Физические основы функционирования пневмосистем кратко

Обновлено: 02.07.2024

В современных машинах при автоматизации и механизации производственных процессов, наряду с гидравлическими системами, нашли широкое применение и пневмосистемы, использующие в качестве рабочей среды сжатый газ. В пневмосистемах, которые применяются в машиностроении, практически всегда в качестве рабочей среды используют воздух.

К преимуществам пневмосистем относятся: надежность и долговечность, быстрота срабатывания, простота, экономичность, пожаробезопасность и нейтральность рабочей среды, обеспечивающие возможность работы пневмосистем в шахтах, химических производствах, в условиях радиации.

Рабочей средой пневмосистем является сжатый воздух, поэтому расчет процессов, происходящих в этих системах, проводят на основе законов термодинамики, подробно рассмотренных в гл. 8. При движении газа, кроме параметров состояния p, w, T, необходимо учитывать еще и скорость течения газа v.

Рассмотрим особенности установившегося течения газа в пневмосистемах при истечении газа через отверстие, при заполнении или опорожнении емкостей, при течении по трубам и через местные сопротивления.

Примем, что при установившемся течении массовый расход газа одинаков во всех сечениях вдоль потока:

где v – скорость течения газа; S – площадь сечения потока.

В отличие от течения несжимаемой жидкости для газа не сохраняется постоянство объемного расхода Q, расход увеличивается вследствие расширения, вызванного понижением давления вдоль потока, а расширение в свою очередь приводит к изменению температуры в соответствии с формулой (8.1). Поэтому уравнение Бернулли для газа отличается от уравнении дня жидкости. Если не учитывать разность нивелирных высот и поскольку плотность газа мала, то уравнение Бернулли для политропического процесса можно записать в таком виде:

где α – коэффициент Кориолиса; n – показатель политропы газа. Как и в гл. 6, воспользуемся уравнением Бернулли (20.1) для определения скорости истечения газа через отверстие площадью S (рис. 20.1).

Считая скорость v₁ равной нулю, течение турбулентным (α₂ = 1) и пренебрегая потерями при истечении (Σh_нот = 0), получим

где р₁ и р₂ - давление газа соответственно в резервуаре и среде, в которую происходит истечение, т.е. в начале и конце газового потока.

Если учесть, что из формул (8.10) и w = 1/ρ следует

то, проведя алгебраические преобразования, можно привести формулу для определения массового расхода газа, протекающего со скоростью v через сечение площадью S,к такому виду:

В большинстве промышленных пневмосистем происходит или адиабатный процесс изменения параметров воздуха, или политропический процесс, когда показатель политропы n близок по своему значению к показателю адиабаты k = 1,4. Поэтому в формулу (20.2) для практических расчетов целесообразно вместо n подставить показатель адиабаты k. Кроме того, в реальных потоках воздуха через отверстия существуют потери, которые, как и при истечении несжимаемой жидкости, учитываются коэффициентом расхода μ, представляющим собой отношение реального расхода к теоретическому (см. гл. 6).

С учетом сказанного, а также используя уравнение Клапейрона (8.1), преобразуем формулу (20.2) в общую формулу для расчета массового расхода воздуха через отверстие площадью S:

Проведя анализ формулы (20.3), легко убедиться, что при p₂/p₁ = 0 p₂/p₁ = 1 массовый расход Q_m, равен 0. Следовательно, значение p₂/p₁, при котором массовый расход Q_m будет максимальный, можно получить, приравняв производную функции Q_m = f (p₂/p₁) к нулю.

В результате максимальный массовый расход Q_m будет при

Это отношение для воздуха при k = 1,4 составляет примерно 0,528.

На рис. 20.2 штриховая линия соответствует графику функции (20.3), а сплошной линией показана реальная, экспериментально подтвержденная зависимость. Очевидно, что в диапазоне 0,528

Отличительной чертой современного производства является широкое использование в оборудовании высокотехнологичных, однотипных по функциональному назначению и конструкции компонентов общепромышленного применения. В первую очередь, к таким компонентам относятся различного рода приводы и системы.

