмоприводі граничного допустимого значення пневмоклапан повинен безвідмовно відкриватись.
2. У відкритому стані пневмоклапан повинен забезпечувати викид в атмосферу стисненого повітря в кількості, що дорівнює надходженню в пневмопривод.
3. Пневмоклапан повинен закриватись при значенні тиску, що мінімально відрізняється від налаштованого.
4. В закритому стані втрати стисненого повітря через запобіжний пневмоклапан повинні бути мінімальними.
Запобіжні пневмоклапани розрізняють за такими ознаками. За виконанням запірно-чутливого елемента: з кульковим, конічним, плоским та мембранним затворами.
За характером відкриття запірного елемента:
пневмоклапани прямої дії та клапани з сервокеруванням.
Конструкція запобіжного пневмоклапана з мембранним запірночутливим елементом показана на рис. 4.
Рисунок 4 – Запобіжний пневмоклапан Клапан містить корпус 1, в якому розташований запірно-чутливий елемент 2, що пружиною 3 щільно притискається до сідла 9. Стиснене повітря надходить в пневмоклапан через камеру 4 і в пневмопривод через камеру 5. Одночасно стиснене повітря через канал 6 надходить в камеру 10 до запірно-чутливого елемента 2, навантажуючи його та пружину 3. У випадку, коли величина тиску в камері 10 перевищить значення, на яке налаштована пружина 3, запірно-чутливий елемент 2 переміститься вверх, стискаючи пружину 3, і стиснене повітря буде надходити в атмосферу через отвір 7. При цьому величина тиску в камерах 4 та 5 буде підтримуватись постійною.
Редукційні пневмоклапани Редукційні пневмоклапани (регулятори тиску) призначені для зменшення тиску в пневмолініях до рівня робочого тиску, на який розраховані елементи пневмоприводу.
На рис. 5 наведена конструкція редукційного пневмоклапана типу В57Пневмоклапан складається з корпуса 1 та кришки 2, між якими змонтована мембрана 3 з пружиною 4 та гвинтом 5. Мембрана 3 взаємодіє зі штовхачем 6, який пов'язаний із затвором 7 і може переміщувати його разом із пружиною 8. Затвор 7, контактуючи з сідлом 9 та з пружною 8, може змінювати площу робочого вікна пневмоклапана. При відсутності стисненого повітря в пневмоклапані робоче вікно між затвором 7 та сідлом відкрите. При надходженні стисненого повітря в камеру 10 потік проходить через робоче вікно пневмоклапана та камеру 11 в пнемопривод. Одночасно стиснене повітря через клапан 13 надходить в камеру 12 і діє на мембрану 3. В тому випадку, якщо тиск повітря рр в камері 12 перевищить значення, на яке налаштована пружина 4, мембрана 3 буде переміщуватись вгору, ослаблюючи дію штовхача 6 на затвор 7, який під дією пружини 8 буде переміщуватись вверх, зменшуючи площу робочого вікна редукційного пневмоклапана. Надходження стисненого повітря з камери 10 в камеру 11 та в пневмопривод при цьому зменшиться і буде відновлене попереднього налаштоване значення тиску рр на виході редукційного пневмоклапана. При зменшенні величини тиску рр в камері 12 нижче значення, визначеного налаштуванням пружини 4, мембрана 3 буде переміщуватись вниз, відкриваючи за допомогою штовхача 6 робоче вікно пневмоклапана між затвором 7 та сідлом 9. Надходження стисненого повітря з камери 10 в камеру 11 зросте і відновиться налаштоване значення тиску на виході редукційного пневмоклапана.
Редукційні пневмоклапани розрізняють за способом навантаження керівного елемента: з пружиною або з навантаженням від додаткового пневморегулятора; за можливістю викиду надлишкового повітря: з клапаном викиду або без нього; за видом ущільнення між затвором та сідлом: з еластичним ущільненням або з металевим ущільненням; за типом чутливого елемента: мембранні або поршневі. Найбільш поширені редукційні клапани з навантаженням керівного елемента від пружини, але при великих значеннях умовного проходу (dy25мм) суттєво погіршується їх регулювальна характеристика. При dy=(16…40) мм частіше застосовують редукційні пневмоклапани з навантаженням керівного елемента від додаткового пневморегулятора.
