Шпоры по дисциплине Гидропневмопривод - файл n1.docx

приобрести
Шпоры по дисциплине Гидропневмопривод
скачать (8077 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.docx8078kb.15.09.2012 13:27скачать

n1.docx

  1   2   3   4   5   6   7
1. Пневматические исполнительные устройства. Пневмоцилиндры, роторные и турбинные пневмодвигатели.

Пневматическим устройством - называют устройство, в котором в качестве рабочего тела используется сжатый газ, физические свойства газа проявляются в виде давления на поверхность твердых звеньев устройства или в виде аэродинамических эффектов.

Пневмопривод представляет собой систему взаимосвязанных пневмоустройств, предназначенных для приведения в движение рабочих органов машин или рабочих звеньев механизмов. Пневмоустройства в приводах могут быть связаны между собой пневматическими линиями (трубопроводами) и механизмами (шарнирно-рычажными, зубчатыми, кулачковыми и т. д.).

Исполнительные устройства предназначены для преобразования энергии сжатого воздуха в энергию движения рабочих органов машины.

Пневмодвигатель (от греч.pnйuma — дуновение, воздух), пневматический двигатель, пневмомотор — энергосиловая машина, преобразующая энергию сжатого воздуха в механическую работу.

Роторный пневмодвигатель.



Вращательное движение (поворот на угол больше 360°) может быть выполнено различными моторами. Пневмомоторы бывают пластинчатого, шестеренного, радиально-и аксиально- поршневого типа.

Пневмомотор пластинчатого типа состоит (рис. 5.15, а) из эксцентрично расположенных статора / и ротора 2. В продольных пазах ротора перемещается несколько пластин 3. Статор с торцов закрывают крышками, в которых имеются отверстия для впуска и выхлопа воздуха. Участок ВВ' статора является впускным, а участок СС—выхлопным. При движении от точки А по направлению к впускному участку статора пластина а преодолевает сопротивление сжатого воздуха.

В машиностроении при автоматизации чаще применяют в качестве пневмодвигателей пневматические цилиндры (пневмоцилиндры). Конструкция поршневых пневмоцилиндров аналогична конструкции гидравлических цилиндров. Отличие заключается в том, что внутренние поверхности пневмоцилиндра должны иметь покрытия, предохраняющие пневмоцилиндр от коррозии. Крышки цилиндров изготавливают из алюминия, а гильзу и шток из стали с упрочняющими поверхность антикоррозийными покрытиями.

Мембранные пневмоцилиндры применяют в зажимных, фиксирующих, переключающих и тормозных устройствах станков, прессов, в сварочных и других машинах. Преимуществом мембранных пневмоцилиндров является простота изготовления, нечувствительность к чистоте сжатого воздуха и окружающей среды и подаче смазочного материала.

По принципу действия обычно различают объёмные и турбинные пневмодвигатели.
По направлению движения — линейные (поршневые, баллонные, мембранные и другие) и поворотные (поршневые и лопастные).

В объёмных пневмодвигателях механическая работа совершается в результате расширения сжатого воздуха в цилиндрах поршневой машины, в турбинных — в результате воздействия потока воздуха на лопатки турбины (в первом случае используется потенциальная энергия сжатого воздуха, во втором — кинетическая энергия).

Наибольшее распространение получили объёмные пневмодвигатели (поршневые, ротационные и камерные (баллонные)).

Пневмодвигатель применяются для привода различных инструментов (дрелей, гайковёртов, отбойных молотков, шлифовальных головок), обеспечивая безопасность работы во взрывоопасных местах (со скоплением газа, угольной пыли), в среде с повышенным содержанием влаги.
2.Основные элементы и схемы пневмоприводов.

Пневматический привод- совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение машин и механизмов посредством энергии сжатого воздуха. Обязательными элементами пневмопривода являются компрессор (генератор пневматической энергии) и пневмодвигатель.

Пневмопривод, подобно гидроприводу, представляет собой своего рода «пневматическую вставку» между приводным двигателем и нагрузкой (машиной или механизмом) и выполняет те же функции, что и механическая передача (редуктор, ремённая передача, кривошипно-шатунный механизм

Основное назначение пневмопривода, как и механической передачи, — преобразование механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки (преобразование вида движения выходного звена двигателя, его параметров, а также регулирование, защита от перегрузок и др.).