Системой называют совокупность взаимосвязанных объектов, объединенных единой целью и общим алгоритмом функционирования. Если объектами являются технические устройства, взаимодействие которых осуществляется посредством жидкости или воздуха, то такие системы называют соответственно гидравлическими и пневматическими, или сокращенно гидро- и пневмосистемами. Используемые в них жидкость и сжатый воздух называют рабочей средой(энергоносителем).

В зависимости от функционального назначения гидро- и пневмосистемы делят на системы управления — системы, которые используются для управления различными машинами, и системы, обеспечивающие рабочий процесс в этих объектах (системы смазки, топливные системы, системы охлаждения, тепло- и газоснабжения и т. п.).

Системы управления, в состав которых входит комплекс устройств, предназначенных для получения усилий и перемещений в машинах и механизмах, называют приводами.В зависимости от используемого энергоносителя различают электрические, гидравлические и пневматические приводы.

Область применения того или иного привода определяется путем анализа достоинств и недостатков, присущих каждому из них (табл. 1).

Табл. 1. Сравнение приводов по виду используемой энергии

Критерий	Электроприводы	Гидроприводы	Пневмоприводы
Затраты на энергоснабжение	Низкие 1	Высокие 3…5	Высокие 7…10
Передача энергии	На неограниченное расстояние скорость до 300 км/с	На расстояния до 100 м, скорость — до 6 м/с, передача сигналов — до 100 м/с	На расстояния до 1000 м, скорость — до 40 м/с, передача сигналов — до 40 м/с
Накопление энергии	Затруднено	Ограничено	Легко осуществимо
Линейное перемещение	Затруднительно, дорого, малые усилия	Просто, большие усилия, хорошее регулирование скорости	Просто, небольшие усилия, скорость зависит от нагрузки
Вращательное движение	Просто, высокая мощность	Просто, высокий крутящий момент, невысокая частота	Просто, невысокий крутящий момент, высокая частота
Рабочая скорость исполнительного механизма	Зависит от конкретных условий	До 0,5 м/с	1,5 м/с и выше
Усилия	Большие усилия, не допускаются перегрузки	Усилия до 3000 кН, защищены от перегрузок	Усилия до 30 кН, защищены от перегрузок
Точность позиционирования	+1 мкм и выше	До +1 мкм	До 0,1 мм
Жесткость	Высокая(используютсямеханические промежу-точные элементы)	Высокая(гидравлические масла практически несжимаемы)	Низкая (воздух сжимаем)
Утечки	Нет	Создают загрязнения	Нет вреда, кроме потерь энергии
Влияние окружающей среды	Нечувствительны к изменениям температуры	Чувствительны к изменениям температуры, пожароопасны	Практически нечувствительны к колебаниям температуры, взрывобезопасны

Оборудование с пневмоприводами, рабочей средой в которых служит сжатый воздух, характеризуется простотой конструкции, легкостью обслуживания и эксплуатации, высоким быстродействием, надежностью и долговечностью работы, функциональной гибкостью, невысокой стоимостью, а также возможностью работы в агрессивных средах, взрыво-, пожаро- и влагоопасных условиях. Сжатый воздух легко аккумулируется и транспортируется, а его утечки через уплотнения хотя и нежелательны, но не создают опасности для окружающей среды и производимой продукции, что особенно важно для пищевой, парфюмерной, медицинской и электронной промышленности.

От электроприводов пневмоприводы отличаются возможностью воспроизведения линейных и поворотных движений без помощи преобразующих механизмов, большей удельной мощностью, а также сохранением работоспособности при перегрузках. При этом скорость срабатывания и максимальная выходная мощность пневматических исполнительных механизмов, питаемых от промышленных пневмомагистралей, меньше.

По сравнению с гидроприводами преимущества пневмоприводов заключаются в возможности использования централизованного источника сжатого воздуха, отсутствии возвратных линий и коммуникаций, более низких требованиях к герметичности, отсутствии загрязнения окружающей среды, больших скоростях движения выходного звена. Для пневматических приводов характерны простота управления, свобода выбора места установки, малая чувствительность к изменениям температуры окружающей среды.

