Основная аппаратура, применяемая в пневмоприводах»

 

ОБОЗНАЧЕНИЕ ПРИСОЕДИНИТЕЛЬНЫХ ОТВЕРСТИЙ ПНЕВМОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЕЙ

Обозначения присоединительных отверстий пневмораспределителей не являются универсальными. Это скорее дань традициям, чем соблюдение требований стандартов.

Буквенные коды ведут свое происхождение от «старшего по возрасту» гидравлического оборудования. Латинская буква «Р», которой обозначается отверстие подвода энергии (питания), была взята от слова «pump» (насос), т.е. от понятия гидравлического насоса как источника потенциальной энергии жидкости, находящейся под давлением.

Выходное (рабочее) отверстие распределителя 2/2 или 3/2 всегда обозначалось буквой «А», а второе отверстие с аналогичной функцией у распределителей 4/2 и 5/2 — латинской буквой «В».

Выпускное отверстие (выхлоп) неизменно обозначалось буквой «R» от слова «return» (возврат гидравлической жидкости в масляный бак). Второе выходное отверстие в клапане 5/2 обозначалось буквой S, либо отверстия выхлопа кодировали как R1 и R2.

Отверстие управления, обеспечивающее связь между отверстием питания и рабочим отверстием А, первоначально имело кодовое обозначение «Z», а другое отверстие обозначалось буквой «Y» (две последние буквы латинского алфавита, как обозначение двух крайних точек).

После 20 лет дискуссий по поводу символов, применяемых в пневматике и гидравлике, одна из рабочих групп Международной организации по стандартизации (ISO) подала идею, заключающуюся в том, чтобы порты распределителя обозначались не буквами, а цифрами, однако выход в свет стандарта ISO 1219 был задержан на 6 лет. Согласно этому стандарту, отверстие подвода энергии должно обозначаться цифрой «1», выходные отверстия - цифрами «2» и «4», отверстие управления, соединяющее «1» и «2», должно иметь код «12» и т. д. В настоящее время предпочтение отдается цифровым кодам (таблица 1).

 

Таблица 1 – Основные условные обозначения для идентификации присоединительных отверстий распределителя.

Подвод энергии	Выход НЗ	Выход НО	Выхлоп НЗ	Выхлоп НО	Отверстие управления НЗ	Отверстие управления НО
Р	А	В	R	S	Z	Y
Р	А	В	R1	R2	Z	У
Р	А	В	ЕА	ЕВ	РА	РВ

МОНОСТАБИЛЬНЫЕ И БИСТАБИЛЬНЫЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛИ

Моностабильными называются распределители, которые возвращаются в исходное положение при помощи пружины. Они имеют одно, строго определенное положение, в которое возвращаются автоматически.

Бистабильные распределители не имеют определенного исходного положения и могут оставаться в любом положении до подачи одного из двух импульсных сигналов управления.

ТИПЫ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЕЙ

По своему принципиальному конструктивному решению распределители подразделяются на два основных типа - клапанные и золотниковые, которые в свою очередь могут иметь как эластичные, так и «металлические уплотнения» (уплотнение метал по металлу). На рис. 10 представлены данные варианты.

КЛАПАННЫЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛИ

Управление потоком воздуха в клапанных распределителях осуществляется посредством тарельчатого клапана, т. е., диска или толкателя с эластичным уплотнением, перемещающихся в направлении под прямым углом к прилегающей поверхности седла.

Тарельчатый клапан может иметь два или три присоединительных отверстия. Для пневмораспределителей с четырьмя или пятью портами в одном корпусе должны быть смонтированы как минимум два тарельчатых клапана.

На рис.11 а подводимое давление стремится поднять уплотняющий элемент с седла. Для удержания клапана в закрытом положении требуется достаточное усилие (пружина). На рис. 11 b усилие от подводимого давления складывается с усилием пружины, помогая удерживать клапан в закрытом положении. При этом усилие открытия будет зависеть как от рабочего давления, так и от площади клапана. По этой причине такая конструкция может применяться только для клапанов с размерами проходных отверстий 1/8" или меньше.

На рис. 12 показан нормально закрытый (НЗ) тарельчатый клапан 3/2 того же типа, что и на рис.11 b.

В нерабочем положении (рис.12 а) выпуск отработанного воздуха осуществляется через толкатель. При срабатывании клапана (рис.12 b) выпускное отверстие закрывается, и поток воздуха устремляется от отверстия подвода воздуха Р к выходному отверстию А.

Конструкции на рис.11 с и 13 представляют собой уравновешенный тарельчатый клапан. Входное давление воздействует на одинаковые площади поверхности в обоих направлениях.

Использование в конструкции уравновешенного тарельчатого клапана позволяет смонтировать пневмораспределитель как в нормально закрытом (НЗ), так и в нормально открытом (НО) положениях.

Нормально открытые распределители могут применяться, например, для возврата в исходное положение пневматических цилиндров одностороннего действия.

ЗОЛОТНИКОВЫЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛИ

В распределителях с цилиндрическим, плоским золотником и крановых распределителях изменение коммутации между портами происходит за счет перемещения золотника.

ПНЕВМОРАСПРЕДЕЛИТЕЛИ С ЦИЛИНДРИЧЕСКИМ ЗОЛОТНИКОМ

В таких распределителях цилиндрические золотники перемещаются вдоль корпуса, а воздух подается под прямым углом к золотнику. Цилиндрические золотники имеют одинаковые площади уплотняющих поверхностей и поэтому уравновешены по давлению.

ЭЛАСТИЧНЫЕ УПЛОТНЕНИЯ

Наиболее распространенные конструкции золотников и уплотнений показаны на рис. 14 и 15. На рис. 14 уплотнительные кольца круглого сечения устанавливаются в канавках на теле золотника и вместе с ним перемещаются в металлической гильзе. Для уменьшения износа уплотнительных колец рабочие каналы корпуса в гильзе разделены на большое количество мелких отверстий.

В распределителе, изображенном на рис. 15, уплотнения находятся в корпусе и удерживаются в нужном положении при помощи секционных проставок.

На рис. 16 показан цилиндрический золотник с кольцами овального сечения. Ни одному из них не требуется пересекать расточки в корпусе. Кольца только открывают или закрывают соответствующую клапанную щель. Такая конструкция обеспечивает отсутствие утечек при минимальном трении золотника, что способствует чрезвычайно длительному сроку службы распределителя.

«МЕТАЛЛИЧЕСКОЕ УПЛОТНЕНИЕ»

Распределители с тщательно притертыми по сопрягаемым поверхностям металлическими гильзой и золотником (рис. 17) имеют очень малое сопротивление трения, обладают высоким быстродействием и исключительно длительным сроком службы. Такие распределители рекомендуется использовать в условиях повышенной частоты переключений и нагрузки по причине существенно большего ресурса работы. В процессе износа и формирования зазора, например, в 0,003 мм будет иметь место небольшой внутренний переток воздуха с расходом около одного децилитра в минуту. Это не имеет большого значения до тех пор, пока не возникает необходимости удерживать исполнительное устройство в неподвижном положении в течение некоторого времени (например, в 5/3 распределителе с закрытой центральной позицией).

 

 

РАСПРЕДЕЛИТЕЛИ С ПЛОСКИМ ЗОЛОТНИКОМ

Направление потока воздуха в таком распределителе зависит от положения ползуна (плоского золотника), выполненного из металла, нейлона или пластика. Ползун перемещается за счет движения поршня с эластичными уплотнениями, который управляется сжатым воздухом (рис. 18).

КРАНОВЫЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛИ

Металлический диск с отверстиями (рис. 19) поворачивается вручную, обеспечивая связь между отверстиями в корпусе распределителя. Распределение давлений по поверхностям диска создает усилие, которое прижимает его к сопряженной поверхности, в результате чего утечка сводится к минимуму. Рабочее давление подается в пространство над диском.

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ КЛАПАНЫ

ОБРАТНЫЙ КЛАПАН

Обратные клапаны (рис. 20) обеспечивают свободную подачу воздуха в одном направлении, а в другом ее перекрывают. Обратные клапаны устанавливаются в регуляторах скорости, самоуплотняющихся фитингах и т. п.

 

ДРОССЕЛЬ С ОБРАТНЫМ КЛАПАНОМ

 

Дроссель с обратным клапаном, который еще иногда называют регулятором скорости, состоит из обратного клапана и регулируемого дросселя, заключенных в один корпус.

На рис. 21 показан пример конструкции дросселя с обратным клапаном и указано направление потока воздуха. На рис. 21 а) воздух свободно поступает в цилиндр. На рис. 22 б) воздух поступает к выхлопному отверстию распределителя через дроссель, при этом величина расхода ограничена.

 

ЛОГИЧЕСКИЙ КЛАПАН «ИЛИ» (ЧЕЛНОЧНЫЙ КЛАПАН)

Данное устройство представляет собой клапан с тремя присоединительными отверстиями, два из которых служат входными для сигнального давления, а третье является выходным. Выход всегда соединен либо с одним из сигнальных входов (воздух под давлением подается только с одной стороны) либо с обоими сигнальными входами (воздух подается с обеих сторон). Если давление подается только на один вход, челночный затвор не допустит, чтобы поток воздуха с сигнальным давлением прошел через сигнальный вход на противоположной стороне (рис. 23).

 

 

КЛАПАН БЫСТРОГО ВЫХЛОПА ВОЗДУХА

Данное устройство обеспечивает возможность получить максимальную скорость движения поршня за счет того, что воздух удаляется непосредственно из пневмоцилиндра, минуя распределитель (рис.23 а). В этом случае не происходит ограничения расхода, как это было бы при выпуске воздуха через трубопровод и распределитель.

Резиновый диск (рис. 23 с) перекрывает выпускное отверстие в нижней части клапана под действием давления сжатого воздуха, поступающего в цилиндр. Как только пневмораспределитель переключится па ход и обратном направлении, давление в подводящем канале резко упадет (клапан соединится со сливом) и диск поднимется под действием давления к цилиндре (рис. 23 d). Тем самым перекроется доступ сжатому воздуху в подводящий канал и автоматически откроется широкое выпускное отверстие, через которое выхлоп воздуха будет происходить с большим расходом, а значит быстро.

При использовании миниатюрных пневмоцилиндров объем трубопровода, соединяющего распределитель с цилиндром, нередко оказывается таким же или даже больше, чем объем самого цилиндра. В этом случае в трубопроводе будет происходить только изменение давления, но воздух из него никогда не сможет быть выпущен полностью. В результате этого в трубопроводах будет конденсироваться влага, нарушая нормальную работу распределителя. Если более короткую трубку поставить невозможно, то решением проблемы будет установка клапана быстрого выхлопа воздуха.