Глава-5_ПневмоПривод (1037510)
Текст из файла
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ И ПНЕВМАТИЧЕСКИЙПРИВОДЫДо настоящего момента нами рассматривались электромеханические приводы. В этих приводах источникидвижения (двигатели) использовали физическое явлениевзаимодействия электрического и магнитного полей.Приводы, в которых повышенное давление (точнее: разность давлений) жидкости или газа преобразуется в механическое перемещение, называют гидравлическими или пневматическими.На примере уже знакомой нам установки «Алмаз» длярезки слитков на пластины наглядно видны отличительныеособенности построения электромеханического и пневмогидравлического приводов.MMРис.1.
Установка резки слитка на пластины«Алмаз»Если, характеризуя тот или иной электромеханическийпривод, мы говорим о таких параметрах как мощность ичастота вращения (или скорость перемещения), то гидравлические и пневматические приводы отличают по давлению и расходу жидкости или газа.Усилие, развиваемое исполнительным устройством,напрямую зависит от давления p. Давление определяется1как отношение модуля внешней силы на площадь поперечного сечения поверхности, воспринимающей эту силу. Втехнической литературе установились обозначения в виделатинских букв: давление – p, сила – F, площадь – S. Такимобразом, давление рассчитывают по соотношению:Fp =S.В международной системе единиц СИ давление измеряется в ньютонах, делённых на квадратный метр [Н/м2],эта единица получила название паскаль [Па], то есть 1 Паравен 1 Н/м2. В источниках информации, в том числе, в Интернете, можно встретить производные от паскаля: килопаскаль (1кПа=103Па) или мегапаскаль (1МПа=106Па), а такжедругие единицы, в которых измеряется давление (см.
таблицу 1).Таблица 1. Единицы измерения давления и их отношение к ПаЕдиницаРусЛатСоотношения единицатмосферабаркилограмм-силана кв.сантиметрфунт на кв.дюйматм.барatm.bar1 атм = 1,01325⋅105Па1 бар = 1⋅105Па1Па = 0,9869⋅10-5 атм1Па = 1⋅10-5 баркгс/см2kgf/cm21кгс/см2 = 0,980665⋅105Па1Па = 1,01972⋅10-5кгс/см2-PSI= 0,06895⋅105Па1PSI1Па = 14,504⋅10-5PSIДругим важным параметром, влияющим на быстродействие исполнительного устройства гидро- или пневмопривода, является расход Q.
Этот параметр определяется какотношением массы («массовый расход») или объёма («объёмный расход») вещества, равномерно перемещаемого через сечение, перпендикулярное направлению скорости потока, к промежутку времени, за который это перемещениепроисходитQv = Q = Vt 3где Qv (или Q) – объёмный расход [м /с];V – объём [м3];t – время [с].Объёмный расход газа, протекающего по трубопроводу, определяется также как произведение площади попе2речного сечения трубы на среднюю по сечению скоростьдвижения в ней газаQ = vSгде v – средняя по сечению скорость потока [м/с]; S – площадь поперечного сечения трубопровода [м2].В технической документации ещё встречаются внесистемные единицы: литры в секунду (1л/с = 1·10-3 м3/с; 1м3/с = 1000 л/с)или литры в минуту (1 л/мин = 1,667·10-5 м3/с; 1м3/с = 6·104 л/мин).В зависимости от способа использования энергии жидкости или газа для перемещения выходного звена гидро- ипневмоприводы разделяют на:- объёмные- динамические.Принцип действия объёмного привода состоит в том,что жидкость или газ под давлением изменяет объём камерисполнительного устройства.
В результате выходное звеноэтого устройства перемещается. В качестве исполнительного устройства используется цилиндр, выходным звеном является шток.Магистраль, подающая жидкость или сжатый воздух –напорная (или нагнетательная) магистраль. Магистраль,выводящая из привода потоки жидкости или газа – сливная(или выхлопная) магистраль.Гидроприводы делятся также по типу используемойжидкости:- обычного типа (используется масло);- магнитореологические или электрореологические: вмасло замешиваются мелкодисперсные частицы, изменяющие свойства жидкости в магнитном поле (магнитомягкиематериалы, например, Fe, CrO2) или электрическом поле(SiO2).3цилиндрштокнапорная магистральУправляющиеустройстваПред охранительныеустройстваНасоссливная магистральРис.2.
Структурнаясхема гидроприводаФильтрБак с масломоткрытая схемазамкнутая схемаПараметрПневмоГидроСтабильностьперемещения-*+±**+Максимальное усилие, Н30 0003 000 000Максимальная скорость,/сСтабильностьсреды> 1,50,5+-ВыходсредыВакуумнаягигиенаТочностьсвободныйв бак+Утечкимасла±*+Долговечность•- из-за сжимаемости воздуха•** - при распылении масла в трубо-проводе4Сравнение пневматического и гидравлического приводов приведены в таблицеслева. По ряду параметровгидравлическийприводпревосходит пневматический (по стабильности иточности перемещений, поразвиваемым усилиям ит.д.), однако простота икомпактность пневмопривода привлекают конструкторов, отдающим по указанным причинам предпочтение этому приводу.1.