Вместе с тем пневмоприводам присущи некоторые недостатки, ограничивающие область их применения. Например, в связи с тем, что давление воздуха в централизованных пневмомагистралях, которое составляет 0,4-1,0 МПа (4-10 бар), значительно ниже уровня давлений в гидросистемах — до 60 МПа (600 бар), пневмоприводы имеют значительно меньшую энергоемкость и худшие массогабаритные показатели. Вследствие сжимаемости воздуха становится технически сложно обеспечить плавность перемещения выходных звеньев исполнительных механизмов при колебаниях нагрузки, а также их точный останов в любом промежуточном положении (позиционирование) и реализацию заданного закона движения.

Чтобы понять назначение тех или иных элементов пневмосистем, разобраться в принципах их действия и объединения в общие структуры о введем некоторые обобщающие понятия.

Известно, что все технические процессы подразделяются на:

технологические — производство и обработка материалов;

энергетические — выработка, преобразование и передача различных видов энергии;

информационные — формирование, прием, обработка, хранение и передача информационных потоков.

Исходя из этого, можно сказать, что пневматический привод, как и любой другой, состоит из двух взаимосвязанных основных частей:

силовой, в которой осуществляются энергетические процессы;

управляющей, реализующей информационные процессы

Элементы привода в зависимости от своего функционального назначения относятся к различным его подсистемам. Например, устройства, используемые для производства и подготовки сжатого воздуха (к таковым относятся компрессоры, фильтры, устройства осушки, ресиверы и т. п.), составляют энергообеспечивающую подсистему привода.

Управление энергией полученного сжатого воздуха, заключающееся в регулировании таких его параметров, как давление и расход, а также в распределении и направлении потоков сжатого воздуха, осуществляется посредством клапанов давления, дросселей, распределителей и других элементов направляющей и регулирующей подсистемы привода.

Полезная работа — выполнение различных рабочих перемещений или создание усилий в машинах, станках и технологических установках — совершается исполнительными механизмами(пневмоцилиндрами, пневмомоторами, захватами и т. п.), составляющими исполнительную подсистему привода.

В простейших приводах функции управления остаются за человеком

Принципиальные пневматические схемы, как правило, строят по вертикали (как и структурные схемы). Направление движения потока энергии (потока сжатого воздуха) на схемах силовой части привода принято снизу вверх.

Осуществление функций управления и контроля всегда связано с необходимостью выполнения целого ряда операций логического и вычислительного характера. Поскольку физиологические возможности человека как управляющей системы ограничены, эффективное использование существующих и разработка новых высокопроизводительных установок возможны лишь при передаче функций управления машинам. Таким образом, задачей автоматического управления является осуществление процесса управления без непосредственного участия человека.

Применяют разомкнутые и замкнутые системы автоматического управления (САУ). В разомкнутых системах отсутствует контроль состояния управляемого объекта, управляющее воздействие формируется исходя из цели управления и свойств управляемого объекта. В замкнутых же САУ управляющее воздействие производится на основе результата сравнения состояния — текущего или в контрольных точках — объекта управления с заданным (требуемым).

Устройства, входящие в управляющую часть замкнутой системы управления, по своему функциональному назначению делятся на две подсистемы:

В информационную подсистему входят различного рода устройства ввода внешних управляющих сигналов, а также датчики и индикаторы.

Назначение логико-вычислительной подсистемы— обработка введенных управляющих сигналов в соответствии с заданной программой и вывод их на устройства управления энергией в силовой части привода.

В зависимости от условий эксплуатации, требований безопасности или степени сложности силовой части привода управляющая часть может быть реализована путем использования пневматических, электрических или электронных средств автоматизации.

В большинстве случаев исполнительные механизмы приводов машин имеют жесткую или кинематическую связь с объектом управления, что позволяет по состоянию их выходных звеньев судить о соответствующем состоянии объекта.

В системах автоматического управления сигналы передаются по замкнутому контуру. При этом реализуется основной принцип построения САУ, который заключается в применении обратной связи, обеспечивающей передачу информации об изменении состояния объекта управления (или,о состоянии исполнительного механизма) в систему управления.

