Работна програма по тема: работна програма "хидравлични и пневматични системи" база.

16.04.2019

Спирачна система

ОДОБРЯВАМ

първи зам режисьори

Пълно име

"__" ___________ 20__ г.

Оценъчен фонд

основна образователна програма

средата професионално образование(PPSSZ, PPKRS)

Редовна форма на обучение

Квалификация: технолог

Специалност: 15.02.01Монтаж и техническа експлоатацияиндустриално оборудване

Курс: 2

Гр.251

Улан-Уде, 2016 г

СЪДЪРЖАНИЕ

СЪС.

Паспорт
оценъчен фонд
по дисциплина ХИДРАВЛИЧНИ И ПНЕВМАТИЧНИ СИСТЕМИ
1. Фондът от средства за оценка ви позволява да оцените:
Овладяване на професионални компетенции (ПК), съответстващи на вида професионална дейност, и общи компетенции:
PC 1.2. За клане на добитък, птици и зайци.
1. Умения за работа с различни видове машини и механизми и техния принцип на действие,
Придобиване на практически опит в хода на усвояване на учебната дисциплина "Техническа механика"
Оценявайте ефективността, надеждността и простотата на дизайна на хидравлични и пневматични задвижвания на различни металорежещи машини според установените показатели.
1. Оценка на ефективността, надеждността и простотата на конструкцията на хидравлични и пневматични задвижвания на различни металорежещи машини.
Овладяване на умения и овладяване на знания
Оценка на ефективността, надеждността и простотата на дизайна на хидравлични и пневматични задвижвания на различни металорежещи машини според установените показатели.
1. - способностосигурява контрол на работата по инсталирането и ремонта на промишлено оборудване с помощта на измервателна апаратура;
1.2. Системата за контрол и оценка на развитието на програмата на учебната дисциплина
„Хидравлични и пневматични системи»
Форми на междинна атестация за ОПОП при усвояване на учебна дисциплина
Текущият контрол върху развитието на програмата на учебната дисциплина се извършва в рамките на учебното време, определено за изучаване на учебната дисциплина, като се използват методи като устен, писмен, практически, самоконтрол.
Уменията и знанията са обект на оценка на овладяването на дисциплината. Диференциран кредит за учебна дисциплинасе извършва, като се вземат предвид резултатите от текущия контрол. Текущият контрол включва оценка на изпълнението на практическата работа, изпълнението на самостоятелната работа на студента и контролни работи по раздели от учебната дисциплина.
Мониторинг и оценка от индустриална практикасе извършва въз основа на атестационния лист на студента от мястото на стаж, съставен и заверен от представител на образователна институция или отговорно лице на организацията (база за стаж). Атестационният лист отразява видовете работи, извършени от студента по време на практиката, качеството на изпълнение в съответствие с технологията или изискванията на организацията, в която се провежда практиката, характеристиките на учебната и професионалната дейност на студента по време на практиката .
Окончателният контрол на развитието на вида професионална дейност Изпълнението на работата по организацията и провеждането на професионални задачи се извършва на диференциален тест.
Условието за допускане до теста е представянето на цялата практическа работа.
Диференциалният тест се провежда под формата на компетентностно ориентирана практическа задача, която е професионална и изчерпателна. Задачите са насочени към проверка на развитието на типа професионална дейност като цяло.
Условието за положителна атестация (усвоен вид професионална дейност) на квалификационния изпит е положителна оценка за развитието на всички професионални компетентности по всички контролирани показатели.
С отрицателно заключение за поне един от проф. Компетенции, взема се решение „видът професионална дейност не е усвоен“.
Име

инструмент за оценка**

Код на контролирана компетентност (или част от него)

Хидравлика

Индивидуална задача

OK-1…9,

PC-1.1-1.5, 2.1-2.4, 3.1-3.4

Пневматично задвижване

Индивидуална задача

OK-1…9,

PC-1.1-1.5, 2.1-2.4, 3.1-3.4

Динамика

Индивидуална задача

OK-1…9,

PC-1.1-1.5, 2.1-2.4, 3.1-3.4

4.2. Типови задачи за текуща атестация по учебната дисциплина
Комплект лекционни материали
ХИДРАВЛИЧНИ И ПНЕВМАТИЧНИ СИСТЕМИ
Приложено електронно
1. 1. 1. 1. Въведение
        Физическа основа на функциониране
        Концепцията за хидравлично задвижване
        Закони на газовете
        Концепцията за пневматично задвижване
        Хидро и пневматични системи
        Основи на газовата динамика
1. Практическа работа
  1. Изчисляване на параметрите на хидравличната система
  2. Определяне на основните размери и параметри на компресора
  3. Изграждане на индикаторни диаграми
  4. Изчисляване на консумираната мощност и избор на електродвигател
  5. Избор на двигател
  6. Изчисляване на мощността на задвижването
  7. Изчисляване на мощността на задвижването
  8. Изчисляване на пневматичната система
  9. Изчисляване на въздушния поток
  10. Изчисляване на времето за задействане на задвижването
  11. Изчисляване на цилиндър B
  12. Изчисляване на мощността на задвижването
  13. Изчисляване на пневматичната система
  14. Изчисляване на времето за задействане на задвижването
3. Въпроси за финален контрол
  1. Структурна схема на хидравличното задвижване
  2. Класификация и принцип на действие на хидравличните задвижвания
  3. Предимства и недостатъци на хидравличното задвижване
  4. Характеристики на работните течности
  5. Избор и експлоатация на работните течности
  6. Хидравлични линии
  7. Връзки
  8. Изчисляване на хидравлични линии
  9. Зъбни хидравлични машини
  10. Лопаткови помпи и хидравлични двигатели
  11. Радиално-бутални помпи и хидромотори
  12. Аксиално-бутални помпи и хидравлични двигатели
  13. Механизми с гъвкави разделители
  14. Класификация на хидравличните цилиндри
  15. Праволинейни хидравлични цилиндри
  16. Изчисляване на хидравлични цилиндри
  17. Ротационни хидравлични цилиндри
  18. Макарни вентили
  19. Кранови хидравлични разпределители
  20. Клапанни хидравлични разпределители
  21. Напорни хидравлични клапани
  22. Редуцир вентил
  23. Възвратни клапани
  24. Ограничители на потока
  25. Делители (суматори) на потока
  26. Дросели и регулатори на потока
  27. Хидравлични резервоари и топлообменници
  28. Филтри
  29. Уплътнителни устройства
  30. Хидравлични акумулатори
  31. Водни шлюзове
  32. Превключватели за хидравлично налягане и време
  33. Измервателни уреди
  34. Класификация на хидравличните усилватели
  35. Хидравличен усилвател тип макара
  36. Хидравличен усилвател с дюза и амортисьор
  37. Хидравличен усилвател с реактивна тръба
  38. Двустъпални усилватели
  39. Методи за разтоварване на помпи от налягане
  40. Регулиране на газта
  41. Регулиране на звука
  42. Комбинирана регулация
  43. Сравнение на методите за регулиране
  44. Хидравлични системи с регулируема помпа и дросел
  45. Хидравлични системи с двустепенно усилване
  46. Хидравлични системи за непрекъснато (осцилаторно) движение
  47. Електрохидравлични системи с променлива помпа
  48. Хидравлични системи с две двойни помпи
  49. Захранване от една помпа към два и няколко хидравлични двигателя
  50. Общи сведения за използването на газовете в техниката
  51. Характеристики на пневматичното задвижване, предимства и недостатъци
  52. Въздушен поток
  53. Подготовка на сгъстен въздух
  54. Изпълнителни пневматични устройства
  55. Монтаж на обемни хидравлични задвижвания
  56. Работа на обемни хидравлични задвижвания при ниски температури
  57. Основни проблеми в хидравличните системи и начини за тяхното отстраняване

МИНИСТЕРСТВО НА ОБРАЗОВАНИЕТО И НАУКАТА НА РУСКАТА ФЕДЕРАЦИЯ

ФЕДЕРАЛНА АГЕНЦИЯ ЗА ОБРАЗОВАНИЕ

състояние образователна институциявисше професионално образование

"Южно-руски държавен университет по икономика и обслужване" (GOU VPO "YURGUES")

ХИДРАВЛИКА. ХИДРАВЛИЧНИ И ПНЕВМАТИЧНИ

СИСТЕМИ В АВТОМОБИЛИ И ГАРАЖНО ОБОРУДВАНЕ

Работилница

за студенти в редовна и задочна форма на специалност 190603 "Сервиз на транспортни и технологични машини и съоръжения"

(Автомобилен транспорт), 190601 "Автомобили и автомобилна индустрия"

УДК 629.3.01(076) ББК 39.33-08я73 Г464

съставен от:

Кандидат на техническите науки, доцент на катедра „Енергетика и безопасност на живота“

В И. Тимченко

И К. Гугуев

доцент от катедра " автосервиз, организация и безопасност на движението"

ИИ Шилин

асистент катедра "Енергетика и безопасност на живота"

А.Г. Илиев

Рецензенти:

Доктор на техническите науки, професор в катедра „Енергетика и безопасност на живота“.

