9.3.3. Индикаторные диаграммы и регулирование работы

пластинчатого компрессора

На индикаторной диаграмме приводится изменение давления в сжимаемом объеме в зависимости от объема.

На рис. 125, а показана диаграмма пластинчатого компрессора для случая работы с меньшей степенью повышения давления, чем это предусмотрено конструкцией компрессора. Как следует из рис. 125, а, давление в ячейке больше, чем давление в нагнетательном патрубке, и после соединения ячейки с нагнетательным патрубком происходит выравнивание давлений до давления .

На рис. 125, б приведена диаграмма компрессора, работающего с более высокой степенью давления, чем это предусмотрено конструкцией компрессора. При соединении ячейки с нагнетательным трубопроводом, чем давле-

ние – , в ячейке резко увеличивается давление от до .

Целью регулирования является обеспечение требуемой величины производительности компрессора в связи с изменяющимися условиями работы.

Для регулирования работы пластинчатых компрессоров используют следующие способы:

1. И зменение скорости вращения ротора компрессора.

1. Дросселирование перекачиваемого газа на линии всасывания.

2. Закрытие всасывающего патрубка. При этом нагнетательный патрубок, отделенный от нагнетательного трубопровода обратным клапаном, соединяется с атмосферой или с всасывающим патрубком.

3. Остановки и пуски компрессора. Для этого компрессорная установка должна иметь достаточной величины ресивер.

Объем ресивера определяют по формуле, м³

,

где – производительность компрессора по условиям всасывания, м³/с; – время между двумя пусками, с; – относительный расход ( – расход по условиям нагнетания, м³/с); –максимально допустимое давление, Па; – падение давления в ресивере, Па.

5. Регулирование расширением газа. При этом часть сжатого газа переводится в то место цилиндра, где объем ячеек начинает увеличиваться, но ячейки еще не соединены с всасывающим окном. В этих ячейках сжатый газ расширяется и частично затраченная на сжатие работа возвращается.

9.3.4. Конструкции и номенклатура пластинчатых компрессоров

К онструкция пластинчатого компрессора с лопатками и разгрузочными кольцами приведена на рис. 126. Компрессор состоит из цилиндра 2, в

котором совершает расположенный эксцентрично, закрепленный на валу 1, ротор 3, в пазах которого поступательно перемещаются пластины 6. Пла-

стины под действием центробежных сил прижимаются к внутренней поверхности цилиндра. Вал ротора закреплен на подшипниках 7. Для снижения износа пластин от трения о внутреннюю поверхность цилиндра по его краям устанавливаются разгрузочные кольца 8, изготовленные из бронзы или чугуна, имеющие внутренний диаметр на десятые доли миллиметра меньше внутреннего диаметра цилиндра. При этом разгрузочные кольца 8 вращаются с несколько меньшей скоростью, чем скорость пластин. Уменьшение потерь трения колец о поверхность цилиндра обеспечивается подачей масла в зазор между ними. Охлаждающая жидкость в камеру 4 подается по трубопроводу 5. Охлаждение компрессора – принудительное.

Компрессорные станции с пластинчатыми компрессорами приведены в табл. 9.6

Таблица 9.6

Тип станции	Подача, м3/с	Давление, МПа	Тип компрессора	Число ступеней
ПР-6М	0,1	0,7	Пластинчатый	2
ПР-10М	0,167	0,7	маслозаполненный	2

10. БЛОК ПОДГОТОВКИ ВОЗДУХА

Простейшим средством очистки воздуха служит баллон. Двигаясь по трубопроводу и расширяясь в баллоне, воздух охлаждается и из него выделяется влага, скапливающаяся в баллоне. Когда последовательно соединяется два баллона-ресивера, то наибольшие количество влаги отделяется в первом, который называется ^“мокрым ” ресивером. Отделение влаги происходит различными путями: фильтрацией, гравитационным способом, центробежными силами и др. На рис.127 показана схема эффективного влагоотделителя ПAA3, имеющего радиатор для охлаждения сжатого воздуха и центробежный отделитель 2. Скопившийся в нижней части конденсат автоматически удаляется в атмосферу через клапан слива 3, когда регулятор давления переводит компрессор на режим холостого хода.

Недостаток всех термодинамических влагоотделителей состоим в том, что они, очищая воздух от скопившейся в них влаги, не могут предотвращать выделение влаги при дальнейшем охлаждении воздуха, то есть очищают воздух от влаги без запаса по точке росы. Поэтому для предотвращения замечания влаги, выделяющейся из воздуха после очистительного устройства, в сжатый воздух вводят спирт, который, смешиваясь с выделившейся влагой, образует. раствор (антифриз) с низкой температурой замерзаний.

Д ля очистки сжатого воздуха от влаги с запасом по точке росы (осуш

ки) наиболее эффективным средством служат устройства поглощающие пары влаги адсорбентами, например, силикагелем или цеолитами. На схеме (рис.128) показан адсорбирующий осушитель. Сжатый воздух от компрессора поступает в корпус 2 осушителя и, проходя через колонку 5 с адсорбентом, осушается. Далее, сжатый воздух через обратный клапан 4 поступает под колпак осушителя, а затем в баллон 1 ПГП. Когда подача воздуха в баллон I прекращается (режим, холостого хода компрессора), тогда сжатый воздух из-под колпака через дроссельное отверстие 3 обратным потоком продувает адсорбент, и поглощенная им влага испаряется (безнагревная регенерация). Регенерирующий воздух удаляется в атмосферу через клапан 6, замерзание которого предотвращается электронагревателем 7. Большое значение для эффективной очистки сжатого воздуха от влаги имеет длина трубопровода, соединяющего компрессор с очистным устройством, и интенсивность его обдува. Воздух в трубопроводе должен охладиться настолько, чтобы из него выделилось максимальное количество влаги для последующего отделения её от воздуха в очистительном устройстве. Однако при этом необходимо исключить в холодное время года образование пробок из твердого конденсата в самых термодинамических влагоотделителях и не снизить активность адсорбента в осушителях.