В общих чертах, передача энергии в пневмоприводе происходит следующим образом:

  1. Приводной двигатель передаёт вращающий момент на вал компрессора, который сообщает энергию рабочему газу.

  2. Рабочий газ после специальной подготовки по пневмолиниям через регулирующую аппаратуру поступает впневмодвигатель, где пневматическая энергия преобразуется в механическую.

  3. После этого рабочий газ выбрасывается в окружающую среду, в отличие от гидропривода, в котором рабочая жидкость по гидролиниям возвращается либо в гидробак, либо непосредственно к насосу.

В зависимости от характера движения выходного звена пневмодвигателя (вала пневмомотора или штока пневмоцилиндра), и соответственно, характера движения рабочего органа пневмопривод может быть вращательным или поступательным. Пневмоприводы с поступательным движением получили наибольшее распространение в технике.

Типовая схема пневмопривода

http://bits.wikimedia.org/skins-1.17/common/images/magnify-clip.png

Типовая схема пневмопривода: 1 — воздухозаборник; 2 — фильтр; 3 — компрессор; 4 — теплообменник (холодильник); 5 — влагоотделитель; 6 — воздухосборник (ресивер); 7 — предохранительный клапан; 8- Дроссель; 9 — маслораспылитель; 10 — редукционный клапан; 11 — дроссель; 12 — распределитель; 13 пневмомотор; М — манометр.

Воздух в пневмосистему поступает через воздухозаборник.

Фильтр осуществляет очистку воздуха в целях предупреждения повреждения элементов привода и уменьшения их износа.Компрессор осуществляет сжатие воздуха.

Поскольку, согласно закону Шарля, сжатый в компрессоре воздух имеет высокую температуру, то перед подачей воздуха потребителям (как правило, пневмодвигателям) воздух охлаждают в теплообменнике (в холодильнике).Чтобы предотвратить обледениение пневмодвигателей вследствие расширения в них воздуха, а также для уменьшения корозии деталей, в пневмосистеме устанавливают влагоотделитель.Воздухосборник служит для создания запаса сжатого воздуха, а также для сглаживания пульсаций давления в пневмосистеме. Эти пульсации обусловлены принципом работы объёмных компрессоров (например, поршневых), подающих воздух в систему порциями.Вмаслораспылителе в сжатый воздух добавляется смазка, благодаря чему уменьшается трение между подвижными деталями пневмопривода и предотвращает их заклинивание.

В пневмоприводе обязательно устанавливается редукционный клапан, обеспечивающий подачу к пневмодвигателям сжатого воздуха при постоянном давлении.

Распределитель управляет движением выходных звеньев пневмодвигателя.

В пневмодвигателе (пневмомоторе или пневмоцилиндре) энергия сжатого воздуха преобразуется в механическую энергию.
3.Пневматические распределительные устройства.

Обратные пневмоклапаны предназначены для пропускания сжатого воздуха только в одном направлении (рис. 5.25). Клапан 3 находится в корпусе 2 и в свободном состоянии прижимается пружиной 4 к седлу (проход от отверстия 5 к отверстию 1 закрыт)1. При подаче воздуха в отверстие / клапан 3 отодвигается от седла, открывая проход к отверг стию 5

Клапан быстрого выхлопа (рис. 5.20) служит для повышения быстродействия пневмоприводов путем уменьшения сопротивления выхлопной линии. Применение такого клапана(рис. 5 26, в) обеспечивает увеличение скорости втягивания штока пневмоцилнндра / пол действием пружины. При включении иневморасиределителя 5 сжатый воздух проходит через клапан быстрого выхлопа .7, который пропускает его в поршневую полость цилиндра ло трубопроводу 2% обеспечивая перемещение поршня влево.

При выключении пневмсраспределителя 5 давление в трубопроводе 4 падает, клапан быстрого выхлопа переключается, обеспечивая выпуск позлуха из полости пневмоцилнндра в атмосферу, минуя трубопровод 4 к иисвмораспредслигель 5.

На рис. 5.26,а показанаrxewa клапана быстрого выхлопа. Отверстие 2 клапана присоединяется к полости цилиндра. Ока- тый воздух от распределителя подводится к отверстию /. Отверстие 3 соединяется с атмосферой. На рис. 5.26, о показано положение клапана быстрого выхлопа при наполнении полости пневмоцилнндра сжатым воздухом. На рис. 5.26,6 показано положение клапана при быстром опорожнении этой же полости цалмндра.

