Основные понятия о пневматических устройствах и пневмоприводах назначение пневмопривода и его структурный состав

Пневматические системы управления и пневмоприводы наряду с электрическими и гидравлическими являются одним из наиболее эффективных средств автоматизации и механизации производственных процессов. Преимущества пневматики особенно проявляются при механизации и автоматизации наиболее часто встречающихся операций: зажима деталей, их фиксации, кантования, сборки, контроля линейных разме­ров, транспортирования, упаковки и др. Применение пневматики позволяет исключить или свести до минимума участие человека в тяжелых и монотонных работах.

Широкому внедрению пневматики способствуют относительная простота конструкции и эксплуатационного обслуживания;

надежность работы в широком диапазоне температур, высокой влажности и запыленности окружающей среды; пожаро- и взрывобезопасность; большой срок службы, высокая скорость перемещения исполнительных устройств (линейного до 15 м/с, вращательного до 100000 об/мин); легкость получения и относительная простота передачи энергоносителя (сжатого воздуха); возможность снабжения им большого числа потребителей от одного источника; отсутствие необходимости в защитных устройствах при перегрузке.

К недостаткам пневматики следует отнести сравнительно малую скорость передачи сигнала по пневматическим линиям на большие расстояния; сложность обеспечения плавного перемещения рабочих органов при колебаниях нагрузки и высокая стоимость выработки сжатого воздуха. Кроме того, обычное рабочее давление сжатого воздуха в сетях до 0,6 МПа приводит по сравнению с гидравликой к большим размерам исполнительных устройств цилиндров.

Пневматическая система — это техническая система, состоящая из устройств, находящихся в контакте со сжатым воздухом.

Пневмопривод—это совокупность устройств, в число кото­рых входит один или несколько пневмодвигателей, предназначенных для приведения в движение механизмов машин посредством сжатого воздуха. В пневмопривод обязательно должен входить пневматический двигатель (пневмодвигатель). Пневмодвигатель может быть поступательного, вращательного или поворотного движения.

Если говорят о пневмодвигателе поступательного движения, то имеют в виду поршневой или мембранный пневмоцилиндр. Вращательное движение в пневмоприводе осуществляют пневмомотором непрерывного вращения пластинчатого, шестеренного, поршневого или винтового типа. Иногда необходимо осуществить поворотное движение на угол, меньший 360°. Это движение выполняют поворотными пневмодвигателями пластинчатого или поршневого типа.

В машиностроении применяют пневмопривод с разомкнутой циркуляцией сжатого воздуха. Это означает, что сжатый воздух после совершения рабочего цикла через выхлопные линии выбрасывается в атмосферу. В большинстве случаев для обеспечения заданного закона пневмопривод должен быть регулируемым. Регулируемость пневмопривода обеспечивается контрольно-регулирующей аппаратурой.

Получение сжатого воздуха теоретический процесс поршневого компрессора

В пневматических сетях в машиностроении приме­няют сжатый воздух с давлением до 1 МПа. Для выработки сжатого воздуха применяют компрессоры различных типов. Практика эксплуатации компрессоров показала, что для машиностроительных производств, в том числе и станкостроительных, с потребностью в сжатом воздухе до 15000 ... 20000 м³/ч и давлением до 0,7 МПа рациональным является применение поршневых компрессоров. На рис. 5.4 представлена схема работы поршневого компрессора, где показан цикл, при котором линия сжатия располагается над линией расширения. При работе компрессора расходуется энергия, вызывающая сжатие воздуха и его нагревание.

Р ассматривая сжатие воздуха в компрессоре как политропный процесс, можно записать зависимость температуры и давления в конце цикла сжатия T₂=T₁

Возрастающую конечную температуру сжатого воздуха снижают применением охлаждения при постоянном давлении, используя зависимость v₁/v₂ = Т₁/Т₂.

При движении поршня из крайнего правого положения влево в правой полости цилиндра создается разрежение с давлением р\ и при этом че­рез клапан 2 из атмосферы в правую полость засасывается воздух. Одновременно в левой полости цилиндра воздух сжимается до давления pi и в конце сжатия через клапан 4 он поступает в нагнетательный трубопровод к потребителю. При обратном движении поршня в левой полости цилиндра создается разрежение с давлением p₁, вследствие чего закрывается клапан 4 и открывается клапан 1, через который засасывается воздух. Одновременно в правой полости цилиндра воз­дух сжимается, и при достижении давления закрывается клапан 2 и открывается клапан 3. Сжатый воздух из правой поло­сти поступает в нагнетательный трубопровод.

Изображенная в рv координатах диаграмма относится к левой полости цилиндра. Линия ВС представляет собой линию сжатия, линия CD—нагнетания, а линия DA—падения давления.