Рисунок 5 – Редукційний пневмоклапан Показниками точності редукційних клапанів є залежності тиску на виході рр від тиску на вході рв пневмоклапана (регулювальна характеристика рис. 6), а також залежність тиску на виході пневмоклапана рр від величини витрати повітря (витратна характеристика рис. 7).
рр, МПа 0,6 0,5 0,4
Логічні пневмоклапани При створенні автоматизованих пневмоприводів використовують пневмоелементи, що виконують логічні операції. Для виконання логічних операцій застосовуються спеціальні логічні клапани «І» та «АБО».
На рис. 8 наведена конструкція пневмоклапана «І» типу ПКИ-4/10. Принцип роботи клапана полягає в тому, що при подачі в камеру 2 стисненого повітря під тиском р2 і відсутності тиску р1 в камері 1 штовхач 4 переміщується справа наліво, притискаючи ущільнення 5 до торця корпуса 1.
При цьому стиснене повітря в камеру 3 надходити не буде і сигнал через клапан не проходить. При подачі стисненого повітря під тиском р1 (р1 р2) також і в камеру 1, воно надходить в камеру 3 через відкрите робоче вікно 6.
Таким чином, при одночасній подачі в камери 2 та 3 стисненого повітря під тиском р1 та р2 (р1 р2) через пневмоклапани проходить логічний сигнал і в камері 3 з’являється стиснене повітря під тиском р1.
Рисунок 8 – Конструкція пневмоклапана «І»
У випадку, якщо тиск повітря р1 в камері 1 перевищить тиск повітря р2 в камері 2, штовхач 7 переміститься вправо та за рахунок ущільнення 8 перекриє робоче вікно 6. Надходження стисненого повітря під тиском р1 з камери 1 в камеру 3 припиниться, а в камеру 3 буде надходити стиснене повітря із камери 2 під тиском р2 через робоче вікно, що утвориться між корпусом 6 та ущільненням 5.
При припиненні подачі стисненого повітря під тиском р2 в камеру 2 в камері 3 також буде відсутнє стиснене повітря. Таким чином, на виході логічного клапана «І» (в камері 3) з’являється стиснене повітря під надлишковим тиском у тому випадку, коли стиснене повітря подається одночасно в камери 1 та 2 під однаковим чи різними за значеннями тисками р1 та р2.
На рис. 9 показана конструкція пневмоклапана «АБО».
Рисунок 9 – Конструкція пневмоклапана «АБО»
Принцип роботи клапана полягає в тому, що при подачі стисненого повітря під тиском р1 в камеру 1 та за відсутності стисненого повітря в камері 2 плунжер 4 переміщається в крайню праву позицію, і повітря під тиском р1 надходить в камеру 3. При подачі стисненого повітря під тиском р2 в камеру 2 та за відсутності повітря під надлишковим тиском р1 в камері 1 плунжер 4 переміщується в крайню ліву позицію, і в камеру 3 буде надходити стиснене повітря під тиском р2, сигнал через логічний клапан «АБО» проходить у випадку, коли стиснене повітря подається в камеру 1 або в камеру 2.
Лекція № 6
Компресори та пневмодвигуни Компресори – агрегати для виробництва стисненого повітря.
Розрізняють стаціонарні (встановлені на фундаменті чи рамі) та пересувні (встановлені на транспортних засобах). Як правило, компресори забезпечують виробництво стисненого повітря в діапазоні тисків (0,4…0,8) МПа, однак в окремих випадках спеціальні компресори можуть подавати повітря під тиском (1,0…10,0) МПа. Основні типи та технічні характеристики компресорів наведені в таблиці 1.
Таблиця 1 – Основні типи та технічні характеристики компресорів
Пневмоциліндри В технологічних машинах з пневмоприводом переважно використовуються пневмодвигуни поступового руху – пневмоциліндри поршневого і мембранного типів (рис. 1).
«