Для пневматических тормозных приводов современных автомобилей ре­комендуемая длина трубопровода, соединяющего компрессор и воз­духоочиститель, должна быть не менее 3,0–3,5 м.

Маслораспылители должны обеспечивать тонкое распыление масла и равномерное распределение его в воздухе.

На рис. 129 изображена конструкция маслораспылителя типа В 44-26.

Сжатый воздух от магистрали подводится во входное отверстие П корпуса, откуда основной его поток проходит непосредственно в выходное отверстие О, обходя эжектор (распылитель) 1. Часть сжатого воздуха попадает по каналам а, б и в в полость прозрачного резервуара 3, где находится масло.

В результате этого при закрытом дросселе 2 в полости резервуара 3 создается избыточное давление по отношению к давлению в полости К под колпачком. Благодаря этой разнице давлений масло всасывается по

трубке 4, отжимает шарик 5 и через трубку 6 попадает в полость К под колпачком и далее в эжектор 1. Пройдя по отверстиям последнего, масло распыляется в основном потоке сжатого воздуха, поступающего в пневмосистему. Регулируя положение дросселя, изменяют концентрацию масла в потоке сжатого воздуха, при полностью открытом дросселе подача масла в пневмопривод прекращается.

В качестве смазочного материала наибольшее распространение в пневмосистемах получили минеральные масла, обеспечивающие хорошее распыление и последующее осаждение капель на смазываемых поверхностях пневмоустройств. Масло с вязкостью до 0,3 Ст хорошо распыляется без подогрева. При значительных изменениях температуры окружающей среды сорт масла выбирают с учетом соответствующего изменения вязкости.

В корпусе 2 (рис. 130) воздухораспределителя КамАЗ на штоке 12 закреплены два поршня: верхний 10 и нижний 16. На верхнем поршне имеется уплотнительная манжета 9 с гибкими краями. Нижний поршень расположен в цилиндрической направляющей третьего большого поршня 6. Пружина 8, опирающаяся на верхнюю перегородку 7 корпуса, стремится переместить поршни 10 и 16 вверх до касания упора 11 с корпусом. В корпусе воздухораспределителя может вертикально перемещаться направляющая 1, имеющая форму втулки, на которой установлены два клапана: впускной 3 и выпускной 17. Пружина прижимает впускной клапан 3 к седлу 5, выполненному на нижней перегородке корпуса.

Выпуск 4 соединяет воздухораспределитель с баллонами прицепа. К выпуску 13 подключается питающий трубопровод от автомобиля. Выпуск 14 соединен с трубопроводом управления прицепом при двухпроводном приводе, а выпуск 18 - с тормозными камерами. Полая направляющая I .клапанов сообщается с атмосферой.

Наполнение баллонов прицепа сжатым воздухом осуществляется через воздухораспределитель: воздух, подводимый к выпуску 13, отгибает край эластичной манжеты 9 и через канал в корпусе подводится к выпуску 4. Установившееся давление воздуха под поршнем 10 немного больше, чем над ним, что способствует перемещению поршней 10 и 16 в крайнее верхнее положение.

При торможении давление воздуха в питающей магистрали однопроводного привода и в полости под поршнем 10 падает. Вследствие этого шток 12 с обоими поршнями опускается вниз, выпускной клапан 17 закрывается, а впускной 3 открывается. Через вывод 18 к тормозным камерам прицепа поступает сжатый воздух и приводит в работу тормоза. Равновесное положение поршня 16 достигается в том случае, когда давление, действующее на него снизу, уравновесится приводной силой, действующей от штока 12 сверху, то есть будет пропорционально падению давления под поршнем 10. Таким образом, давление воздуха, устанавливающееся в тормозных камерах, находится в зависимости от падения давления в магистрали управления (давление воздуха над поршнем 10 считается неизмен­ным).

При торможении прицепов с двухпроводным приводом воздух от магистрали управления поступает к выпуску 14 и, действуя на большой поршень 6, опускает его вниз. Большой поршень перемещает также вниз поршень 16, а последний - направляющую I с обоими клапанами. Равновесное положение поршня 16 определит зависимость давления воздуха под ним от давления воздуха над поршнем 6.

Так работает универсальный воздухораспреде­литель КамАЗ при однопроводном и двухпроводном приводах прицепа. При расцепке автомобиля и прицепа (или отрыве прицепа от автомобиля) сжатый воздух выходит в атмосферу из полости под поршнем 10. Давлением воздуха, действующим на этот поршень сверху, производится наиболее резкое, экстренное торможение прицепа. Для растормаживания прицепа предусмотрен на воздухораспределителе специальный кран (не показанный на схеме), который может соединять полости под поршнем 10 и над ним.

Регулятор давления, показанный на рис. 131, устанавливается на автомобилях КамАЗ и выполняет также функции фильтра и предохранительного клапана. В верхней части регулятора, сообщающейся с атмосферой, помещен уравновешивающий поршень 8, натяг дружины 7 которого меняется болтом 6. В поршне установлены впускной 2 и выпускной 3 клапаны, соединенные стержнем. В нижней части регулятора находится разгрузочный клапан 12, соединенный штоком с поршнем 1 и прижатый к своему седлу пружиной 13. Сжатый воздух из компрессора поступает в корпус, очищается от влаги фильтром 2 и через обратный клапан 9 подается в систему. Водяной конденсат скапливается в пространстве над седлом клапана 12. Возрастающее давление воздуха действует на поршень 8, а также на впускной клапан 2. Пространство над поршнем через открытый выпускной клапан 3 и отверстие 5 сообщается с атмосферой.

