Cтраница 1
Схемы пневмоприводов с автоматическим управлением показаны на фиг.
Элементы схемы пневмопривода имеют сравнительно высо -: ую, гарантированную заводом-изготовителем надежность и просты при монтаже. Так, например, для изделий Калининградского экспериментального завода в каталоге приведена гарантированная величина циклов срабатывания для реле РУП-1 106 циклов.
При движении поршня влево
Пневматический привод представляет собой устройство, которое способно преобразовывать энергию из сжатого газа в движение. Существует несколько различных типов пневматических приводов, и каждая из них разработана несколько иначе. Пневматические приводы могут использоваться для создания как вращательного, так и линейного движения и обычно приводятся в действие электрическим компрессором. Хотя движение может быть создано с помощью других средств, таких как гидравлический или электрический двигатель, пневматические приводы более безопасны, дешевле, надежнее и часто обеспечивают большую мощность.
В схему пневмопривода с внешним или внутренним тормозным устройством добавляют предохранительный клапан (ПК), включенный так, как показано на рис. 9.1, б штрих-пунктирной линией. Дроссель тормозного устройства устанавливают в положение, близкое к полному перекрытию его сечения. Поэтому после срабатывания основного тормозного устройства (когда выхлопной канал закрывается манжетой штока или тормозным золотником) воздух в полости оказывается запертым и давление его быстро увеличивается. Как только оно достигает уровня настройки предохранительного клапана, последний открывается и, если параметры клапана выбраны правильно, поддерживает давление в выхлопной полости на уровне, близком к давлению настройки.
Как работают пневматические приводы Пневматические приводы, как правило, относительно упрощены и зависят от их собственной способности преобразовывать потенциальную энергию в кинетическую энергию. Пневматические приводы обычно состоят из цилиндра или камеры, в которых содержится постоянный воздух, сжатый газ или смесь двух, и ему разрешено расширяться. По мере расширения газа разность давлений внутри камеры и естественного атмосферного давления заставляет газ накапливать энергию. Затем газ разрешается покидать камеру контролируемым образом, так что он направлен на поршень, шестерню или какое-либо другое механическое устройство.
В некоторых схемах пневмопривода необходимо по условиям эксплуатации использовать в качестве управляющего сигнала пневматический сигнал. В схемах пневмоавтоматики данный выходной сигнал является обычно результатом выполнения ряда логических операций, которые определяются режимом работы привода.
На рис. 2.40 приведена схема пневмопривода выдвижения руки.
Привода тормозной системы
Затем пин используется для выполнения фактической работы. В зависимости от того, как газ направляется к поршню и как устроен привод, поршень может приводиться в движение по прямой или по кругу. ПримененияПневматические приводы используются в самых разных областях применения, наиболее заметным из которых является горючий двигатель, который используется во всех обычных автомобилях. В горючем двигателе можно наблюдать пневматический привод как всю систему, которая позволяет смешивать жидкий бензин с воздухом и воспламеняться, чтобы вызвать расширение газа.
Преимущества патрона: 1) постоянство силы зажима и безопасность в эксплуатации, так как во время обработки сжатый воздух в полости отсутствует и возможное падение давления в сети не влияет на зажим; 2) сравнительная простота схемы пневмопривода (не нужны обратный клапан и реле давления); 3) полость шпинделя свободна от тяги или толкателя, необходимых в обычных конструкциях пневмопривода.
Хотя это немного отличается от большинства пневматических приводов, так как большинство из них не включает зажигание, оно работает очень похоже. Другие применения пневматических приводов включают воздушные компрессоры, насосы, переключатели, датчики, пневматические пистолеты для ногтей, пневматические почтовые трубки и бесчисленные промышленные цели.
Приводы промышленных роботов
Преимущества Пневматические приводы легко производить и контролировать, потому что они настолько упрощены. Пневматические приводы более безопасны, чем другие способы создания движения, потому что их газы вряд ли загорятся, если они специально не содержались и не зажигались таким образом, чтобы это сделать. Поскольку пневматические приводы содержат только сжатые газы, газ можно хранить даже при отсутствии электричества на приводе. Эти свойства делают пневматические приводы очень долговечными и позволяют им работать в течение очень долгого времени.
Воздухораспределитель типа В64 - 2 управляется одним электромагнитом. Схема пневмопривода с таким воздухораспределителем показана на фиг. При отключенном электромаг ните ЭМ поршень / с золотником 7 находятся в крайнем левом положении.
