Никитин О.Ф. Гидравлика и гидропневмопривод DJVU (948287), страница 68
Текст из файла (страница 68)
Исходным уравнением для расчета газопроводов является уравнение Бернулли, в которое введены средняя скорость газа в трубопроводе и учитываются потери на трение: Рг1 Рг2 7 2 Ргсро сг 20 где Ргср =ггры+Ргз)/2 и 1г =~с~р =(Ры+1г2)/2; Ргы1г1 и Ргз 1г2 — плотность и скорость газа на входе и выходе трубопровода. Выразив среднюю скорость газа в трубопроводе через массовый расход 1г, = Д г./ргс дЯ„, где Я„. площадь поперечного сече- ния канала газопровода, использовав уравнение состояния газа рс Р = р 11р /р,2), где ри и р,1 — давление и плотность газа в начале газопровода, подставив эти выражения в уравнение Бернулли и проведя интегрирование в пределах от начального давления рп до р,2 — давления в конце газопровода, найдем выражение, по которому можно определить массовый расход через трубопровод; 376 Гв.! О. Пневмопривод Йпг = Эта формула справедлива при условии, что параметр ) сохраняет по длине 1 одно и то же значение.
Если течение газа по трубопроводу происходит под действием малого перепада давления 0,9 ( р„г1'р„1 ( 1, то массовый расход Д „с достаточной степенью точности можно определить по фор- муле: 2р„ 0~г = Ф~~~ — (,Рг1 — Ргг ) 1 Для изотермного состояния газа (п = 1, р, =- сопз1) и ламинарного режима течения (). = 641Ке) Д„,г = (рг~ — ргг ). 256РИТ1 Для изотермного состояния газа (п = 1, р, = сопа1) и турбулент- г 5 ного режима течения Явг = (Рг1 Ргг ) 16ИКТ1 Для трубопровода, состоящего из труб различных диаметров и длин, перепад давления вычисляют по формулам: для ламинарного режима течения 256141гТ1 ч 1.
Рг1 Ргг = для турбулентного режима течения г г 16ЯТ1 г х )г11 Рг1 Ргг г гвг4, г 4 к я Козффициент ), как в гидравлике, определяют по формуле ) =0,11 где Л вЂ” абсолютная шероховатость (высота неровностей внутренней поверхности стенок трубы). 377 Ч. Д. Гидропневиопривод Скорость газа в трубопроводах промышленных пневмоприводов составляет !0...40 мыс, что соответствует числу Рейнольдса Ке == 10 000... 50 000 и турбулентному режиму течения. 10.2. Пневматические машины Компрессорьь Компрессором называют машину, предназначенную для сжатия и перемещения газов, в которой подведенная механическая энергия твердого тела преобразуется в механическую энергию потока газа.
По принципу действия компрессоры аналогичны гидронасосам и их также подразделяют на динамические и объемные. В динамических компрессорах энергия сообщается потоку газа за счет того, что рабочие органы компрессора оказывают силовое воздействие на газ, находящийся в его проточной части. В промышленности используют динамические компрессоры лопастного типа, в которых рабочим органом является колесо с лопастями. Эти лопасти при вращении колеса оказывают силовое воздействие на газ. По направлению движения потока газа относительно оси вращения рабочего колеса различают центробежные и осевые лопастные компрессоры.
Если одно рабочее колесо (одна ступень) в лопастных компрессорах не может создать требуемое давление сжатия газа, используют последовательно несколько ступеней сжатия — многоступенчатые компрессоры, которые применяют в пневмосистемах с рабочим давлением газа до 1 МПа и выше. Объемные компрессоры, как и объемные насосы, основаны на принципе вытеснения рабочей среды из рабочих камер с помощью вытеснителей. Если вытеснители совершают только поступательное движение, то такие компрессоры называют возвратно-поступательными (или поршневыми).
Процессы, которые происходят в рабочей камере поршневого компрессора, описывают с помощью термодинамической теории. При эксплуатации поршневого компрессора снимают его индикаторную диаграмму и, сравнивая ее с эталонной, оценивают работоспособность компрессора. Пневматические двигатели. В пневматических системах широко распространены объемные пневматические двигатели, которые, как и гидравлические, подразделяют на двигатели возвратно-поступательные (пневмоцилиндры), поворотные и вращательные (пневмомоторы).
Кроме того, в ряде пневмосистем ограни- 378 Гл. 1О. Пневмопривод ченно используют динамические пневматические двигатели — турбины, работающие с использованием энергии газовых потоков. По конструкции они принципиально не отличаются от гидравлических (лопастных) турбин. Поскольку принцип действия пневматических и гидравлических двигателей одинаков, рассмотрим конструктивные особенности только тех двигателей, которые преимущественно применяются в пневматических системах. Основным недостатком объемного пневматического двигателя является то, что не обеспечивается необходимое точное позиционирование, особенно при переменной нагрузке, и нельзя использовать энергию отработавшего газа.
Поворотозае пневматические двигатели и нневмомоторы. Поворотные пневматические двигатели, как и гидравлические, в основном базируется на принципе механического преобразования поступательного движения поршня в поворотное движение выходного звена. Пневмомоторы преимущественно строятся на принципе работы роторных машин. Наиболес широко распространены пластинчатые пневмомогоры.
Их используют для привода ручного пневмоинструмента, сверлильных головок станков, лебедок и т. п. Пневмоиилиндрьь В пневматических системах широко распространены поршневые пневмоцилиндры одностороннего и двухстороннего действия. Особенность пневмоцилиндров состоит в том, что они в качестве рабочей среды используют воздух (или другой газ), который обладает значительной сжимаемостью. При его сжатии накапливается весьма существенная потенциальная энергия.
Эта энергия в пневмоцилиндрах переходит в кинетическую энергию и может вызывать ударные нагрузки, которые целесообразно избегать. Поэтому в системах, где требуется плавная (безударная) работа исполнительного механизма, применяют пневмоцилиндры с торможением в конце хода. Основной способ торможения — увеличение сопротивления течению воздуха. В ряде технологических операций (штамповка, клеймение, прошивка отверстий и др.) требуется ударное воздействие, которое может обеспечить ударный пневмоцилиндр (рис. 10.2).
В пневмоцилиндре имеется три полости А, Б, С. Полость А, которая играет роль ресивера, через канал 1 соединена с напорной пневмолинней. В исходном положении полость В через канал 3 соединена с выхлопной трубой, а полость С через канал 4 — с напорной пневмолинией. За счет разности рабочих площадей поршня при таком Ч.!1. Гидропневиопривод А Б С соединении полостей поршень прижимается к седлу корпуса, перекрывая канал 2.
Для осуществления рабочего хода полость С через канал 4 соединяют с выхлопной трубой, а канал 3 полости Б перекрывают. Давление в полости С падает, поршень начинает двигаться вправо. Как только поршень откроет Рис. 10.2. Конструктивная схема ударного пневмоци- канал 2 резко возрастет движущая силиндра ла, поскольку сжатый воздух давлением р~ действует на всю площадь поршня. Поршень получит значительное ускорение. Чтобы избежать удара поршня о корпус цилиндра, в конструкции предусматривают возможность перекрытия канала 4 в конце хода порп|ня. Тогда поршень остановится без удара о корпус за счет сжатия воздуха в запертой полости С. В технологических операциях, когда исполнительный механизм (режущий инструмент, переключатель скоростей и т. п.) необходимо устанавливать в двух и более фиксированных положениях, используют многопозиционные пневмоцилиндры (пневматические позиционеры).
Рассмотрим работу трехпозиционного пневмоцилиндра„принципиальная схема которого показана на рис. 10.3. Поршень занимает фиксированную позицию тогда, когда силы, действующие на него справа и слева, одинаковы. При равен- Рис. 10.3. Принципиальная схема трехпозиционного пневмоцилиндра стве площадей поршня это будет соответствовать равенству давления сжатого воздуха в полостях А и В. В исходном положении управляющие электрические сигналы на двухпозиционные рас- 380 1л.
1О. Пневмопри вод предслители Р1, Р2 и РЗ (нормально закрытые распределители) не подаются. Распределители под действием пружин находятся в таких позициях, когда каналы 1, 2 и 3 перекрыты. Поршень при этом находится, например, в среднем положении, перекрывая среднюю расточку канала 2. Давление сжатого воздуха в полостях А и В одинаково и равно р„.
Если сигнал управления поступает на распределитель Р1, то он переходит в позицию, когда полость А сообщается с выхлопом. Под действием перепада давлений поршень начинает перемещаться влево. Движение продолжается до тех пор, пока сам поршень не перекроет расточку канала 1, и в полостях А и В снова не установится одинаковое давление. Это будет новое фиксированное положение поршня. Чтобы вернуть поршень в исходное положение или перевести его в крайнее правое, необходимо снять управляющий сигнал с распределителя Р1 н подать сигнал соответственно на распределитель Р2 илн РЗ. Два одинаковых пневмодросселя ДР1 и ДР2 включаются в схему для того, чтобы в закрытой полости давление всегда было больше, чем давление в полости, соединенной с выхлопом.
Среди множества исполнительных механизмов пневмоцилиндры выделяются разнообразием конструкций и широким диапазоном основных параметров: диаметр поршня — 2,5... 320,0 мм; рабочий ход — 1...2000 мм (в бесштоковых конструкциях до 10 м); развиваемая поршнем сила — 2... 50 000 Н; скорость движения выходного звена — 0,02... 1,50 м!с. Пневмоцилиндры различаются также по таким показателям, как допустимое давление и нагрузки, наличие или отсутствие специальных элементов конструкции. Разработаны и выпускаются пневмоцилиндры для особых случаев эксплуатации: с увеличенной коррозионной стойкостью; жаропрочные — для работы в условиях высокой температуры (200 'С и выше); для работы в системах с давлением рабочей (окружающей) среды до 2 МПа; с усиленным штоком — для большей устойчивости; с повышенной защитой от агрессивных сред (с применением пластиковых покрытий и специальных сталей) и др.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
