54665

Пневматические двигатели

Конспект урока

Педагогика и дидактика

Для осуществления рабочего хода полость C соединяется с атмосферой; канал 4 полости B – перекрывают. Давление в полости C падает; поршень двигается вправо. Как только поршень открывает отверстие m, резко возрастает движущая сила, т.к. сжатый воздух с давлением pвх действует на всю площадь поршня.

Русский

2014-03-17

5.3 MB

9 чел.

УРОК № 20.

«Пневматические двигатели»

 Бывают:

а) возратно-поступательные – пневмоцилиндры – используются в пневмосистемах высокого давления:

  •  одностороннего;
  •  двустороннего действия.

 При сжатии воздух накапливает значительную энергию. В пневмосистемах эта энергия переходит в кинетическую энергию поршня, вызывая ударные нагрузки.

 Поэтому пневмоцилиндры делятся на:

  •  пневмоцилиндры с торможением в конце хода – увеличение сопротивления течению воздуха в конце хода поршня

а) – пневмоцилиндр с торможением в конце хода, б) – условное обозначение

1 – поршень, 2 – корпус

Рисунок 65 – Пневмоцилиндр с торможением и условное обозначение

 При рабочем ходе поршня 1 диаметром D, пока часть поршня диаметром d  не вошла в полость корпуса 2 диаметром d1, воздух беспрепятственно поступает в выхлопную пневмолинию. Когда часть поршня диаметром d  входит в полость корпуса диаметром d1, воздух из штоковой полости начинает проходить в выхлопную пневмолинию через кольцевой зазор = (d1d)/2, который является пневматическим сопротивлением. В штоковой полости повышается давление и возникает тормозное усилие, которое растет по мере движения поршня, т.к. увеличивается сопротивление потоку воздуха.

 Если в пневмосистеме используется обычный цилиндр, то требуемое торможение обеспечивается за счет включения в выхлопную пневмолинию дросселя.

  •  ударные пневмоцилиндры

3, 4 – входные каналы, 5 – выпускной канал

Рисунок 66 – Пневмоцилиндр ударного действия

 Имеет три полости A, B, C. Полость A, играющая роль ресивера, во время работы через канал 3 всегда соединена с напорной пневмолинией (pвх). В исходном положении полость B через канал 4 соединена с атмосферой. Полость C через канал 5 – с напорной пневмолинией. За счет разности эффективных площадей поршень прижимается к седлу корпуса, перекрывая отверстие m. Для осуществления рабочего хода полость C соединяется с атмосферой; канал 4 полости B – перекрывают. Давление в полости C падает; поршень двигается вправо. Как только поршень открывает отверстие m, резко возрастает движущая сила, т.к. сжатый воздух с давлением pвх действует на всю площадь поршня. Поршень получает значительное ускорение. В конце хода поршня предусматривается возможность перекрытие канала 5 (во избежание удара поршня о корпус цилиндра). Поршень останавливается без удара о корпус за счет сжатия воздуха в полости C. При первоначальном соединении полостей B, C поршень цилиндра приходит в исходное положение.

  •  мембранные пневмоцилиндры – при небольших перемещениях выходного звена;
  •  сильфонные пневмоцилиндры – для пневмосистем низкого давления при малых перемещениях выходного звена

Рисунок 67 – Сильфонный пневмоцилиндр

 Рабочая камера – полость гофрированной металлической трубки (сильфон), способной увеличивать свою длину под действием давления сжатого воздуха. Возврат в исходное положение – под действием внешних сил, упругих сил самого сильфона. Действие – одностороннее.

б) поворотные – поступательное движение поршня механически преобразуется в поворотное движение выходного звена. Бывают:

  •  с механическим преобразованием движения

1 – напорный канал, 2, 3 – рабочие каналы, 4 – поршень, 5 – звездочка

Рисунок 68 – Поворотный пневмодвигатель с механическим преобразованием движения

 Канал 1, полость A всегда подключены к напорной пневмолинии с давлением pвх. Если канал 2 соединить с напорной пневмолинией, а канал 3 – с атмосферой, то под действием перепада давлений поршень 4 начнет перемещаться вниз. Также он будет поворачивать через цепную передачу звездочку 5 по часовой стрелке. Вращение звездочки, выходного вала в обратную сторону – происходит при соединении канала 2 с атмосферой, канала 3 – с напорной пневмолинией.

  •  

камерные

6 – входной канал, 7 – рабочая камера, 8, 9 – поворотные рычаги

Рисунок 69 – Камерный пневмодвигатель

 Сжатый воздух через канал 6 подается в камеру 7, стенки которой выполнены из эластичного материала. Под давлением воздуха камера расширяется, поворачивает рычаги 8, 9 вокруг осей вращения и обеспечивает зажим детали B. При этом усилие зажима практически не зависит от размера l детали.

в) пневмоторы – используют принцип работы роторных машин.

  •  шестеренчатые

Рисунок 70 – Шестеренчатый пневмомотор с внешним зацеплением

 Сжатый воздух под давлением pвх подается к зубчатым колесам через входной канал A. Зубья касаясь друг друга в точке зацепления b, отделяют полость высокого давления от полости выхлопа B. Давление pвх воздействует на зубья колес, которые в области зацепления имеют неуравновешенные участки ab, dc. На этих участках возникают неуравновешенные силы, равные произведению давления pвх и площади неуравновешенных участков зубьев. Силы создают моменты, вращающие колеса в направлениях, показанных стрелками.

  •  пневмомоторы типа РУТС – принцип работы аналогичен шестеренчатому; зубья колес имеют специфическую форму

Рисунок 71 – Пневмомотор типа РУТС

  •  пластинчатые

1 – статор, 2 – ротор, 3 – пластина

Рисунок 72 – Пластинчатый пневмомотор

 Участок DD статора 1 – подача сжатого воздуха под давлением pвх. Участок CC статора 1 – выхлоп. Рабочая камера образована поверхностями ротора 2, статора 1 и двух соседних пластин 3 на участке DC. Из-за эксцентриситета в расположении осей ротора и статора объем рабочей камеры на участке DC увеличивается. Давление воздуха при  расширении падает (всегда будет меньше pвх). Разность давлений по обе стороны пластин, находящихся в рабочей камере, создает результирующее усилие и вращающий момент, направленный по часовой стрелке. Пластины прижимаются к статору под действием центробежной силы и силы давления сжатого воздуха, который подводится по специальным каналам в пазы под торцы пластин.

«Пневматические аппараты»

 Пневматические аппараты – пневматические элементы для управления потоками воздуха (газа).

 Группы пневмоаппаратов:

а) пневмодроссели – для регулирования скорости и торможения пневмодвигателей; регулирования скорости заполнения, опорожнения различных емкостей.

 Бывают:

  •  настраиваемые (нерегулируемые) – используются идентичные гидравлическим дроссели любого типа – выполняются в виде калиброванных отверстий в деталях, в виде щелей, образованных между двумя деталями (щелевые пневмодроссели) и являются составной частью других пневмоаппаратов;
  •  регулируемые – запорно-регулирующий элемент кран, золотник, игольчатого типа, «сопло» - «заслонка» (наиболее распространен) – выполняются в виде отдельных аппаратов, которые включаются в пневмосистему.

б) пневмоклапаны – функции и принцип действия аналогичен гидравлическим.

 В пневмосистемах используются специфические клапаны, которые не применяются в гидросистемах.

а) – схема включения в пневмосеть, б) – условное обозначение

1 – пневмоцилиндр, 2 – крышка, 3 – мембрана, 4 – распределитель, 5 – корпус

Рисунок 73 – Клапан быстрого выхлопа

 Рабочий ход поршня пневмоцилиндра 1 – при подаче сжатого воздуха в бесштоковую полость. Возврат поршня (холостой ход) – под действием возвратной пружины. Для ускорения холостого хода – быстрое освобождение бесштоковой полости от воздуха.

 Если распределитель 4 в исходной позиции, то пмневмолиния A соединена с атмосферой; мембрана под действием сил упругости прижата к корпусу клапана; пневмолиния Б – соединена с атмосферой (через отверстия n, расположенные по окружности). При подаче управляющего сигнала распределитель 4 переходит в рабочую позицию; линия А соединяется с напорной пневмолинией. Под действием сжатого воздуха мембрана клапана поднимается вверх; прижимается к крышке (перекрывая отверстия n); линии А, Б соединяются через центральное отверстие в мембране. Сжатый воздух поступает в бесштоковую полость пневмоцилиндра, поршень совершает рабочий ход. При снятии управляющего сигнала распределитель переходит в исходную позицию; мембрана занимает исходное положение; бесштоковая полость соединяется с атмосферой.

в) пневмораспределители – для изменения направления, пуска, остановки потоков сжатого воздуха.

  •  золотникового типа с цилиндрическим золотником – конструкция проста и технологична. Основная задача – обеспечение герметичности золотника.

1 – корпус, 2 – золотник, 3 – гильза

Рисунок 74 – Трехлинейный двухпозиционный золотниковый распределитель

 В корпус 1 запрессована гильза 3, относительно которой перемещается золотник 2. Для предотвращения перетечек воздуха через зазоры между гильзой и поясками золотника на поясках установлено эластичное уплотнение, обеспечивающее хорошую герметичность.

  •  клапанного типа с ручным управлением – относительно невысокое давление сжатого воздуха, небольшие площади клапанов не создают больших усилий на рукоятке управления. Но при потоках с большим расходом воздуха требуются большие проходные сечения, площади клапанов, усилия для управления.

 

1 – корпус, 2 – прокладка, 3, 5 – клапаны, 4 – пневмоцилиндр,

6 – рукоятка управления

Рисунок 75 – Пневматический клапанный трехлинейный двухпозиционный распределитель

 Из напорной пневмолинии сжатый воздух подводится к каналу a в корпусе 1. Канал b соединен с атмосферой. Канал c – с полостью А поршневого пневмоцилиндра 4 одностороннего действия. В положении рукоятки управления 6 (как показано на рисунке), клапан 3 прижат к седлу корпуса, клапан 5 опущен. Полость А пневмоцилиндра соединена с атмосферой, поршень под действием возвратной пружины находится в исходном положении. При изменении положения рукоятки 6 клапан 3 опускается, клапан 5 – поднимается, перекрывая выход в атмосферу. Сжатый воздух поступает в пневмоцилиндр, поршень движется вправо, совершая рабочий ход. Надежная герметизация – за счет плоских резиновых, фторопластовых прокладок 2, заделанных в металлические корпуса клапанов.

  •  с электрическим управлением

1 – электромагнит, 2 – пружина, 3 – вспомогательный клапан,

4 – основной клапан, 5, 6, 7 – седла корпуса распределителя

Рисунок 76 – Пневматический распределитель с электрическим управлением

 В исходном положении при отсутствии управляющего сигнала на электромагните 1 пружина 2 прижимает вспомогательный клапан 3 к седлу корпуса основного клапана 4, перекрывая канал m. Полость l сообщается с атмосферой. Давление сжатого воздуха pвх, действуя на эффективную площадь S1 клапана 4, прижимает его к седлу 5 корпуса распределителя. Пневмолиния А соединена с пневмолинией Б.

 При подаче управляющего сигнала электромагнит, втягивая якорь, сжимает пружину 2, прижимает клапан 3 к седлу 7 корпуса распределителя, закрывая выход из полости l в атмосферу и одновременно соединяя ее с полостью К через открытый канал m. Давление сжатого воздуха pвх начинает действовать на площадь S2 клапана 4. Т.к. S2 > S1, результирующая сила давления перемещает клапан 4 влево и прижимает его к седлу 6, разъединяя пневмолинии А, Б, соединяя линию А с напорной пневмолинией.

 При снятии управляющего сигнала распределитель приходит в исходное положение.

«Пневматические элементы управления»

 К ним относят устройства:

а) измерения давления: 

  •  манометры – аналогичны манометрам гидроприводов;

б) расхода воздуха:

  •  расходомеры;
  •  ротаметры

Рисунок 77 – Ротаметр

 Внутри стеклянной трубки 1, имеющей коническую, расширяющуюся вверх поверхность, помещена пробка 2. На трубке закреплена шкала 3, градуированная в единицах расхода сжатого воздуха.

 При подаче воздуха в ротаметр под действием динамического давления потока пробка поднимается на высоту, на которой ее вес уравновешивает подъемную силу воздуха.

 Чем больше расход воздуха, тем выше поднимается пробка. На шкале фиксируется этот уровень и визуально определяется расход.

в) получения информации об изменениях параметров:

  •  реле давления

Рисунок 78 – Пневматическое реле давления

 В нем установлен сильфон 4, припаянный к корпусу 3 и колпачку 6. Воздух поступает в реле по каналу в крышке 7.

 Если давление p достигнет величины, настраиваемой пружины 5, то сильфон сжимается. А толкатель 2 переключит микропереключатель 1, который выдаст сигнал о том, что давление в пневмосети равно требуемому.

  •  реле времени;
  •  реле температуры – выдает командный сигнал, если температура контролируемой рабочей среды достигнет требуемого значения.

 

Рисунок 79 – Реле температуры

 В конструкции используются чувствительные элементы в виде ампул с газовым или жидкостным наполнителем. Термобаллон (ампулу) 1 погружают в контролируемую среду. Из-за температурного расширения наполнителя изменяется давление, воспринимаемое датчиком давления 2. Когда температура среды достигнет того значения, на которое было настроено реле, датчик давления срабатывает и выдает сигнал.

  •  индикаторы давления – для визуального контроля давления воздуха в пневмосети.

Типы индикаторов давления:

  •  штокового (рис. 80, а)

 Выдвинутый шток 1 свидетельствует о наличии давления в пневмосети. Если давление падает до минимального значения, пружина 2, действующая на поршень 3, смещает его вниз.

 Недостаток – наличие манжеты 4, оказывающей большое сопротивление движению. Используются в пневмосетях с большим давлением.

  •  лампового (рис. 80, б) – имеют окрашенный плунжер 2 и линзу 1. Под давлением p плунжер поднимается к линзе, оператор пневмосистемы фиксирует изменение цвета линзы. Индикатор подключается к линиям А, Б, поэтому окраска линзы означает наличие давление в линии А и его отсутствие в линии Б. Если линза прозрачна, то давление есть в линии Б, а в линии А – оно отсутствует.

Рисунок 80 – Индикаторы давления

«Аппаратура управления пневмосистем»

 К ней относятся:

а) преобразователи сигналов – согласовывают работу пневмопривода с электрическими, гидравлическими элементами системы управления

  •  пневмоэлектропреобразователи – воспринимают команду в виде пневматического сигнала и превращают ее в электрический сигнал.

Рисунок 81 – Пневмоэлектропреобразователь

 При подаче сжатого воздуха по каналу А в крышке 1 мембрана 2 прогибается вверх, сжимая пружину 3 и поднимая толкатель 4. Он воздействует на контакт переключателя 5 и размыкает (замыкает) электрическую цепь.

 При снятии давления воздуха пружина 3 возвращает всё в исходное положение.

  •  электропневмопреобразователи – превращают электрический командный сигнал в пневматический

Рисунок 82 – Электпропневмопреобразователь

 При подаче сигнала на электромагнит 1 его якорь 2 поднимается вверх. При этом клапан 3 закрывает седло 4 и перекрывает подачу воздуха в канал Б. Одновременно с этим канал Б соединяется с каналом В и атмосферой.

 При отсутствии электрического сигнала управления канал питания А связан с каналом В, что обеспечивает подачу сжатого воздуха к пневматическим устройствам.

  •  пневмогидропреобразователи

Рисунок 83 – Пневмогидропреобразователь

 Состоит из:

  •  гидрораспределителя 5;
  •  пневмопривода 7.

 При подаче пневмосигнала по каналу А мембрана 1 прогибается влево, сжимая пружину 2 и смещая поршень 3 и толкатель 4, который, в свою очередь, переключает плунжер 6 гидрораспределителя. Тем самым изменяет направление потока жидкости, идущего через гидрораспределитель.

б) кнопки управления – для ручной подачи пневмосигналов, воспринимаемых системой управления приводом

  •  пневмокнопки систем низкого давления (до 0.01 МПа)

Рисунок 84 – Пневматическая кнопка управления системой низкого давления

 Пружина 4 обеспечивает открытое положение кнопки в исходном состоянии. Пружина 3 – надежное перекрытие канала В  при включенном состоянии кнопки в случае колебания управляющего сигнала.

 В исходном состоянии (не нажатом) сжатый воздух питания идет по каналу А, проходит демпфер 1 и по каналу В попадает в камеру Г, связанную через отверстия с атмосферой. На выходном канале Б кнопки (связанном с атмосферой) – давление отсутствует.

 При нажатии на подвижный элемент 5 он и клапан 2 пойдут вниз, закроют канал выхода В. Связь каналов А, Б с атмосферой прекращается. Воздух питания, пройдя из канала А в канал Б, создает в нем давление, необходимое для управления.

  •  пневмокнопки систем среднего давления (0.01 0.15 МПа)

Рисунок 85 – Пневматическая кнопка управления системой среднего давления

 В исходном состоянии канал питания перекрыт (воздух в атмосферу не поступает). Питание подводится по каналу А. Камера Д сверху ограничена мембраной 3.

 В исходном (не нажатом) состоянии кнопки канал Б через камеру Д и каналы Г, В связан с атмосферой. Канал А перекрыт плунжером 1.

 При нажатии на кнопку 4 плунжер 2 идет вниз и упирается в плунжер 1. Поэтому в канале Б устанавливается давление питания, управляющее работой системы.

  •  пневмокнопки систем высокого давления (0.1 0.5 МПа) – в их качестве используют пневмораспределители клапанного типа.

в) кнопочные выключатели – дают информацию о месте положения исполнительного органа привода; выдают командный сигнал, когда он занимает заданное положение

  •  бесконтактные – устройства на базе «сопло» - «заслонка» – информация о положении объекта  передается без механического контакта подвижных и неподвижных элементов;

а) – принцип действия, б) – устройство

Рисунок 86 – Бесконтактный конечный выключатель

 В конструкции – два сопла, одна – заслонка.

 При подаче воздуха по каналу А в сопло 1 он свободно проходит в сопло 2 и на выход Б. На выходе при этом – давление p.

 Если заслонка 3 (устанавливается на подвижный узел исполнительного органа пневмопривода) войдет в зазор между соплами 1 и 2, то воздух не проходит в сопло 2. Поэтому в канале Б – давления не будет.

  •  контактные.

г) усилители – для усиления мощности выходного командного сигнала

Рисунок 87 – Пневматический усилитель

 Слабый сигнал управления pу подается по каналу В в пневмокамеру с мембраной 1. Благодаря ее большой эффективной площади создается сила, достаточная для подъема плунжера 2. При этом канал Б отсекается от связи с атмосферой через каналы Г и подсоединяется к каналу А. Сжатый воздух линии питания с давлением pп проходит на выход Б и обеспечивает переключение пневмопривода.

«Общие сведения об элементах пневмоавтоматики»

 Пневмоавтоматика:

  •  удешевляет автоматизацию заданного технологического процесса;
  •  увеличивает производительность автоматизированного оборудования;
  •  повышает надежность работы.

 Пневмоавтоматика дает возможность:

  •  достаточно просто осуществить работу привода в автоматическом режиме непрерывного управления;
  •  осуществить цикловое функционирование привода.

 В пневмоавтоматике используются законы алгебры логики. Она базируется на анализе состояния элемента системы – включен (обозначается «1») или выключен (обозначается – «0»).

 Алгебра логики оперирует всего двумя цифрами:

  •  «1» - есть сигнал системы управления;
  •  «0» - нет сигнала системы управления.

 Тем самым, алгебра логики изучает связь между переменными, имеющими только два значения – «0» и «1».

 К функциям одной переменной – относят четыре функции. Две из них – функции константы – f0 = 0 (нулевая функция); f1 = 1 (единичная функция). Эти функции не зависят от значения переменной.

 Третья функция – функция повторения (функция «ДА») – f2 = a.

 Четвертая функция – инверсия (функция «НЕ») – f3 = .

2


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

70118. Изучение оператора цикла For 53 KB
  Это условие проверяется перед началом выполнения цикла, а затем—после каждого прибавления шага к счётчику цикла в операторе Next. Если оно выполнено, управление передается на оператор, следующий за Next, нет—выполняются операторы из тела цикла.
70119. Применение текстовых и календарных функций 40.5 KB
  Дан список сотрудников фирмы, содержащий паспортные данные (фамилию, имя, отчество, дату рождения, дату зачисления в состав фирмы). По этому списку составить список, содержащй следующие данные (фамилию и инициалы, возраст, рабочий стаж в фирме).
70121. ЭЛЕКТРОННАЯ ТАБЛИЦА EXCEL. ДИАГРАММЫ. ЗАДАЧА О ТРАЕКТОРИИ ДВИЖЕНИЯ ТЕЛА 2.07 MB
  Перед вызовом Мастера диаграмм предпочтительно выделить диапазоны ячеек содержащих информацию которая должна использоваться при создании диаграммы.2 Мастер диаграмм осуществляет пошаговое руководство процессом создания диаграммы.
70124. Плагины 162 KB
  Плагины стали неотъемлемой частью больших коммерческих приложений. С их помощью можно наращивать функциональность приложений без повторной компиляции или быстро изменять бизнес-правила, на основе которых работает приложение.
70125. АЛГОРИТМЫ ЦИКЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ И ИХ РЕАЛИЗАЦИЯ НА ЯЗЫКЕ PASCAL 172.5 KB
  Цель работы. Изучить приемы составления схем алгоритмов циклической структуры, операторы организации циклов и условных переходов. Уметь составлять программы реализации алгоритмов циклической структуры и проводить по ним расчет на компьютере.
70126. Итоговые запросы. Агрегатные функции 68 KB
  Среднее арифметическое значений выражения для всех записей в группе countвыражение Количество записей в группе для которых значение выражения отлично от NULL mxвыражение Максимальное значение выражения в группе minвыражение Минимальное значение выражения в группе...