Кандидат на техническите науки, доцент в катедра "Автомобилно обслужване, организация и безопасност на движението"

С.Г. Соловьов

G464 Хидравлика. Хидравлични и пневматични системи в автомобили и гаражно оборудване: семинар / съставен от V.I. Тимченко, И.К. Гугуев, А.И. Шилин, А.Г. Илиев. – Мини: Изд

в ЮРГУЕС, 2007. - 57 с.

Семинарът се състои от осем изследователски лабораторни работи, кратки обяснения за изпълнението на тези работи и основните теоретични положения на курса „Хидравлика. Хидравлични и пневматични системи в автомобили и гаражно оборудване” и библиографски списък.

УДК 629.3.01(076) ББК 39.33-08я73


ВЪВЕДЕНИЕ ................................................. ................................................. .
Лаборатория №1
Изследване на процесите на охлаждане в автомобилни двигатели..........
Лаборатория №2
Изследване на системата за смазване на автомобила ............................................ .................. ....
Лаборатория #3
Изследване на процесите на карбурация в системата за захранване на автомобила......
Лаборатория #4
Изследване на хидравлични процеси в спирачната система
кола................................................. ................................................. . .
Лаборатория #5
Изучаване на зъбни хидравлични машини ............................................ ... .............
Лаборатория №6
Изследване на ротационни лопаткови хидравлични машини.................................................. ......
Лаборатория #7
Изпитване на центробежни вентилатори............................................. ................. ......
Лаборатория №8
Измерване на дебита на флуиди в инженерни мрежи ............................................ ..............
БИБЛИОГРАФСКИ СПИСЪК ................................................ .................. ..........

ВЪВЕДЕНИЕ

Лабораторният практикум е разработен за оказване на методическа помощ при изпълнение на лабораторните работи по дисциплината „Хидравлика. Хидравлични и пневматични системи в автомобилите и гаражното оборудване” от студенти от специалност 190603 „Обслужване на транспортни и технологични машини и съоръжения (Автотранспорт), 190601 „Автомобили и автомобилно стопанство” от редовна и задочна форма на обучение.

До началото на часа учениците трябва да са завършили следното:

1. Прочетете инструкциите за съответната лабораторна работа.

2. Подгответе неизпълнени задачи, които включват:

− длъжност;

− целта на работата;

− основни теоретични положения;

− схема и описание на експерименталната установка (пълно сглобяване на автомобил или гаражно оборудване);

− описание на принципа на действие на хидравличната или пневматичната система, процедурата за провеждане на експеримента;

− таблица с експериментални данни;

− таблица с резултатите от изчисленията.

След завършване на работата учителят подписва таблицата с експериментални данни. Писмено се дава изчислението на един експеримент. Изчисляването на всяка стойност се дава по формулата: желаната стойност, формулата за изчисление, числени стойности, числов резултат, измерение.

На лабораторна работа студентът прави справка, която включва

− попълнени таблици с наблюдения и изчисления;

− подробно изчисляване на един опит;

− графики на зависимости на функционални величини;

− заключения.

За защита на доклад от лабораторна работа студентът трябва да знае:

− необходим теоретичен материал;

− организиране на експериментална инсталация (пълно сглобяване на автомобил или гаражно оборудване);

− необходими формули за изчисление;

− отговори на контролни въпроси.

Ученик, който не е отчел предните три лабораторна работа, за извършване на последваща работа не е разрешено.

Лабораторна работа № 1 ИЗСЛЕДВАНЕ НА ПРОЦЕСИТЕ НА ОХЛАЖДАНЕ В АВТОМОБИЛНИТЕ ДВИГАТЕЛИ

Цели и задачи:

1) Да се изследват зависимостите на хидродинамичните параметри - дебит, налягане, температура на охлаждащата течност в зависимост от честотата на оборотите на коляновия вал, скоростта на превозното средство.

2) Разработете схематични диаграми на процесите на охлаждане в малък и голям кръг.

3) Извършете експериментални тестове върху движещо се превозно средство.

4) Разработване на хидравлична схема за охлаждане.

Кратка информация от теорията

1) Предназначение на охладителните системи.

2) Основните елементи на хидродинамичната охладителна система.

3) Свойства на използваните охлаждащи течности: плътност, температура на кристализация, специфично тегло, коефициенти на кинематичен вискозитет, топлинно и обемно разширение, топлинен капацитет.

6) Определяне на основните параметри на хидродинамичната охладителна система: дебит, скорост, налягане, температура.

7) Измервателни уреди, използвани за контрол оптимален режимработа на охладителната система.

Фигура 1.1 - Система за охлаждане на двигателя VAZ 2106

Обяснение за фигурата:

1. Дренажна тръба за течност от ядрото на нагревателя към помпата на охлаждащата течност.

2. Изходен маркуч на охлаждащата течност от всмукателната тръба.

3. Маркуч за изход на охлаждащата течност от сърцевината на нагревателя.

4. Маркуч за подаване на течност към радиатора на парното.

5. Байпасен маркуч на термостат.

6. Изход за охлаждаща риза.

7. Входящ маркуч на радиатора.

8. Разширителен съд.

9. Запушалка на резервоара.

10. Маркуч от радиатора към разширителния съд.

11. Капачка на радиатора.

12. Изпускателен (парен) пробков вентил.

13. Смукателен клапан.

14. Горен резервоар на радиатора.

15. Горловина на радиатора.

16. Радиаторна тръба.

17. Ребра за охлаждане на радиатора.

18. Капак на вентилатора.

19. Вентилатор.

20. Задвижваща ролка на помпата за охлаждаща течност.

21. Гумена опора.

22. Прозорец отстрани на цилиндровия блок за подаване на охлаждаща течност.

23. Щипка за жлеза.

24. Лагер на вала на помпата за охлаждаща течност.

25. Капак на помпата.

26. Главина на ролката на вентилатора.

27. Ролка за помпа.

28. Заключващ винт.

29. Уплътнена яка.

30. Корпус на помпата.

31. Работно колело на помпата.

32. Вход на помпата.

33. Долен резервоар на радиатора.

34. Изходен маркуч на радиатора.

35. Ремък за вентилатора.

36. Помпа за охлаждаща течност.

37. Маркуч за подаване на охлаждаща течност към помпата.

38. Термостат.

39. Гумена вложка.

40. Входяща тръба.

41. главен клапан.

42. байпасен клапан.

43. корпус на термостата.

44. Фитинг за байпасен маркуч.

45. Маркуч за подаване на охлаждаща течност към помпата.

46. Капак на термостат.

47. Буталото на работния елемент.

Теоретична информация. Охладителната система е проектирана да премахва принудително излишната топлина от частите на двигателя и да я предава на околния въздух. Така се създава определен температурен режим, при който двигателят не прегрява и не се преохлажда. Топлината в двигателите се отвежда по два начина: течност или въздух. Тези системи абсорбират 25-35% от топлината, отделена при изгарянето на горивото. Температурата на охлаждащата течност в главата на цилиндъра трябва да бъде 80–95º. Този температурен режим е най-благоприятен, осигурява нормалната работа на двигателя и не трябва да се променя в зависимост от температурата на околната среда и натоварването на двигателя. Температурата по време на работния цикъл на двигателя се променя от 80-120º в края на спускането до 2000-2200º в края на изгарянето на сместа.