САУ, работающие по такой схеме, классифицируют: типу управления, характеру формирования и виду передаваемых сигналов и т. д. Из всего многообразия пневматических САУ наиболее широко распространены дискретные системы управления, т. е. системы с принудительным пошаговым процессом. В таких системах программа переходит от текущего шага к последующему только по сигналам, поступающим от управляемой системы.

Если управляющая часть пневмопривода реализована не на пневматической элементной базе, то говорят о гибридной САУ. Так, если система управления выполнена на основе электрических релейно-контактных устройств или же функции управления осуществляются промышленным контроллером, то речь пойдет об электропневматической системе управления.

Так как электронные системы управления выгодно отличаются от пневматических по быстродействию, габаритам и простоте перепрограммирования, а собирать информацию в общем случае удобнее посредством электронных датчиков, то для автоматизации различных технологических процессов все более широко применяют электропневматические САУ.

Физические основы функционирования пневмосистем

Во всех элементах, приборах и системах пневмоавтоматики рабочей средой чаще всего является предварительно сжатый в компрессоре воздух (в некоторых особых случаях применяют другие газы), который окружает нас в повседневной жизни. Воздух представляет собой газовую смесь, в основном состоящую из двух газов: азота N2 (78,08%) и кислорода О2 (20,95%). В небольших количествах в нем присутствуют инертные газы — аргон Аг, неон Ne, гелий Не, криптон Кг и ксенон Хе — и водород Н2 (0,94%), а также диоксид углерода (углекислый газ) СО2 (0,03%). Помимо этих газов воздух содержит некоторое непостоянное по величине количество водяного пара (влаги).

Работа пневматических элементов основывается на использовании энергии сжатого воздуха, а также физических эффектов, возникающих при его движении. Законы, описывающие эти процессы, подробно изучаются в курсе механики жидкости и газа.

Основные параметры газа

Давление. Если некоторое внешнее усилие воздействует на какой-либо замкнутый объем воздуха через подвижной элемент, например поршень, то в воздухе создается внутреннее давление, равномерно действующее на все поверхности, ограничивающие этот объем (рис. 2.1). Данное положение следует из закона Паскаля: давление, оказываемое на внешнюю поверхность жидкости(газа), передается всем точкам этой жидкости (газа) и по всем направлениям одинаково.

Рис. 2.1. Иллюстрация действия закона Паскаля

Значение внутреннего давления не зависит от формы объема, занимаемого воздухом, и определяется как результат деления модуля внешней силы на площадь поперечного сечения поршня:

В международной системе единиц СИ единицей измерения давления будет Н/ м² . Эта единица носит название паскаль и обозначается Па

Давление может измеряться в различных существующих единицах (см. приложение I.2). Однако на практике следует применять единицу измерения паскаль [Па], а также производные от нее, такие как килопаскаль [кПа], мегапаскаль [МПа] и т. п.; в виде исключения используют бар [бар]:

1 бар = 105 Па = 102 кПа = 0,1 МПа.

Давление атмосферного воздуха на находящиеся в нем предметы и на земную поверхность называют атмосферным давлением и обозначают Ратм. В каждой точке атмосферы атмосферное давление определяется весом вышележащего столба воздуха; с высотой его значение уменьшается. Атмосферное давление может меняться в зависимости от погодных условий и географического положения местности;

В пневматических системах используют, как правило сжатый воздух, абсолютное значение давления Ра6с которого в несколько раз превышает атмосферное давление. Для удобства отсчета уровня давления в технике пользуются понятием избыточного давления.

Избыточным давлением Ризб называют превышение значением абсолютного давления воздуха значения атмосферного давления. Недостаток абсолютного давления относительно атмосферного называют вакууметрическим давлением или просто вакуумом Рвак (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Системы отсчета величины давления

Приборы для измерения избыточного давления называют манометрами. За нулевую точку шкалы манометров принимают атмосферное давление.

Температура. Для измерения температуры существуют различные шкалы (см. приложение I.2), но в настоящее время применяют только две из них — термодинамическую и Международную практическую, градуированные соответственно в Кельвинах (К) и в градусах Цельсия (°С).