К огда давление воздуха поднимается до верхнего предела регулирования, уравновешивающий поршень 8 перемещается вверх. При этом выпускной клапан закрывается, а впускной открывается. Давлением воздуха поршень 1 опускается вниз и разгрузочный клапан 12 открывается. Скопившийся водяной конденсат удаляется наружу, а воздух, засасываемый компрессором, через это же отверстие выпускается в атмосферу без противодавления. При уменьшении давления воздуха в системе до нижнего предела регулирования, пружина 7 опускает уравновешивающий поршень вниз, выпускной клапан 3 открывается, давление воздуха над поршнем 1 падает, разгрузочный клапан 12 пружиной 13 закрывается и цикл зарядки баллона повторяется. Пружина 13 рассчитана так, что ограничивает максимальное давление в системе при отказе в работе регулятора давления.

Регулятор давления, устанавливаемый на автомобилях МАЗ-5335, выполняют по схеме, показанной на рис. 132. Воздух из компрессора подводится к корпусу К и, отжимая пружину обратного клапана 9, поступает в баллоны системы. Возрастающее давление воздуха в системе действует на диафрагму 4, которая прижимается к своему седлу усилием пружин 6 и 7. Натяг пружин регулируют болтом 8. Когда давление воздуха в системе достигает верхнего предела регулирования, тогда диафрагма отходит от седла и сжатый воздух поступает в полость над поршнем 2. Поршень перемещается вниз, сжимает возвратную пружину и своим штоком открывает клапан 3. Воздух из компрессора через открывшийся клапан 3 выпускается в атмосферу: компрессор переводится на режим холостого хода. При уменьшении давления воздуха до нижнего предела регулирования диафрагма 5 усилием пружин прижимается к седлу, давление воздуха над поршнем 2 падает, т.к. сжатый воздух черев дроссельное отверстие I выходит в атмосферу, поршень перемещается в верхнее положение, клапан 3 закрывается, и сжатый воздух вновь начинает поступать в систему.

Н а режиме холостого хода компрессора через дроссельное отверстие регулятора постоянно течет воздух. Если непосредственно за регулятором давления установить защитный клапан, то давление в трубопроводе вследствие его незначительной емкости будет быстро падать, предопределяя включение компрессора на режим нагрузки. Чтобы избежать частых переходов компрессора от режима холостого хода на нагрузку, когда давление воздуха в баллонах системы не требует этого, за регулятором давления устанавливают компенсационный бачок, который выполняет также роль "мокрого" ресивера.

В регуляторе имеется предохранительный клапан 10, выпускающий воздух в атмосферу при избыточном давлении (О,85−0,02) МПа в случае

отказа регулятора.

Предохранитель от замерзания испарительного типа (рис. 133) предназначен для защиты трубопроводов и приборов пневматического привода от замерзания конденсата.

В стакан 2 заливается 0,2 или 1,0 л этилового спирта. С помощью штока 10 с рукояткой предохранитель может быть подключён к пневмосистеме при температуре ниже 5 ^оС или отключён при температуре выше 5 ^оС.

При включении предохранителя рукоятка со штоком расположена в верхнем положении, при котором пробка с уплотнителем 6 выведена из нижнего положения, пружина растягивает фитиль 3 и верхняя часть его выходит в воздушный канал. Проходящий воздух насыщается парами этилового спирта и образует конденсат с низкой температурой замерзания. При опускании штока уплотнитель 6 садится в гнездо и разъединяет внутреннюю полость стакан 3 предохранителя с каналом воздуха. Жиклёр 4 установлен для выравнивания давления в канале воздуха и внутренней полости стакана 3.

В оздушные баллоны предназначены для аккумулирования запаса сжатого воздуха и сглаживания пульсаций давления. Наличие их в пневматических системах позволяет компрессору значительное время работать в режиме холостого хода, что удлиняет срок его службы. Объем баллонов позволяет производить несколько торможений и при неработающем компрессоре. Воздушные баллоны (ресиверы) состоят из цилиндрической обечайки и двух выгнутых днищ, приваренных к обечайке.

Воздушные баллоны в за­висимости от номинального объема (ОСТ 37.001.074) делятся, на 11 групп (от 10 до 80 л), отличающихся наружным диаметром, длиной и числом бобышек на цилиндрической и, торцевой поверхностях.

Наибольшее распростра­нение на автомобилях ЗИЛ, КамАЗ, МАЗ и транспортируемых ими при­цепах получили воздушные баллоны 40 и 20 литров.

Максимальный запас воздуха в баллонах контуров должен быть таким, чтобы после восьмикратного полного приведения в действие рабочая тормозная система обеспечила девятое торможение с эффективностью, соот­ветствующей требованиям ГОСТ 22895-77, которым для различных автотранспортных средств предписаны определенные тормозной путь и замедление.

11. ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ ДВИГАТЕЛИ

Пневматические двигатели делятся на двигатели поступательного и вращательного действия.

Пневматические двигатели поступательного действия подразделяются: по типу рабочего органа – поршневые и диафрагменные;

по кратности действия – одностороннего и двустороннего действия.

На рис. 134 показана схема пневмоцилиндра одностороннего действия.

Рабочая (поршневая) полость, которая может быть периодически соединена с ресивером (емкость в которой воздух находится под высоким давлением) или атмосферой. При подаче воздуха в поршневую полость 1 из ресивера поршень 2 и шток 4, сжимая пружину 3 и преодолевая полезное усилие, трение поршня о стенки гильзы 1 цилиндра, приложенное к штоку 3, движется слева направо. При соединении поршневой полости с атмосферой поршень, под действием пружины перемещается справа налево. При совершении рабочего хода (слева направо) баланс сил на поршне при равномерном движении:

,

где p – давление в поршневой полости; p_ат – атмосферное давление; Ω – площадь поршня; F – полезная нагрузка, приложенная к штоку поршня; F_п – усилие пружины; Т – сила трения.

Учитывая, что усилие пружины при движении поршня изменяется линейно перемещению, то при постоянном давлении p полезное усилие F уменьшается.