Ако двигателят не е охладен, тогава високотемпературните газове нагряват много частите на двигателя и те се разширяват. Маслото върху цилиндрите и буталата изгаря, триенето и износването се увеличават, а от прекомерното разширение на частите, буталата в цилиндрите на двигателя блокират и двигателят може да се повреди. За да избегнете негативните ефекти, причинени от прегряване на двигателя, той трябва да се охлади.

Прекомерното охлаждане на двигателя обаче се отразява неблагоприятно на работата му. Когато двигателят е преохладен, изпаренията на горивото се кондензират по стените на цилиндрите, отмивайки смазката, разреждайки маслото в картера. При тези условия настъпва интензивно износване на бутални пръстени, бутала, цилиндри и се намалява ефективността и мощността на двигателя. нормална операцияохладителната система помага да получите най-голяма мощност, да намалите разхода на гориво и да увеличите живота на двигателя без ремонт.

Повечето двигатели имат системи за течно охлаждане (отворени или затворени). С отворена охладителна система вътрешно пространствокомуникира директно със заобикалящата атмосфера. Широко разпространени са затворените охладителни системи, при които вътрешното пространство само периодично комуникира с околната среда с помощта на специални клапани. В тези охладителни системи точката на кипене на охлаждащата течност се повишава и точката на кипене намалява.

Електрически термоимпулсен манометър

Термичният импулсен електрически манометър се състои от сензор и стрелка, които използват свойството на биметална пластина да се деформира при промяна на температурата. В сензора за манометър активният метал се намира отдолу, т.е. от контактната страна. Биметалната плоча има U-образна форма, на едното рамо на плочата е разположена нагревателна намотка. Другото рамо на плочата е изолирано от "масата" и фиксирано върху подвижна скоба. В корпуса на сензора е фиксирана диафрагма. Когато налягането се промени, то се огъва и променя силата на еластичната пластина, която затваря контактите.

В индекса биметалната плоча с намотката също има U-образна форма. Едното рамо на плочата е фиксирано върху опората, а другото е закрепено шарнирно към обицата, която е едно цяло със стрелката. Обицата е шарнирно свързана с еластичната кука на опората.

Принцип на действие

Термоимпулсният манометър работи по следния начин. Преди да включите ключа за запалване, подвижният контакт на сензора се притиска към неподвижния контакт с малка сила, а стрелката на показалеца е наляво

"нула". Когато запалването е включено, преди стартиране на двигателя, във веригите на сензора и показалеца се появяват краткотрайни импулситок, докато активният метал на индикаторната плоча, разширявайки се, деформира плочата и стрелката на устройството се премества надясно до "нулевото" деление. Това позволява на водача да прецени изправността на устройството. Токовите импулси са краткотрайни, тъй като при нагряване на биметалната плоча на сензора контактите се отварят с леко отклонение на плочата.

Таблица 1.1 - Експериментални данни

Измерени количества

Определени количества

t cool,

t натоварване,

Vzh ,

∆P,

t | 2,

t ||2,

вентилатор

Забележка. ∆P - загуба на налягане; V - скорост на превозното средство; n - брой обороти на коляновия вал; V W - скорост на охлаждащата течност; t cool - начална температура на охлаждащата течност; G - дебит на охлаждащата течност; t | 2, 0 С – крайната температура на охлаждащата течност във варианта с малък цикъл на охлаждане; t || 2, 0 C - крайната температура на охлаждащата течност в голям кръг на охлаждане.

Необходимо е да се сравнят експерименталните данни с теоретичните и да се направят изводи за оптимизиране на режима на работа на охладителните системи в превозните средства, които осигуряват безопасността на движението.

Контролни въпроси:

1) Избройте елементите на местното съпротивление в охладителната система.

2) Дайте характеристиките на радиаторите и аксиалния вентилатор.

3) Покажете схематична диаграма на движението на охлаждащата течност в системата.

4) Избройте видовете охлаждащи течности.

5) Как да се определи загубата на напор на помпа в система.

6) Какво определя налягането и температурата на охлаждащата течност в системата.

Лабораторна работа № 2 ИЗСЛЕДВАНЕ НА СИСТЕМАТА ЗА СМАЗВАНЕ НА ПРЕВОЗНОТО СРЕДСТВО

Цели и задачи:

1) Да изучава режимите на движение и свойствата на течността (автомобилна, моторна, трансмисионни масла), предназначение за смазване.

2) Разгледайте хидравлични характеристикисистеми за смазване: поток, налягане, локални съпротивления - в системата за смазване (филтър, линия, канали).

3) Покажете зависимостта на параметрите на смазване от температурата на двигателя.

Кратка информация от теорията:

1) Целта на системата за смазване.

2) Основните елементи на хидравличната система за смазване.

3) Свойства на работния флуид: плътност, точка на замръзване, специфично тегло, коефициенти на кинематичен вискозитет, топлинно разширение и обемно разширение.

4) Принципът на работа на системата, неизправности, причини, отстраняване на неизправности.

5) Видове локални съпротивления в системата.

6) Определяне на основните параметри на хидродинамичната система за смазване: дебит, скорост, налягане.

7) Измервателни уреди, използвани за контрол на оптималната работа на системата за смазване.

Системата за смазване на двигателя се използва за подаване на масло към триещите се повърхности на частите, което намалява триенето между тях и тяхното износване, а също така намалява загубата на мощност на двигателя за преодоляване на силите на триене. По време на работа на двигателя маслото, вкарано между частите, циркулира непрекъснато, като охлажда частите и отвежда продуктите от износването им. Тънък слой масло върху буталата бутални пръстении цилиндрите не само намалява тяхното износване, но и подобрява компресията на двигателя.

Системата за смазване е серия от устройства и възли за съхранение, подаване, почистване и охлаждане на масло:

− маслена вана на двигателя;

− прием на масло;

− филтър за грубо масло;

− маслен филтър фино почистване;

− маслена помпа;

− нефтопроводи;

− маслен радиатор;

− контрол и измерванеустройства и сензори.

Линейни задвижванияпредназначени за привеждане в движение на части от машини и механизми в линейно постъпателно движение. Задвижващите механизми преобразуват електрическа, хидравлична или сгъстена газова енергия в движение или сила. Тази статия представя анализ на линейните задвижвания, техните предимства и недостатъци.

Как работят линейните задвижващи механизми

Поради липсата на течности, няма риск от замърсяване на околната среда.

недостатъци

Първоначалната цена на електрическите задвижвания е по-висока от пневматичните и хидравличните.

За разлика от пневматичните задвижващи механизми, електрическите задвижващи механизми (без допълнителни средства) не са подходящи за използване във взривоопасни зони.

По време на продължителна работа, двигателят може да прегрее, увеличавайки износването на предавката. Моторът също може да е голям, което може да доведе до трудности при монтажа.

Задвижваща сила, допустима аксиални натоварванияи скоростните параметри на електрозадвижването се определят от избрания електродвигател. При промяна на зададените параметри е необходима смяна на електродвигателя.

Линейно електрическо задвижване, включващо въртящ се електродвигател и механичен преобразувател

Пневматични задвижвания

Предимства

Простота и икономичност. Повечето пневматични алуминиеви задвижващи механизми имат максимално налягане до 1 MPa с отвор на цилиндъра от 12,5 до 200 mm, което приблизително съответства на сила от 133 - 33000 N. Стоманените пневматични задвижващи механизми обикновено имат максимално налягане до 1,7 MPa с диаметър на цилиндъра от 12,5 до 350 mm и създават сила от 220 до 171000 N.

Пневматичните актуатори позволяват прецизен контрол на движението, осигурявайки точност в рамките на 2,5 мм и повторяемост в рамките на 0,25 мм.

Пневматичните задвижващи механизми могат да се използват в зони с екстремни температури. Стандартен температурен диапазон -40 до 120 ˚C. По отношение на безопасността, използването на въздух в пневматичните задвижващи механизми елиминира необходимостта от опасни материали. Тези задвижки отговарят на изискванията за взривозащита и безопасност, тъй като не създават магнитно поле, поради липсата на електродвигател.

