Выбор типа привода

Выбор типа привода зависит от условий работы исполнительного механизма, для которого он предназначен.

Электропривод широко применяется в условиях относительно длительной непрерывной работы механизма: различные станки, транспортеры, вентиляторы, насосы, компрессоры, конвейеры и т.д.

Гидропривод используется в механизмах, требующих больших усилий при относительно небольших (ограниченных) перемещениях: современные экскаваторы, дорожно-строительные и грузоподъемные машины (бульдозеры, грейдеры, скреперы, подъемники, домкраты и т.д), роботы, манипуляторы, гидроусилители (в частности в управлении тяжелыми машинами) и др.

Пневмопривод \аналогичен работе гидропривода, но более «мягок» в усилии на выходе, поэтому его целесообразно применять в механизмах, в которых необходимо подстраиваться к усилию на выходе. Например, двери пассажирского транспорта.

Пневмопривод обладает большим быстродействием по сравнению с гидроприводом, поэтому его применяют в механизмах типа отбойного молотка, различного рода вибраторах, в пневмоинструменте.

Общие сведения о применении газов в технике

Любой объект, в котором используется газообразноевещество, можно отнести к газовым системам. Посколькунаиболее доступным газом является воздух, состоящий из смесимножества газов, то его широкое применение для выполненияразличных процессов обусловлено самой природой. В переводес греческого pneumatikos - воздушный, чем и объясняетсяэтимологическое происхождение названия пневматическиесистемы. В технической литературе часто используется болеекраткий термин - пневматика.

Пневматические устройства начали применять еще вглубокой древности (ветряные двигатели, музыкальныеинструменты, кузнечные меха и пр.), но самое широкоераспространение они получили вследствие создания надежныхисточников пневматической энергии - нагнетателей, способныхпридавать газам необходимый запас потенциальной и (или)кинетической энергии.

Пневматический привод, состоящий из комплексаустройств для приведения в действие машин и механизмов,является далеко не единственным направлением использованиявоздуха (в общем случае газа) в технике и жизнедеятельностичеловека. В подтверждение этого положения кратко рассмотримосновные виды пневматических систем, отличающихся как поназначению, так и по способу использования газообразноговещества.

По наличию и причине движения газа все системы можноразделить на три группы.

К первой группе отнесем системы с естественнойконвекцией (циркуляцией) газа (чаще всего воздуха), гдедвижение и его направление обусловлено градиентамитемпературы и плотности природного характера, например,атмосферная оболочка планеты, вентиляционные системыпомещений, горных выработок, газоходов и т.п.

Ко второй группе отнесем системы с замкнутымикамерами, не сообщающимися с атмосферой, в которых можетизменяться состояние газа вследствие изменения температуры,объема камеры, наддува или отсасывания газа. К ним относятсяразличные аккумулирующие емкости (пневмобаллоны),пневматические тормозные устройства (пневмобуферы),всевозможные эластичные надувные устройства,пневмогидравлические системы топливных баков летательныхаппаратов и многие другие. Примером устройств сиспользованием вакуума в замкнутой камере могут бытьпневмозахваты (пневмоприсоски), которые наиболееэффективны для перемещения штучных листовых изделий(бумага, металл, пластмасса и т.п.) в условияхавтоматизированного и роботизированного производства.

К третьей группе следует отнести такие системы, гдеиспользуется энергия предварительно сжатого газа длявыполнения различных работ. В таких системах газперемещается по магистралям с относительно большойскоростью и обладает значительным запасом энергии. Онимогут быть циркуляционными (замкнутыми) ибесциркуляционными. В циркуляционных системахотработавший газ возвращается по магистралям к нагнетателюдля повторного использования (как в гидроприводе).

Применение систем весьма специфично, например, когданедопустимы утечки газа в окружающее пространство илиневозможно применение воздуха из-за его окислительныхсвойств. Примеры таких систем можно найти в криогеннойтехнике, где в качестве энергоносителя используютсяагрессивные, токсичные газы или летучие жидкости (аммиак,пропан, сероводород, гелий, фреоны и др.).

В бесциркуляционных системах газ может бытьиспользован потребителем как химический реагент (например, всварочном производстве, в химической промышленности) иликак источник пневматической энергии. В последнем случае вкачестве энергоносителя обычно служит воздух. Выделяют триосновных направления применения сжатого воздуха.

К первому направлению относятся технологическиепроцессы, где воздух выполняет непосредственно операцииобдувки, осушки, распыления, охлаждения, вентиляции,очистки и т.п. Очень широкое распространение получилисистемы пневмотранспортирования по трубопроводам, особеннов легкой, пищевой, горнодобывающей отрасляхпромышленности. Штучные и кусковые материалытранспортируются в специальных сосудах (капсулах), апылевидные в смеси с воздухом перемещаются на относительнобольшие расстояния аналогично текучим веществам.

Второе направление - использование сжатого воздуха впневматических системах управления (ПСУ) дляавтоматического управления технологическими процессами(системы пневмоавтоматики). Это направление получилоинтенсивное развитие с 60-х годов благодаря созданиюуниверсальной системы элементов промышленнойпневмоавтоматики (УСЭППА). Широкая номенклатураУСЭППА (пневматические датчики, переключатели,преобразователи, реле, логические элементы, усилители,струйные устройства, командоаппараты и т.д.) позволяетреализовать на ее базе релейные, аналоговые и аналого-релейные схемы, которые посвоим параметрам близки кэлектротехническим системам. Благодаря высокой надежностиони широко используются для циклового программногоуправления различными машинами, роботами вкрупносерийном производстве, в системах управлениядвижением мобильных объектов.

Третьим направлением применения пневмоэнергии,наиболее масштабным по мощности, является пневматическийпривод, который в научном плане является одним из разделовобшей механики машин. У истоков теории пневматическихсистем стоял И.И. Артоболевский. Он был руководителемИнститута машиноведения (ИМАШ) в Ленинграде, где под егоруководством в 40-60-х годах систематизировались иобобщались накопленные сведения по теории и проектированиюпневмосистем. Одной из первых работ по теории пневмосистембыла статья А.П. Германа "Применение сжатого воздуха вгорном деле", опубликованная в 1933 г., где впервые движениерабочего органа пневмоустройства решается совместно стермодинамическим уравнением состояния параметров воздуха.

Значительный вклад в теорию и практику пневмоприводоввнесли ученые Б.Н. Бежанов, К.С. Борисенко, И.А. Бухарин,А.И. Вощинин, Е.В. Герц, Г.В. Крейнии, А.И. Кудрявцев, В.А.Марутов, В.И. Мостков, Ю.А. Цейтлин и другие.