Пневмоклаланы последовательности предназначены для контроля рабочего цикла по давлению (разности давлений) в пневматических системах управления путем подачи пневматического сигнала при возрастании контролируемого давления (разности давлений) до заданной величины. Такие клапаны применяют также для переключения пневматически управляемых узлов в системах, когда нельзя использовать конечные выключатели (например при переменной длине хода поршня).



На рис. 5.27 приведена конструкция активного клапана последовательности. Чтобы избежать ложного сигнала до начала и при движении порш- Ца ня цилиндра, предусмо- 3}- трен дифференциальный поршень 2, полости которого сообщаются с напорной (отверстие Цп) и выхлопной (отверстие Цй) полостями цилиндра. Так как до начала движения и при движении поршня цилиндра разность дав- лений в его полостях меньше, чем после окончания хода, дифференциальный поршень 2 на- Рис. 5.27. Пнсвмоклапап последовательности дежно удерживается в

верхнем положении пружиной 3, настраиваемой винтом 5, и давлением в выхлопной полости, действующим на большую площадь поршня 2.

После прохода поршня цилиндра в крайнее положение и его останова давление в напорной полости становится равным давлению в магистрали, а в выхлопной полости — атмосферному. Вследствие этого поршень 2, преодолевая действие пружины 3> перемещается вниз и через толкатель 4 перемешает клапан У, тем самым соединяя его выход 0 с каналом питания П. На выходе образуется пневматический сигнал, который может использоваться для реверса этого пневмоцилиндра или управления пяГттпй ппугих элементов схемы.

4 Пневмоаппараты

Пневмоаппараты предназначены для управления давлением и расходом воздуха Взависимости от назначения они подразделяются на следующие категории

  1. распределители информационные (входные) устройства, логико-вычислительные устройства и усилители мощности.

  2. обратные клапаны.

  3. регуляторы расхода,

  4. клапаны давления

  5. запорные вентили

Распределитель управляет процессом прохождения пневматического сигнала давления или расхода воздуха Он запирает, открывает или изменяет направление движения сжатого воздуха

Распределители различаются

  1. по числу присоединенных линий 2-линейные. линейные. 4-линейные и т д.

  2. по числу позиций переключения 2 позиционные 3 позиционные и т д

  3. по способу приведения в движение с мускульным управлением с механическим управлением с пневматическим управлением с электрическим управлением

  4. по способу возврата в исходное положение с пружинным возвратом, с возвратом при помощи давления

Например входные устройства могут управляться с помощью роликового рычага для того, чтобы опрашивать положение штока поршня



Рис 23-распределитель с роликовым рычагом,3/2-распределитель с ломающиися роликовым рычагом

В качестве логию-вычислительного устройства распределитель используется например для выключения или выключения выходного сигнала, которое осуществляется под действием входного сигнала


рис 2 5 Пневматический 5G-распределитель с двусторонний пневматическим и вспомогательным ручным управлением

Обратный клапан

Обратный клапан обеспечивает прохождение воздуха только в одном направлении Этот принцип находит применение, например, в клапанах быстрого выхлопа или логических элементах 'ИЛИ" Обратный клапан как базовый элемент используется и в других типах клапанов, которые представлены на рис 2 6



Рис 2 6 Обратный клапан и другие «клапаныпостроенные но его бах

Регуляторы расхода

Регулятор расхода или дроссель запирает или дросселирует лото* и тем самым управляет расходом сжатого воздуха В идеальном случае можно регулировать дроссель бесступенчато от полного открытия до полного закрытия Дроссель должен устанавливаться по возможности в непосредственной близости от исполнительного устройства и регулироваться по мере необходимости в ходе эксплуатации Если параллельно с дросселем включить обратный клапан, тогда в одном из направлений будет ограничиваться расход воздуха а в противоположном направлении расход будет максимальным




Рис 2 9 Клапан выдержки времени

В зависимости от настройки дроссельного винта в емкость поступает больший или меньший расход воздуха После достижения необходимого давления срабатывания ^-распределитель включается на проход воздуха Он остается в этом положении до тех пор. пока действует сигнал управления К другим модулям в состав которых входит несколько клапанов относятся, например

  1. устройства управления с двумя входами,

  2. эадатчики тактов.

  3. тактовые цепочки.

  4. устройства памяти

5.Пневмоприводы транспортно - технологических машин.