През последните години беше постигнат напредък в областта на пневматиката в миниатюризацията, материалите и интеграцията с електрониката. Цената на пневматичните задвижващи механизми е ниска в сравнение с други задвижващи механизми. Пневматичните актуатори са леки, изискват минимална поддръжка и имат надеждни компоненти.

недостатъци

Загубата на налягане и свиваемостта на въздуха правят пневматичните задвижващи механизми по-малко ефективни от другите методи за генериране на линейно движение. Ограниченията на компресора и захранващата система означават, че работата с ниско налягане ще доведе до ниски сили и скорости. Компресорът трябва да работи през цялото време, дори ако задвижванията не движат нищо.

За наистина ефективна работапневматичните задвижващи механизми трябва да бъдат оразмерени за всяка задача. Поради това те не могат да се използват за други задачи. Прецизният контрол и ефективност изискват клапани и клапани с подходящ размер за всяко приложение, което увеличава разходите и сложността.

Въпреки че въздухът е лесно достъпен, той може да бъде замърсен с масло или грес, което води до прекъсване и поддръжка.

Хидравлични задвижвания

Предимства

Хидравличните задвижвания са подходящи за задачи, които изискват големи усилия. Те могат да генерират до 25 пъти повече сила от пневматичните актуатори със същия размер. Те работят при налягане до 27 MPa.

Хидравлични двигателиимат висока оценкамощност на обем.

Хидравличните задвижващи механизми могат да поддържат силата и въртящия момент постоянни без допълнителна течност или налягане, подавани от помпата, тъй като течностите, за разлика от газовете, са практически несвиваеми.

Хидравличните задвижвания могат да бъдат разположени на значително разстояние от помпи и двигатели с минимални загуби на мощност.

недостатъци

Подобно на пневматичните задвижващи механизми, загубата на течност в хидравличните задвижващи механизми води до по-ниска ефективност. Освен това изтичането на течност води до замърсяване и потенциална повреда на близките компоненти.

Хидравличните задвижващи механизми изискват много съпътстващи компоненти, включително резервоар за течност, двигатели, помпи, предпазен клапан, топлообменник и др. Следователно такива задвижващи механизми са трудни за поставяне.

^ Пневматично задвижване
11.1. Общи сведения за използването на газове в техниката

Всеки обект, в който се използва газообразно вещество, може да бъде приписан газови системи. Тъй като най-достъпният газ е въздухът, който се състои от смес от много газове, широкото му използване за различни процеси се дължи на самата природа. В превод от гръцки pneumatikos - въздушен, което обяснява етимологичния произход на името пневматични системи. Техническата литература често използва по-краткия термин - пневматика.

Пневматичните устройства започват да се използват в древни времена (вятърни турбини, музикални инструменти, силфони и др.), но те са най-широко използвани в резултат на създаването на надеждни източници на пневматична енергия - компресори, способни да дадат на газовете необходимата доставка на потенциална и (или) кинетична енергия.

Пневматично задвижване , състоящ се от комплекс от устройства за задвижване на машини и механизми, далеч не е единствената посока за използване на въздух (в общ случайгаз) в технологиите и човешкия живот. В подкрепа на тази разпоредба ще разгледаме накратко основните видове пневматични системи, които се различават както по предназначение, така и по метода на използване на газообразно вещество.

Според наличието и причината за движение на газовете всички системи могат да бъдат разделени на три групи.

Първата група включва системи с естествена конвекция (циркулация) на газ (най-често въздух), където движението и посоката му се определят от градиенти на температура и плътност от естествен характер, например атмосферната обвивка на планетата, вентилационни системи на помещения, минни изработки, газопроводи, и т.н.

Втората група включва системи с затворени клетки , без връзка с атмосферата, в която състоянието на газа може да се промени поради промени в температурата, обема на камерата, налягане или засмукване на газ. Те включват различни резервоари за съхранение (цилиндри за въздух), пневматични спирачни устройства (пневматични буфери), всички видове еластични надуваеми устройства, пневмохидравлични системи на резервоари за гориво на самолети и много други. Пример за устройства, използващи вакуум в затворена камера, могат да бъдат пневматичните хващачи (пневматични вендузи), които са най-ефективни за преместване на листови продукти (хартия, метал, пластмаса и др.) в автоматизирано и роботизирано производство.

Третата група трябва да включва такива системи, при които се използва енергия предварително компресиран газ за изпълнение различни произведения. В такива системи газът се движи по тръбопроводи с относително висока скорости има значително количество енергия. Те могат да бъдат тираж (затворено) и нециркулиращи . В циркулационните системи отработените газове се връщат през тръбопроводите към компресора за повторна употреба (както при хидравлично задвижване). Използването на системи е много специфично, например когато изтичането на газ в околното пространство е недопустимо или не може да се използва въздух поради окислителните му свойства. Примери за такива системи могат да бъдат намерени в криогенната технология, където като енергиен носител се използват агресивни, токсични газове или летливи течности (амоняк, пропан, сероводород, хелий, фреони и др.).

В нециркулационни системи газът може да се използва от потребителя като химически реагент (например в заваръчното производство, в химическата промишленост) или като източник на пневматична енергия. В последния случай въздухът обикновено се използва като енергиен носител. Има три основни области на приложение на сгъстения въздух.

Към първото направление включват технологични процеси, при които въздухът директно извършва операциите на продухване, сушене, пръскане, охлаждане, вентилация, почистване и др. Пневматичните транспортни системи чрез тръбопроводи станаха много разпространени, особено в леката, хранително-вкусовата и минната промишленост. Частичните и бучките се транспортират в специални съдове (капсули), а прахообразните материали, смесени с въздух, се движат на относително дълги разстояния подобно на течните вещества.

Второ направление - използването на сгъстен въздух в пневматични системи за управление (PSU) за автоматично управление на технологични процеси (пневматични системи за автоматизация). Тази посока се развива интензивно от 60-те години на миналия век благодарение на създаването на универсална система от промишлени пневматични елементи за автоматизация (USEPPA). Широка гама от USEPPA (пневматични сензори, превключватели, преобразуватели, релета, логически елементи, усилватели, мастилено-струйни устройства, командни устройства и др.) Ви позволява да реализирате на негова основа релейни, аналогови и аналогово-релейни схеми, които в своите параметри са близо до електрически системи. Поради високата си надеждност те намират широко приложение за циклично програмно управление на различни машини, роботи в мащабно производство и в системи за управление на движение на подвижни обекти.

трето направление приложение на пневматичната енергия, най-голямото по мощност е пневматичното задвижване, което в научно отношение е един от разделите на общата механика на машините. В началото на теорията на пневматичните системи беше I.I. Артоболевски. Той беше ръководител на Института по машиностроене (IMASH) в Ленинград, където под негово ръководство през 40-те и 60-те години беше систематизирана и обобщена натрупаната информация по теория и дизайн на пневматичните системи. Една от първите работи по теорията на пневматичните системи е статия на A.P. Немска "Приложение на сгъстен въздух в минното дело", публикувана през 1933 г., където за първи път се решава движението на работния орган на пневматично устройство заедно с термодинамичното уравнение на състоянието на параметрите на въздуха.

Значителен принос в теорията и практиката на пневматичните задвижващи механизми направиха учените B.N. Бежанов, К.С. Борисенко, И.А. Бухарин, А.И. Вощинин, Е.В. Херц, Г.В. Креини, А.И. Кудрявцев, В.А. Марутов, В.И. Мостков, Ю.А. Цайтлин и др.

^ 11.2. Характеристики, предимства и недостатъци на пневматичното задвижване

Обхватът и мащабът на приложение на пневматичното задвижване се дължат на неговите предимства и недостатъци, произтичащи от характеристиките на свойствата на въздуха. За разлика от течностите, използвани в хидравличните задвижвания, въздухът, както всички газове, има висока свиваемост и ниска плътност в първоначалното атмосферно състояние (около 1,25 kg / m 3), значително по-нисък вискозитет и по-голяма течливост, а неговият вискозитет се увеличава значително с повишаване на температурата и налягане. Липсата на смазочни свойства на въздуха и наличието на известно количество водна пара, която при интензивни термодинамични процеси в променящите се обеми на работните камери на пневматичните машини може да кондензира върху работните им повърхности, предотвратява използването на въздух без да дава има допълнителни смазващи свойства и намалява влагата. В тази връзка има нужда от климатизация в пневматичните задвижващи механизми, т.е. придавайки му свойства, които осигуряват работоспособност и удължават експлоатационния живот на задвижващите елементи.