ПневмоприводНа производство сжатого воздуха расходуется около 20%всей электроэнергии, потребляемой промышленностью. Напредприятиях, где пневматические системы занимают ведущее место в производственном процессе, обычно создаются централизованные сети питания сжатым воздухом.Как у нас в стране, так и за рубежом, в сетях создается давление 0,4 – 0,6 МПа (4 – 6 бар).Рис.3. Структурная схема пневмоприводаУправляющиеустройстваГлуш ительСистема подготовки воздухаместо подсоедине нияк источнику сжатоговоздухаПреобразование воздуха из окружающей среды в энергоноситель пневматического привода происходит в несколькоэтапов:- сжатие до требуемого давления;- удаление влаги;- очистка от частиц пыли.Для этого в системе энергообеспечения пневмопривода используются:- компрессор;- фильтр для очистки воздуха;- устройство осушки и охлаждения сжатого воздуха;- ресивер (ёмкость для создания резервного запаса воздуха)51.1.
КомпрессорыКОМПРЕССОРЫ- Давление р, МПа- Производительность Q, м3/чОбъёмного типаДинамического типар↑Q↑Возвратнопоступательногодействия• поршневыеРотационногодействия• пластинчатыепростого и двойногодействия(p=1,3МПа,Q=2⋅ 104 м3/час)двухступенчатый(до p=100 МПа)• мембранные(до p=0,3 МПа)шиберные(до p=0,8 МПа)• винтовые(p=2,5 МПа,Q=3⋅ 104 м3/час)• центробежные(Q=4⋅ 106 м3/час)• осевые(p=0,4 МПа,Q=5⋅ 104 м3/час)• РутсаРис.4. Классификация компрессоров1.1.1. Компрессоры объёмного типаПоршневые компрессоры находят наиболее широкое применение. Они бывают простого и двойного действия, одноступенчатые и двухступенчатые.Рис.5.
Поршневой компрессор6Рис. 6. Поршневойкомпрессор двойногодействияРис.7. Двухступенчатый поршневой компрессорПринцип их работы хорошо понятен из рисунков. Недостаток – наличие паров масла, которые в виде нагара осаждаются на полостях компрессора и трубопроводов, снижая ихэффективность.Мембранный компрессор не содержит масла, компактен. Давление, создаваемое таким компрессором определяется прочностью мембраны (до 0,3 МПа или до 3 бар).Недостаток – необходимость периодической смены мембраны из-за выхода её изстроя.Рис.8. Мембранный компрессорРотационные компрессоры, также как поршневые,«выталкивают»сжатыйвоздух в нагнетательнуюмагистраль, но в их конструкции отсутствуют клапаны.Рис.9.
Пластинчатый компрессор7Степень сжатия в таких устройствах ниже, чем в поршневых компрессорах и составляет менее 0,8 МПа.Рис.10. Винтовой компрессорВинтовые компрессоры, благодаря особой конструкциивинтовой поверхности, позволяют нагнетать воздух безпульсаций. Технические характеристики винтовых компрессоров делают их весьма востребованными в централизованных сетях сжатого воздуха предприятий. Недостаток –сложная технология изготовления винтов и, как следствие,высокая стоимость винтовых компрессоров.Рис.11. Компрессор РутсаКомпрессор Рутса относится также к ротационным компрессорам.
Рабочим органом такого компрессора служатдва синхронно вращающихся вытеснителя. Рабочие органыне находятся в зацеплении друг с другом. Синхронизацияих вращения осуществляется зубчатыми колёсами, размещёнными вне полости сжатия. Достоинством этого компрессора является возможность обеспечения высокой производительности благодаря высокой скорости вращения.При этом отсутствует трение, как между рабочими органами (вытеснителями), так и между ними и корпусом. Но эта8конструктивная особенность компрессора не позволяет получать на выходе высокое давление.1.1.2.
Динамические компрессорыВ центробежном компрессоре (турбокомпрессоре) воздух,поступающий в центр колеса, вовлекается вращающимисялопатками от центра к периферии, тем самым, создавая повышенное давление. Такие компрессоры обычно делаютсямногоступенчатыми: в каждой последующей ступени давление повышается.
Преимущество турбокомпрессора –обеспечение высочайшей производительности (до 400 тысяч кубометров в час или более 100 000 л/с (1 час=3600 с, 1 м =1000 л)).Это же преимущество следует отметить и для осевых компрессоров. Однако здесь производительность почти на порядок ниже, чем у турбокомпрессора.31.2. Система подготовки воздухаНадёжность работы элементов пневмопривода во многомзависит от качества нагнетаемого в привод воздуха. Инородные частицы в виде пыли, окалины, сажи, влаги, приводят к интенсивному износу трущихся поверхностей.
Накапливаясь в трубопроводах, снижают эффективность магистралей, увеличивают потери давления. Как показывает опыт,из общего числа отказов в 80% случаев пневмопривод вы1 2 3 4 5 6 7ходит из строя по перечисленным причинам.На пути движениявоздушного потока откомпрессора к управ8ляющим механизмамразмещают ряд устройств, осушающих иочищающих сжатыйвоздух.Фильтр-влагоотделительРис.12.Фильтр-влагоотделитель9Фильтр-влагоотделитель предназначен для сбора влаги ичастиц пыли. Сжатый воздух через канал 2 поступает встеклянную колбу 1.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