Средства пневмоавтоматики имеют более широкую номенклатуру элементов высокого уровня давления, чем средства гидроавтоматики: разнообразные по конструкции устройства для ручного ввода информации, индикаторы давления, электропневматические и пневмо-электрические преобразователи, клапаны и логические элементы. Эти устройства обеспечивают различные блокировки, а также возможность сочетания ручного и автоматического управления приводами. На рис. 2.8 показана схема пневмопривода с ручным и автоматическим путевым управлением и блокировками. Индикатор 2 давления визуально сигнализирует о включенном режиме работы пневмопривода. Для путевого автоматического управления приводом применены пневмораспределители 8 (/) и 8 (2) с переключением от кулачка. Ручное управление обеспечивают пневмораспределители 3 (1) и 3 (2) с кнопками. Движение выходного звена пневмоцилиндра 7 в автоматическом режиме вперед не начинается, пока не сработают все три пневмораспределителя 6, что соответствует правильному исходному положению механизмов машины.
Принципы пневматики такие же, как и для гидравлики, но пневматика передает энергию вместо газа вместо газа. Обычно используется сжатый воздух, но азот или другие инертные газы могут использоваться для специальных применений. При пневматике воздух обычно закачивается в приемник с использованием компрессора. Приемник содержит большой объем сжатого воздуха, который будет использоваться пневматической системой по мере необходимости. Атмосферный воздух содержит воздушную грязь, водяной пар и другие загрязняющие вещества, поэтому фильтры и воздушные сушилки часто используются в пневматических системах для поддержания чистоты и сушки сжатого воздуха, что повышает надежность и срок службы компонентов и системы.
Исполнительные пневмоцилиндры 14 и 15 создают усилия на тормозных механизмах колес. У автомобилей серии ЗИЛ пневмоцилиндры автомобиля-тягача 14 являются пневмодвигателями прямого действия, т.е. они обеспечивают тормозные усилия за счет сжатого воздуха, а растормажива-ние - за счет пружин. Пневмоцилиндры прицепа 15 являются пневмодвигателями обратного действия, т.е. они обеспечивают тормозные усилия за счет пружин, а растормаживание - за счет сжатого воздуха. При движении автопоезда без торможения в рабочих полостях пневмоцилиндров 14 действует атмосферное давление, а в рабочих полостях пневмоцилиндров 15 находится воздух под давлением. При такой схеме пневмопривода при аварийном отрыве прицепа от тягача он автоматически будет заторможен.
Встроенные поршневые приводы
Пневматические системы также используют различные клапаны для управления направлением, давлением и скоростью приводов. Большинство пневматических систем работают при давлениях около 100 фунтов на квадратный дюйм или менее. Из-за более низкого давления цилиндры и другие приводы должны быть больше, чем их гидравлические аналоги, чтобы применить эквивалентную силу. Для создания такой же силы пневматический цилиндр с воздухом 100 фунтов на квадратный дюйм должен иметь диаметр около 6½ дюйма.
Несмотря на то, что пневматические системы обычно работают при гораздо более низком давлении, чем гидравлические системы, пневматика имеет много преимуществ, которые делают ее более подходящей для многих применений. Поскольку пневматические давления ниже, компоненты могут быть изготовлены из более тонких и более легких весовых материалов, таких как алюминий и инженерные пластмассы, тогда как гидравлические компоненты обычно изготовлены из стали и пластика или чугуна. Гидравлические системы часто считаются жесткими, в то время как пневматические системы обычно предлагают некоторую амортизацию или «дают».
На рис. 7 - 10 приведена пневмоэлектрическая схема рассматриваемого привода. Расположение поршня исполнительного блока и поршня привода контактов КВЦ соответствует отключенному положению разъединителя. Сжатый воздух под давлением 20 - Ю5 Па из магистрали М поступает в фильтр Ф, а из него в пневматические клапаны КП1 и К. Оперирование разъединителем возможно, если соответствующие блокировочные устройства замкнули цепь промежуточного реле РП. Для большей наглядности схемы пневмопривода все контакты, не используемые в цепях электромагнитов ЭО и ЭВ, на ней не показаны.