В Международной практической шкале 0 и 100°С являются соответственно температурами замерзания и кипения воды (так называемые реперные точки) при давлении 1,013 • 105 Па (1,013 бар).

Во все термо- и газодинамические зависимости входит термодинамическая температура Г, которую отсчитывают от абсолютного нуля температуры, представляющего собой такое ее теоретическое значение, при котором газы не обладают упругостью, а объем их становится равным нулю.

Термодинамическая, или абсолютная, температура Г [К] и температура по Международной практической шкале t [°C] связаны соотношением Т= t + 273,15.

Плотность. Еще одним важнейшим параметром, характеризующим состояние газа, является плотность р [кг/ м³ ] — отношение массы вещества т [кг] к объему F[m3], который эта масса занимает:

Удельный объем. Удельный объем v [ м³ /кг] — это величина, обратная плотности: v =1/ρ.

Во всех элементах, приборах и системах пневмоавтоматики рабочей средой является предварительно сжа--тый в компрессоре воздух (в некоторых особых случаях применяют другие газы), который окружает нас в по-вседневной жизни. Воздух представляет собой газовую смесь, в основном состоящую из двух газов: азота N₂ 78.08%) и кислорода О₂ (20,95%). В небольших количествах в нем присутствуют инертные газы — аргон Аг, неон Ne, гелий Не, криптон Кr и ксенон Хе — и водород Н₂ (0,94%), а также диоксид углерода (углекислый газ) СО₂ (0,03%). Помимо этих газов воздух содержит некоторое непостоянное по величине количество водяного -ара (влаги).

Работа пневматических элементов основывается на использовании энергии сжатого воздуха, а также физи--ческих эффектов, возникающих при его движении. Законы, описывающие эти процессы, подробно изучаются в курсе механики жидкости и газа. Далее в этом разделе мы уделим внимание только основным газовым законам.

2.1. Основные параметры газа

Давление. Если некоторое внешнее усилие воздействует на какой-либо замкнутый объем воздуха через подвижной элемент, например поршень, то в воздухе создается внутреннее давление, равномерно действующее на все поверхности, ограничивающие этот объем (рис. 2.1). Данное положение следует из закона Паскаля: давление, оказываемое на внешнюю поверхность жидкости (газа), передается всем точкам этой жидкости (газа) и по всем направлениям одинаково.

Рис. 2.1. Иллюстрация действия закона Паскаля

Площадь поперечного сечения

Обычно в технической литературе используются следующие обозначения (латинскими буквами): давление — р, сила — F, площадь — S. Таким образом, давление находят из соотношения

Поскольку в международной системе единиц СИ (см. приложение 1.1) единицей площади является м 2 , а единицей силы — Н (ньютон), то единицей измерения давления будет Н/м 2 . Эта единица носит название пас-каль и обозначается Па:

1 бар = 10 5 Па = 10 2 кПа = 0,1 МПа.

2. Физические основы функционирования пневмосистем

Давление атмосферного воздуха на находящиеся в нем предметы и на земную поверхность называют атмосферным давлением и обозначают р(атм). В каждой точке атмосферы атмосферное давление определяется весом вышележащего столба воздуха; с высотой его значение уменьшается. Атмосферное давление может меняться в зависимости от погодных условий и географического положения местности; на уровне моря его значение колеблется от 0,098 до 0,104 МПа (0,98 до 1,04 бар). Среднее значение р_атм составляет 0,101325 МПа (1,01325 бар).

В пневматических системах используют, как правило сжатый воздух, абсолютное значение давления р_абскоторого в несколько раз превышает атмосферное давление. Для удобства отсчета уровня давления в технике пользуются понятием избыточного давления.

Избыточным давлением р(изб) называют превышение значением абсолютного давления воздуха значения атмосферного давления. Недостаток абсолютного давления относительно атмосферного называют вакуумет-рическим давлением или просто вакуумом р вак (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Системы отсчета величины давления

Для измерения вакуума используют вакуумметры, шкала которых проградуирована от 0 до -1 бар; вакуумная техника позволяет получить разрежение р_абс = 10~ 10 Па (10 5 бар). Приборы, позволяющие измерять и вакуум, и избыточное давление, называют мановакуумметрами. Существуют также манометры для измерения абсолютного давления, но их применяют только в специальных случаях. В теоретических расчетах всегда используют значение абсолютного давления.

