Классификация, назначение, устройство и принцип работы вспомогательных элементов пневмоаппаратуры. Условное графическое обозначение на схемах

Длительная надежная работа пневматических приводов во многом зависит от степени подготовки воздуха. Процессы расширения и сжатия воздуха сопровождаются выделением и поглощение влаги. Выделившаяся влага способствует коррозии пневматических устройств. В то же время забираемый из атмосферы воздух содержит много не только влаги, но и пыли. Поэтому необходимо удалять из воздуха загрязнения, т. е. фильтровать его. Кроме того, смазывающая способность воздуха очень низка, поэтому для уменьшения сил трения в подвижных элементах пневматических устройств в сжатый воздух распыляют минеральные масла. Это к тому же препятствует коррозии металлов пневматических аппаратов.

Для подготовки воздуха к работе используются устройства отделения воздуха от пыли, устройства распыления масла, а также различные фильтры. Рассмотрим некоторые типы вспомогательных аппаратов пневмосистем.

Фильтры-влагоотделители (рис.а,б) предназначены для удаления из воздуха воды и твердых частиц загрязнений. В фильтре влагоотделителе, приведенном на рис. а, использован принцип расширения воздуха и выделения в этот момент пыли. Воздух, войдя в аппарат по каналу А в крышке 1, попадает далее в полость корпуса 2, где выделившаяся в результате расширения влага скапливается в полости колпака 5. После этого воздух проходит внутрь фильтрующего элемента 3, на котором удерживаются твердые частицы загрязнений, и выходит в пневмосеть по каналу Б. С помощью линзы 4 можно наблюдать за уровнем накопившейся влаги.

Фильтр-влагоотделитель, показанный на рис б, инерционного действия. На входе А воздуха установлена крыльчатка б, которая закручивает поток воздуха. Под действием инерционных сил крупные частицы загрязнений и капли воды осаждаются на стенках корпуса 2 и стекают вниз к пробке 4. Далее воздух проходит внутрь фильтрующего элемента З и выходит в пневмосеть по каналу Б в крышке 1. Отражатель 5 предотвращает захват потоком воздуха воды со дна корпуса 2. Отстой жидкости с крупными частицами загрязнения сливают с помощью пробки 4.

На рис. в показано условное обозначение фильтров-влагоотделителей согласно ГОСТ.

При сжатии воздуха компрессорами его температура значительно повышается и для охлаждения в системе подготовки воздуха (см. рисунки) устанавливают холодильники (рис. а), в которых выпадает роса, и результате в пневмосеть поступает воздух с меньшим содержанием влаги.

Для сушки воздуха используют также такие эффекты, как абсорбция и адсорбция. Когда влажный воздух проходит через абсорбент, происходит его взаимодействие с водяными парами, вследствие чего он разлагается и увлекает с собой воду (рис. б).

Адсорбция — это поглощение влаги специальным веществом. При этом само оно не разлагается. В качестве адсорбента часто используют силикагель (рис. в). Однако абсорбция и адсорбция создают на пути воздуха довольно большое сопротивление, что сужает область применения этого способа.

Редуцирование (понижение) давления из-за понижения температуры воздуха при его расширении также способствует выделению росы и снижению влаги в воздухе. Поэтому в редукционных клапанах (рис. г) может конденсироваться некоторое количество влаги.

В качестве фильтров, предназначенных для очистки воздуха от твердых частиц загрязнений, используют сетки с мелкими ячейками, бумагу, ткань. Такие фильтрующие элементы называют поверхностными поскольку загрязнения задерживаются их поверхностью. Фильтрующие элементы в виде картона, войлока, металлокерамики, пакетов из поверхностных фильтров называют часто объемными, так как загрязнения задерживаются как поверхностью, так и толщей материала фильтрующего элемента.

Фильтрацию считают грубой, если задерживаются частицы размером 60 мкм и более, нормальной, если ТОНКОСТЬ фильтрации составляет 25—60 мкм, и тонкой при 5—25 мкм.

Смазывающую способность воздуха повышают добавлением в него минеральных масел путем их распыления. Для этого используют устройства, называемые маслораспылителями Они бывают фитильного (рис. а) или эжекторного (рис. 6) типа. Устроены они несложно: корпуса 2 из прозрачного материала, Крышки 1 и устройства, обеспечивающего распыление масла (фитиля З или сопла с прозрачным Колпачком 5 и трубками 4 и 6). Масло в устройствах фитильного типа распыляется за счет подачи в поток воздуха, идущего из канала А в канал Б, капель масла, поднимающихся по фитилю З за счет действия капиллярных сил.