На рис. 135 показана схема двухпоршневого пневмоцилиндра одностороннего действия. Рабочая полость А пневмоцилиндра может быть соединена с ресивером, или пневмомагистралью, или атмосферой. При соединении полости А с ресивером поршни 2 и 3 перемещаются соответственно влево и вправо, преодолевая силы трения, полезные усилия F и силу сжатия пружины 3 и 4. При соединении полости А с атмосферой под действием пружин 1 и 4 поршни 2 и 3 возвращаются в исходное положение, вытесняя воздух из

полости А в атмосферу.

Учитывая, что давление воздуха, используемое в пневмоприводах, не превышает 1МПа, применяют для увеличения полезного сопротивления F пневмоцилиндры различных конструктивных исполнений.

На рис. 136 приведена схема пневмоцилиндра двойного действия.

В этом цилиндре с ресивером периодически соединяют полость 1 или 3. При соединении полости 1 с ресивером полость 3 соединяют с атмосферой и поршень 2 перемещается слева направо, вытесняя воздух из полости 3.

Баланс сил на поршне:

,

где Ω и Ω_ш – площади соответственно поршня и штока.

При соединении полости 3 с ресивером, а полости 1 с атмосферой поршень движется справа налево, вытесняя воздух из полости 1.

Баланс сил на поршне с учетом изменения знака полезной нагрузки F:

.

Схема пневмоцилиндра двустороннего действия со сдвоенным поршнем приведена на рис. 137. При соединении полостей 1 и 5 с ресивером, а полостей 3 и 7 с атмосферой – баланс сил на поршнях 2 и 6, при условии равенства диаметров штоков 4 и 8, записывают в виде (движение равномерное):

,

а при движении поршней справа налево, когда с ресивером соединены полости 3 и 7, а полезная нагрузка изменила направление действия, баланс сил на поршнях

.

Н а рис. 138 показана схема пневмоцилиндра двустороннего действия с двухступенчатым поршнем, когда есть необходимость в разных величинах усилия на штоке поршня.

Так, для обеспечения максимального усилия в полости 1 и 5 необходимо соединить их с ресивером, а полости 3 и 7 – с атмосферой.

Баланс сил на поршне в этом случае (диаметры штоков 4 и 8 одинаковы)

.

г де Ω₂ – площадь большего поршня; Ω₆ – площадь меньшего поршня.

Схема двухпоршневого пневмоцилиндра двухстороннего действия приведена на рис. 139. При соединении ресивера с полостью А поршни 2 и 3 перемещаются в разные стороны: поршень 2 – справа налево, а поршень 3 – слева направо. Возврат поршней в исходное положение осуществляется при соединении ресивера с полостями 1 и 4, а полости А – с атмосферой.

Во вспомогательной тормозной системе автомобилей КамАЗ

установлены три пневмоцилиндра одностороннего действия: два цилин-

дра (рис. 140,а) диаметром 35 мм – для управления дроссельными заслон-

ками в выпускных коллекторах двигателя и один цилиндр (рис. 140,б)

диаметром 30 мм – для управления рычагом регулятора топливного насоса.

Устройство и работа всех цилиндров идентичны. В цилиндре установлены поршень 3 со штоком 5 и возвратные пружины 4 и 6. При подаче воздуха под давлением поршень перемещается, выдвигает шток, который приводит в действие исполнительный механизм. Под действием пружины поршень возвращается в исходное положение.

Диафрагменные пневмодвигатели, как и поршневые, бывают одностороннего и двустороннего действия, и со сдвоенной диафрагмой. Диафрагменный пневмодвигатель одностороннего действия показан на рис. 141.

Воздух от ресивера подается в полость 1. Полость 3 постоянно соединена с атмосферой. Под действием сжатого воздуха диафрагма 3 соштоком перемещается вниз, сжимая пружину 5 и преодолевая полезную нагрузку, приложенную к штоку 4. При соединении полости 1 с атмосферой диафрагма 2 со штоком 4 возвращается в исходное положение под действием пружины.

Н а рис. 142 показан диафрагменный пневмоцилиндр двустороннего действия. Подача воздуха в такой цилиндр осуществляется поочерёдно в диафрагменную или штоковую полости, обеспечивая движение штока при отсутствии пружины.

Тормозные камеры служат для приведения в действие тормозных меха­низмов колес. Тормозные механизмы установлены на всех коле­сах автомобиля и прицепа. На промежуточном и заднем мо­стах они являются общими для рабо­чей, стояночной и запасной тормозных систем.

Т ормозные механизмы передних ко­лес приводятся в действие тормозными камерами типа 24 (рис. 143, а), а зад­ние — типа 20 (рис. 143, б). Цифры 24 и 20 означают активную площадь мемб­ран камер в квадратных дюймах.

В камере типа 24 (рис. 143, а) мембра­на зажата между корпусом 2 камеры и крышкой 3. На конце штока 1 закре­плена вилка 7, соединенная с регулиро­вочным рычагом тор­мозного механизма.

При работе контура I в случае тормо­жения сжатый воздух поступает в по­лость над резиновой мембраной (рис. 143, а) и, перемещая ее, через шток 1 и вилку 7 передает усилие на ре­гулировочный рычаг тормозного меха­низма колес. При этом воздух из-под мембраны выходит в атмосферу через отверстие в корпусе 2 камеры. При растормаживании сжатый воздух выпу­скается в атмосферу через двухсек­ционный тормозной кран. Мембрана под действием возвратной пружины возвращается в исходное положение, и колодки под действием оттяжных пру­жин отходят от тормозного барабана.

Тормозная камера типа 20 (рис. 143, б) выполнена с пружинным энергоаккумулятором. Сама тормозная камера является составной частью кон­тура II пневматического привода рабо­чей тормозной системы, а энергоаккумулятор входит в контур III привода стояночной и запасной тормозных си­стем. Работа стояночного и запасного тормозных механизмов происходит при обратном действии, т. е. при подаче в энергоаккумулятор сжатого воздуха осуществляется растормаживание, а при выпуске воздуха — затормаживание ко­лес.