В Международной практической шкале 0 и 100°С являются соответственно температурами замерзания и кипения воды (так называемые реперные точки) при давлении 1,013 * 10 5 Па (1,013 бар).

Во все термо- и газодинамические зависимости входит термодинамическая температура Т, которую отсчитывают от абсолютного нуля температуры, представляющего собой такое ее теоретическое значение, при котором газы не обладают упругостью, а объем их становится равным нулю.

Термодинамическая, или абсолютная, температура Т [К] и температура по Международной практической шкале t[°C] связаны соотношением Т= t + 273,15.

Плотность. Еще одним важнейшим параметром, характеризующим состояние газа, является плотность р [кг/м 3 ] — отношение массы вещества m [кг] к объему V[m 3 ], который эта масса занимает:

Удельный объем. Удельный объем v [м 3 /кг] — это величина, обратная плотности: v = Мр.

Физические основы функционирования пневмосистем

Работа пневматических цилиндров на примере моделей из Lego Technic

Основы пневмопривода:
– высокотехнологичные компоненты промышленного применения-различные приводы и системы
– устройства, взаимодействующие при помощи жидкости называются гидравлическими или сокращенно гидросистемами
– устройства, взаимодействующие при помощи воздуха называются пневматическими или сокращенно пневмосистемами
– системы управления, которые используются для управления различными машинами
– системы, необходимые для правильной работы механизмов (системы смазки, топливные системы, системы охлаждения и т.п.).

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

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:

Приводной двигатель передаёт вращающий момент на вал компрессора, который сообщает энергию рабочему газу.
Рабочий газ после специальной подготовки по пневмолиниям через регулирующую аппаратуру поступает в пневмодвигатель, где пневматическая энергия преобразуется в механическую.
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.

Содержание

Пневмоприводы с поступательным движением

По характеру воздействия на рабочий орган пневмоприводы с поступательным движением бывают:

двухпозиционные, перемещающие рабочий орган между двумя крайними положениями;
многопозиционные, перемещающие рабочий орган в различные положения.

По принципу действия пневматические приводы с поступательным движением бывают:

одностороннего действия, возврат привода в исходное положение осуществляется механической пружиной;
двухстороннего действия, перемещающие рабочий орган привода осуществляется сжатым воздухом.

По конструктивному исполнению пневмоприводы с поступательным движением делятся на:

поршневые, представляющие собой цилиндр, в котором под воздействием сжатого воздуха либо пружины перемещается поршень (возможны два варианта исполнения: в односторонних поршневых пневмоприводах рабочий ход осуществляется за счёт сжатого воздуха, а холостой за счёт пружины; в двухсторонних — и рабочий, и холостой ходы осуществляются за счёт сжатого воздуха);
мембранные, представляющие собой герметичную камеру, разделённую мембраной на две полости; в данном случае цилиндр соединён с жёстким центром мембраны, на всю площадь которой и производит действие сжатый воздух (также, как и поршневые, выполняются в двух видах — одно- либо двухстороннем).
Сильфонные применяются реже. Практически всегда одностороннего действия: усилие возврата может создаваться как упругостью самого сильфон, так и с использованием дополнительной пружины.

В особых случаях (когда требуется повышенное быстродействие) применяют специальный тип пневмоприводов — вибрационный пневмопривод релейного типа.

Одно из применений пневматических приводов является использование их в качестве силовых приводов на пневматических тренажерах.

Принцип действия пневматических машин

Многие пневматические машины имеют свои конструктивные аналоги среди объёмных гидравлических машин. В частности, широко применяются аксиально-поршневые пневмомоторы и компрессоры, шестерённые и пластинчатые пневмомоторы, пневмоцилиндры…

Типовая схема пневмопривода

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 обледенение 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.

В маслораспылителе 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.

