2.4. Управляемые пневматические аппараты

Управляемые пневматические аппараты приводятся в действие- одним из следующих способов: изменением затяжки пружины, перестановкой управляющего клапана от механического привода, или тягового электромагнита, перестановкой затвора давлением рабочей среды.

Типичным управляемым аппаратом является редукционный" клапан пневматической тормозной системы (рис. 2.4), который должен иметь линейную характеристику, максимальную чувстви­тельность по ходу толкателя, достаточную устойчивость и высокое ^быстродействие.

Рис. 2.4. Редукционный клапан пневматической тормозной системы

Принцип работы клапана заключается в следующем. При тор­можении пилот смещает толкатель 1 (рис. 2.4) и деформирует пружину 2, что приводит к смещению поршня 3. В свою очередь поршень 3 перекроет зазор сместит клапан выпуска 4 и через специальный толкатель откроет клапан 5. Воздух из системы вы­сокого давления (обычно из баллона) через клапан 5 будет посту­пать к тормозам.

Редуцированное давление в тормозной системе, действуя на не­скомпенсированную площадь поршня 3, сжимает пружину 2 и уравновешивает нагрузку, приложенную к толкателю 1, в резуль­тате чего поршень сместится и закроет клапан впуска.

В равновесном положении клапаны 4 и 5 закрыты.

При уменьшении силы нажатия на толкатель равновесие нару­шается, избыточная сила перемещает поршень 3, клапан выпус­ка 4, дойдя до упора, останавливается и открывается. Избыток давления по отношению к новому уровню нагрузки ликвидируется стравливанием воздуха из тормозов в атмосферу.

Редуцированное давление, поддерживаемое клапаном, находит­ся как частное от деления суммарного усилия основной 2 и воз­вратных 6, 7, 8 пружин на нескомпенсированную площадь порш­ня 3.

При растормаживании колес пилот прекращает действие на толкатель 1, поршень 3 под действием пружины 8 отходит к сво­ему упору, полностью открывая зазор 6ь через который воздух из тормозов сбрасывается в атмосферу.

Принцип действия двухпозиционного пневматического распре­делителя с электромагнитным управлением, показанного на рис. 2.5, состоит в следующем.

Рис. 2..5. Схема двухпозиционного пневматического распределителя с электромагнитным управлением

При обесточенном электромагните клапан 2, расположенный со стороны питающей линии, прижат к седлу пружиной 1 и перекрывает проход сжатого воздуха к потребителю. Клапан 3 в это время отодвинут от седла толкателем, и цилиндр потребителя сообщен с атмосферой. I

При включении электромагнита клапан 3 прижимается к седлу, перекрывая выпуск воздуха в атмосферу. Клапан 2 отходит о; своего седла, и потребитель соединяется магистралью сжатого воздуха.

Пневматический распределитель с серводействием (рис. 2.б) предназначен для понижения давления в тормозах при вхождении колеса в движение со скольжением (юзом).

Рис. 2.6. Схема пневматического распределителя с серводействием

При отсутствии юза колеса воздух через открытый клапан впуска 1 и канал в корпусе свободно проходит к тормозному цилиндру. В этом положении давление в полости А равно давлению в полости Б и клапан выпуска 4 прижимается к седлу пружиной 2 и давлением воздуха.

В случае входа колеса в юз подается электрический импульс, электромагнит закрывает клапан 1 и доступ воздуха из системы прекращается. Одновременно электромагнит откроет клапан 3, отсечет полость Б от полости А и сообщит полость Б с атмосфе­рой (между клапаном 4 и корпусом зазор уплотнен). В результа­те возникшего перепада давления клапан 4 будет отжат от седла и тормозная полость соединится с атмосферой.

В конструкциях с механической- перестановкой затворов широко используют распределители тех же типов, что и в гидравлических системах, например, вентильные краны, многоходовые плоские золотники и т. д.

Редукционный ускоритель представляет собой пневматический редукционный клапан с пневмоуправлением, предназначенный для Увеличения быстродействия пневмоустройств с дистанционным уп­равлением. Редукционные ускорители широко применяют в пнев­матических тормозных системах.

В полость клапана А (рис. 2.7) давление подается от обычного редукционного клапана, расположенного в кабине пилотов. Сила давления через мембрану 1 и поршень 3 передается на клапаны выпуска 4 и впуска 6.

Рис. 2.7. Схема редукционного усилителя

В полость В подводится давление от питающего баллона со сжатым газом, а из полости Б редуцированное давление посту­пает к тормозам. Полость между мембранами 1 и 2 сообщается с атмосферой. Редуцированное давление, действующее на подвиж­ную систему клапана со стороны полости В, в равновесном сос­тоянии уравновешивается силой от давления управления.

Без учета силы трения, усилия возвратных пружин 5, 6 и 7, атмосферного давления и гистерезиса мембран можно записать уравнение равновесия:

или

где —давление в тормозной системе; —управляющее давление; и — эффективные площади мембран.

Тормозное давление обычно в 2-3 раза превышает управляющее давление. Изменение давления управления вызывает пропорциональное изменение тормозного давления.

При сбросе управляющего давления поршень 3 откроет клапан выпуска 4 и воздух из тормозов через внутренний канал поршне выйдет в атмосферу.

Методические указания

Несмотря на многообразие пневмоаппаратуры, установленной на ВС, в основу их расчетов положено ограниченное количестве уравнений: уравнение расхода газа при истечении в докритическом и закритическом режимах, уравнение баланса сил, приложен­ных к подвижным частям с учетом давления на затвор и мембранные (золотниковые) механизмы, уравнение для определения площади дроссельной щели. Расчеты пневмоустройств с мембранный ми механизмами несколько сложнее расчетов устройств поршневого (золотникового) типа, поэтому следует хорошо усвоить, как рассчитывается эффективная рабочая площадь мембран.

При изучении клапанов давления необходимо познакомиться с принципом действия каждого из устройств, обратив внимание на автоматическое изменение сопротивления дроссельной щели, в ре­зультате чего поддерживается постоянное давление перед клала-, ном (предохранительные и перепускные) или после него (редукционные клапаны). Затем следует освоить расчеты расходных характеристик пневмоаппаратуры на примере расчетов дросселей и дроссельных пакетов.

Литература: [2, с. 120—190, 210—310]; [6, с. 62—155].