Действие маслораспылителей эжекторного типа происходит за счет динамического действия потока воздуха. Воздух подается в канал А (рис. 6). Часть его идет в сопло С, другая часть по каналу К в полость над уровнем масла, вследствие чего на масло действует давление воздуха, что способствует его лучшему вытеснению в трубку 4. В то же время та часть потока, которая поступает в сопло С, разгоняется, вследствие чего в полости колпачка создается некоторое разрежение. Поэтому масло по трубке 4 поднимается в трубку 6, попадает в полость колпачка и по вертикальному каналу поступает в сопло, где оно подхватывается потоком воздуха, распыляется в нем и вместе с ним поступает в рабочие полости пневмоустройств привода. Наличие прозрачных колпачка 5 и корпуса 2 обеспечивает визуальный контроль за работой маслораспылителя.

№ 42 Состав, место установки и оборудование на схемах блоков подготовки сжатого воздуха.

Пневматический привод лучше, чем другие виды привода, приспособлен к эксплуатации в особо тяжелых условиях, когда во время рабочего процесса возможно частое реверсирование, внезапные остановки, резкие колебания внешней нагрузки, сопровождаемые динамическими ударами и вибрациями.

В воздухе всегда имеется некоторое количество водяного пара, который при определенных условиях может выделяться из воздуха и конденсироваться на рабочих поверхностях пневматических устройств. Возможное количество влаги (водяного пара) в воздухе (масса водяного пара, приходящаяся на 1 м воздуха) зависит от, температуры и давления. С повышением температуры максимально возможное количество влаги, которое может содержаться в воздухе (допустимое насыщение воздуха водяным паром), увеличивается, а с понижением температуры — уменьшается. Или другими словами, с повышением температуры относительная влажность (отношение массы водяного пара в единице объема к максимально возможной его массе в том же объеме при той же температуре и том же давлении) уменьшается, а при понижении температуры — увеличивается. Если при уменьшении темпера туры относительная влажность будет больше 100%, то из воздуха выпадет конденсат. Повышение давления воздуха сопровождается увеличением его влажности и повышением температуры.

При расширении сжатого воздуха не только понижается температура, но и увеличивается возможность выделения конденсата. Для безотказной работы пневматических систем осуществляют подготовку воздуха. В систему подготовки воздуха (рисунок) входят компрессор 1 , на всасывающей линии которого установлен фильтр._2 с целью предохранения компрессора от преждевременного изнашивания в результате попадания пыли. Воздухозаборник З устанавливают вдали от источников загрязнения воздуха. Сжатый компрессором воздух охлаждается обычно водяным холодильником 4. При охлаждении из воздуха выделяется 70— 8 влаги и со 100%-ной относительной влажностью сжатый воздух собирается в ресивере 5. Ресивер аккумулирует запасы сжатого воздуха и сглаживает пульсации давления. В ресивере также конденсируется некоторое количество влаги, которое по мере накопления автоматически удаляется через вентиль б. Предохранительный клапан 7, установленный на ресивере, ограничивает повышение давления в ресивере при выходе из строя системы автоматики 8, которая управляет работой электродвигателей компрессоров.

При достижении верхнего установленного давления контактный манометр 9 отключает электродвигатели 10 и включает их при уменьшении давления до нижнего установленного предела. Далее установлен маслоотделитель 11, влагоотделитель 12, в которых отделяется из воздуха масло и влага, оставшиеся после конденсации их большей части в холодильнике и ресивере. давление в воздушной линии устанавливается и поддерживается с по мощью регулятора давления 13. Часто перед распределительным коллектором 15, направляющим воздух к приводам, устанавливают дополнительный ресивер 14 меньшей емкости, чем ресивер 5.

Силовые пневматические приводы автоматизированного оборудования обычно работают при давлении питания 0,4—1 МПа. для систем и устройств пневмоавтоматики применяют, кроме указанного, еще два диапазона давления: низкий (0,0012— 0,005 МПа) и средний или нормальный (0,118—0,175 МПа). давление низкого диапазона используют для питания струйной пневмоавтоматики и питания мембранных вычислительных устройств.

№43 Пневмогидравлический привод, устройство, принцип работы. Применение в станках и роботах.

Автоматическое управление приводом есть программное управление. По характеру управления приводы автоматизированного оборудования условно можно разделить на приводы с непрерывным и периодическим (циклическим) управлением.

Приводы с непрерывным программным управлением широко применяют в системе стабилизации процессов или параметров, которые изменяются или могут изменяться под воздействием внешних условий.

Пневмогидравлические приводы в основном состоят из силового гидравлического привода и пневматических управляющих устройств. На рисунке приведена схема автомата продольной стабилизации полета самолета . На оси гироскопа 1, которая

занимает постоянное положение относительно земли, закреплена заслонка 2, кромки которой могут перекрывать каналы в коллекторе 3. Коллектор связан с корпусом самолета. В нейтральном положении заслонки относительно коллектора давление в полостях управляющего пневмоцилиндра 4 таково, что мембрана находится в среднем положении, Распределитель 5, связанный штоком с мембраной, также находится в среднем положении. Полости гидроцилиндра 6 замкнуты. Поршень и руль, связанные между собой штоком и рычагом, неподвижны.

