10.3.Основные параметры сжатого воздуха для пневматических приборов

В пневмоавтоматике основным источником энергии является сжатый воздух. Рабочий диапазон изменения входных и выходных пневматических сигналов приборов и средств автоматизации обычно находится в пределах 20... 100 кПа. Номинальное давление питающего сжатого воздуха составляет 140 кПа. Допустимое отклонение давления питания установлено в пределах ±10 % от номинального значения. Кроме нормального диапазона давлений вычислительно-логические пневматические приборы работают также при низком диапазоне рабочих давлений 0.1 – 1кПа. Работа приборов в низком диапазоне давлений имеет следующие преимущества:

• становится возможным использование линейных дросселей, необходимых для реализации точных математических операций; потребление воздуха снижается в 10... 100 раз; мощность, потребляемая пневматическими агрегатами, по сравнению с мощностью, потребляемой при работе в нормальном диапазоне давлений, уменьшается в 1000... 10000 раз;

• размеры проходных сечений дросселей увеличиваются, что предотвращает их засорение.

Однако низкое давление целесообразно только в приборах, осуществляющих вычислительные операции. Для питания исполнительных механизмов необходимы высокие давления.

Сжатый воздух для питания пневматических устройств должен быть очищен от пыли, влаги и масла; относительная влажность воздуха при 20°С не должна превышать 50...60 %.

Системы автоматизации при минусовых температурах, а также точные пневматические вычислительные приборы требуют снижения влажности питающего воздуха до 2...3 %, что предотвращает выпадение в них влаги при низких температурах окружаю­щего воздуха (-30...-40°С). Для такой глубокой осушки воздуха применяют двухступенчатые дегидраторы.

Воздух представляет собой смесь газов, главным образом азота и кислорода, составляющих по весу соответственно 75,6 и 23,1%. Состояние воздуха определяется двумя величинами: его удельным весом γ и температурой T, от которых зависят все остальные его параметры, в том числе и давление р, плотность ρ, удельный объем v и др.

Основные параметры, характеризующие состояние воздуха, а также формулы для их расчета приведены в соответствующей справочной литературе.

10.4.Пневматические дроссели, распределители и усилители

Дросселирующие органы предназначены для создания сопротивления течению воздуха. Они делятся на постоянные, регулируемые и переменные. Сопротивление постоянных дросселей не изменяется во время работы пневматического устройства; сопротивление регулируемых дросселей перенастраивается вручную, а переменных — изменяется без участия человека во время работы пневматических устройств.

По характеру течения воздуха в каналах дроссели подразделяют на турбулентные и ламинарные. Для турбулентных дросселей характерны малые отношения длины канала к диаметру. Течение в дросселях такого типа обычно принимают адиабатическим. Ламинарные дроссели характеризуются большими отношениями их длины к диаметру.

Распределители сжатого воздуха (воздухораспределители, пневмораспределители) — это устройства для включения (отключения) подачи воздуха или изменения направления потока воздуха, подаваемого к различным устройствам пневматической системы. По конструкции механизмов, открывающих и закрывающих впускные и выхлопные отверстия, различают распределители клапанные, золотниковые и крановые. При дистанционном управлении на распределители подается электрический или пневматический сигнал.

В поршневых следящих пневмоприводах в качестве распределителей чаще всего используются цилиндрические золотники, конструкции которых аналогичны гидравлическим.

Пневматические усилители (далее пневмоусилители) предназначены для усиления сигналов по мощности и давлению. Пневмоусилители делятся на два класса: дроссельные и струйные. Наиболее распространены дроссельные пневматические усилители типа сопло — заслонка и золотники. Усилитель типа сопло— заслонка является частным случаем междроссельной камеры. К струйным усилителям относится струйная трубка.

Золотниковые пневматические усилители по своей конструкции и принципу действия практически не отличаются от аналогичных гидравлических золотниковых усилителей. Ввиду малой вязкости воздуха утечки в пневматических золотниках велики, поэтому зазор между штоком и втулкой золотника необходимо делать как можно меньше (для золотников с диаметрами 10...25 мм не более 0,010 мм).

Так как воздух не обладает смазывающей способностью, следует избегать конструкций пневматических золотников с большим числом трущихся поверхностей и сочетать материалы с хорошими антифрикционными свойствами при отсутствии смазки.

Преимущество пневматических золотников состоит в том, что массовый расход воздуха, а следовательно, и гидродинамические силы, действующие на них, сравнительно невелики. Поэтому для привода пневматических золотников можно использовать маломощную систему. Кроме того, в пневматических золотниках нет необходимости введения компенсации гидродинамических сил.