Като вземем предвид описаните по-горе отличителни черти на въздуха, нека разгледаме предимствата на пневматичното задвижване в сравнение с неговите конкуренти - хидравлични и електрически задвижвания.

1. ^ Простота на дизайна и Поддръжка . Производството на части за пневматични машини и пневматични устройства не изисква такава висока точност при изработване и уплътняване на съединения, както при хидравлично задвижване, т.к. възможните течове на въздух не намаляват значително ефективността и ефективността на системата. Външните течове на въздух са екологични и сравнително лесни за отстраняване. Разходите за монтаж и поддръжка на пневматичното задвижване са малко по-малко поради липсата на връщащи пневматични линии и използването в някои случаи на по-гъвкави и евтини пластмасови или гумени (гумено-тъканни) тръби. В това отношение пневматичното задвижване не отстъпва на електрическото. В допълнение, пневматичното задвижване не изисква специални материали за производството на части, като мед, алуминий и др., Въпреки че в някои случаи те се използват единствено за намаляване на теглото или триенето в движещи се елементи.

2. ^ Безопасност при пожар и експлозия . Поради това предимство, пневматичното задвижване няма конкуренти за механизация на работа в условия, опасни за възпламеняване и експлозия на газ и прах, например в мини с обилни емисии на метан, в някои химически производства, в мелници за брашно, т.е. където искренето е недопустимо. Използването на хидравлично задвижване при тези условия е възможно само ако има централизиран източник на енергия с пренос на хидроенергия на сравнително голямо разстояние, което в повечето случаи не е икономически осъществимо.

3. ^ Надеждна работа в широк температурен диапазон, в прашна и влажна среда . При такива условия хидравличните и електрическите задвижвания изискват значително по-високи експлоатационни разходи, т.к когато температурата спадне, херметичността на хидравличните системи се нарушава поради промени в пролуките и изолационните свойства на електрическите материали, което заедно с прашна, влажна и често агресивна среда води до чести повреди. Поради тази причина пневматичният задвижващ механизъм е единственият надежден източник на енергия за механизиране на работата в леярната и заваръчната промишленост, в ковашко-пресовите цехове, в някои производства за добив и обработка на суровини и др. Поради високата си надеждност, пневматичният задвижващ механизъм често се използва в спирачни системимобилни и стационарни машини.

4. ^ Значително по-дълъг експлоатационен живот отколкото хидравличните и електрическите задвижвания. Срокът на експлоатация се оценява по два показателя за надеждност: гама-процентно време между отказите и гама-процентен ресурс. За цикличните пневматични устройства ресурсът е от 5 до 20 милиона цикъла, в зависимост от предназначението и конструкцията, а за нецикличните устройства - около 10-20 хиляди часа. Това е 2-4 пъти повече от това на хидравличното задвижване и 10-20 пъти повече от това на електрическото задвижване.

5. ^ Висока производителност . Тук се има предвид не скоростта на предаване на сигнала (управляващо действие), а реализираните скорости на работните движения, осигурени от високите скорости на движение на въздуха. транслационно движениепрътът на пневматичния цилиндър е възможен до 15 m / s или повече, а скоростта на въртене на изходящия вал на някои пневматични двигатели (пневматични турбини) е до 100 000 rpm. Това предимство е напълно реализирано в цикличните задвижвания, особено при високопроизводително оборудване, например в манипулатори, преси, машини за точково заваряване, в спирачни и фиксиращи устройства и увеличаване на броя на едновременно работещите пневматични цилиндри (например в многоместни приспособления за затягащи части) практически не намалява времето за реакция. Висока скорост на въртене се използва в задвижванията на сепаратори, центрофуги, мелници, бормашини и др. Прилагането на високи скорости в хидравлично задвижване и електрическо задвижване е ограничено от тяхната по-голяма инерция (течна маса и инерция на ротора) и липсата на амортизиращ ефект, който има въздухът.

6. ^ Способност за предаване на пневматична енергия на относително големи разстояния чрез магистрални тръбопроводи и доставка на сгъстен въздух на много потребители. В това отношение пневматичното задвижване е по-ниско от електрическото задвижване, но значително превъзхожда хидравличното задвижване, поради по-ниските загуби на налягане в дългите главни линии. Електрическата енергия може да се предава по електропроводи на много стотици и хиляди километри без осезаеми загуби, а разстоянието за предаване на пневматична енергия е икономически осъществимо до няколко десетки километра, което се прилага в пневматични системи на големи минни и промишлени предприятия с централизирана захранване от компресорна станция.

Известен е опитът от създаването на градска компресорна станция през 1888 г. от един от индустриалците в Париж. Снабдяваше заводи и фабрики по магистрали с дължина 48 км при налягане от 0,6 MPa и имаше капацитет до 18 500 kW. С появата на надеждно предаване на електроенергия работата му стана нерентабилна.

Максималната дължина на хидравличните системи е около 250-300 m в механизирани минни комплекси за добив на въглища и те обикновено използват по-малко вискозна водно-маслена емулсия.

7. ^ Няма нужда от защитни устройстваот претоварване на налягането при консуматорите . Необходимата граница на въздушното налягане се задава от общ предпазен клапан, разположен на пневматичните източници на енергия. Въздушните двигатели могат да бъдат напълно спирачни без опасност от повреда и да останат в това състояние за дълго време.

8. ^ Безопасност за обслужващия персонал при спазване на общите правила, които изключват механични наранявания. Възможни са повреди в хидравличните и електрическите задвижвания токов ударили течност в случай на нарушение на изолацията или намаляване на налягането на тръбопроводите.

9. ^ Подобряване на вентилацията на работното пространство през изходящия въздух. Това свойство е особено полезно в минни изработки и помещения на химическа и металообработваща промишленост.

10. ^ Нечувствителност към радиация и електромагнитно излъчване . При такива условия електрохидравличните системи са практически неподходящи. Това предимство се използва широко в системите за управление на космическа и военна техника, в ядрени реактори и др.

Въпреки описаните по-горе предимства, приложимостта на пневматичното задвижване е ограничена главно от икономически съображения поради големи загубиенергия в компресори и въздушни двигатели, както и други недостатъци, описани по-долу.

1. ^ Високата цена на пневматичната енергия . Ако хидравличното и електрическото задвижване имат ефективност съответно около 70% и 90%, тогава ефективността на пневматичното задвижване обикновено е 5-15% и много рядко до 30%. В много случаи ефективността може да бъде 1% или по-малко. Поради тази причина пневматичното задвижване не се използва в машини с дълго време на работа и голяма мощ, с изключение на условия, които изключват използването на електричество (например минни машини в мини, които са опасни за газ).

2. ^ Относително голямо тегло и размери на пневматичните машини поради ниското работно налягане. Ако специфичното тегло на хидравличните машини на единица мощност е 5-10 пъти по-малко от теглото на електрическите машини, тогава пневматичните машини имат приблизително същото тегло и размери като последните.

3. ^ Трудност при поддържане на стабилна скорост изходна връзка с променливо външно натоварване и нейното фиксиране в междинно положение. Въпреки това мека механични характеристикипневматичното задвижване в някои случаи също е негово предимство.

4. ^ Високо нивошум , достигайки 95-130 dB при липса на средства за намаляването му. Най-шумните са бутални компресории пневматични двигатели, особено пневматични чукове и други механизми с ударно-циклично действие. Най-шумните хидравлични задвижвания (те включват задвижвания с редукторни машини) създават шум на ниво от 85-104 dB и обикновено нивото на шума е много по-ниско, приблизително като това на електрическите машини, което ви позволява да работите без специално оборудване за намаляване на шума.

5. ниска скоростпредаване на сигнал (управляващ импулс), което води до забавяне на изпълнението на операциите. Скоростта на разпространение на сигнала е равна на скоростта на звука и в зависимост от атмосферното налягане е приблизително от 150 до 360 m/s. При хидравлично и електрическо задвижване съответно около 1000 и 300 000 m/s.

Тези недостатъци могат да бъдат отстранени чрез използване на комбинирани пневмоелектрически или пневмохидравлични задвижвания.

^ 11.3. въздушно течение

Инженерните изчисления на пневматичните системи се свеждат до определяне на скоростите и дебита на въздушния поток по време на пълнене и изпразване на резервоари (работни камери на двигателя), както и с потока му през тръбопроводи чрез местни съпротивления. Поради свиваемостта на въздуха, тези изчисления са много по-сложни от тези хидравлични системи, и се прилагат изцяло само за особено критични случаи. Пълно описание на процесите на въздушния поток може да се намери в специални курсове по газова динамика.

Основните модели на потока въздух (газ) са същите като при течностите, т.е. заеми място ламинаренИ буренрежими на потока, постоянен и нестационарен характер на потока, равномерен и неравномерен поток поради променливото напречно сечение на тръбопровода и всички други кинематични и динамични характеристики на потоците. Поради ниския вискозитет на въздуха и относително високите скорости, режимът на потока в повечето случаи е турбулентен.

За индустриалните пневматични задвижващи механизми е достатъчно да се знаят закономерностите на установения характер на въздушния поток. В зависимост от интензивността на топлообмен с околната среда, параметрите на въздуха се изчисляват, като се вземе предвид вида на термодинамичния процес, който може да бъде от изотермичен (с пълен топлообмен и изпълнение на условието T= const) до адиабатен (без пренос на топлина).

При високи скорости изпълнителни механизмии газов поток през съпротивления, процесът на компресия се счита за адиабатичен с адиабатния показател к= 1,4. В практическите изчисления адиабатният показател се заменя с политропния показател (обикновено се приема н= 1,3…1,35), което позволява да се вземат предвид загубите от триене на въздуха и възможен пренос на топлина.

В реални условия между въздуха и частите на системата неизбежно възниква известен топлообмен и се осъществява така наречената политропна промяна в състоянието на въздуха. Цялата гама от реални процеси се описва с уравненията на това състояние

pV н= конст

Където н- политропен индекс, вариращ от н= 1 (изотермичен процес) до н= 1,4 (адиабатен процес).

Изчисляването на въздушния поток се основава на добре известното уравнение на движението на Бернули идеален газ

Членовете на уравнението се изразяват в единици налягане, поради което често се наричат "налягания":
z - тегловно налягане;
p - статично налягане;
- високоскоростен или динамичен натиск.

На практика налягането на теглото често се пренебрегва и уравнението на Бернули приема следната форма

Сумата от статичното и динамичното налягане се нарича общо налягане. П 0 . Така получаваме

Има две неща, които трябва да имате предвид, когато проектирате газови системи. фундаментални различияот изчисляването на хидравличните системи.

Първата разлика е, че не е дефиниран обемен потоквъздух, но масивен. Това ви позволява да обедините и сравните параметрите на различни елементи на пневматични системи за стандартен въздух (ρ = 1,25 kg/m3, υ = 14,9 m2/s при стр= 101,3 kPa и T= 20°C). В този случай уравнението на разходите се записва като

Q m1 = Q м2или υ 1 V 1 С 1 = υ 2 V 2 С 2

Втората разлика е, че при свръхзвукови скорости на въздушния поток естеството на зависимостта на дебита от спада на налягането върху съпротивлението се променя. В тази връзка съществуват понятия за субкритичен и суперкритичен режим на въздушния поток. Значението на тези термини е обяснено по-долу.

Помислете за изтичането на газ от резервоар през малък отвор, като същевременно поддържате постоянно налягане в резервоара (фиг. 11.1). Ще приемем, че размерите на резервоара са толкова големи в сравнение с размерите на изхода, че можем напълно да пренебрегнем скоростта на газа вътре в резервоара и, следователно, налягането, температурата и плътността на газа вътре в резервоара ще има ценностите стр 0 , ρ 0 И T 0 .

Фиг.11.1. Изтичане на газ от дупка в тънка стена

Скоростта на изтичане на газ може да се определи от формулата за изтичане на несвиваема течност, т.е.

Масовият дебит на газа, преминаващ през отвора, се определя от формулата

Където ω 0 е площта на напречното сечение на отвора.

Поведение п/п 0 се нарича степента на разширение на газа. Анализът на формула (11.7) показва, че изразът под корена в квадратни скоби изчезва, когато п/п 0 = 1 и п/п 0 = 0. Това означава, че при определена стойност на отношението на налягането масовият поток достига максимум Q макс. Графика на газовия масов поток спрямо съотношението на налягането п/п 0 показано на фигура 11.2.

Фиг.11.2. Зависимостта на масовия дебит на газа от съотношението на наляганията

Коефициент на налягане п/п 0 , при което масовият поток достига максималната си стойност, се нарича критичен. Може да се покаже, че съотношението на критичното налягане е

Както се вижда от графиката, показана на фиг. 11.2, с намаление п/п 0 в сравнение с критичния дебит трябва да намалее (пунктирана линия) и при п/п 0 = 0 стойността на потока трябва да е равна на нула ( Q м= 0). Това обаче всъщност не се случва.

Всъщност с дадените параметри стр 0 , ρ 0 И T 0 скоростта на потока и скоростта на изтичане ще се увеличат с намаляване на налягането извън резервоара стрдокато това налягане е по-малко от критичното налягане. Когато налягането p достигне критична стойност, скоростта на потока става максимална, а скоростта на изтичане достига критична стойност, равна на локалната скорост на звука. Критичната скорост се определя по добре познатата формула

След като скоростта достигне скоростта на звука на изхода на отвора, следва допълнително намаляване на обратното налягане стрне може да доведе до увеличаване на скоростта на изтичане, тъй като според теорията за разпространение на малки смущения вътрешният обем на резервоара ще стане недостъпен за външни смущения: той ще бъде "затворен" от поток със скорост на звука. Всички външни малки смущения не могат да проникнат в резервоара, тъй като те ще бъдат предотвратени от поток със същата скорост като скоростта на разпространение на смущенията. В този случай дебитът няма да се промени, оставайки максимален, а кривата на дебита ще приеме формата на хоризонтална линия.

По този начин има две зони на потока (региони):

подкритичен режим, при което

суперкритичен режим, при което

В свръхкритичната зона, максимална скорости скорост на потока, съответстваща на критичното разширение на газа. Въз основа на това, при определяне на дебита на въздуха, режимът на изтичане (зоната) се определя предварително от спада на налягането и след това дебита. Загубите от триене на въздуха се вземат предвид от коефициента на потока μ, който може да се изчисли с достатъчна точност по формулите за несвиваема течност (μ = 0,1 ... 0,6).

И накрая, скоростта и максималния масов поток в подкритичната зона, като се вземе предвид компресията на струята, се определят по формулите

^ 11.4. Подготовка на сгъстен въздух

В промишлеността се използват различни конструкции на машини за подаване на въздух под общото наименование духалки. При създаване на свръхналягане до 0,015 MPa те се наричат фенове, и при налягане над 0,115 MPa - компресори.

Вентилаторите принадлежат към лопатковите машини с динамично действие и в допълнение към основната си цел - вентилация - се използват в пневматични транспортни системи и пневматични системи за автоматизация с ниско налягане.

В пневматичните задвижващи механизми компресорите с работно налягане в диапазона от 0,4 ... 1,0 MPa служат като източник на енергия. Те могат да бъдат с обемно (обикновено бутало) или динамично (лопатка) действие. Теорията на работата на компресорите се изучава в специални дисциплини.

Според вида на източника и начина на доставяне на пневмоенергия биват основен, компресорИ акумулаторнапневматично задвижване.

Багажникпневматичното задвижване се характеризира с широка мрежа от стационарни пневматични линии, свързващи компресорната станция с цеха, местните потребители в рамките на едно или повече предприятия. Компресорната станция е оборудвана с няколко компресорни линии, които осигуряват гарантирана доставка на сгъстен въздух на потребителите, като се вземат предвид възможните неравномерна работапоследното. Това се постига чрез инсталиране на междинни пневматични акумулатори на енергия (приемници) както в самата станция, така и в обектите. Пневматичните тръбопроводи обикновено са запазени, което осигурява удобството на тяхната поддръжка и ремонт. Типичен набор от устройства, включени в системата за подготовка на въздуха, е показан на принципната схема на компресорната станция (фиг. 11.3).

Фиг.11.3. Принципна схема на компресорна станция

Компресор 2 със задвижващ двигател 3 изтегля въздух от атмосферата през всмукателния филтър 1 и го изпомпва в приемника 7 през възвратния клапан 4, охладител 5 и филтър-изсушител 6. В резултат на охлаждане на въздуха с воден охладител 5 , 70-80% от влагата, съдържаща се във въздуха, се кондензира. Въздухът, уловен от филтъра-влагоотделител и със 100% относителна влажност, постъпва в приемника 7, който акумулира пневмоенергия и изглажда пулсациите на налягането. Той допълнително охлажда въздуха и кондензира определено количество влага, която, докато се натрупва, се отстранява заедно с механичните примеси през клапан 10. Ресиверът е задължително оборудван с един или повече предпазни клапани 8 и манометър 9. Въздухът се изпуска от приемника към пневматични линии 12 през кранове 11. клапан 4 елиминира възможността за рязък спад на налягането в пневматичната мрежа, когато компресорът е изключен.

^ Пневматично задвижване на компресора се отличава от гореописания гръбнак по своята мобилност и ограничен брой едновременно работещи консуматори. Мобилни компресоринай-широко приложение при изпълнението на различни видове строителство и ремонтна дейност. Съгласно набора от устройства, включени в системата за подготовка на въздуха, тя практически не се различава от описаната по-горе компресорна станция (водният охладител се заменя с въздушен охладител). Подаването на въздух към потребителите се осъществява чрез гумено-тъканни ръкави.

^ Батериен пневматичен актуатор поради ограниченото предлагане на сгъстен въздух в индустрията, той се използва рядко, но се използва широко в автономни системиуправляващи механизми със зададено време на действие. Фигура 11.4 показва няколко примера на пневматични системи, захранвани от батерии.

За непрекъснато подаване на течност към хидравличната система или гориво към двигателите вътрешно горенеустройства с променлива ориентация в пространството се използва херметизиране на резервоар с течност (фиг. 11.4, а) от пневмоцилиндър 1.

Изместването на течността от резервоар 5, разделен от мембрана на две части, се осигурява от постоянно въздушно налягане, което зависи от настройката на редуцирния клапан 3, когато е включен електрическият вентил 2. Ограничителното налягане е ограничено от клапан 4.

Системата за управление на ориентацията на самолета (фиг. 11.4, b) се състои от управляващи реактивни въздушни двигатели 4, задвижвани от сферични въздушни мехове 1 чрез редуцир на налягането 2 и електрически клапани 3.

Фиг.11.4. Схематични диаграми на захранването на батерията
пневматични системи (a, b, c) и затворена пневматична система (d)

За захранване на промишлени пневматични системи за автоматизация често се използва не само средният (нормален) диапазон на въздушното налягане (0,118 ... 0,175 MPa), но и ниският диапазон (0,0012 ... 0,005 MPa). Това ви позволява да намалите консумацията на сгъстен въздух, да увеличите площта на потока на елементите и следователно да намалите вероятността от запушване на дроселиращите устройства и в някои случаи да получите режим на ламинарен въздушен поток с линейна връзка Q = f(Δ стр), което е много важно в устройствата за пневматична автоматизация.

При наличие на източник на високо налягане е възможно да се захранва пневматична система с ниско налягане с голям въздушен поток с помощта на ежектор (фиг. 11.4, c). От въздушния цилиндър за високо налягане 1, снабден с редукционен клапан 4, манометър 2 и зареждащ клапан 3, въздухът навлиза в захранващата дюза 5 на ежектора. В този случай вътре в корпуса на ежектора се създава понижено налягане и въздухът се засмуква от околната среда през филтъра 6, който влиза в приемната дюза 7 с по-голям диаметър. След ежектора въздухът отново се почиства от прах от филтъра 8 и постъпва в устройствата 10 на пневматичната автоматизация. Манометър 9 се контролира работно налягане, чиято стойност може да се регулира с редуктор 4.

Всички горепосочени пневматични системи са отворени (нециркулационни). Фигура 11.4, d показва затворена веригазахранване на пневматичната система за автоматизация, използвана в запрашена атмосфера. Въздухът се подава към пневмоавтоматичния блок 3 от вентилатор 1 през филтър 2, а смукателният канал на вентилатора е свързан към вътрешната кухина на запечатания корпус на блока 3, който едновременно комуникира с атмосферата чрез фин филтър 4 . Често домакинските електрически прахосмукачки се използват като вентилатор, способен да създава налягане до 0,002 MPa.

Въздухът, подаван на потребителите, трябва да бъде почистен от механични примеси и да съдържа минимум влага. За това се използват филтри-сепаратори на влага, в които като филтърен елемент обикновено се използват плат, картон, филц, металокерамика и други порести материали с финост на филтриране от 5 до 60 микрона. За по-дълбоко изсушаване на въздуха той преминава през адсорбенти, които абсорбират влагата. Най-често за това се използва силикагел. При конвенционалните пневматични задвижвания приемниците и филтрите-сепаратори на влага осигуряват достатъчно изсушаване, но в същото време трябва да се придадат смазочни свойства на въздуха, за което се използват маслени пулверизатори с фитил или ежектор.

Фиг.11.5. Типичен агрегат за подготовка на въздуха:
а - принципна диаграма; b - символ

Фигура 11.5 показва типичен агрегат за подготовка на въздуха, състоящ се от филтър-изсушител 1, редуцир на налягането 2 и разпръсквач за масло 3.

Въздухът, влизащ във филтърния вход, получава въртеливо движение поради неподвижното работно колело Kp. центробежна силачастици от влага и механични примеси се изхвърлят към стената на прозрачния корпус и се утаяват в долната му част, откъдето се отстраняват през изпускателния клапан, ако е необходимо. Вторичното пречистване на въздуха се извършва в порест филтър Ф, след което той постъпва във входа на скоростната кутия, където се дроселира през хлабината на клапана кл, чиято стойност зависи от изходното налягане над мембраната М. Увеличаване на силата на пружината Посигурява увеличен хлабина на клапана кли следователно налягане на изхода. Корпусът на масления пулверизатор 3 е направен прозрачен и се пълни през щепсела смазочно масло. Налягането, създадено върху повърхността на маслото, го изтласква навън през тръбата Tдо дюзата СЪСкъдето маслото се изхвърля и разпръсква от въздушния поток. Във фитилни маслени пръскачки вместо тръба Tмонтиран е фитил, през който маслото влиза в дюзата за пръскане поради капилярния ефект.

^ 11.5. Изпълнителни пневматични устройства

Пневматичните задвижващи механизми се наричат различни механизми, които преобразуват излишното въздушно налягане или вакуум в работна сила. Ако в същото време работният орган се движи спрямо пневматичното устройство, тогава се нарича въздушен двигател, а ако няма движение или се случва заедно с пневматичното устройство, тогава се нарича пневматична скоба или пневматичен захват.

Пневматични двигателимогат да бъдат, подобно на хидравличните двигатели, ротационни или транслационни и се наричат съответно пневматични двигателиИ пневматични цилиндри. Дизайнът на тези устройства е в много отношения подобен на техните хидравлични аналози. Най-голямо приложение са получили редукторни, ламеларни и радиално-бутални пневматични двигатели с обемно действие. Фигура 11.6, a показва диаграма на радиален бутален двигател с предаване на въртящия момент към вала през колянов механизъм.

Цилиндрите 2 с бутала 3 са разположени симетрично в корпуса 1. Силата от буталата се предава на коляновия вал 5 през свързващите пръти 4, които са шарнирно свързани към буталата и коляновия вал. Сгъстеният въздух се подава към работните камери през канали 8, които последователно комуникират с входа Vpи ауспух Vxканали на разпределителната макара 6, въртяща се синхронно с вала на двигателя. Макарата се върти в корпуса на разпределителното устройство 7, към който са свързани тръбопроводите за всмукване и изпускане на въздух.

Радиално-буталните пневматични двигатели са сравнително нискоскоростни машини със скорост на въртене на вала до 1000 ... 1500 об / мин. Двигателите с редуктори и лопатки са по-бързи (2000 ... 4000 об / мин), но най-бързите (до 20 000 об / мин или повече) могат да бъдат турбинните пневматични двигатели, които използват кинетичната енергия на потока сгъстен въздух. По-специално, такива двигатели се използват за въртене на работните колела на вентилаторите в минните предприятия.

Фиг.11.6. Схеми на пневматични двигатели с обемно (а) и динамично (б) действие

Фигура 11.6, b показва диаграма на пневматичното задвижване на колелото на вентилатора, състояща се от главина 9 с лопатки 10, към която е твърдо прикрепен въртящ се венец с лопатките на пневматичния двигател 11. кара колелото на вентилатора да се върти високо скорост. Описаното устройство може да се нарече пневматичен преобразувател, който преобразува въздушен поток с високо налягане в поток с ниско налягане с много по-висок дебит.

Пневматичното задвижване се отличава с голямо разнообразие от оригинални задвижващи механизми с еластични елементи под формата на мембрани, черупки, гъвкави нишки, ръкави и др. Те се използват широко при затягане, фиксиране, превключване и спирачни механизмимодерни автоматизирани производства. Те включват мембранаИ силфонни пневматични цилиндрисъс сравнително малък ход на пръта. Плоска гумена диафрагма позволява прътът да бъде преместен с 0,1...0,5 от ефективния му диаметър. Когато мембраната е направена под формата на гофриран чорап, работният ход се увеличава до няколко диаметъра на мембраната. Тези пневматични цилиндри се наричат духало. Могат да бъдат с външно и вътрешно подаване на въздух. В първия случай дължината на гофрираната тръба намалява под действието на натиск, а във втория случай се увеличава поради деформацията на гофрите. Като еластичен елемент се използват каучук, гумено-тъканни и синтетични материали, както и листова стомана, бронз, месинг.

Увеличаването на скоростта на операциите в много случаи се постига чрез използване на пневматични захващащи устройства, чиито схеми са показани на фиг. 11.7.

За преместване на листови продукти се използват пневматични вендузи, свързани с вакуумни захващащи устройства без помпа и тип помпа. При непомпени ръкохватки (фиг. 11.7, а) вакуумът в работната камера ДА СЕсе създава по време на деформацията на самите захващащи елементи, изработени под формата на гъвкава плоча, чийто ръб е прилежащ към частта и подвижно бутало, към което се прилага външна сила. Размерът на вакуума при повдигане на част е пропорционален на нейното тегло и обикновено не надвишава 55 kPa. За да се осигури по-добро привличане, особено за недостатъчно гладка повърхност на детайла, се използват захващащи устройства тип помпа, при които въздухът от работната камера се изсмуква от помпа до дълбочина на вакуума от 70 ... 95 kPa.

Често се използват прости устройства от типа ежектор (фиг. 11.7, b), в които кинетичната енергия на струя течност, пара или въздух се използва за изсмукване на въздух от работната камера ДА СЕразположен между вендузата Пи детайл. Вход за сгъстен въздух А, преминава с висока скорост през дюзата бежектор и създава намалено налягане в камерата INи канал Жкомуникация с работната камера ДА СЕ.

Фиг.11.7. Схеми на пневматични грайфери

За затягане на цилиндрични части се използват пневматични захващащи устройства, направени по схеми c и d (фиг. 11.7). Когато в работната камера се подава въздух ДА СЕеластична цилиндрична капачка покрива шийката на вала и създава сила, достатъчна за затягането му. На схема d е показан двустранен пневматичен захват, чиито работни елементи са маншони с едностранно гофриране. Когато е под налягане вътре в силфона, гофрираната страна се разтяга на по-голяма дължина от гладката страна, което кара разхлабената (конзолна) страна на тръбата да се движи към мъжката част. Такива устройства могат да фиксират части не само с кръгла форма, но и с всякакви профилни повърхности.

В някои случаи има нужда от преместване на работните органи на дълги разстояния до 10 ... 20 m или повече по права или крива пътека. Използването на конвенционални прътови пневматични цилиндри е ограничено до работен ход до 2 м. Конструкциите на безпрътови пневматични цилиндри, които отговарят на тези изисквания, са показани на фиг.11.8.

Фиг.11.8. Схеми на безмоторни въздушни двигатели
движение напред

Липсата на твърд прът позволява да се намали почти наполовина дължината на цилиндъра в разтегнато положение. Диаграма a показва пневматичен цилиндър с дълъг ход с предаване на мощност чрез силен постоянен магнит. Абсолютно херметичната втулка на цилиндъра е изработена от немагнитен материал, а вътрешната му кухина е разделена от бутало на две камери, към които сгъстен въздух. В бутало и каретка ДА СЕсвързани с работното тяло са вградени противоположните полюси на магнита СИ н, чието взаимодействие осигурява прехвърлянето на задвижващата сила към каретката, плъзгаща се по водачите на външната повърхност на втулката. Ходът на каретата е ограничен от крайните спирки При.

Пневматичните цилиндри с еластична втулка (фиг. 11.8, b), обхванати от две ролки, свързани с каретка, имат практически неограничена дължина на хода ДА СЕ. Такива пневматични цилиндри са много ефективни за преместване на единични стоки по сложни траектории и в задвижвания с ниски работни сили.

Пневматичен цилиндър с гъвкав прът е показан на диаграмата на фиг. 11.8, c. При такава конструкция теглителна силапрехвърлени в каретата ДА СЕот буталото през гъвкав елемент (обикновено стоманен кабел, облицован с еластична пластмаса), покриващ байпаса и опъващите ролки, разположени върху капаците на цилиндрите.

^ Най-горе на страницата

Разглеждат се основите на функциониране на хидравличните и пневматичните системи: хидростатика и хидродинамика; закони на идеалните газове, термодинамика. Хидравлични, пневматични и комбинирани задвижвания, тяхната структура, съставни елементи, работни течности и масла, видове задвижвания, видове управление в машиностроителното производство; дадени системи за смазване, основни изчисления на хидравлични и пневматични системи.
За ученици от машиностроителни специалности на средни професионални училища. Може да бъде полезно за инженерни и технически работници.

Течности. Хипотеза за приемственост. Плътност на течността.
Течности. Всички вещества в природата имат молекулярна структура. По естеството на молекулярните движения, както и по числените стойности на междумолекулните сили, течностите заемат междинно положение между газовете и твърдите вещества. Свойства на течности при високи температуриИ ниско наляганепо-близо до свойствата на газовете, а при ниски температури и високи налягания - до свойствата на твърдите тела.

В газовете разстоянията между молекулите са по-големи и междумолекулните сили са по-малки, отколкото в течностите и твърдите вещества, поради което газовете се различават от течностите и твърдите вещества по по-голяма свиваемост. В сравнение с газовете, течностите и твърдите вещества са по-малко компресируеми.

Молекулите на течността в непрекъснато хаотично топлинно движение се различават от хаотичното топлинно движение на газове и твърди вещества: в течностите това движение се извършва под формата на трептения (1013 трептения в секунда) спрямо мигновени центрове и резки преходи от един център към друг. Топлинно движение на молекулите на твърдите тела - вибрации спрямо стабилни центрове. Топлинното движение на газовите молекули е непрекъсната спазматична промяна на местата.

Безплатно сваляне електронна книгав удобен формат, гледайте и четете:
Изтеглете книгата Хидравлични и пневматични системи, Skhirtladze A.G., Ivanov V.I., Kareev V.N., 2006 - fileskachat.com, бързо и безплатно изтегляне.

Хидравлика в машиностроенето, част 2, Схиртладзе А.Г., Иванов В.И., Кареев В.Н., 2008 г.
Инструментална екипировка на технологични процеси на металообработка, Схиртладзе А.Г., Перевозников В.К., Иванов В.А., Иванов А.В., 2015 г.
Технологии за дълбоко пробиване на отвори, Звонцов И.Ф., Серебреницки П.П., Схиртладзе А.Г., 2013 г.
Организация и монтаж и ремонт на промишлено оборудване, Част 2, Схиртладзе А.Г., Феофанов А.Н., Митрофанов В.Г., 2016 г.

Следните уроци и книги.