Если под воздействием внешних сил самолет изменит свое положение относительно оси гироскопа, например наклонится по часовой стрелке, то коллектор своей правой стороной надвинется на заслонку. Количество воздуха, поступающего в правую полость управляющего пневмоцилиндра, уменьшится, а в левую — увеличится. давление в правой полости уменьшится, а в левой — увеличится. Мембрана прогнется вправо и переместит вправо гидравлический распределитель. Правая полость гидравлического цилиндра соединится с напорной магистралью, а левая — со сливом. Поршень придет в движение и повернет руль так, чтобы самолет мог бы восстановить свое положение. Вместе с ним восстановит свое положение и коллектор. Программное направление полета задается пилотом с помощью тяги 7. Программный сигнал складывается с сигналом обратной связи, служащей для обеспечения плавной работы системы.

Схема пневмогидравлического привода числового программного управления приведена на рис а. Программа работы привода, записанная на перфорированной ленте 1, считывается пневматическим бесконтактным устройством 2 и вводится в блок сравнения БС. Одновременно в блок сравнения поступает информация от датчика обратной связи З о фактическом положении исполнительного органа 4 привода. Блок сравнения сравнивает заданную информацию с фактической. и выдает сигналы рассогласования, которые усиливаются и поступают в рабочие коллекторы пневмопреобразователя 5.

Шток преобразователи приводит в движение заслонку 6. Заслонка поворачивается, например, по часовой стрелке, прикрывает левое сопло и увеличивает проходное сечение правого сопла давление перед левым соплом увеличивается, а перед правым — уменьшается. В результате этого увеличивается давление в канале после дросселя 7 и в левой полости управления распределителя 9. Одновременно давление в канале за дросселем 8 и правой полости управления распределителя 9 уменьшается. Равновесие сил, действующих на торцы распределителя, нарушается, и распределитель перемещается вправо, соединяя напорную линию с линией а. При этом линия б соединяется со сливной линией. В рабочих полостях гидродвигателя 10 возникает перепад давления, который приводит во вращение ротор и связанный с ним через редуктор 11 ходовой винт 12. Ходовой винт перемещает, например, стол станка.

Фактическое перемещение контролируется датчиком положения 3. Некоторому перемещению рабочего органа соответствует один импульс датчика положения. Перемещение, соответствующее одному импульсу, называют разрешающей способностью датчика. Разрешающая способность может составлять несколько десятков микрометров. Как только число импульсов, поданных датчиком, будет соответствовать числу, заданному программой, сигналы х и у, выходящие из блока сравнения, станут одинаковыми. Мембрана преобразователя 5 установится в нейтральном (среднем) положении, заслонка б также установится в среднем положении, давления в торцовых полостях управления распределителя 9 уравновесятся. Под действием центрирующих пружин распределитель устанавливается в среднем положении и перекрывает линии а и 6. Гидродвигатель остановится. Если в результате инерции движущихся частей произойдет перебег, то блок сравнения выдаст сигналы на возврат и гидродвигатель вернет исполнительный орган 4 в заданное положение.

Принцип действия считывающих пневматических устройств показан на рис. 6, в. Устройство, изображенное на рис. 6, состоит из приемных 1 и подающих 2 сопл каждой дорожки. Оси подающих и приемных сопл расположены на одной линии. Если между подающими й приемными соплами нет преграды, то большая часть струи воздуха из подающего сопла попадает в приемное и в канале, соединенном с приемным соплом, поднимется давление воздуха (что соответствует сигналу 1. Если же между приемным и подающим соплом возникает преграда (будет отсутствовать перфорация в ленте), то давление в приемном сопле будет равно атмосферному, что расценивается как сигнал, равный нулю.

В считывающем устройстве, изображенном на рис. 8, приемных сопл нет. Воздух из коллектора поступает к дросселю 1, далее в камеру, имеющую два выхода. Один соосный выход 2 направлен к перфорированной ленте, второй регистрирующий З соединяется с входом в систему управления. Если перед выходом 2 не будет преграды, то давление в камере после дросселя 1 будет минимальным, что может расцениваться как сигнал, равный нулю. Если перед выходом 2 появится преграда, то давление в камере после дросселя 1 повысится , повысится и в каналах, соединенных с выходом З, что будет соответствовать сигналу, равному единице. Следует отметить, что считывающее устройство, построенное по этой схеме, потребляет несколько меньшее количество воздуха.

Сигнал, полученный с пневматического с устройства, может быть преобразован не только в пневматический, но и в электрический.