Достоинства пневмопривода

в отличие от гидропривода — отсутствие необходимости возвращать рабочее тело (воздух) назад к компрессору;
меньший вес рабочего тела по сравнению с гидроприводом (актуально для ракетостроения);
меньший вес исполнительных устройств по сравнению с электрическими;
возможность упростить систему за счет использования в качестве источника энергии баллона со сжатым газом, такие системы иногда используют вместо пиропатронов, есть системы, где давление в баллоне достигает 500 МПа;
простота и экономичность, обусловленные дешевизной рабочего газа;
быстрота срабатывания и большие частоты вращения пневмомоторов (до нескольких десятков тысяч оборотов в минуту);
пожаробезопасность и нейтральность рабочей среды, обеспечивающая возможность применения пневмопривода в шахтах и на химических производствах;
в сравнении с гидроприводом — способность передавать пневматическую энергию на большие расстояния (до нескольких километров), что позволяет использовать пневмопривод в качестве магистрального в шахтах и на рудниках;
в отличие от гидропривода, пневмопривод менее чувствителен к изменению температуры окружающей среды вследствие меньшей зависимости КПД от утечек рабочей среды (рабочего газа), поэтому изменение зазоров между деталями пневмооборудования и вязкости рабочей среды не оказывают серьёзного влияния на рабочие параметры пневмопривода; это делает пневмопривод удобным для использования в горячих цехах металлургических предприятий.

Недостатки пневмопривода

нагревание и охлаждение рабочего газа в процессе сжатия в компрессорах и расширения в пневмомоторах; этот недостаток обусловлен законами термодинамики, и приводит к следующим проблемам:

возможность обмерзания пневмосистем;
конденсация водяных паров из рабочего газа, и в связи с этим необходимость его осушения;

См. также

Литература

Это заготовка статьи о технике. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её.
Это примечание по возможности следует заменить более точным.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Пневматический привод" в других словарях:

ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПРИВОД — (пневмопривод), один из основных современных видов привода (наряду с электрическим (см. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД) и гидравлическим (см. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД)), обеспечивающий работу самых различных машин. Он состоит из пневматического двигателя и… … Энциклопедический словарь

пневматический привод — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN pneumatic drive … Справочник технического переводчика

пневматический привод — pneumatinė pavara statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. pneumatic actuator; pneumatic drive; pneumatic power drive vok. Druckluftantrieb, m; Pneumatikantrieb, m; pneumatischer Antrieb, m rus. пневматический привод, m; пневмопривод, m… … Automatikos terminų žodynas

Пневматический привод арматуры — Арматура с пневматическим приводом. Пневматический привод арматуры это устройство, являющееся видом пневматических приводов, служащее для механизации и … Википедия

Пневматический привод тормозов — Рабочая тормозная система транспортного средства Пневматический тормоз (Железнодорожный) Воздушный тормоз Вестингауза … Википедия

двусторонний пневматический привод — bilateral pneumatic drive Пневмопривод, в котором движение поршня в прямом и обратном направлениях совершается под действием сжатого газа. Шифр IFToMM: Раздел: ДИНАМИКА ПРИВОДОВ … Теория механизмов и машин

ПРИВОД (в технике) — ПРИВОД, в технике устройство для приведения в действие машин. Состоит из двигателя, силовой передачи и системы управления. Различают приводы групповой (для нескольких машин или рабочих органов) и индивидуальный (для отдельной машины или для… … Энциклопедический словарь

Привод — Привод: В механике Привод (тоже самое силовой привод) совокупность устройств, предназначенных для приведения в действие машин. Состоит из двигателя, трансмиссии и системы управления. Различают привод групповой (для нескольких машин) и… … Википедия

Пневматический тренажер — тренажерное устройство для тренировки мышц, на котором в качестве силового нагрузочного блока используется пневматический привод. Нагрузка обеспечивается путем нагнетания давления в пенвмоцилиндры. Для сглаживания перепадов давления используются… … Википедия

Пневматический тренажёр — Пневматический тренажер тренажерное устройство для тренировки мышц, на котором в качестве силового нагрузочного блока используется пневматический привод. Нагрузка обеспечивается путем нагнетания давления в пенвмоцилиндры. Для сглаживания… … Википедия

Читайте также: