Реферат на тему пневматические устройства

Обновлено: 04.07.2024

Для наблюдения и контроля за работой пневматической системы в каждой кабине машиниста установлено по пять манометров, показывающих давление в цепи управления, тормозных цилиндрах, питательной и тормозной магистралях, уравнительном резервуаре, а также скоростемер. На торцовой стенке электровоза находятся манометры, показывающие давление в цепи управления и нагрузочных цилиндрах Скоростемеры соединены с тормозной магистралью и регистрируют длительность применения автоматического тормоза и давление в тормозной магистрали

Клапаны токоприемников. Они предназначены для дистанционного управления токоприемниками и отличаются от электромагнитных вентилей тем, что рассчитаны на пропуск больших объемов воздуха, необходимого для пневматических цилиндров токоприемников. Клапаны бывают импульсные, включаемые кратковременно (например, для опускания и подъема токоприемников) и длительного действия.

Импульсные клапаны позволяют опускать токоприемник из любой кабины независимо от того, из какой кабины был произведен подъем. Это важно для моторных вагонов электропоездов, работающих по системе многих единиц. На моторных вагонах электропоездов применяют клапаны токоприемников КЛП = 101А и КЛП = 101Б. Такой клапан состоит из цилиндра 6 (рис. 68), к которому прикреплены два вентиля

I и 2 включающего типа ВВ В теле цилиндра имеются каналы, соединяющие каждый вентиль с соответствующей внутренней полостью цилиндра. В цилиндре находится поршень 7, снабженный уплотняющим металлическим кольцом 8\ шток

II проходит сквозь отверстие во фланце 9, в которое ввинчено седло 20 редукционного клапана токоприемника. Отверстие для прохода штока уплотнено резиновой набивкой 13. Набивка сжимается уплотняющей гайкой 12, а корпус соединен с цилиндром болтовым креплением. Хвостовик штока /1 имеет прорезь, в которой укреплены ролики 14 и 15. При продольном перемещении штока ролики воздействуют на звезду 17, насаженную на хвостовик пробки 3, притертой к корпусу 16 крана. Корпус и пробка имеют каналы и отверстия, которые при определенном положении штока соединяют цилиндры токоприемника с резервуаром сжатого воздуха (подъем) или с атмосферой (опускание) через редукционный клапан.

При возбуждении вентиля 2 сжатый воздух в цилиндре переместит поршень вместе со штоком в крайнее левое положение. Ролик 15 заставит звезду повернуться на 90 ° против часовой стрелки, что приведет к повороту пробки 3. Цилиндр токоприемника соединится с трубопроводом сжатого воздуха и отсоединится от атмосферного канала - произойдет впуск сжатого воздуха в цилиндре привода и подъем токоприемника. Отверстие в пробке имеет сравнительно небольшие размеры, поэтому скорость поступления воздуха в цилиндр незначительна и подъем токоприемника происходит сравнительно медленно.

По окончании импульсного возбуждения катушки пробка остается на месте, а токоприемник поддерживается в поднятом состоянии постоянным давлением сжатого воздуха до тех пор, пока не поступит импульс возбуждения на катушку вентиля /. При этом шток /1 займет правое положение и пробка 3 перекроет канал в корпусе 16 со сжатым воздухом; одновременно два взаимно перпендикулярных отверстия соединят цилиндр с каналом, ведущим к редукционному клапану Воздух, подойдя к этому клапану отжимает клапан 19 и выходит через отверстия в седле 20 диаметром 6,5 мм и втулке 4 в атмосферу. В результате токоприемник быстро отрывается от контактного провода. По мере опускания токоприемника давление в цилиндре падает, клапан 19, под действием пружины 18 возвращается в исходное положение. После этого из цилиндра воздух медленно выходит через меньшее отверстие клапана 19 и подвижная часть токоприемника медленно опускается на резиновые упоры. Силу нажатия пружины 18 на клапан 19 регулируют винтом 5.

На хвостовике пробки 3 установлена головка 10\ на нее насаживают реверсивную рукоятку контроллера машиниста, которой можно вручную изменять состояние клапана.

Применение клапанов импульсного действия неудобно главным образом в связи с необходимостью обеспечить электрическое блокирование дверей высоковольтной камеры. Поэтому на электровозах применяют клапаны длительного действия, которые по конструкции проще рассмотренных клапанов.

Клапаны длительного действия типа КП-17-09 применены на электровозах ВЛ10 до № 1540; на электровозах этой серии до № 1721 установлены клапаны КП-53-05; на электровозах ВЛвО“ до № 135 - клапаны К-41, взамен которых на электровозах ВЛ80 Р , ВЛвСР и др. устанавливают электромагнитные клапаны токоприемника ЭВТ-54.

Клапан КП-17-09 состоит из трехкамерного цилиндра 2 (рис. 69), закрытого сверху пробкой 13, а снизу литой крышкой 7, которая служит корпусом клапана. В камере А находится поршень 9, удерживаемый в нижнем положении пружиной 5. Эта камера через отверстие в тарелке 11 постоянно сообщена с атмосферой, а камера Б через патрубок - с цилиндром токоприемника; верхняя камера С сообщена с резервуаром сжатого воздуха. На крышке 7 укреплен электромагнитный вентиль включающего типа, который управляет впуском и выпуском сжатого воздуха.

При возбуждении катушки 6 вентиля сжатый воздух по каналу 8 поступает в камеру А, поднимает поршень 9 и сжимает пружину 5. Вместе с поршнем 9 поднимается большой клапан 4, укреп ленный на штоке поршня, и закрывает отверстие между нижней камерой А и средней Б. Одновременно малый клапан 1, преодолевая сопротивление пружины 14, открывает отверстие между камерами верхей С и средней Б, и сжатый воздух из резервуара поступает в цилиндры токоприемника.

Когда напряжение будет снято с катушки 6 вентиля, сжатый воздух нз-под поршня 9 выходит в атмосферу; поршень 9 под действием выключающей пружины 5 опускается, большой клапан 4 открывается, под давлением сжатого воздуха тарелка 11 редуктора отжимается от стенки выхлопного отверстия, и воздух быстро выходит через него из цилиндра токоприемника в атмосферу. При снижении давления в цилиндре пружина 10 редуктора вновь прижимает тарелку 11 к стенке выхлопного отверстия Д и остаток воздуха выходит из цилиндра через меньшие отверстия В к Г пробки 3 с замедлением. Таким образом, в начале опускания полоз отходит от контактного провода быстро, что предотвращает об-горание контактного провода при случайном опускании полоза под током; в конце опускания замедленное движение токоприемника уменьшает удар подвижной части об его основание.

При опускании поршня 9 малый клапан 1 под действием силы тяжести и пружины 14 опускается и закрывает отверстие между верхней камерой С и средней Б, прекращая подачу сжатого воздуха из резервуара. Для регулирования скорости подъема токоприемника служит винт 12, ввертывая или вывертывая который, меняют проходное сечение верхнего патрубка цилиндра 2, т е. уменьшают или увеличивают сопротивление воздуху, поступающему из резервуара

Электромагнитный вентиль ЭВТ-54 (рис. 70) токоприемника состоит из литого чугунного корпуса 1, в который запрессована втулка 2, имеющая уплотнительные бурты. С нижним уплотнительным буртом взаимодействует резиновая шайба 18 впускного клапана 19, размещенного на шпильке 17. Она закреплена на штоке 5 электромагнита с помощью выпускного клапана 12. Подвижная система вентиля подрессорена пружиной 20.

На электромагнит насажена катушка З, укрепленная эпоксидным компаундом в стальной втулке, являющейся частью магнитопровода К фланцу 7 прикреплен изолятор 8 с двумя выводами. На изоляторе установлена полиэтиленовая крышка 9, через центральную перемычку которой, нажав на гайку 10, можно вручную привести в действие вентиль. Якорь 6 в воротничковом соединении фланца 7 фиксируется от радиальных смещений рядом шариков И, расположенных в пазу якоря Якорь навинчен на шток и фиксируется гайкой 10

Под резиновой шайбой 13 выпускного клапана на шпильке 17 размещен промежуточный дроссельный клапан 15, имеющий возможность осевого перемещения Резиновой шайбой 16 этот клапан опирается на верхний уплотнительный бурт втулки 2. Клапан 15 подрессорен пружиной 14 Время подъема токоприемника определяется сечением впускного канала в корпусе 21 калибровочного клапана.

Рис 70 Электромагнитный вентиль токоприемника ЭВТ-54

На отечественных электровозах последних Выпусков применяют электро-пневматические клапаны унифицированной серии, что позволяет получить на базе одного клапана несколько различных модификаций для подачи сжатого воздуха к тифону, свистку, форсунке песочницы (КП-39, КП-39-02, КП-40), в цилиндр привода токоприемника (КП-41, рис. 71 ,а), в цилиндры нагрузочного устройства и цепи пневматического тормоза при замещении реостатного или при отказе (срыве) рекуперации независимо от положения рукоятки крана машиниста (КП-53, КП-53-02), для продувки и спуска конденсата из главных резервуаров (КП-100, рис. 71,6, КП-110-01).

Рис. 71. Электропневматические клапаны токоприемника КП-41 (а) и продувки КП-100 (б): 1 - корпус клапана; 2 - поршень; 3 - манжета; 4 - отключающая пружина; 5 - корпус дросселирующего устройства; 6 - съемная втулка; 7 - калибровочный клапан; 8 - электромагнитный вентиль; 9 - нагреватель; а, б, в и г - отверстия соответственно для подключения питательной магистрали и исполнительных устройств

После возбуждения катушки электромагнитного вентиля 8 сжатый воздух от питательной магистрали поступает в исполнительное устройство, а при размыкании цепи катушки через отверстие в выходит в атмосферу, и подвижные детали клапана возвращаются в исходное положение.

Пневматические блокировки. На электровозах пневматические блокировки применяют для автоматического блокирования дверей высоковольтных камер, крышек люков, ведущих на крышу, задвижных щитов при поднятом токоприемнике и наличии в его цилиндрах сжатого воздуха. На отечественных электровозах применяют блокировки ПБ-33-02 (рис. 72). В чугунном корпусе 1 с приливами 5 и 8 размещены поршень 6 с кожаным уплотнением, штоком 2 и втулкой 7, ограничивающей ход поршня. Поршень и шток отжимаются пружиной 3. Сверху цилиндр корпуса I закрыт крышкой 4, в которой предусмотрено отверстие А для подвода сжатого воздуха. В средней части цилиндра имеется боковое отверстие В. При поступлении сжатого воздуха через отверстие А в цилиндр поршень 6 опускается, преодолевая усилие пружи ны 3, и открывает боковое отверстие В, соединенное трубопроводом с клапаном токоприемника или с цилиндром корпуса другой пневматической блокировки. Шток 2 выходит из цилиндра и запирает дверь 9 высоковольтной камеры (крышку люка, задвижной щит). Если поршень не опустится ниже отверстия В, воздух не поступит в цилиндр и подвижная часть токоприемника не поднимется. Поршень 6 со штоком 2 может опуститься ниже бокового отверстия В только при закрытой двери (крышки люка, шторы). Если она открыта, то ее верхняя планка не позволит штоку 2 опуститься и сжатый воздух не поступит в цилиндр привода токоприемника. Открыть дверь можно только при отсутствии воздуха в корпусе блокировки.

Пневматические блокировки действуют только при наличии сжатого воздуха в их цилиндрах, т е. не обеспечивают выполнение требований техники безопасности при определенных условиях. Поэтому на электровозах, кроме пневматических блокировок, устанавливают еще вентили защиты, срабатывающие в зависимости от напряжения на их катушках.

Вентили защиты. Эти вентили используют на электровозах постоянного (вентили ВЗ-1) и переменного (вентили ВЗ-57) тока. Катушка 2 вентиля ВЗ-1 (рис. 73) подключена к цепи управления кнопкой токоприемника, а на вторую его катушку 8 подается напряжение от токоприемника 16 через катушку 14 реле контроля защиты РП-472 и добавочный резистор 15. Катушки включены таким образом, что их потоки действуют согласно. Вентиль срабатывает при возбуждении одной катушки. Например, при обесточенной катушке 2 и возбужденной катушке 8 воздух через вентиль будет поступать в цилиндры пневматических блокировок двери и люк крышки высоковольтной камеры, запирая их. При снятии питания с обеих катушек вентиль выключается, воздух выходит из цилиндров пневматических блокировок, двери и люк крышки можно открыть

Вентиль 1 (рис. 74) состоит из двух электромагнитных вентилей. Катушка 2 каждого вентиля подключена к цепи напряжением 50 В, а катушка 3 - через выпрямительный мост к обмотке собственных нужд напряжением 380 В. Действует вентиль аналогично вентилю ВЗ-1.

Рис 73. Вентиль защиты ВЗ-1:

Аппараты звуковых сигналов. К этим аппаратам относят тифоны, свистки и ревуны. При подаче сжатого воздуха в корпус тифона вследствие попеременного разрежения, возникающего при выходе из камеры сжатого воздуха, мембрана начинает колебаться: возникает звук. Звучание свистка создается сжатым воздухом в резонирующих камерах.

Рис. 74. Схема вентиля зашиты ВЗ-57:

1 - вентиль, 2 - катушка в цепи управления, 3 - катушка в цепи собственных нужд напряжением 380 В; 4 - блокировка пневматического выключателя, 5 и 6 - пневматические блокировки дверей и крышек люков высоковольтной камеры, 7 - изоляционный рукав

1 - кронштейн, 2,3 - рукоятки; 4 и 5 - растру бы, 6 - кассета с мембранами, 7 - втулка регулировочная, 8 - крышка

На отечественных электровозах последних выпусков взамен тифона и свистка устанавливают ревуны ТС-15 (рис. 75). Ревун состоит из тифона и свистка, собранных на общем кронштейне 1. Различная длина раструбов 4 и 5 тифона и разный объем резонирующих камер свистка обеспечивают двухтональное звучание как тифона, так и свистка.

На электропоездах для приведения в действие тифона и свистка применяют клапаны А16.000 с ручным управлением. Если нажать на толкатель клапана несильно, сжатый воздух поступит к свистку, более сильно - к свистку и тифонам.

Выключатели пневматические ПВУ-2. Их применяют для автоматического замыкания и размыкания цепи управления в зависимости от давления сжатого воздуха. При снижении давления сжатого воздуха до 0,27-0,29 МПа (2,7--2,9 кгс/см 2 ) контакты зажима 15 и рычага 17 (рис. 76) размыкаются, что вызывает отключение тяговых двигателей от цепи токоприемника. При давлении сжатого воздуха 0,45-0,48 МПа (4,5-4,8 кгс/см 2 ) сжатый воздух, подведенный под поршень 3, перемещает вверх шток 13 до тех пор, пока поршень не упрется в корпус. Преодолевая действие пружины 9, шток 13 поворачивает рычаг 17, который с помощью рычага 16 замыкает контакты цепи управления.

Стеклоочистители СЛ-440Б и СЛ-21Б. На э. п. с. их применяют для очистки стекол лобового окна кабины машиниста от

Рис. 76. Пневматический выключатель ПВУ-2:

1 - корпус, 2- крышка, 3 - поршень; 4 и 10 - гайки, 5 - стакан, 6 - толкатель, 7 и 9 - пружины, 8 - пробка, II - поршенек, 12-шарик, 13-шток, 14 - втулка, 15 - зажим цепи управления, 16

снега, дождевых капель, пыли. Под действием поступающего в цилиндры 1 (рис. 77, а и б) сжатого воздуха поршни 2 и 6 с зубчатой рейкой 8 перемещаются в крайние положения и с помощью системы рычагов и клапанов подают воздух то в левую (полость А), то в правую

(полость Б) часть цилиндра. Стеклоочиститель СЛ-440Б снабжен краном КР-30, а СЛ-21Б - краном КП-11. Краны служат для включения стеклоочистителя, а также используются для понижения давления и изменения частоты вращения оси 5.

Электровозы и электропоезда

Электродинамический тормоз электровозов ЧС2 Т и ЧС200

Анализ роли пневматических устройств в механизации производства. Характеристика их функций в системах автоматики. Изучение свойств воздуха. Рассмотрение особенностей работы электропневмоавтоматических устройств. Анализ основных термодинамических законов.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	13.12.2013
Размер файла	420,1 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Пневматические устройства играют важную роль в механизации производства. В последнее время они также широко используются при решении задач автоматизации.

Пневматические устройства в системах автоматики выполняют следующие функции:

- получение информации о состоянии системы с помощью входных элементов (датчиков);

- обработка информации с помощью логико-вычислительных элементов (процессоров);

- управление исполнительными устройствами с помощью распределительных элементов (усилителей мощности);

- совершение полезной работы с помощью исполнительных устройств (двигателей).

Компрессор, пневмоцилиндр, распределитель, усилие, скорость, давление, расход, номограмма.

В настоящее время все чаще для автоматизации производственных процессов и отдельных операций используется новая отрасль техники - мехатроника, которая включает в себя совокупность механических, гидравлических, пневматических, электронных элементов. Широкое распространение в последнее время получает пневмоавтоматика благодаря ряду существенных достоинств пневмосистем: легкое управление исполнительными механизмами, сравнительно большая скорость рабочего перемещения и др. Электрогидравлические и электропневматические системы автоматического управления получают все более широкое распространение в самых различных областях техники, включая робототехнические и автоматизированные комплексы машиностроительной, космической, авиационной, химической, пищевой, атомной и других отраслей промышленности. Сочетая в себе известные достоинства электрической связи и управления с быстродействием и относительной легкостью мощных гидро- и пневмоприводов, эти системы вытесняют чисто механические и электрические системы управления и контроля.

Технический прогресс в области создания материалов, способов конструирования и производства способствует улучшению качества и увеличению разнообразия пневматических устройств, что послужило основой для расширения области их применения как средств автоматизации.

Для реализации прямолинейного движения часто используют пневмоцилиндры, т.к. они характеризуются низкой стоимостью, легкостью монтажа, простотой и прочностью конструкции, а также широким диапазоном основных параметров.

1. Пневматические исполнительные устройства

Пневматические исполнительные устройства предназначены для преобразования энергии сжатого воздуха в механическое линейное перемещение или вращение. Они используются для приведения в движение рабочих органов машин, выполнения различных основных и вспомогательных операций. Линейное перемещение обеспечивается пневмоцилиндрами, поворотное движение -- исполнительными устройствами, имеющими в качестве рабочего органа лопасть или шестерню с рейкой,

В пневмоцилиндрах одностороннего действия давление сжатого воздуха действует на поршень только в одном направлении, в обратную сторону поршень со штоком перемещается под действием пружины или внешних сил. Пневмоцилиндры с пружинным возвратом используют для выполнения небольших перемещений и с небольшими развиваемыми усилиями, так как встроенная пружина, сжимаясь, значительно снижает усилие, развиваемое поршнем.

В пневмоцилиндрах двустороннего действия перемещение поршня со штоком под действием сжатого воздуха происходит в прямом и обратном направлениях.

Поворотные пневмодвигатели могут быть поршневыми и лопастными,

Кроме названных выше типов, в промышленности используются также пневмоустройства специального назначения. К ним относятся бесштоковые цилиндры, позиционные цилиндры, пневмокаретки, цилиндры с полым штоком, с тормозом и пневмозахваты.

В процессе монтажа, наладки и эксплуатации пневматических исполнительных устройств необходимо предусматривать ряд конструктивных мер безопасности.

Чтобы свести к минимуму риск нанесения травм персоналу, рекомендуется применять защитные ограждения.

При высокой скорости движения рабочего органа устройства или в случае больших инерционных нагрузок, собственный демпфер пневмодвигателя может оказаться недостаточным для смягчения удара. Для снижения скорости рабочего органа до включения собственного демпфера рекомендуется использовать схемы замедления или устанавливать наружные демпферу, ослабляющие удар. В последнем случае конструкция должна обладать достаточной жесткостью.

Во избежание травм персонала, повреждения оборудования и объектов производства, необходимо предусматривать конструктивные меры, обеспечивающие соблюдение безопасности при падении давления. Такие меры особенно необходимы в системах с подвешенными грузами и в подъемно-транспортных механизмах.

Если пневмопривод управляется с помощью трехпозиционных пневмораспределителей, у которых в нейтральном положении все выходы сообщены с выхлопом, или возобновляет работу после того, как давление в пневмосистеме было сброшено, возможен резкий рывок рабочего органа с места и затем его движение с чрезмерно высокой скоростью. Это обусловлено тем, что в одну полость цилиндра подано высокое давление, в то время как в другой полости давление отсутствует, и нет никакого противодействия движению поршня, которое обычно бывает при вытеснении воздуха из полости пневмоцилиндра. В этих случаях необходимо предусматривать меры против резких рывков - например, применяя устройства плавной подачи воздуха.

Все виды нагрузок на шток поршня должны быть приложены только в осевом направлении. Неизбежные боковые нагрузки, приложенные к концу штока, не должны превышать значения, допустимые для каждого типа пневмоцилиндра. Не рекомендуется использовать пневмоцилиндр как амортизатор.

Если в пневмоцилиндре есть воздушный демпфер, он может работать только при условии, что шток доходит до своего крайнего положения. Поэтому, если длина хода поршня определяется какими-либо внешними ограничителями, необходимо убедиться, что демпфирование действительно имеет место.

Если пневмоцилиндр должен работать при полностью открытом клапане воздушного демпфера, необходимо выбрать тип цилиндра, снабженный резиновым демпфером. Не рекомендуется эксплуатировать привод с завинченным до упора регулировочным винтом демпфера, так как это может привести к повреждению уплотнения цилиндра.

Прежде чем затягивать резьбовое соединение на конце штока требуется привести его в полностью утопленное положение. При затяжке шток не должен вращаться.

При техническом обслуживании оборудования необходимо, прежде всего, убедиться, что в результате отключения питания не произойдет падение транспортируемых объектов или узлов оборудования, находящихся в поднятом или неустойчивом положении. Только после этого можно отключать электрическое и пневматическое питание, обязательно удостоверившись в том, что давление в системе полностью сброшено.

1. Свойства воздуха

Рабочим телом для исполнительных устройств электропневмоавтоматики служит сжатый воздух, представляющий собой смесь из азота и кислорода (по объему примерно 78% и 21%, соответственно) и других газов, содержащихся в небольших количествах (аргон, углекислый газ и др.), а также водяного пара.

Основными и наиболее распространенными параметрами сжатого воздуха являются температура, давление и удельный объем (или плотность).

Давление представляет собой силу, действующую по нормали к поверхности тела и отнесенную к единице площади этой поверхности.

Атмосфера Земли на ее поверхности развивает давление в одну физическую атмосферу. Давление, отсчитываемое сверх величины атмосферного давления, называется избыточным или манометрическим и указывается в технических характеристиках пневматических устройств.

Полное давление равно сумме избыточного и атмосферного давления:

Полное давление газа пропорционально его абсолютной температуре Т и концентрации молекул n, которую можно определить как отношение;

где N-- число молекул, находящихся в сосуде; V-- объем сосуда.

Давление р газа равно:

Коэффициент пропорциональности представляет собой постоянную Больцмана, равную:

Чаще известен объем V сосуда и масса т заключенного в нем воздуха. В предположении, что воздух является идеальным газом (отсутствует межмолекулярное взаимодействие), давление р внутри сосуда может быть определено по формуле Клапейрона:

где R -- универсальная газовая постоянная (для воздуха R=287 Дж/кг*К), которая равна внешней работе, совершаемой при постоянном давлении одним килограммом воздуха при нагревании его на 1 градус; Т--температура в градусах Кельвина (абсолютная температура).

Нулевая температура по Цельсию в физике

Если концентрация газа в сосуде равна нулю, то полное давление в таком сосуде тоже равно нулю. Можно считать, что на поверхности Земли сосуд обладает некоторой потенциальной энергией, так как весь окружающий ею воздух находится под атмосферным давлением и, входя в сосуд, может совершить работу.

Так работают многие вакуумные устройства, например, вакуумные приводы, вакуумные присоски и т.п. Говорят, что эти устройства работают на разрежение.

Сосуд будет также обладать потенциальной энергией, если давление газа внутри него будет больше атмосферного (т.е. pи>0). Здесь газ также может совершить работу, но уже при выходе из сосуда в атмосферу, т.е. привести в действие устройства, работающие на нагнетание.

Поскольку большинство устройств промышленной электропневмоавтоматики работает на нагнетание, а магистральное давление существенно больше атмосферного, при расчете усилий удобно пользоваться избыточным давлением. В термодинамических расчетах пользуются полным давлением. В системе СИ единицей измерения давления служит паскаль (Па). Паскаль равен давлению, вызываемому силой в 1Н (ньютон), равномерно распределенной по нормальной к ней поверхности площадью 1 м2 (I Па = 1 Н/м2). Соотношения между единицами давления приведены в таблице 2.

2. Основные термодинамические законы

Во многих случаях уравнения состояния идеальных газов в пневмоавтоматике можно использовать с достаточной точностью и для реальных газов.

Бойлем в 1662 г. в Англии, а затем независимо от него Мариоттом в 1676 г. во Франции было установлено, что если газ занимал некоторый первоначальный объем V0 и имел давление ро, то после сжатия до объема V1 его давление p1, при условии, что температура газа не изменяется (изотермический процесс), повысится до величины, при которой произведение начального объема и давления будет равно произведению конечного объема и давления (рисунок 1,а);

Французским ученым Ж. Шарлем в 1787 г. было установлено, что если газ занимает постоянный объем (изохорный процесс), то при увеличении или уменьшении первоначальной температуры газа внутри постоянного объема первоначальное давление, соответственно, увеличится или уменьшится пропорционально изменению температуры (рисунок 1,б):

При неизменном давлении (изобарный процесс) нагревание или охлаждение первоначального объема газа приводит, соответственно, к возрастанию или уменьшению объема пропорционально изменению температуры в градусах Кельвина:

Это было установлено Ж. Гей-Люссаком в 1802 году.

При адиабатном процессе нет теплообмена между системой и окружающей средой. Приближенно можно считать адиабатным процесс в нетеплоизолированной системе, если он осуществляется столь быстро, что теплообмен между системой и окружающей средой практически не успевает происходить. Адиабатный процесс описывается уравнением

где k -- показатель адиабаты, равный отношению теплоемкости газа при постоянном давлении р к теплоемкости газа при постоянном объеме V.

Изотермический, изобарный, изохорный и адиабатный процессы являются частными случаями политропного процесса (от греч. многообразный). Этот процесс описывается уравнением

где n -- показатель политропы: при n=k -- процесс политропный; при n=0 -- процесс изобарный; при n=1--изотермический; при n=±?--изохорный.

3. Истечение сжатого воздуха через отверстие

Основными соотношениями, необходимыми для описания работы пневматических устройств, являются соотношения, описывающие законы движения воздуха. Принимается, что воздух является идеальной жидкостью, т.е. такой жидкостью, в которой частицы перемешаются одна относительно другой без трения. Предположим, что движение установившееся и свойства жидкости в данном сечении остаются постоянными, т.е. давление и температура не изменяются. Обозначим через c, p, g, ?, z, соответственно, скорость движения жидкости, давление, ускорение силы тяжести, плотность жидкости и высоту над плоскостью отсчета. Уравнение Бернулли в дифференциальной форме, выражающее закон сохранения энергии, записывается в виде:

Интегрирование этого уравнения дает выражение закона движения жидкости:

Величина Н -- постоянная интегрирования, представляет собой полный напор, развиваемый движущейся жидкостью. Он равен сумме напоров скоростного, пьезометрического и геометрического. Учитывая низкую плотность воздуха, величиной z обычно пренебрегают. Поэтому.

Для идеальной жидкости запас энергии в каждом сечении потока остается неизменным. У реальных жидкостей, имеющих трение, запас энергии от сечения к сечению по направлению потока убывает. Уравнение для реальной жидкости между двумя произвольными сечениями потока имеет вид:

Обычно гидравлические потери Н12 принимают пропорциональными изменению кинетической энергии, т.е.

где величина ? называется коэффициентом гидравлических потерь; с -- средняя скорость в сечении потока.

В случае истечения воздуха из резервуара с достаточно большими размерами (рисунок 2) скоростью воздуха перед отверстием можно пренебречь и тогда

Величина называется коэффициентом скорости.

В каналах пневматических сопротивлений скорость течения воздуха сравнительно велика, и поэтому, с достаточной степенью точности можно считать, что теплообмен между протекающим воздухом и стенками канала отсутствует и, следовательно, истечение происходит по адиабатическому закону. Поэтому, можно записать:

где k -- показатель адиабаты; ?, ?1-- плотности воздуха в различных сечениях.

Массовый расход воздуха

где F--площадь сечения А-А; ?2--плотность воздуха в сечении А-А.

В полученном выражении за плотность воздуха в сечении отверстия площадью F принята плотность в среде, куда происходит истечение.

На самом деле плотность воздуха в этом сечении иная. Выравнивание плотности воздуха в струе с плотностью воздуха окружающей среды происходит в сечении Б-Б, расположенном на некотором расстоянии от отверстия. При этом площадь сечения Б-Б меньше площади отверстия F. Отношение сжатого сечения к расчетному называют коэффициентом сжатия струи. Произведение коэффициента сжатия на коэффициент скорости называют коэффициентом расхода?

На практике приходится рассчитывать расход воздуха не для отверстия с тонкими стенками, а для различных видов дросселирующих сопротивлений, имеющих более сложную конфигурацию, В этих случаях коэффициент расхода определяют экспериментально, и он является поправочным коэффициентом, учитывающим геометрию дросселя.

Расход (рисунок 3) имеет максимальное значение при

Показатель адиабаты k для воздуха равен 1,4, следовательно, ?кр= 0,528.

Момент равенства ?=?кр соответствует в канале дросселирующего сопротивления скорости течения воздуха, равной скорости звука. Экспериментально показано, что если в дальнейшем понижать давление р2, то расход Gm не увеличится, а останется постоянным. Поэтому, в случае докритического течения (?? ?кр), пользуются формулой

Введение…………. ……………………………………………………………………….…….3
Достоинства и недостатки пневмоавтоматики………………………………………. 4
Достоинства…………………………………………………………………………………..4
Недостатки……………………………………………………………………………………5
Критерии выбора, характеристики и классификации…………………………. ……………..6
Критерии выбора источника энергии для исполнительной части системы……………. 6
Критерии выбора источника энергии для управляющей части системы………………. 7
Критерии проектирования пневматической системы управления………………………..7
Структура пневматической системы и последовательность сигнала…………………….8
Группировка элементов пневматической системы по подсистемам……………………..9
Варианты продукции пневмоавтоматики………………………………………………………9
Программируемый логический контроллер SMC PneuAlpha 2…………………………..9
Пневмоостров Festo MPA-L………………………………………………………………..10
Преимущества……………………………………………………………………. 10
Технические данные……………………………………………………………….11
Стандарты….…………………………………………………………………………………….11
Стандарт DIN ISO…………………………………………………………………………. 11
Эстонские стандарты EVS………………………………………………………………….12
Сравнение с другими направлениями………………………………………………….………12
5.1 Сравнение источников энергии систем управления……………………………………. 12
Фирмы пневмоавтоматики……………………………………………………………………. 14
Festo………………………………………………………………………………………….14
6.2.1 Варианты продукции…………………………………………………………………15
SMC………………………………………………………………………………………….15
6.2.1 Варианты продукции…………………………………………………………………17
Приложение: Схемы………………………………………………………………….…………18
Клапан быстрого выхлопа………………………………………………………………….18
Управление по давлению…………………………………………………………………..19
Клапан выдержки времени…………………………………………………………………20
Источники……………………………………………………………………………………….23

Содержимое работы - 1 файл

pneumoautomaatika.docx

Таллиннский политехникум

Отделение энергетики и автоматики

Пневмоавтоматика

Реферат по автоматическому управлению

Ученик: Павел Куусик

Учитель: Ильмар Илиных

Достоинства и недостатки пневмоавтоматики…………………………………… …. 4

Достоинства………………………………………………… ………………………………..4
Недостатки…………………………………………………… ………………………………5

Критерии выбора источника энергии для исполнительной части системы……………. 6
Критерии выбора источника энергии для управляющей части системы………………. 7
Критерии проектирования пневматической системы управления………………………..7
Структура пневматической системы и последовательность сигнала…………………….8
Группировка элементов пневматической системы по подсистемам……………………..9

Программируемый логический контроллер SMC PneuAlpha 2…………………………..9

Пневмоостров Festo MPA-L………………………………………………………………. .10

Преимущества……………………………………………… ……………………. 10
Технические данные……………………………………………………………… .11

Стандарт DIN ISO……………………………………………………………………… …. 11
Эстонские стандарты EVS…………………………………………………………………. 12

5.1 Сравнение источников энергии систем управления……………………………………. 12

Приложение: Схемы………………………………………………………………… .…………18

Клапан быстрого выхлопа…………………………………………………………… …….18
Управление по давлению………………………………………………………… ………..19
Клапан выдержки времени…………………………………………………………… ……20

Пневматические устройства давно играют важную роль в механизации производства. В последнее время они также широко используются при решении задач автоматизации.

Пневматические устройства в системах автоматики выполняют следующие функции:

• получение информации о состоянии системы с помощью входных элементов (датчиков);

• обработка информации с помощью логико- вычислительных элементов (процессоров);

• управление исполнительными устройствами с помощью распределительных элементов (усилителей мощности);

• совершение полезной работы с помощью исполнительных устройств (двигателей).

Для управления состоянием и рабочими процессами машин и установок необходимы системы со сложными логическими связями, которые обеспечиваются благодаря взаимодействию датчиков, процессоров, исполнительных устройств и рабочих механизмов с пневматическими или частично пневматическими устройствами.

Технический прогресс в области создания материалов, способов конструирования и производства также способствовал улучшению качества и увеличению разнообразия пневматических устройств, что послужило основой для расширения области их применения как средств автоматизации.

Для реализации прямолинейного движения часто используются пневмоцилиндры, т.к. они характеризуются низкой стоимостью, легкостью монтажа, простотой и прочностью конструкции, а также широким диапазоном основных параметров.

Отличительные особенности и преимущества систем пневмоавтоматики представлены в таблице:

Доступность воздуха	Воздух имеется практически везде в неограниченном количестве
Транспортабельность воздуха	Воздух может легко транспортироваться по трубам на большие расстояния
Способность

Таблица 1. Достоинства пневмоавтоматики

Для того, чтобы точно определить области применения пневмосистем, необходимо также знать и их недостатки, которые представлены в таблице:

опасность быстрого износа пневмоустройств из-за наличия в нем

твердых включений и конденсата воды.

до определенных давлений. При обычно применяемом

производственном давлении 600. 700 кПа (6. 7 бар) и в зависимо-

сти от хода и скорости поршня эта граница лежит в области

Эта проблема решена в настоящее время благодаря применению

звукопоглощающих материалов и глушителей шума.

Таблица 2. Недостатки пневмоавтоматики

В качестве источников энергии в исполнительной части системы используются:

• комбинации перечисленных сред.

Критерии выбора и характеристики системы, принимаемые во внимание при выборе источников энергии исполнительной части системы:

• вид движения (поступательное, поворотное, вращательное)

• надежность и безопасность,

В качестве источника энергии в управляющей части системы используются:

Критерии выбора и характеристики системы, принимаемые во внимание при выборе источника энергии для управляющей части системы:

• надежность работы составных частей,

• чувствительность к изменениям условий окружающей среды,

• простота обслуживания и ремонта,

• скорость прохождения сигналов,

• возможность модификации системы,

• затраты на обучение персонала.

Пневматические средства автоматики включают следующие группы изделий:

• датчики и входные устройства,

• логико-вычислительные элементы (процессоры),

• модули системы управления.

При проектировании пневматических систем управления должны приниматься во внимание следующие основные требования:

Один из самых важных инструментов в стоматологии – бормашина.

Бормашина пневматическая – это инструмент для шлифовки и зачистки небольших поверхностей. Пневматическая бормашина употребляется на производствах, где применение машин с электрическим приводом невозможно или недопустимо из соображений техники безопасности. Вращение шпинделя бормашины происходит под воздействием воздуха, поступающего под давлением из воздухопровода. Вращаясь, крыльчатка вращает шпиндель бормашины, в цанге которого закреплен рабочий инструмент.

Бормашина – один из основных инструментов в стоматологической практике. Используются бормашины для препарирования твердых тканей, при зуботехнической работе. У современных установок рабочей частью могут служить стоматологические боры, фрезы, карборундовые камни, диски, щетки для снятия зубных отложений.

По принципу работы все современные бормашины можно разделить на два вида: электрические и пневматические.

При работе электрической бормашины осуществляется механическая передача крутящего момента от электромотора к рабочей части. Скорость вращения может достигать 40 000 оборотов в минуту.

Пневматические бормашины работают совершенно иначе. Под большим давлением воздух из компрессора подается в турбинный наконечник и за этот счет достигается скорость вращения до 300 000 оборотов в минуту. Благодаря этому, они обладают рядом преимуществ.

Препарирование зуба, производимое этими бормашинами менее болезненно, а скорость работы значительно возрастает. Важно помнить, что из-за очень большой скорости вращения, существует вероятность осложнений, в частности – ожога пульпы. Поэтому рекомендуется помимо соблюдения всех правил препарирования, использовать бормашины, позволяющие производить водное охлаждение.

В стоматологической практике применяют как электрические, так и пневматические бормашины. Это обуславливает достаточно большой интерес к комбинированным вариантам, когда оба вида выполнены вместе. Помимо вышеперечисленных БПК-02/02, БПК-02/03, БПК-02/04, имеются в наличии БП-07 и БПЭа-01. В этих бормашинах электрическая часть представлена в виде микромоторов.

Бормашина пневмоэлектрическая стоечная БПЭСт-КС

Стационарная пневмоэлектробормашина стоечная состоит из:

поворотного столика с подвижным кронштейном;

бормашины с раздвигающейся штангой;

Современная пневмоэлектрическая бормашина БПЭСт-КС является первой отечественной моделью данного класса с широким функциональным диапазоном, позволяющим проводить как терапевтические, так и ортопедические операции с высоким уровнем современных технологий.

напряжение питания - 220 В, 50 Гц;

давление воздуха в пневмосети не менее 4 кг/см²;

пределы регулирования скорости вращения до 40000 об/мин;

напряжение питания лампы подсветки 3,2 В;

габаритные размеры 460x400x900 мм;

имеет 5 выходов с нижней подачей шлангов;

оснащена бесконтактным электроприводом ДБ-25 и шлангом для турбинного наконечника со световодом;

есть регулировка воды, скорости вращения электропривода

Современная пневмоэлектрическая бормашина БПЭСт-С

Бормашина малогабаритная БМ-300-40 ТЕХ.

Её используют в терапевтических стоматологических отделениях и кабинетах в тех случаях, когда затруднено использование бормашин других моделей в связи с условиями помещения, освещения рабочего места.

Пневматическая бормашина БМ-300-40 ТЕХ предназначена для применения в терапевтической и ортопедической стоматологии. Конструкция бормашины предусматривает крепление блока на лабораторном столе для работы зубного техника.

Давление воздуха в пневмосети - 4-6 кг/см²

Расход воды через пистолет, мл/мин - не менее 0.075

Расход воздуха через пистолет, л/мин - не менее 4

Габаритные размеры - 350х350х750 мм

Масса не более 7кг

Шланг пневмопроводный

Пневмопроводные шланги предназначены для замены вышедших из строя рукавов и могут быть установлены на любой тип пневматической стоматологической установки. Шланг выполнен из высококачественных, прочных и эластичных материалов ранее применявшихся в аэрокосмической промышленности

Бормашина JONNESWAY JAG-0913RMK .

Бормашина для компрессора JONNESWAY JAG-0913RMK - это инструмент, работающий на сжатом воздухе, который сконструирован для выполнения шлифовально-зачистных работ. Качественная обработка поверхностей, благодаря большому количеству оборотов (18000 об/мин) и насадкам из абразивного камня.

Широкая клавиша пуска - для простоты управления работой пневматической бормашины.

Рукоятка с термопластичным покрытием - для надежного и удобного удержания инструмента.

Малый вес (490 граммов) - для неутомительной работы

Металлический корпус защищает внутренние узлы от повреждений и более надежен в тяжелых условиях производства

Встроенный глушитель - для комфортной работы оператора

Особая форма корпуса бормашины - для удобной работы в углах.

Частота свободного вращения (об/мин.): 18000

Мощность (KW): 0.21

Давление магистрали Мах. (атм.): 6,2

Расход воздуха (л/мин.): 85

Диаметр воздушного шланга (мм): 10

Размер (длина мм.): 155

Бормашинка пневматическая угловая.

Металлический корпус, регулировка крутящего момента.

Цанговый зажим по умолчанию - 6 мм на заказ - 6,35 мм.

Держатель насадок 6/6,35 мм

Частота вращения 15 000 об/мин

Расход воздуха 460 л/мин

Бормашина пневматическая "мини-карандаш".

Металлический корпус, регулировка крутящего момента осуществляется поворотом ротационного кольца. Длинна армированного шланга - 1,5 м. Инструмент может использоваться для тонкой и окончательной доводки, тонкого спиливания, зачистки и т.д.

Держатель насадок, мм 3

Частота вращения, об/мин 55 000

Расход воздуха, л/мин 200 300

Размер, мм 135 150

Масса, кг 0,11 0,27

Список используемой литературы:

Курякин Н.В., Омаров О.Г. Практикум по фантомному курсу терапевтической стоматологии.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

При движении по неровностям дороги на колёса автомобиля действуют ударные нагрузки. Эти нагрузки через систему подрессирования и направляющие элементы передаются на кузов автомобиля. Одна из задач подвески — демпфирование этих нагрузок.

При рассмотрении конструкции системы подрессоривания следует всегда различать её упругие и демпфирующие элементы.

Благодаря их совместному действию достигаются:

Сохраняется постоянный контакт колеса с дорогой, имеющий большое значение для эффективной работы тормозов и точности рулевого управления.

Под этим понятием подразумевается защита пассажиров от воздействия колебаний, угрожающих их здоровью или создающих неприятные ощущения, а также сохранение целостности перевозимого груза.

Под этим понятием подразумевается защита кузова и агрегатов автомобиля от высоких ударных и вибрационных нагрузок.

При движении автомобиля его кузов испытывает не только поступательные перемещения вверх и вниз, но и колебания вокруг продольной, поперечной и вертикальной осей и вдоль них.

Наряду с кинематикой подвески, система подрессоривания также оказывает существенное воздействие на эти перемещения и колебания.

Поэтому правильный подбор упругих и демпфирующих элементов подвески (компонентов системы подрессоривания) имеет важное значение.

В качестве несущих компонентов системы подрессоривания выступают упругие элементы, расположенные между подвеской и кузовом. Эта система дополняется шинами и сиденьями, имеющими собственную упругость.

Упругие элементы могут быть выполнены из стали, резины/эластомеров, а также использовать в качестве рабочего тела газы/ воздух. Возможно и комбинированное использование перечисленных материалов.

В подвеске легковых автомобилей обычно используются стальные упругие элементы. Стальные упругие элементы имеют самые разные конструктивные исполнения, среди которых самое широкое распространение получили винтовые пружины.

Пневматическая подвеска, используемая уже в течение долгого времени на грузовых автомобилях, благодаря своим достоинствам всё больше входит в употребление и на легковых автомобилях.

Существуют понятия подрессоренные массы автомобиля (кузов с трансмиссией и частично ходовая часть) и неподрессоренные массы автомобиля (колёса с тормозными механизмами, а также частично массы ходовой части и приводных валов).

Жесткость и эффективность демпфирования системы подрессоривания обуславливают частоту собственных колебаний кузова автомобиля

Неподрессоренные массы стараются уменьшить, чтобы минимизировать их влияние на характеристику колебаний (частоту собственных колебаний кузова). Кроме того, благодаря малой инерции таких масс снижаются ударные нагрузки на неподрессоренные узлы конструкции и значительно улучшается характеристика работы подвески. Эти факторы ведут к заметному повышению комфорта в движении.

Примеры снижения величин неподрессоренных масс:

· Алюминиевый колесный диск с пустотелыми спицами

· Узлы шасси (поворотный кулак, корпус ступичного подшипника, рычаг подвески и т. д.) из алюминия

· Тормозной суппорт из алюминия

· Оптимизированные по массе шины

· Оптимизация массы деталей ходовой части (например, ступиц колёс)

Частота собственных колебаний кузова

Колебания характеризуются величиной амплитуды и частотой. При настройке ходовой части особое значение имеет частота собственных колебаний кузова. Частота собственных колебаний неподрессоренных масс находится для автомобиля среднего класса в пределах 10-16 Гц. Путём соответствующей настройки подвески частота собственных колебаний кузова (подрессоренной массы) доводится до 1-1,5 Гц

Частота собственных колебаний кузова в основном определяется характеристиками упругих элементов (жёсткостью) и величиной подрессоренной массы.

Большая масса или мягкие упругие элементы обуславливают низкую частоту собственных колебаний кузова и большой ход подвески (амплитуду).

Небольшая масса или жёсткие упругие элементы обуславливают высокую частоту собственных колебаний кузова и малый ход подвески.

В зависимости от индивидуальной восприимчивости частота собственных колебаний кузова ниже 1 Гц может вызывать тошноту. Частоты более 1,5 Гц ухудшают комфортность езды, а, начиная с величины около 5 Гц, ощущаются как вибрация.

В зависимости от размеров двигателя и оборудования осевая нагрузка (подрессоренные массы) одной модели автомобиля варьируется очень сильно.

Чтобы сохранять высоту кузова (т. е., внешний облик) и частоту собственных колебаний кузова, которая определяет динамику движения, почти одинаковыми для всех вариантов, в соответствии с осевой нагрузкой на передней и задней осях устанавливаются различные комбинации упругих элементов и амортизаторов.

Так, например, частота собственных колебаний кузова для AudiA6 настраивается на 1,13 Гц на передней оси и на 1,33 Гц на задней оси (расчётные величины).

Жёсткость упругих элементов, таким образом, является решающим фактором для величины частоты собственных колебаний кузова.

Степень демпфирования колебаний амортизатором не оказывает заметного влияния на величину частоты собственных колебаний кузова. Она влияет лишь на то, насколько быстро затухнут колебания (постоянная затухания).

В стандартной ходовой части без регулирования дорожного просвета задняя ось, как правило, настроена на более высокую частоту собственных колебаний кузова. Это сделано из расчета, что при загрузке автомобиля в основном увеличивается нагрузка на заднюю ось, что автоматически понижает частоту собственных колебаний.

Параметры упругих элементов

Характеристика упругого элемента (жёсткость)

При построении графика в координатах сила-ход мы получим графическую характеристику упругого элемента.

Жёсткость упругого элемента — это отношение действующей силы к ходу. Жёсткость упругих элементов измеряется в Н/мм

Она даёт представление о том, является ли упругий элемент мягким или жёстким.

Если жёсткость упругого элемента является постоянной на протяжении всего хода, то он имеет линейную характеристику.

Мягкой упругий элемент обладает пологой характеристикой, а жёсткий упругий элемент отличается крутой характеристикой.

Винтовая пружина становится более жёсткой при:

· увеличении диаметра прутка;

· уменьшении диаметра пружины;

· уменьшении числа витков.

Если жёсткость упругого элемента растёт вместе с увеличением его деформации, то он имеет прогрессивную характеристику.

Винтовые пружины с прогрессивной характеристикой можно отличить по:

a) неравномерному шагу витков;

b)конической форме навивки;

c) переменному диаметру прутка;

d)комбинации двух упругих элементов (пример см. на следующей странице).

Основы теории пневматическойподвески

Пневматическая подвеска с регулированием дорожного просвета

Такая пневматическая подвеска является регулируемой.

При использовании пневматической подвески регулирование дорожного просвета не связано с дополнительными техническими ухищрениями, поэтому интегрируется в общую систему настроек. Основные достоинства регулирования дорожного просвета:

· Статический ход сжатия упругого элемента (пневмобаллона) не зависит от нагрузки и всегда одинаков

· Уменьшаются габариты колёсных ниш, обусловленные величиной свободного перемещения колёс. Это благоприятно сказывается на общем использовании объёма кузова автомобиля.

· Кузов автомобиля может иметь более мягкое подрессоривание, что повышает уровень комфорта в движении.

· Сохранение полного хода сжатия и отбоя упругого элемента при любых нагрузках.

· Сохранение полного дорожного просвета при любых нагрузках.

· При загрузке не изменяются углы установки колес.

· Не увеличивается C_x (коэффициент аэродинамического сопротивления), нет ухудшения внешнего вида.

· Меньший износ шаровых опор благодаря небольшим углам наклона пальцев.

· При необходимости возможна более высокая нагрузка.

Неизменное (расчётное) положение кузова автомобиля (подрессоренной массы) поддерживается путём регулировки давления в пневмобаллонах.

Статический ход сжатия благодаря регулированию давления всегда остаётся одинаковым и его не требуется принимать в расчёт при конструировании колесных ниш.

Другой особенностью пневматической подвески с функцией регулирования дорожного просвета является то, что частота собственных колебаний кузова остаётся почти постоянной при изменении массы автомобиля.

Помимо принципиальных достоинств системы регулирования дорожного просвета, её внедрение на пневматической подвеске обеспечивает важнейшее преимущество.

Благодаря тому, что давление воздуха в пневматических упругих элементах регулируется в зависимости от нагрузки, достигается изменение жёсткости пропорционально величине подрессоренной массы. В результате этого частота собственных колебаний кузова и, вследствие этого, комфорт в движении остаются почти неизменными вне зависимости от нагрузки.

Следующим преимуществом является обусловленная принципом действия прогрессивная характеристика пневматического упругого элемента.

При помощи полностью несущей пневматической подвески обеих осей (Audiallroadquattro) можно регулировать величину дорожного просвета автомобиля:

обычное положение для движения в городе;

пониженное положение для езды на высокой скорости для улучшения динамики и уменьшения силы сопротивления воздуха;

повышенное положение для движения по пересеченной местности и по плохим дорогам.

Конструкция пневматического упругого элемента

На легковых автомобилях в качестве упругих элементов используются пневмобаллоны рукавного типа.

При малых габаритах такая конструкция обеспечивает большую деформацию упругого элемента.

Пневматический упругий элемент состоит из:

· Верхней крышки корпуса

· Резинокордного рукавного элемента

· Поршня (нижней крышки корпуса)

Наружный и внутренний слои изготавливаются из высококачественного эластомера. Материал устойчив к любым атмосферным воздействиям и является маслостойким. Внутренний слой воздухонепроницаемый.

Каркас воспринимает усилия, возникающие благодаря внутреннему давлению в пневмобаллоне.

Высококачественный эластомер и корд из полиамидной нити позволяют рукавному элементу легко раскатываться и обеспечивают минимальное трение (чувствительность) в этом упругом элементе.

Требуемые характеристики обеспечиваются в диапазоне температур от -35°C до +90°C.

Крепление манжеты (рукавного элемента) между верхней крышкой корпуса и поршнем осуществляется металлическими зажимными кольцами. Зажимные кольца запрессовываются в условиях производства.

Рукавный элемент раскатывается по поршню.

В зависимости от принятой кинематической схемы подвески оси пневмобаллоны могут устанавливаться отдельно от амортизаторов или вместе с ними (пневматическая амортизаторная стойка).

Пневмобаллоны не должны сжиматься или разжиматься, когда в них нет давления, так как при этом манжета не может правильно раскатываться по поршню (возможны её повреждения).

На автомобиле с пневмобаллонами, в которых отсутствует давление, перед тем, как приподнимать или опускать его (например, при помощи подъёмника или домкратов), в пневмобаллонах с использованием диагностического тестера необходимо создать давление.

Амортизатор с пневматическим регулированием демпфирования

Для того, чтобы поддерживать постоянной степень демпфирования и, тем самым, ходовые качества при изменении нагрузки от частичной до полной, в пневматической подвеске с регулированием дорожного просвета, а также в 4-уровневой пневматической подвеске автомобиля на задней оси устанавливаются амортизаторы с бесступенчатой, изменяющейся в зависимости от нагрузки характеристикой.

Благодаря пневматической подвеске, наряду с сохранением постоянной частоты собственных колебаний кузова, удаётся также достигать почти не зависящей от нагрузки характеристики колебаний кузова автомобиля.

Этими конструктивными мероприятиями достигается хороший комфорт при движении с частичной нагрузкой, одновременно при полной нагрузке колебания кузова достаточно эффективно гасятся.

В этом случае речь идёт о так называемом амортизаторе PDC (PneumaticDampingControl = пневматическое регулирование демпфирования). Усилие демпфирования может варьироваться в зависимости от давления в пневмобаллоне.

Изменение усилия демпфирования осуществляется при помощи отдельного клапана PDC, встраиваемого в амортизатор. Он соединен шлангом с пневматическим упругим элементом.

Пропорциональное нагрузке давление в пневматическом упругом элементе изменяет гидравлическое сопротивление клапана PDC, т. е. усилие демпфирования при отбое и сжатии.

Чтобы сгладить скачки давления в пневматическом упругом элементе (при сжатии и отбое), во входной воздушный канал клапана PDC встроен дроссель.

Устройство и принцип действия

Клапан PDC изменяет гидравлическое сопротивление между рабочими камерами 1 и 2. Рабочая камера 1 с помощью отверстий соединена с клапаном PDC. При низком давлении в пневматическом упругом элементе (условия нагрузки — снаряженный или имеющий небольшую частичную нагрузку автомобиль) клапан PDC имеет малое гидравлическое сопротивление, благодаря чему часть масла направляется в обход соответствующего демпфирующего клапана. Тем самым уменьшается усилие демпфирования.

Гидравлическое сопротивление клапана PDC находится в определённой зависимости от управляющего давления (давления в пневматическом упругом элементе). Усилие демпфирования зависит от гидравлического сопротивления соответствующего клапана демпфирования (сжатия/отбоя), а также клапана PDC.

Работа при ходе отбоя и высоком давлении в пневматическом упругом элементе

Управляющее давление, а, следовательно, и гидравлическое сопротивление клапана PDC высоки. Большая часть масла (в зависимости от величины управляющего давления) должна дросселироваться через поршневой клапан, усилие демпфирования повышается.

Работа при ходе отбоя и низком давлении в пневматическом упругом элементе

Поршень идет вверх, часть масла дросселируется через поршневой клапанный узел, другая часть перетекает через отверстия в рабочей зоне 1 к клапану PDC. Поскольку управляющее давление (давление в пневматическом упругом элементе) и, следовательно, гидравлическое сопротивление клапана PDC малы, то усилие демпфирования уменьшается.

Работа при ходе сжатия и низком давлении в пневматическом упругом элементе

Поршень уходит вниз, рассеивание энергии обеспечивается донным клапанным узлом и, в некоторой степени, гидравлическим сопротивлением движению поршня. Часть вытесняемого штоком поршня масла дросселируется через донный клапанный узел в компенсационную камеру. Другая часть перетекает туда через отверстия в рабочей камере 1 к клапану PDC. Поскольку управляющее давление (давление в пневматическом упругом элементе) и, следовательно, гидравлическое сопротивление клапана PDC малы, то усилие демпфирования уменьшается.

Работа при ходе сжатия и высоком давлении в пневматическом упругом элементе

Управляющее давление и, следовательно, гидравлическое сопротивление клапана PDC высоки. Большая часть масла (в зависимости от величины управляющего давления) должна пройти через донный клапанный узел, усилие демпфирования повышается

· пневмоподвеска имеет большую энергоемкость в основном рабочем диапазоне и при больших прогибах, обеспечивая снижение амплитуды колебаний, уменьшение количества энергии, поглощаемой амортизаторами, упрощают регулировку. При этом в подвесках со стальными упругими элементами прогрессивная характеристика достигается только за счет сильного усложнения конструкции;

· легкость автоматического регулирования жесткости и динамичного хода подвески в соответствии с условиями нагружения, что позволяет получить большую плавность хода и улучшить другие эксплуатационные качества;

· при одинаковых размерах упругого элемента пневмоподвескапозволяет иметь высокую степень унификации для автомобилей разной грузоподъемности со значительной разницей в величине подрессоренных масс;

· пневмоэлементы имеют чрезвычайно высокую долговечность, недостижимую для стальных упругих элементов;

· постоянное положение кузова облегчает обеспечение правильной кинематики пневмоподвески и рулевого привода, снижается центр тяжести автомобиля и, следовательно, повышается его устойчивость;

· при любой нагрузке обеспечивается надлежащее положение фар, что повышает безопасность движения в ночное время; точная регуляция тормозных усилий на колесах в зависимости от изменения нагрузок на них;

Итог получается достаточно простым: учитывая, что стоимость изготовления пневмоподвесок почти сравнялась со стоимостью рессорных подвесок, применение первых позволяет получить большой технико-экономический эффект.

Читайте также: