Достоинства пневмопривода:

• в отличие от  гидропривода - отсутствие необходимости возвращать рабочее тело (воздух) назад к компрессору;

• меньший вес рабочего тела по сравнению с гидроприводом;

• меньший вес исполнительных устройств по сравнению с электрическими;

• возможность упростить систему за счет использования в качестве источника энергии баллона со сжатым газом;

• простота и экономичность, обусловленные дешевизной рабочего газа;

• быстрота срабатывания и большие частоты вращения пневмомоторов (до нескольких десятков тысяч оборотов в минуту);

• пожаробезопасность и нейтральность рабочей среды, обеспечивающая возможность применения пневмопривода в шахтах и на химических производствах;

• в сравнении с гидроприводом - способность передавать пневматическую энергию на большие расстояния (до нескольких километров);

• в отличие от гидропривода, пневмопривод менее чувствителен к изменению температуры окружающей среды вследствие меньшей зависимости КПД  от утечек рабочей среды (рабочего газа), поэтому изменение зазоров между деталями пневмооборудования и вязкости рабочей среды не оказывают серьёзного влияния на рабочие параметры пневмопривода.

Недостатки пневмопривода:

• нагревание и охлаждение рабочего газа в процессе сжатия в компрессорах и расширения в пневмомоторах; этот недостаток обусловлен законами термодинамики, и приводит к следующим проблемам:

  • возможность обмерзания пневмосистем;

  • конденсация водяных паров из рабочего газа, и в связи с этим необходимость его осушения;

• высокая стоимость пневматической энергии по сравнению с электрической (примерно в 3-4 раза), что важно, например, при использовании пневмопривода в шахтах;

• ещё более низкий КПД, чем у гидропривода;

• низкие точность срабатывания и плавность хода;

• возможность взрывного разрыва трубопроводов или производственного травматизма, из-за чего в промышленном пневмоприводе применяются небольшие давления рабочего газа (обычно давление в пневмосистемах не превышает 1 МПа, хотя известны пневмосистемы с рабочим давлением до 7 МПа — например, на атомных электростанциях), и, как следствие, усилия на рабочих органах значительно ме́ньшие в сравнении с гидроприводом). Там, где такой проблемы нет (на ракетах и самолетах) или размеры систем небольшие, давления могут достигать 20 МПа и даже выше.

• для регулирования величины поворота штока привода необходимо использование дорогостоящих устройств - позиционеров.

Общие сведения о передаточных механизмах (приводах) машин и оборудования

Передаточные механизмы (приводы) служат для передачи энергии и движения от одного звена машины к другому. При этом возможно преобразование одного вида движения в другой или преобразование параметров одного и того же вида движения. Задачей передаточных механизмов часто является уменьшение частоты вращения вала двигателя до уровня частоты вращения основного вала технологической машины.

В зависимости от способа осуществления передачи наряду с вышеуказанными электрическими, гидравлическими, пневматическими передачами широкое распространение получили механические передачи.

Из механических передач самые распространенные передачи вращательного движения, к которым относятся передачи с непосредственным контактом тел вращения и передачи с гибкой связью. К передачам вращательного движения относятся фрикционная (рис. 2.14 а), зубчатая (рис. 2.14 б) и червячная (рис. 2.14 в), а к передачам с гибкой связью – ременная (рис. 2.14 г) и цепная (рис. 2.14 д). К передачам вращательного движения относят также передачи винт-гайка (рис. 2.14 е).

Рисунок 2.14 – Механические передачи вращательного движения

Различают фрикционные передачи (рис. 2.15) с параллельными и пересекающимися осями валов; с цилиндрической, конической, шаровой или торовой поверхностью рабочих катков; с постоянным или автоматически регулируемым прижатием катков, с промежуточным фрикционным элементом или без него и т.д.

а) б)

а – фрикционная цилиндрическая передача с параллельными осями валов; б – лобовой вариатор

Рисунок 2.15 – Схемы фрикционных передач

Вращение ведущего зубчатого колеса преобразуется во вращение ведомого колеса путем нажатия зубьев первого на зубья второго. Меньшее зубчатое колесо передачи называется шестерней, большее – колесом.

Зубчатые передачи могут преобразовывать вращательное движение между валами с параллельными (рис. 2.16 а…г), пересекающимися (рис. 2.16 д…ж) и перекрещивающимися (рис. 2.16 з, и) геометрическими осями. По форме различают цилиндрические (рис. 2.16 а … г, з), конические (рис. 2.16 д…ж, и), эллиптические зубчатые колеса. По форме и расположению на зубчатом колесе различают прямые (рис. 2.16 а, б, д), косые (рис. 2.16 в, е, з, и), шевронные (рис. 2.16 г) и круговые (рис. 2.16 ж).

Также различают цилиндрические - прямозубые (рис. 2.16 а, б), косозубые (рис. 2.16 в) и шевронные (рис. 2.16 г); конические - прямозубые (рис. 2.16 д), косозубые (рис. 2.16 е) и с круговыми зубьями (рис. 2.16 ж); винтовые (рис. 2.16 з); гипоидные или конические винтовые (рис. 2.16 и).

Разновидностью зубчатой передачи служит реечная передача (рис. 2.16 к).

В зависимости от взаимного расположения зубчатых колес различают зубчатые передачи с внешним (все, кроме рис. 4 б) и внутренним зацеплением (рис. 2.16 б).

Рисунок 2.16 – Принципиальные схемы зубчатых передач

а)

б) в)

а) – цилиндрическая передача; б) – реечная передача; в) – червячный редуктор

Рисунок 2.17 – 3D - Редукторы

Рисунок 2.18 – Цилиндрический двухступенчатый редуктор

Рисунок 2.19 – Планетарный редуктор

В планетарных редукторах: момент от вала двигателя передается солнечной шестерне. Солнечная шестерня приводит во вращение три планетарных, которые в свою очередь входят в зацепление с кольцевой шестерней, имеющей внутренние зубцы. Конструктивно оси планетарных шестерен жестко закреплены на водиле. Водило же является частью выходного вала. Таким образом, при вращении солнечного колеса приводятся в движение три планетарных шестерни внутри колцевой. При вращении сателитов автоматически вращается и выходной вал.

При применении планетарных передач нагрузка распределяется по нескольким зубчатым зацеплениям. Благодаря этому планетарный редуктор обеспечивает наибольший передаваемый крутящий момент и жесткость передачи при скручивании.