Комплексная механизация и автоматизация технологических процессов при изготовлении деталей имеет целью повышение качества, производительности, коэффициента загрузки оборудования, улучшения условий труда, экономических показателей производства.

Для сокращения вспомогательного времени при механической обработке деталей на металлорежущих станках автоматизации подвергают такие операции, как установка, закрепление и снятие обрабатываемой заготовки, смена и замена инструментов, контроль деталей на станке, транспортирование и подача в рабочую зону обрабатываемых заготовок, очистка металлорежущего инструмента от стружки и ее удаления от станка и т.д. Для этих целей широкое применение в технических системах находят гидравлические и пневматические приводы.

Гидропривод обладает малой инерционностью подвижных частей, что обеспечивает его высокое быстродействие и позволяет быстро реверсировать и тормозить исполнительное устройство. Гидропривод имеет в 3-10 раз меньшую массу и габаритные размеры, чем электропривод. Он обеспечивает бесступенчатое регулирование скорости движения, долговечен, конструкция устройств, предотвращающих его поломку при перегрузке, проста и надежна. Гидропривод позволяет легко обеспечивать автоматизацию циклов движений. КПД гидродвигателей находится в пределах 85-95 %, что выше, чем у электрических машин.

В станках с ЧПУ гидроприводы применяют чаще всего в движениях подач и как следящие приводы. В цепях главного движения они применяются главным образом в станках с возвратно-поступательным движением. В станках с ЧПУ обычно применяются две схемы питания гидродвигателей: объемное (от гидронасоса с регулируемой производительностью) и дроссельное (посредством золотника). Диапазон регулирования величин подач в станках с ЧПУ должен перекрывать как рабочие подачи, так и быстрые перемещения. Он достигает 10000 мм/мин и выше. Необходимо обеспечивать высокую точность и плавность перемещений при малых рабочих подачах (1-4 мм/мин). В зависимости от системы управления приводы подач бывают дискретными (шаговыми) и следящими. Шаговый привод подачи применяется в разомкнутых (без обратной связи) системах управления. В шаговых приводах применяются шаговые электродвигатели (ШД), которые бывают маломощными (управляющими) и силовыми. В приводах с маломощными ШД в качестве усилителей крутящего момента обычно применяют гидравлические усилители. При этом крутящий момент гидромотора может превышать крутящий момент шагового двигателя до 300 раз.

Для удаления стружки от станков обычно применяют комбинации различных типов устройств. Так, например, стружка из каждого станка смывается сильной струей СОЖ и поступает в общий желоб, по которому движется в сборник. В сборнике СОЖ отделяется от стружки и подается насосом обратно к станкам. Для уборки стружки также применяются пневматические устройства, которые бывают с нагнетательной, всасывающей и всасывающе- нагнетательной системами.


6.Средства пневмоавтоматики. Струйные системы пневмоавтоматики.

Наряду с силовыми пневмоустройствами в промышленности все чаще используют устройства пневмоавтоматики. Они применяются прежде всего в машинах, в состав которых входят только силовые пневмоустройства, чтобы избежать применения энергии разных видов.

Для питания пневмосистем управления от заводской сети используют три уровня давления сжатого воздуха:

  1. высокое давление (4—10 кгс/см2);

  2. среднее давление (1—4 кгс/см2);

  3. низкое давление (до 1 кгс/см2)-. В соответствии с этим устройства пневмоавтоматики делят на три группы.

Аппаратуру, работающую при давлении заводской сети (первая группа устройств), обычно применяют в системах малой сложности (распределители и клапаны обычного типа [46, 88 J). Преимущество этой аппаратуры состоит в том, что для ее использования нет необходимости устанавливать специальные устройства для подготовки воздуха и снижения его давления, а также усиливать выходные сигналы.

В связи с усложнением функций автоматизированных систем управления все более используется аппаратура второй группы (элементы мембранной техники). Ко второй группе относятся устройства УСЭППА, ПЭРА, «Янтарь» и другие мембранные устройства 19, 19, 59, 891. Они отличаются высокой надежностью и все шире внедряются в различные области народного хозяйства благодаря сравнительно небольшим габаритам и большим скоростям срабатывания, чем у устройств первой группы. Еще большей компактностью и быстродействием отличаются устройства третьей группы (струйные элементы), применяемые при низком давлении воздуха (около 200 мм вод.ст.). К ним относятся элементы «Волга», турбулентные усилители, элементы СМСТ-2 [30,32,57,731 и другие.