При отсутствии торможения сжатый воздух находится в цилиндре энергоаккумулятора (рис. 143, б). При тормо­жении рабочим тормозным механизмом (контур II) сжатый воздух из двухсек­ционного тормозного крана по спе­циальному штуцеру подается в полость камеры над мембраной (рис. 143, б), ко­торая через шток I и вилку 7 (рис. 143, б), соединенную с регулиро­вочным рычагом, приводит в действие тормозной механизм колеса.

При растормаживании сжатый воздух через двухсекционный кран выпускается из полости камеры над мембраной в ат­мосферу, и под действием пружины 6 мембрана возвращается в исходное положение.

П ри работе стояночного тормозного механизма сжатый воздух выпускается из полости под поршнем 12 (рис. 143, б), поршень движется вниз и, перемещая толкатель 18, через подпят­ник 10, мембрану 5 и шток 1 приводит в действие тормозной механизм. Для выключения стояночного тормозного механизма под поршень 12 из системы подается сжатый воздух, поршень под­нимается, сжимая пружину 14, мембрана и шток под действием возвратной пружины б поднимаются вверх. При этом воздух из полости над поршнем через дренажную трубку 17 и отверстие в корпусе 2 тормозной камеры выходит в атмосферу. При использовании запас­ного тормозного механизма воздух ча­стично выпускается из энергоаккумуляторов. Количество выпускаемого возду­ха и степень торможения зависят от положения рукоятки крана стояночного и запасного тормозных механизмов, ра­бота которого будет рассмотрена ниже

При механическом растормаживании (рис. 143, б), вывинчивая винт 15, перемещают поршень 12 вместе с толкателем 18. В этом случае сжимается пружина 14, и с помощью штока 1 под действием пружины б тор­мозной механизм растормаживается.

В пневматических системах также широко используются вращательные пневмодвигатели. Наиболее распространены шестерённые, пластинчатые, радиально- и аксиально-поршневые пневмодвигатели.

Принципиальная схема пластинчатого двигателя представлена на рис. 144. Его основными деталями являются статор, эксцентрично к нему расположенный ротор и лопатки. Сжатый воздух подводится к штуцеру 1 и далее че­рез отверстие 2 попадает в межлопаточное пространство 3. Вследствие разности моментов, создаваемых сжатым воздухом при воздействии на лопатки, ротор получает вращательное движение.

При вращении ротора лопатка 4 отсекает канал 2; объем межлопаточного пространства увеличивается (происходит рас­ширение воздуха), а давление падает. При дальнейшем повороте ротора межлопаточное пространство через отверстие 5 соединяется с выходной полостью двигателя или непосредствен­но с атмосферой.

Контакт лопаток со статорным кольцом обеспечивается цен­тробежными силами, возникающими при вращении ротора, и сжатым воздухом, подаваемым под торцы лопаток.

Пневматические двигате­ли вращательного действия имеют наиболее

ш ирокое применение в пневматических инструментах. На рис. 145 показан разрез пневматической шлифовальной машины типа ШP-5. В этой машине используется пластинчатый двигатель. При расходе сжатого воздуха 0,6 м³/мин шпиндель машины делает до 13500 об/мин (без нагрузки). Сжатый воздух подводится с помощью резино­вого шланга к ниппелю 1. Для пуска машины нажимают на ку­рок, который, поворачивая эксцентриковую втулку 3, заставляет шариковый клапан 5 вместе с иглой 4 опуститься и открыть до­ступ воздуха к лопаточному двигателю 2. Сжатый воздух по­ступает в осевое отверстие 1 и далее, по каналам, к лопаткам. Отработанный воздух через отвер­стия в статоре и кожухе (см. сече­ние А–А) удаляется в атмосферу. Следует отметить, что в связи с увеличением межлопаточ­ного пространства (в полости высокого давления), при вращении ротора лопаточные пневматические приво­ды работают с меньшим шумом, чем шестеренные, и обладают большим КПД.

12. УПРАВЛЯЮЩАЯ АППАРАТУРА

Распределители являются направляющими пневматическими аппаратами. Основной функцией распределителей является соединение и разъединение различных магистралей в соответствии с рабочим циклом пневмопривода. Наибольшее распространение в пневмоприводах получили золотниковые и клапанные распределители.

По числу положений запорного элемента распределители подразделяются на 2-х, 3-х и 4-х позиционные. Число присоединенных к распределителю пневмолиний определяет его линейость.

На рис. 146 представлены: общий вид (а, б), схема соединения магистралей (в) и условное обозначение (г) 2-х позиционного 4-х линейного торцового золотникового распределителя. Распределитель состоит из корпуса 1, золотника 2, пружины 3, крышки 4 и рукоятки 5. Пружина 3 служит для постоянного прижима золотника к крышке. В крышке 4 имеются каналы, идущие от ее внутреннего торца наружу, с внешней стороны к ним присоединяются магистрали А, В, Р и 0. Внутренние отверстия различных каналов соединяются при помощи канавок на торце золотника 2 (рис. 146, в), торцового золотникового распределителя. Распределитель состоит из корпуса 1, золотника 2, пружины 3, крышки 4 и рукоятки 5. Пружина 3 служит для постоянного прижима золотника к крышке. В крышке 4 имеются каналы, идущие от ее внутреннего торца наружу, с внешней стороны к ним присоединяются магистрали А, В, Р и 0. Внутренние отверстия различных каналов соединяются при помощи канавок на торце золотника 2 (рис. 146, в). Так как золотник 2 может поворачиваться рукояткой 5 относительно крышки 4 в крайне левое положение, магистраль А соединяется с магистралью Р, а магистраль В с магистралью 0. В крайнем правом положении золотника происходит соединение магистралей В и Р, А и 0.

