1.4.Пневмопривод станков

1.4.1.Назначение пневмоприводов

Пневмопривод – совокупность устройств, передающих движение рабочему органу посредством энергии сжатого воздуха. Рабочей средой пневмоприводов является очищенный сжатый воздух под давлением 2-6 МПа.

Пневмопривод состоит из:

∙аппаратуры подготовки воздуха;

∙пневмодвигателя;

∙аппаратуры управления;

∙предохранительных устройств;

∙трубопроводов.

Пневмопривод применяют для автоматизации и механизации операции, в частности: для автоматической загрузки и закрепления заготовки, включения и выключения рабочего движения, автоматизации вспомогательных операций и пр. Пневмопривод применяют также в аэростатических направляющих и подшипниках, для решения логических задач.

Пневмопривод относится к системе с дроссельным регулированием. Наибольшее применение они нашли в оборудовании с поступательным движением рабочих органов.

Достоинства пневмосистем:

∙надежность;

∙быстродействие по сравнению с гидроприводом;

∙простота конструкции и экономичность;

∙пожарная безопасность;

∙экологичность. Недостатки:

∙низкий КПД из-за утечек воздуха;

∙меньшее быстродействие по сравнению с электроприводом;

∙рывки и удары из-за сжимаемости воздуха;

∙необходимость смазочной системы;

∙шум при выбросе воздуха в атмосферу;

∙меньшая мощность в сравнении с гидроприводом.

Состояние воздуха описывается уравнением Клайпейрона-Менделеева

PVy = RTилиP = ρRT,

где P- удельное давление, Vy – объем воздуха,R – газовая постоянная, T – температура.

Согласно данному закону изменение одного из параметров сопровождается одновременным изменением остальных параметров. Возможны следующие случаи, когда один из этих параметров изменяется в меньшей степени.

∙удельный объем постоянен - изохорический процесс, при котором

P/T=cons;

83

∙температура постоянна - изотермический процесс, при котором

PV=const;

∙давление постоянно - изобарический процесс, при котором

V/T=const;

∙адиабатический процесс, когда PVk = const. Такой случай возникает при отсутствии обмена энергии между потоком воздуха и внешней средой.

1.4.2.Устройство пневмоприводов

Пневмоприводы состоят из:

∙источников энергии рабочего газа (компрессора, пневмоаккумулятора, пневмомагистрали и газогенератора);

∙пневмоаппаратуры (маслораспределители, влагоотделители, редукционные клапаны, кондиционеры рабочего газа, пневмоёмкости);

∙пневмолинии (металлические и неметаллические трубопроводы и шланги);

∙средства измерения (манометры, термометры и пр.).

Компрессор преобразует механическую энергию в энергию сжатого воздуха. В качестве компрессоров в основном применяют поршневые компрессоры, которые характеризуются давлением сжатого воздуха на выходе (МПа, атм.) и производительностью (м3/с).

Пневмодвигатель преобразует энергию сжатого воздуха - в механическую.

Пневмоаппаратура изменяет или поддерживает заданное давление или расход воздуха, производит пуск, перекрывает поток газа, изменяет направление воздуха.

Сливных линий в пневмоприводе нет, поэтому газ (воздух) выпускают в атмосферу.

Пневмоемкости (ресиверы), пневмоаккумуляторы содержат рабочий газ для использования в работе пневмосистем. Ресивер – резервуар, аккумулятор сжатого воздуха для его хранения. Если расход воздуха в системе меньше производительности компрессора, то компрессор периодически выключается, а система работает от накопленного воздуха в ресивере. Кроме того ресиверы уменьшают пульсацию давления и частично выделяют влагу из воздуха.

Маслораспределитель – насыщает сжатый воздух масляным туманом, он подобен пульверизатору. Состоит из стакана с маслом и распределительного устройства с дросселем. При распылении масла вместе с потока сжатого воздуха в пневмосистему поступают мельчайшие частицы масла.

Фильтр-влагоотделитель, предназначен для отделения твердых частиц размером от 50 мкм и более, а также компрессорного масла, находящегося в сжатом воздухе. Состоит из стеклянного стакана и конического фильтра с крыльчаткой. На дне стакана имеется кран для периодического удаления конденсата воды. При подаче воздуха вращается крыльчатка, через

84

которую пропускают воздух. Мелкие частицы и влага под действием центробежной силы, отбрасывается на стенки стакана, и стекают вниз на дно, откуда затем они удаляются.