В настоящее время системы строят не из отдельных элементов, а из типовых универсальных или специализированных блоков, при этом значительно сокращается время на проектирование и упрощается эксплуатация систем. Так, например. Институтом проблем управления (автоматики и телемеханики) и заводом «Тизприбор» разработана пневматическая агрегатно-модульная система средств

К струнным относятся элементы, изготовленные по типу турбулентного усилителя, а также элементы, в которых используется прилипание струи к стенке (эффект Коанда). За рубежом выпускаются струйные элементы многих типов. Пневматическая агрегатно-мо- дульная система «Цикл» включает как струйные, так и мембранные элементы. Блоки этой системы составлены из логических струйных модулей, работающих в пассивном режиме, и из активных мембранных усилителей, повышающих уровень пневматических сигналов (по давлению и мощности) и выполняющих при этом так же, как и струйные модули, логические операции. Блоки выполнены в виде печатных плат. Вопрос о том, какие элементы использовать, решается в каждом конкретном случае отдельно [9, 19]. Струйные элементы имеют большую скорость срабатывания, чем другие элементы, но при применении мембранных усилителей в системах машиностроения их скорость снижается. Так как при задании диаграммы последовательных действий исполнительных устройств их число известно, а следовательно, известно и число распределителей, то структурный синтез привода сводится к синтезу логических устройств управления (к выбору их числа и схемы соединения). Поэтому целесообразно из всего комплекса управляющих устройств привода выделить логическую часть (элементы, выполняющие логические операции, и элементы памяти), или систему управления.

7 Логико-вычислительные элементы (Процессоры)

Для логической обработки выходного сигнала информационных элементов используются различные релейные элементы например

  1. логический "И"- элемент,

  2. логический *ИЛИ* элемент

Логический элемент "ИЛИ* может реализовать "ИЛИ"-функцию двух входных сигналов "ИЛИ' элемент имеет два входа и один выход Выходной сигнал появляется тогда и только тогда когда имеется давление хотя бы на одном входе


Дальнейшее развитие пневматических процессоров, осуществляющих обработку информации идет по пути создания модульных систем, которые объединяот в одном 6ло«е распределители и логические элементы Это уменьшает размеры стоимость и затраты на монтаж


8.. Общие сведения о гидродинамических передачах

Гидропередача ? это устройство для передачи механической энергии посредством потока жидкости. В состав гидропередачи входят насос, гидравлический двигатель и соединительные трубопроводы с рабочей жидкостью. Гидропередачи, использующие динамические гидромашины, называются гидродинамическими.

В гидродинамических передачах применяют лопастные насосы и, в качестве гидравлических двигателей, лопастные турбины. В реальных конструкциях лопастный насос и гидравлическая турбина предельно сближены и располагаются соосно в общем корпусе. Так как эти две гидромашины имеют общий корпус, то в дальнейшем насос будем называть насосным колесом, а турбину ? турбинным колесом. В такой конструкции отсутствуют трубопроводы, поэтому жидкость из насосного колеса сразу попадает на лопатки турбинного колеса, а из турбинного ? вновь на лопатки насосного колеса.

Гидродинамические передачи, применяемые в машиностроении, подразделяют на гидравлические муфты(гидромуфты) и гидравлические трансформаторы(гидротрансформаторы).

Гидромуфты, состоящие из насосного и турбинного колес, служат для передачи энергии без изменения крутящего момента, т. е. моменты на входном и выходном валах гидромуфты практически одинаковы.

Гидротрансформаторы, кроме насосного и турбинного колес, имеют хотя бы одно дополнительное колесо. Оно на большинстве режимов работы неподвижно, т.е. является неактивным (реактивным), и поэтому его принято называть реактором. Включение в состав гидротрансформатора реактора позволяет ему изменять (трансформировать) передаваемый крутящий момент. Таким образом, моменты на входном и выходном валах гидротрансформатора на большинстве режимов работы различны.

Комплексным называют гидротрансформатор, который в широком диапазоне изменения своих передаточных отношений работает как гидротрансформатор, а при больших значениях передаточных отношений переходит в режим гидромуфты и работает как гидромуфта. Это позволяет существенно повысить его коэффициент полезного действия.
  1   2   3   4   5   6   7


1. Пневматические исполнительные устройства. Пневмоцилиндры, роторные и турбинные пневмодвигатели
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации