Пневматичні приводи технологічного обладнання

Пневмопривід являє собою систему взаємозалежних пневмопристроїв, призначених для надавання руху робочим органам
машин або робочим ланкам механізмів. Пневмоприводи забезпечують для одержання поступального, обертального руху або того й іншого одночасно. У приводах поступального руху крім поршневих пневмопристроїв використовують також пристрої із пружними елементами, у якості яких можуть служити мембрани, сильфони, пнемобалони та ін.

Типовий поршневий пневмопривід зображений на рис. 20.9. Поршень 7 переміщується в робочому циліндрі 2 під впливом стисненого повітря, яке надходить поперемінно в обидві порожнини циліндра з магістралі через розподільник 3. Наприкінці ходу кулачок, укріплений на штоку (не показаний на схемі), натискає на важіль одного з кінцевих вимикачів 4 або 5. У положенні, зображеному на кресленні, поршень переміщається праворуч, перемикаючи вимикач 4, і коли він займе положення, показане штриховою лінією, кінцевий вимикач 5 перемкнеться. Сигнал у вигляді тиску стисненого повітря передається від вимикача на вхід розподільника 3, у результаті чого золотник переміщується в праве положення.

 

 

Рис. 20.9. Поршневий пневматичний привод двосторонньої дії

 

Стиснене повітря з магістралі через цей же розподільник спрямовується в праву порожнину циліндра 2 і переміщує поршень 1 ліворуч, ввимикаючи розподільник. Наприкінці зворотного ходу кулачок на штоку натискає на кінцевий вимикач 4, знову перемикається золотник, і цикл повторюється.

На рис. 20.10 зображений привод з тарілчастою гумовотканинною мембраною.

 

 

Рис. 20.10. Мембранний пневматичний привод

 

Під час подачі стисненого повітря з магістралі через розподільник 1 мембрана 2 прогинається; шток, жорстко пов’язаний з її металевим центром, переміщається на заданий робочий хід l (до упору). Зворотний хід мембрани відбувається під дією пружини 3.

Поряд з однобічними мембранними приводами іноді застосовують двосторонні приводи, у яких зворотний хід також відбувається під дією стисненого повітря. Мембранні приводи в порівнянні з поршневими мають недоліки (обмежений робочий хід, невисокий тиск стисненого повітря у випадку застосування гумовотканинних мембран, падіння зусилля при переміщенні штока), але вони прості у виготовленні, герметичні, термін служби їх у декілька разів більше, ніж поршневих пристроїв.

Приводи обертового руху розподіляють на ряд видів: ротаційні пластинчасті, шестеренні, гвинтові й ін.

На рис. 20.11 показаний ротаційний пневматичний привод обертового руху, зображений у спрощеному варіанті без повітророзподільника. У корпусі 1 встановлений ротор 2, вісь обертання якого зміщена щодо центра корпуса (ексцентриситет е). У пази ротора поміщені пластини 5. Стиснене повітря, подаване через вікно 4 корпусу, впливає на пластини. Позаяк площі цих пластин у різному ступені висунуті з пазів ротора, відрізняються один від другого, то створюється момент від сил тиску стисненого повітря, завдяки чому ротор обертається. У період його обертання пластини під дією відцентрової сили притискаються до внутрішньої поверхні корпуса. Щоб забезпечити більш надійне ущільнення, до пазів ротора іноді підводять стиснене повітря або в них розміщують пружини, що сприяє також і більш швидкому висуванню пластин з пазів. Відпрацьоване повітря виходить із привода крізь вихлопне вікно 5 в атмосферу.

Основними елементами пневмоприводу є пневмопристрої різних типів. Пневматичним пристроєм називають пристрій, у якому в якості робочого тіла використовується стиснений газ. Фізичні властивості газу проявляються у вигляді тиску на поверхню твердих ланок пристрою або у вигляді аеродинамічних ефектів. У першому випадку пневмопристрій являє собою циліндр із рухливою твердою ланкою (поршнем, мембраною й ін.), взаємодіючою зі стисненим повітрям. У другому випадку рухлива тверда ланка відсутня (наприклад, у струминних елементах).

Пневмопристрої як складові елементи привода за функціональним призначення діляться: виконавчі, розподільні й керуючі.

Виконавчі пристрої призначені для перетворення енергії стисненого повітря в енергію руху робочих органів машини.

Розподільні пристрої призначені для зміни напрямку потоків стисненого повітря в лініях, що з’єднує пристрої в приводі.

Керуючі пристрої (логічні елементи й елементи зворотного зв’язку ЕЗЗ) призначені для забезпечення заданої послідовності переміщення виконавчих пристроїв відповідно до необхідного закону їхнього руху. Із цією метою вони подають відповідні команди на розподільні пристрої.

Пневматичний привод (пневмопривід)за своєю структурою, призначенням силових агрегатів, керуючих і допоміжних апаратів, за основними принципами конструювання аналогічний гідравлічному приводу. Робочим тілом у цих системах є повітря, стиснуте під тиском 0,4...1,0 МПа. У найпростіших пневматичних приводах стиснене повітря подають у циліндри-штовхачі прямої дії, штоки поршнів яких безпосередньо діють на робочий орган.

Для більш складних машин, наприклад для пневмоталей, використовують поршневі або роторні двигуни, що приводять у дію виконавчі механізми. Повітря звичайно подають від компресорних установок або від повітряних магістралей підприємства за допомогою гнучких шлангів. Перевагами пневматичного привода є: плавність роботи, можливість безступінчастого регулювання швидкості до 1:20, простота конструкції, зручність керування, простота обслуговування й ремонту, можливість роботи з великою частотою включень, наявність пристосувань, що усувають перевантаження. Завдяки малій в’язкості повітря в пневмоприводах допускають більші (перевищуючі 10 м/с) швидкості його руху в пневмолініях.

До недоліків пневматичного привода варто віднести обмежений радіус дії пересувних установок внаслідок наявності живильного повітропровідного шланга; зниження ККД установки при роботі з вантажами малої маси; велика витрата повітря через неминучі витоки; при низькій температурі стійкість роботи пневмоприводу знижується внаслідок обмерзання клапанів; незадовільне позиціювання робочого елемента у випадку відсутності спеціальних фіксуючих пристроїв; відсутність плавного руху при змінних навантаженнях, що визначається високою стискальністю повітря; підвищений рівень шуму при роботі.

Пневматичний привод знаходить все більш широке застосування в технологічному автосервісному устаткуванні, особливо в машинах, які працюють у вибухонебезпечному середовищі.