Пневматические системы обычно проще, поскольку воздух может быть истощен в атмосферу, тогда как гидравлическая жидкость обычно направляется обратно в резервуар для жидкости. Пневматика также имеет преимущества по сравнению с электромеханическими методами передачи энергии. Электродвигатели часто ограничены выработкой тепла. Выработка тепла обычно не связана с пневматическими двигателями, потому что поток сжатого воздуха, проходящего через них, несет тепло от них. Кроме того, поскольку пневматические компоненты не требуют электричества, им не нужны громоздкие, тяжелые и дорогие взрывозащищенные корпуса, требуемые электродвигателями.
| Схема пневмопривода. |
Различие в характеристиках пневмо - и гидроприводов связано с особенностями течения газов через дроссельные устройства, с большими по сравнению с жидкостями изменениями плотности газов при изменении давления и температуры и с меньшей их вязкостью. Однако в ряде случаев наблюдается лишь количественное расхождение характеристик того и другого класса приводов. Основные положения устойчивости и качества регулирования, рассмотренные ранее для гидроприводов, оказываются применимы и к пневмоприводам. Общие и отличительные черты динамики гидро - и пневмоприводов выявляются прежде всего в результате сравнения их математических моделей. Ограничимся сравнением линейных моделей, причем воспользуемся схемой пневмопривода, которая аналогична описанной в параграфе 12.1 схеме гидропривода с дроссельным регулированием. С некоторыми дополнительными обозначениями схема пневмопривода дана на рис. 12.15. Для того чтобы более наглядно показать влияние сжимаемости газа на динамические характеристики привода, опора пневмоцилиндра принята абсолютно жесткой. Кроме того, предполагаются постоянными давление и температура газа в напорной линии перед входом в золотниковое распределительное устройство. Остальные упрощающие модель привода допущения укажем при составлении уравнений.
Фактически даже без специальных корпусов электродвигатели значительно больше и тяжелее, чем пневматические двигатели с эквивалентной мощностью. Кроме того, при перегрузке пневматические двигатели просто останавливаются и не будут использовать какую-либо мощность. С другой стороны, электродвигатели могут перегреваться и выгорать при перегрузке. Кроме того, управление крутящим моментом, усилием и скоростью с пневматикой часто требует простых клапанов регулирования давления или расхода, в отличие от более дорогих и сложных электроприводов.
Исходной энергией в пневматических приводах является энергия сжатого воздуха. Пневмопривод широко используют в приспособлениях благодаря его быстродействию (скорость срабатывания – доли секунды), простоте конструкции, легкости и простоте управления, надежности и стабильности в работе. Вместе с тем пневмопривод имеет недостатки – неплавное перемещение штока, низкое давление воздуха и шум при выпуске отработанного воздуха.
А так же, как и в случае с гидравликой, пневматические приводы могут мгновенно обращать направление, тогда как электромеханические компоненты часто вращаются с большим импульсом, что может задержать изменения в направлении. Другим преимуществом пневматики является то, что она позволяет использовать вакуум для сбора и перемещения объектов. Вакуум можно рассматривать как отрицательное давление - путем удаления воздуха из объема между двумя частями, атмосферное давление вне объема толкает детали вместе.
Например, попытка собрать один лист бумаги или сырое яйцо представляет проблему с помощью обычных захватов. Но при использовании вакуумной пневматической системы, отсоединение присоски, соприкасающейся с листом бумаги или яичной скорлупой, приведет к атмосферному давлению, чтобы подтолкнуть бумагу или яйцо к чашке, позволяя ее поднимать.
Пневмопривод включает в себя следующие части: источник сжатого воздуха – обычно цеховая или заводская компрессорная установка; силовой агрегат – пневмодвигатель, преобразующий энергию сжатого воздуха в силу W на штоке; пневмоаппаратура – контролирующие приборы, распределительные, предохранительные устройства и т. д.; воздухопроводы.
Фабричная автоматизация - это крупнейший сектор пневматической техники, который широко используется для управления продуктами в производстве, обработке и упаковке. Пневматика также широко используется в медицинском и пищевом оборудовании. Пневматика, как правило, воспринимается как технология выбора места, где пневматические компоненты работают согласованно, чтобы выполнять одну и ту же повторяющуюся операцию тысячи раз в день. Но пневматика намного больше. Поскольку сжатый воздух может иметь амортизирующий эффект, его часто называют более мягким прикосновением, чем обычно обеспечивают гидравлика или электромеханические приводы.
В одну конструкцию с приспособлением скомпонован пневмодвигатель. Остальные устройства размещают вне приспособления, с помощью воздухопроводов их соединяют с приспособлением.
Пневмодвигатели бывают трех типов – поршневые (пневмоцилиндры, рис. 2.59, а), диафрагменные (пневмокамеры, рис. 2.59, б) и сильфонные (рис. 2.59, в).
Рис. 2.59. Типы пневмодвигателей
Во многих применениях пневматика используется больше для ее способности обеспечивать контролируемое нажатие или сжатие, поскольку оно предназначено для быстрого и повторяющегося движения. Более того, электронный контроль может обеспечить точность позиционирования пневматических систем, сравнимую с точностью до гидравлических и электромеханических технологий.
Пневматика также широко используется на химических заводах и нефтеперерабатывающих заводах для приведения в действие крупных клапанов. Он используется на мобильном оборудовании для передачи энергии, где гидравлические или электромеханические приводы менее практичны или не так удобны, а также на автомобильных грузовиках на различных автомобилях. И, конечно же, вакуум используется для подъема и перемещения деталей и изделий. Фактически, объединение нескольких вакуумных стаканов в единый узел позволяет поднимать большие и тяжелые предметы.
Пневмокамеры представляют собой конструкцию из двух литых или штампованных чашек, между которыми зажата упругая диафрагма из стали или прорезиненной ткани. Рабочая полость сильфонного двигателя представляет собой гофрированную замкнутую камеру 1 из тонколистовой коррозионно-стойкой стали, латуни или фосфористой бронзы, упругорасширяющуюся в направлении рабочего хода штока 2 под действием сжатого воздуха. Обратный ход осуществляется при подаче воздуха внутрь камеры 3. Рабочий ход штока пневмокамеры и сильфона в связи с этим ограничен величиной возможной упругой деформации, в то время как у пневмоцилиндра он может быть любым. Пневмоцилиндр для герметизации рабочих полостей требует уплотнений на поршне и штоке, которые довольно быстро изнашиваются (обычно срок их службы не превышает 10 тыс. циклов), диафрагмы более долговечны – до 600 тыс. циклов. Сильфон уплотнений не требует.
Ниже приводятся истории болезни, размещенные на веб-сайтах отраслевых изданий, описывающих использование пневматики в различных приложениях. Другие отрасли промышленности, где пневматика выгодна. Фабричная автоматизация Обработка материалов Медицинская офтальмологическая и на автомобильная транспортная система. Являются механическими или электромеханическими устройствами, которые обеспечивают контролируемые, а иногда и ограниченные перемещения или позиционирование, которые работают электрически, вручную или различными жидкостями, такими как воздух, гидравлические и т.д. два основных движения являются линейными и вращающимися.
Уплотнения являются ответственными конструктивными элементами пневмодвигателей. Они необходимы в кольцевых зазорах между поршнем и цилиндром, штоком и крышкой и в неподвижных соединениях, где возможна утечка воздуха. В современных пневмодвигателях применяют две разновидности уплотнений (рис. 2.59, а): 1 - манжеты V -образного сечения из маслостойкой резины по ГОСТ 6969-54 для уплотнения поршней и штоков, 2 – кольца круглого сечения из маслостойной резины по ГОСТ 9833-73 для уплотнения поршней, штоков и неподвижных соединений.
Некоторые линейные приводы отключены и ручно управляются с помощью вращающейся ручки или ручного колеса. Поворотные приводы преобразуют энергию для обеспечения вращательного движения. Типичным применением является управление различными клапанами, такими как шарик или бабочка. Каждый тип привода имеет версии для различных конфигураций мощности и поставляется в разных стилях и размерах в зависимости от приложения.
Приводы линейной цепи обеспечивают толкающие и тяговые движения с жесткими цепями. 
Приводы разделены движением и источником питания. Вращающиеся приводы производят вращательное движение. Во многих случаях линейные приводы начинаются с вращающегося первичного двигателя - двигателя, обычно - поворот которого преобразуется в линейное движение через винт питания или подобное устройство. Также верно и обратное: многие поворотные приводы могут начинаться с линейных устройств, таких как гидравлические цилиндры, которые производят круговое движение через стойки и шестерни.
Кроме того, применяют оригинальные многоместные приспособления с трубчатыми диафрагмами. Концы трубок закрыты пробками и в одну из пробок ввинчен штуцер для подачи сжатого воздуха. При впускании сжатого воздуха диафрагма 3 (рис. 2.60, а) расширяется, сжимает пружины 2 и перемещает плунжеры 1, зажимая детали. При выпускании воздуха плунжеры возвращаются в исходное положение под действием пружин.