Глава-5_ПневмоПривод (Конспекты), страница 2

Сжатый воздух через канал 2 поступает встеклянную колбу 1. На самом входе в нее воздух попадаетна крыльчатку 6 и закручивается. За счет центробежных силкапли воды и масла, а также крупные твёрдые частицыприжимаются к стенкам колбы, и вместе с водой стекаютвниз, пополняя отстойник 3, отделённый от вихревой зоныдефлектором (отражателем) 4. Сухой воздух очищается,проходя через поры фильтра 5, и через отверстие 7 выходитиз фильтра-влагоотделителя.

Прозрачная стеклянная колба1 позволяет визуально оценивать количество жидкости вотстойнике. Слив жидкости производится с помощью механизма 8 либо вручную (отворачивается сливная пробка) илиавтоматически (с помощью всплывающего поплавка – непоказано).Маслораспылительпредназначен для подачисмазывающейжидкости в трубопровод (только не компрессорноемасло!).Подача масла происходит за счёт разряжения, создаваемогопотоком сжатого воздуха при прохождениивблизи эжектирующейРис.13. Маслораспылители:трубки 6. Здесь проа) однократного распыления;исходит«подсос»б) двукратного распылениямасла в воздушныйпоток. В маслораспылителе предусмотренарегулировка подачи масла. Она осуществляется регулируемым дросселем 2, установленным в капилляре, соединяющем масляную ёмкость с областью эжектирования.10Воздушный редуктор или регулятор давления является третьимустройством, входящим в составсистемы подготовки воздуха. Онпредназначен для поддержания внагнетательной магистрали требуемого давления.

Работа регулятора хорошо понятна из рисунка 13.678910511412313214115Рис.13. Регулятор давления1.3. Управляющие устройстваВ качестве управляющих устройств используются воздушные распределители. Они имеют обозначения в виде дроби,например, 2/2-пневмораспределитель: числитель указываетна количество коммутирующих линий, знаменатель – числовозможных положенийраспределителя. Нарис.14 показанаграфическаямодель и условное обозначение3/2распределителя.Приведены схемы двух типовнормально закрытых пневмоРис.14. 3/2распределитепневмораслей: первый – сопределитесбросом воздухалив окружающую11среду(на условном обозначении это отражено треугольником, примыкающим вплотную к обозначению распределителя), второй – с выходом воздуха через подключаемый трубопровод (на условномизображении треугольник, обозначающий выход сжатого воздуха в атмосферу, соединён с распределителем вертикальной чертой).

Нормальнооткрытый 3/2-пневмораспределитель представлен в одномварианте.12Условные обозначения в гидро-,пневмоприводахтрубопровод системы управленияосновной трубопроводперекрещивающийсятрубопроводразветвляющийсятрубопроводмаслораспылительфильтр-влагоотделительвход воздухаглушительобратный клапан (вход масла)дроссель управляемыйманометрдроссель неуправляемыйрегулятор давления(воздушный редуктор)РАСПРЕДЕЛИТЕЛИ ПОТОКОВ (пневмораспределители, золотники)4/2-распределитель(4-х линейный,2-х позиционный)с управлением от кулачкаи пружиной возвратаположение 1положение 2Нормально закрытый3/2-распределительс пневмоуправлением4/2-распределительс ручным управлением5/2-распределительс управлением отэлектромагнита4/2-распределительс рычажным управлениемфиксаторрычагИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВАпревмо(гидро)цилиндродностороннего действияс пружиной возвратамембранная пневмокамераодностороннего действиянереверсивныйрегулируемыйпневмомотормембранная пневмокамерадвухстороннего действияреверсивныйнерегулируемыйпневмомоторпревмо(гидро)цилиндрс проходным штокомпревмо(гидро)цилиндрдвухстороннего действияРис.15.

Условные обозначения1.4. Исполнительные устройстваИсполнительные устройства подразделяются на устройства:• вращательного движения;13• поступательного движения.Одним из исполнительных устройств вращательного действия является шестерёнчатый пневмомотор, содержащий два зубчатых колеса 1 и 2(рис.16). Сжатый воздух, поступая в камеру, действует на боковые поверхности зубьев.

Возникающая при этом сила приводитво вращение колёса, при этом одно из них будет вращаться по часовой стрелке, другое – в противоположном направлении.Рис.16. Шестерёнчатый пневмомоторВ качестве исполнительных устройств поступательногодвижения используются пневмоцилиндры и мембранныепневмокамеры.В корпусе мембранной пневмокамеры закреплена мембрана1, изготавливаемая из резины, прорезиненной ткани илипластика. Ход штока 2 ограничен габаритамиполостей. Исполнительные устройства этоготипа компактны, развивают значительные (до25000 Н) усилия и не имеют подвижных уплотнений.Рис.17. Мембранная камера одностороннего действияКонструкции пневматических цилиндров рассматриваютсяв подразделах 1.4.1 и 1.4.2.Выбор пневмоцилиндра опирается на расчёт, где обычно вкачестве исходных принимают следующие данные:рм – магистральное давление [МПа, бар];14Pт – рабочее (технологическое) усилие [Н];s – ход исполнительного механизма [м, мм];Определяемые величины:D – диаметр цилиндра [м, мм];d – диаметр штока [м, мм];Dy – диаметр воздухопроводов [м, мм];tcp – время срабатывания привода [с].Расчёт пневмоцилиндра сводится к определению диаметрапоршня на основе равенства сил, действующих на поршень:где а – параметр нагрузки (при s << D то a=1)рм – магистральное давление (в нагнетательной ветви);рв – давление на выхлопной ветви;Р1 – суммарная нагрузка, включая технологическоеусилие.Отсюда диаметр поршня, а, следовательно, и внутреннийдиаметр цилиндраЧто такое Р1? Это сумма всех сил, которые преодолеваетпоршеньР1 = РТ + Р2 + Р4 + Р5 ,где РТ – технологическое (рабочее) усилие на штоке;Р2 = Р3 + с·s - усилие от пружины возврата (используетсяв односторонних пневмоцилиндрах):Р3 – начальное усилие пружины;с – жесткость пружины;Р4 = (рв – ро ) · S – усилие противодавления:ро – давление окружающей среды (атмосферное давление),S – площадь поршня со стороны выхлопа;15Р5 - силы сопротивления в уплотнениях.Рассчитанное значение диаметра пневмоцилиндра сравнивается со стандартными значениями.

Для пневмоцилиндров,изготавливаемых серийно, международная организация постандартизации (ISO) рекомендует принимать значениядиаметров из приведённого стандартного ряда [мм]:8-10-12-16-20-25-32-40-50-63-80-100-125-140-160-200-250-320.Пневмоцилиндры бывают:• одностороннего действия;• двухстороннего действия.1.4.1. Пневмоцилиндры одностороннего действияРабочийходвпневмоцилиндраходностороннегодействия осуществляется под действиРис.18. Пневмоцилиндрем сжатого воздуха.одностороннего действияВ исходное положение поршень возвращается с помощью встроенной пружины и от внешнейнагрузки.

В представленной конструкции (рис.18) корпуспневмоцилиндра 5 с обеих сторон закрыт крышками 1 и 8. Взадней крышке 1 имеется отверстие для подвода сжатоговоздуха, а в передней крышке 8 предусмотрено выхлопное(декомпрессионное) отверстие с фильтром 7. Внутреннеепространство цилиндра делится поршнем 2 на штоковуюполость, в которой находится шток 4, и бесштоковую(поршневую) полость.

Манжета 3, расположенная в проточке штока, герметизирует полости. В пневмоцилиндрах одностороннего действия толкающего типа (как на рисунке) впередней крышке 8 герметизация не требуется. Поэтому вней предусмотрено место лишь для направляющей втулки9, являющейся опорой скольжения для штока 4. Такая особенность пневмоцилиндра позволяет снизить потери на16трение в уплотнениях. Возвратная пружина 6 вмонтированав цилиндр и охватывает шток.

К недостаткам пневмоцилиндров одностороннего действия следует отнести ограниченное перемещение (до 100 мм). Увеличенный продольныйгабаритный размер – это другой недостаток, также связанный с длиной сжатой пружины.1.4.2. Пневмоцилиндры двухстороннего действияПневмоцилиндры двухстороннего действия используются втех случаях, когда рабочее усилие передается на объект вобоих направлениях. При этом прямой и обратный ходпоршня осуществляется под действием сжатого воздуха.Для предотвращения утечек воздуха из штоковой полостина передней крышке устанавливаются дополнительные уплотнения.Рис.19. Пневмоцилиндр двустороннего действияСледует обратить внимание на то, что в поршневых цилиндрах одностороннего и двухстороннего действия все конструктивные элементы и способы их крепления одинаковы иунифицированы.Одним из преимуществ пневмоцилиндров является высокая(до 1,5 м/с) скорость перемещения выходного звена.

Однаков конечных положениях поршень развивает значительныеусилия, при этом слышен звук удара поршня о крышку. Избежать возможных поломок от ударов позволяет закреплённый на поршне эластичный резиновый демпфер. Вместе стем при значительных динамических нагрузках такой способ гашения ударов недостаточно эффективен. В этих слу17чаях применяются пневмоцилиндры двухстороннего действия с воздушным демпфированием.1.4.3.

Пневмоцилиндры с демпфированием в конце ходаВ пневмоцилиндр вводят дополнительные элементы. По обестороны поршня устанавливают втулки 2. В крышках цилиндра – уплотнительные манжеты 1 и дроссели 5 с обратным клапаном 6. Демпфирование происходит следующимобразом.Сжатыйвоздух свободно поступаетвсоответствующуюполость, в том числе ичерез встроенный обратный клапан 6.Поршень движется к Рис.20. Пневмоцилиндр двусторонкрышке с макси- него действия с демпфированием вмальной скоростьюконце ходадо тех пор, покавтулка 2 не дойдетдо уплотнительной манжеты 1.

(Именно это положение изображено на рис. 20.) В этот момент свободный выход воздухачерез выхлопной канал перекрывается. Теперь воздух начинает вытесняться лишь через маленькое отверстие в дросселе 5. Таким образом, перед движущимся влево поршнемсоздаётся «воздушная подушка» повышенного давления,которое приводит к торможению поршня. В итоге поршеньупирается в крышку без удара, мягко.

При изменении направления движения сжатый воздух свободно поступает впоршневую полость цилиндра через обратный клапан 6, чтопозволяет поршню быстро трогаться с места.На примере пневмоцилиндра с демпфированием показановозможное размещение в поршне кольцевого постоянногомагнита 3. Выходящее за пределы гильзы магнитное поле18может регистрироваться специальными датчиками, контролирующими необходимые параметры движения поршня.Кроме этого, здесь же показано грязесъёмное кольцо 4, которое устанавливается практически на всех проходныхкрышках пневмоцилиндров.1.4.4. Пневмоцилиндр с проходным штокомПневмоцилиндры двухстороннего действия имеют ряд недостатков, ограничивающих область из применения:• усилия при прямом и образном ходе поршня различны(из-за неравенства его площадей в поршневой и в штоковой полостях);• шток имеет консольное расположение, причём размерконсоли имеет разные значения в выдвинутом или вовтянутом положении;• и как следствие предыдущего недостатка - шток хорошо воспринимает только осевую нагрузку, тогда какрадиальную плохо.В пневмоцилиндрах спроходным(илидвухсторонним) штоком обе полости штоковые, следовательно, площади поршняравны в обеих полостях, что позволяетосуществлять рабочие перемещения с обоих торцов пневмоцилиндра.