Данные распределительные устройства применяются при давлениях от 0,1 до 0,6 МПа и при расходах сжатого газа от 50 до 180 л/мин.

Для дистанционного управления пневмоприводом применяются распределители с сервоприводом.

В качестве сервоприводов используются трехходовые клапаны или электромагниты. В первом случае для дистанционного управления используется энергия сжатого газа, во втором  электрическая энергия.

Схема тормозного воздухораспределителя показана на рис. 147.

В корпусе 2 на штоке 12 закреплены два поршня: верхний 10 и нижний 16. На верхнем поршне имеется уплотнительная манжета 9 с гибкими краями. Нижний поршень расположен в цилиндрической направляющей третьего большого поршня 6. Пружина 8, опирающаяся на верхнюю перегородку 7 корпуса, стремится переместить поршни 10 и 16 вверх до касания упора 11 с корпусом. В корпусе воздухораспределителя может вертикально перемещаться направляющая 1, имеющая форму втулки, на которой установлены два клапана: впускной 3 и выпускной 17. Пружина прижимает впускной клапан 3 к седлу 5, выполненному на нижней перегородке корпуса.

В ыпуск 4 соединяет воздухораспределитель с баллонами прицепа. К выпуску 13 подключается питающий трубопровод от автомобиля. Выпуск 14 соединен с трубопроводом управления прицепом при двухпроводном приводе, а выпуск 18 - с тормозными камерами. Полая направляющая I .клапанов сообщается с атмосферой.

Наполнение баллонов прицепа сжатым воздухом осуществляется через воздухораспределитель: воздух, подводимый к выпуску 13, отгибает край эластичной манжеты 9 и через канал в корпусе подводится к выпуску 4. Установившееся давление воздуха под поршнем 10 немного больше, чем над ним, что способствует перемещению поршней 10 и 16 в крайнее верхнее положение.

При торможении давление воздуха в питающей магистрали однопроводного привода и в полости под поршнем 10 падает. Вследствие этого шток 12 с обоими поршнями опускается вниз, выпускной клапан 17 закрывается, а впускной 3 открывается. Через вывод 18 к тормозным камерам прицепа поступает сжатый воздух и приводит в работу тормоза. Равновесное положение поршня 16 достигается в том случае, когда давление, действующее на него снизу, уравновесится приводной силой, действующей от штока 12 сверху, то есть будет пропорционально падению давления под поршнем 10. Таким образом, давление воздуха, устанавливающееся в тормозных камерах, находится в зависимости от падения давления в магистрали управления (давление воздуха над поршнем 10 считается неизмен­ным).

При торможении прицепов с двухпроводным приводом воздух от магистрали управления поступает к выпуску 14 и, действуя на большой поршень 6, опускает его вниз. Большой поршень перемещает также вниз поршень 16, а последний - направляющую I с обоими клапанами. Равновесное положение поршня 16 определит зависимость давления воздуха под ним от давления воздуха над поршнем 6.

Так работает универсальный воздухораспреде­литель КамАЗ при однопроводном и двухпроводном приводах прицепа. При расцепке автомобиля и прицепа (или отрыве прицепа от автомобиля) сжатый воздух выходит в атмосферу из полости под поршнем 10. Давлением воздуха, действующим на этот поршень сверху, производится наиболее резкое, экстренное торможение прицепа. Для растормаживания прицепа предусмотрен на воздухораспределителе специальный кран (не показанный на схеме), который может соединять полости под поршнем 10 и над ним.

Обратные клапаны служат для беспрепятственного пропускания потока газа в одном направлении и запирания трубопровода при обратном потоке.

В пневматических приводах применяются шариковые, цилиндричеcкие, с резиновой заслонкой и пластинчатые обратные клапаны (рис. 148 а, б, в, г соответственно).

Ручной тормозной кран (рис. 149) служит для управле­ния пружинными энергоаккумуляторами привода стояночной и запасной тор­мозных систем. Он управляет пнев­матическими механизмами, работающи­ми при выпуске сжатого воздуха. При отсутствии торможения в исход­ном положении направляю­щий колпачок 6 и шток 7 занимают нижнее положение. Шток 7 о пускает вниз клапан 10, закрывая его внутреннее отверстие, и отводит его от поршня 11. Вывод II, направляющий воздух в атмосферу, осуществляемый через внутреннее от­верстие клапана 10, в этом случае за­крыт, а полость А через кольцевую щель между клапаном 10 и поршнем 11 сообщается с полостью Б. Сжатый воз­дух из вывода III через отверстие в поршне 11, полость А и полость Б по­ступает к выводу I и далее к ускори­тельному клапану, обеспечивающему подачу воздуха в цилиндры энергоаккумуляторов; пружины последних сжимаются, что соответствует растормо­женному состоянию тормозных механизмов задних колес.

Для приведения в действие запасной тормозной системы необходимо повер­нуть рукоятку крана. Вместе с рукояткой поворачивается направляющий кол­пачок 6 и скользит при этом по винтовой поверхности кулачков 4, вследствие чего колпачок поднимается и поднимает шток 7. Нижний торец штока отходит от клапана 10, который под действием пружины 1 поднимается, прижимается изнутри к дну поршня 11 и, закрывая его отверстие, разобщает вывод III с выводом I. Так как шток, поднимаясь еще выше, открывает внутреннее отверстие клапана 10, то полость Б, а следовательно, и вывод / сообщаются с выводом //, т. е. с атмосферой. При этом ускорительный клапан соединяет полости пружинных энергоаккумуляторов с атмосферой, и последние с помощью своих пружин производят затормаживание задних колес.

Для включения стояночной тормозной системы рукоятку поворачивают до отказа; в таком положении ее фиксируют стопорной защелкой.

При этом положении весь воздух из вывода I вы­ходит в атмосферу,

пружины энергоаккумуляторов срабатывают, полностью затормаживая колеса.

При частичном повороте рукоятки крана (включение запасной тормозной системы) сжатый воздух из полостей энергоаккумуляторов, из управляющей линии ускорительного клапана и из вывода III через вывод II выходит в атмосферу до тех пор, пока давление в полости А под поршнем 11 не превысит суммарное усилие уравновешивающей пружины 2 и давление на поршень в полости Б. После этого поршень 11 вместе с клапаном 10 поднимается вверх до соприкосновения клапана 10 со штоком 7, отверстие внутри клапана закрывается, и выпуск воздуха прекращается. Так осуществляется следящее действие.

При включении стояночного тормозного механизма следящего действия происходить не будет вследствие того, что клапан 10 не сможет переместиться до штока 7, так как раньше поршень 11 упрется в стакан пружины 3.

У скорительный клапан (рис. 150) служит для более быстрого выпуска и впуска сжатого воздуха из энергоаккумуляторов.

Ускорительный клапан выводом III соединяется с воздушным баллоном, выводом I – с цилиндрами энергоакку­муляторов, выводом II — с атмосферой и выводом IV— с ручным тормозным краном управления стояночной и запас­ной тормозными системами.

При отсутствии торможения под действием сжатого воздуха, поступающего из ручного тормозного крана в камеру 2, поршень 3 опускается вниз, закрывая сначала клапан 1, затем открывая клапан 4. При этом сжатый воздух из бал­лона поступает через выводы III и I в энергоаккумуляторы и, преодолевая сопротивление пружин энергоаккумулягоров производит растормаживание колес.

При включении запасной или стояночной тормозной системы сжатый воз­дух из камеры 2 через ручной тормозной кран выпускается в атмосферу. Поршень 3 перемещается вверх, клапан 4 под действием пружины закрывается, а клапан 1 при движении поршня вверх открывается, и энергоаккумуляторы че­рез вывод I, клапан 1 и вывод IV сообщаются с атмосферой. При этом пружины энергоаккумуляторов разжимаются, и происходит затормажи­вание колес.

Пропорциональность между управляющим давлением в выводе IV и дав­лением в цилиндрах энергоаккумулято­ров осуществляется с помощью поршня 3. Если давление в выводе I становится несколько больше давления в выводе IV, то поршень 3 начинает подниматься вверх, клапан 4 закрывается и давление в энергоаккумуляторах больше не возрастет. Если давление в камере 2 возрастает, то поршень 3 опустится вниз, откроется клапан 4 и в энергоаккумулятор поступит новая порция воздуха. Давление в выводе I возрастет, и поршень 3, поднявшись вверх, откроет клапан 4.

Если давление в камере 2 снизится, то поршень 3, поднявшись вверх, откроет клапан 1 и воздух из энергоаккумулято­ров выйдет в атмосферу.

Защитные клапаны разделяют пневматические тормозные приводы на контуры при общей системе подготовки сжатого воздуха. Двойной защитный клапан (рис. 151) на автомобилях КаМАЗ служит для разделения привода рабочей тормозной системы на два контура и автоматического отключения неисправного контура для сохранения запаса сжатого воздуха в исправном контуре. Двойной защитный клапан сохраняет запас сжатого воздуха в обоих контурах при нарушении работоспособности магистрали, соединяющей его с компрессором.

В корпусе 11 расположен поршень 4 с двумя обратными клапанами 3 и 5. К седлам, выполненным на поршне, обратные клапаны прижимаются пружинами 10 и 13. в центральном положении поршень 4 удерживается пружинами 2 и 6. В корпусе имеются также два упора 9 и 14, находящиеся под воздействием пружин 8 и 15. Полости упоров сообщаются с атмосферой. К выпуску 12 подводится воздух из компрессора, а выпуски 1 и 7 соединены с баллонами двух контуров рабочей тормозной системы.

В оздух из компрессора через обратные клапаны 3 и 5 поступает к выпускам 1 и 7 двух контуров системы. Когда давление воздуха в выпусках 1 и 7 станет равным давлению в выпуске 12, тогда зарядка обоих баллонов прекращается. Если, например, из-за неисправности произойдет снижение давления в контуре, подключенном к выпуску 1, то поршень 4 под действием разности давлений переместится влево. Клапан 3 прижмется к упору 14 и выпуск 1 с его контуром будет автоматически отключен от исправного контура.

13. РЕГУЛИРУЮЩАЯ АППАРАТУРА

Для регулирования скорости рабочего органа применяются дроссели. Дроссели представляют собой местное аэродинамическое сопротивление. По возможности изменения проходного сечения дроссели подразделяются регулируемые и нерегулируемые. Регулируемые дроссели (рис. 152) по конструктивному исполнению подразделяются на игольчатые (рис. 152, а), канавочные (рис. 152, б) и щелевые (рис. 152, в). На рис. 152, г представлено условное обозначение дросселей.

Очень часто необходимо регулировать скорость только в одном направлении, тогда параллельно с дросселем устанавливается обратный клапан.

На рис. 153 представлен дроссель с обратным клапаном типа В77-1. Аппарат работает следующим образом. Если сжатый воздух направляется в канал штуцера 6, обратный клапан 5 с резиновым уплотнительным кольцом преодолевает усилие пружины 4 и отжимается влево, обеспечивая свободное прохождение воздуха в канал корпуса 1 и далее на выход. При обратном движении воздуха обратный клапан 5закрывается и воздух проходит через паз в корпусе 1, эксцентричную расточку и кольцевую канавку в гильзе 3, радиальные сверления в штуцере 6. Сопротивление потоку воздуха определяется угловым положением паза в корпусе 1 относительно эксцентричной расточки в гильзе 3 и может регулироваться за счет поворота гильзы 3 относительно корпуса 1.

Назначение модулятора антиблокировочных систем - изменять давление воздуха в тормозных камерах в соответствии с командным сигналом от блока управ­лении. В пневматических тормозных приводах применяют электропневматические модуляторы давлении. Схема трехразового модулятора давления показана на рис. 154.

Корпус 1 модулятора имеет пять выводов: 2 - к тормозным камерам, 3 - к тормозному крану, 8,13 - в атмосферу, 11 - к баллону модулятора. Клапан 4 управляется соленоидом 5, а клапан 6 - соленоидом 7. 43 служит поршень 9, на котором выполнено сед­ло выпускного клапана. Выпускной клапан 10 установлен на одном штоке с впускным клапаном 12. При торможении клапан 6 закрыт. Сжатый воздух поступает от тормозного крана через открытый клапан 4 и заставляет пор­шень 9 опуститься вниз. При этом выпускной клапан 10 закрывает­ся, а впускной 12 открывается и через последний сжатый воздух из баллона модулятора поступает к тормозным камерам, приводя в д ей­ствие тормозные механизмы. Когда тормозной момент на колесе возрастает до значения, соответствующего блокировке колеса, один из датчиков подает сигнал на блок управления, по команде которого соленоид 7 открывает клапан 6 и давление воздуха над поршнем 9 уменьшается. Одновременно соленоид 5 закрывает кла­пан 4. Давление воздуха под поршнем и давление воздуха в тор­мозных камерах уменьшаются. Тормозной момент на колесе умень­шается, клапан 6 закрывается, а клапан 4 открывается. Цикл изменения тормозного момента на колесе повторяется. Какой то период времени давление воздуха под поршнем и давление возду­ха в тормозных камерах стабилизируются.

При растормаживании клапан 6 открывается и давление под поршнем 9 падает, обеспечивая выпуск воздуха через вывод 13 из обеих тормозных камер. Как видно, принцип действия модуля­тора аналогичен таковому у ускорительного клапана.

Редукторы (редукционные клапаны, регуляторы давления) служат для установки и автоматического поддержания требуемого рабочего давления более низкого, чем сетевое давление воздуха.

На рис. 155 представлен редуктор с механической установкой рабочего давления.

Принцип действия распределителя заключается в следующем. Воздух под рабочим давлением поступает в канал 2. Пружина 4 через толкатель 7 открывает клапан 1, и в канал 8 подается воздух, при этом давление на выходе возрастает. Одновременно выходное давление поступает под мембрану 6 и создает на ней усилие, направленное против усилия пружины 4. При достижении на выходе заданного рабочего давления наступает равновесие сил действующих на мембрану, и клапан 1 закрывается. При падении давления в канале 8 клапан 1 снова открывается, и давление вновь повышается до заданного значения. Таким образом, на выходе клапана поддерживается отн осительно постоянное давление.

Установка заданного давления осуществляется при помощи регулировочного винта 5, изменяющего натяг пружины 4. Для случая повышения выходного давления выше установленного предусмотрен дополнительный клапан 3 для выпуска излишнего давления в атмосферу. При повышении давления выше заданного происходит подъем мембраны 6 от толкателя 7, при этом клапан 3 открывается и происходит сброс воздуха в атмосферу, который продолжается до тех пор, пока давление на выходе редуктора не снизится до заданного рабочего давления.

На рис. 156 представлен редуктор с пневматическим управлением. Такие редукторы применят в пневмоприводах с условными проходами более 25 мм, в которых необходимое усилие пружины 4 резко возрастает. Поэтому вместо пружины в таких клапанах применяют пневматическое управление.

Регулятор давления устанавливаемый на автомобилях МАЗ-5335, выполняют по схеме, показанной на рис. 157. Воздух из компрессора подводится к корпусу К и, отжимая пружину обратного клапана 9, поступает в баллоны системы. Возрастающее давление воздуха в системе действует на диафрагму 4, которая прижимается к своему седлу усилием пружин 6 и 7. Натяг пружин регулируют болтом 8. Когда давление воздуха в системе достигает верхнего предела регулирования, тогда диафрагма отходит от седла и сжатый воздух поступает в полость над поршнем 2. Поршень перемещается в низ, сжимает возвратную пружину и своим штоком открывает клапан 3. Воздух из компрессора через открывшийся клапан 3 выпускается в атмосферу: компрессор переводится на режим холостого хода. При уменьшении давления воздуха до нижнего предела регулирования диафрагма 5 усилием пружин прижимается к седлу, давление воздуха над поршнем 2 падает, т.к. сжатый воздух черев дроссельное отверстие I выходит в атмосферу, поршень перемещается в верхнее положение, клапан 3 закрывается, и сжатый воздух вновь начинает поступать в систему.

На режиме холостого хода компрессора через дроссельное отверстие регулятора постоянно течет воздух. Если непосредственно за регулятором давления установить защитный клапан, то давление в трубопроводе вследствие его незначительной емкости будет быстро падать, предопределяя включение компрессора на режим нагрузки. Чтобы избежать частых переходов компрессора от режима холостого хода на нагрузку, когда давление воздуха в баллонах системы не требует этого, за регулятором давления устанавливают компенсационный бачок, который выполняет также роль "мокрого" ресивера.

В регуляторе имеется предохранительный клапан 10, выпускающий воздух в атмосферу при избыточном давлении (О,85−0,02) МПа в случае отказа регулятора.

Разобщительный кран (рис. 158) служит для перекрытия пневмолинии, соединяющей автомобиль-тягач с прицепом или полуприцепом.

П ри положении рукоятки крана вдоль его корпуса (рис. 158, а) толкатель 8 да­вит на шток 6, который, преодолевая сопротивление пружины 3, опускает клапан 4. При повороте рукоятки поперек корпуса (рис. 158,6) толкатель приподнимается, под действием возвратной пружины 5 шток отходит от клапана 4, и он под действием пружины 3 закрывается.

14. РАСЧЁТ ПНЕВМОПРИВОДА

Заданными условиями для расчёта пневмопривода являются: полезная нагрузка на штоке пневмоцилиндра F_п, ход поршня h, средняя скорость движения поршня v_cp и давление в пневмомагистрали Р_м.