Для сушки воздуха от влаги, которая образуется при сжатии воздуха, используются кондиционеры или устройства, в которых используются такие свойства как абсорбция и адсорбция. Адсорбция – поглощение влаги специальным веществом, которое само не разлагается (силикагель). При абсорбции применяется абсорбент, который взаимодействуя с водяными парами разлагается.

Регулятор давления поддерживает требуемое пониженное давление в системе. Состоит из корпуса с крышкой, в которой винт, с пружиной действуя на мембрану сверху, перемещает толкатель и дроссельный клапан. Выходное давление, действующее на мембрану снизу, уравновешивается усилием пружины. При пониженном давлении мембрана отжимает дроссельный клапан, увеличивается проход воздуха и тем самым расход и давление. При увеличении давления происходит обратное действие.

К распределительной аппаратуре пневмоприводов относятся – обратные пневмоклапаны, клапаны быстрого выхлопа, пневмораспределители. Обратные клапаны пропускают воздух в одну строну. Они состоят из корпуса и затвора, поджимаемого к седлу пружины.

Клапан быстрого выхлопа предназначен для быстродействия пневмопривода за счет усиления сопротивления вей пневмосети. Содержит (рис.1.78) уплотнительный элемент, закрывающий канал В при подаче воздуха в канал А. Воздух из канала А поступает в канал Б и в пневмоцилиндр. Это будет происходить, если включить распределитель в позицию 2. Если включить распределитель в позицию 1, канал закрыт обратным клапаном, а воздух из пневмоцилиндра поступает в канал Б, минуя распределитель и выходит в атмосферу.

Рис.1.78. Схема действия клапана быстрого действия

Пневматические распределители обеспечивают подачу воздуха по необходимым трубопроводам. Они бывают плунжерного, плоского и клапанного типа.

Регулирующая аппаратура – аппаратура для регулирования сжатого воздуха и его потока. К ней относятся:

∙ редукционные клапаны;

85

∙предохранительные клапаны давления;

∙пневмодроссели.

Редукционные клапаны давления обеспечивают подвод сжатого воздуха к пневмоцилиндрам с пониженным и стабилизированным давлением. Конструкция клапана содержит клапанный затвор, поддерживаемый пружинами. При подаче воздуха в клапан затвор смещается, открывая цепь, сечение которой соответствует этому давлению.

Предохранительные клапаны – предохраняют пневмопривод от перегрузок. Он относится к клапанам прямого действия. При повышении давления в пневмосистеме клапан отжимает пружину, увеличивая проходное сечение. В результате его воздух стравливается в атмосферу и давление падает.

Пневмодроссель – предназначен для регулирования скорости движения пневмодвигателя. Принцип действия аналогичен принципу действия дроссельных пневмосистем.

Пневмодвигатели могут быть:

∙прямолинейного движения;

∙поворотного действия с углом менее 360°;

∙вращательного движения.

Пневмоцилиндры по конструкции подобны гидроцилиндрам. Отличительная особенность заключается в необходимости смазывании трущихся пар с помощью сальниковых войлочных колец, пропитанных смазкой.

Пневмомоторы служат для получения вращения ротора. Они бывают пластинчатые, поршневые, поворотные, шестерные и центробежные. Пластинчатые применяются в ручных дрелях и шлифмашинах. Скорость регулируется изменением потока сжатого воздуха с помощью дросселя. Мембранные пневмоцилиндры применяются при небольшом ходе рабочего движения и небольшом давлении менее 1 МПа. Аналогичные характеристики и у сильфонных пневмоцилиндров.

Контрольно-измерительная аппаратура - это устройства для измерения давления и расхода воздуха, а также для получения информации об измеряемых параметрах пневмопривода. К их числу относятсяманометры, расходомеры, датчики давления, реле давления, реле времени, реле температуры, индикаторы давления.

Типовая схема пневмопривода представлена на рис.1.79.

86

Рис.1.79. Принципиалная схема пневмопривода 1 – фильтр; 2 – компрессор; 3 – обратный клапан; 4 – маслораспылитель; 5

– ресивер; 6 – предохранительный клапан;7 – вентиль; 8 – регулирующий дроссель; 9 – манометр; 10 – пневмораспределитель с ручным управлением; 11 – пневмоцилиндр

87