Pracovní program na téma: základ pracovního programu "hydraulické a pneumatické systémy".

16.04.2019

Brzdový systém

SCHVALOVAT

První náměstek ředitelé

Celé jméno

"__" ___________ 20__

Hodnotící fond

hlavní vzdělávací program

střední odborné vzdělání(PPSSZ, PPKRS)

Prezenční forma vzdělávání

Kvalifikace: technolog

Specialita: 15.02.01Instalace a technický provoz průmyslové vybavení

Kurz: 2

Gr.251

Ulan-Ude, 2016

OBSAH

Cestovní pas
oceňovací fond
disciplínou HYDRAULICKÉ A PNEUMATICKÉ SYSTÉMY
1. Fond hodnotících fondů umožňuje hodnotit:
Zvládnutí odborných kompetencí (PC), odpovídajících druhu odborné činnosti, a obecných kompetencí:
PC 1.2. K porážce hospodářských zvířat, drůbeže a králíků.
1. Schopnost používat různé typy strojů a mechanismů a princip jejich činnosti,
Získání praktických zkušeností v průběhu zvládnutí akademického oboru "Technická mechanika"
Zhodnotit účinnost, spolehlivost a jednoduchost konstrukce hydraulických a pneumatických pohonů různých obráběcích strojů podle stanovených ukazatelů.
1. Hodnocení účinnosti, spolehlivosti a jednoduchosti konstrukce hydraulických a pneumatických pohonů různých obráběcích strojů.
Zvládnutí dovedností a zvládnutí znalostí
Hodnocení účinnosti, spolehlivosti a jednoduchosti konstrukce hydraulických a pneumatických pohonů různých obráběcích strojů dle stanovených ukazatelů.
1. - schopnostzajistit kontrolu prací na instalaci a opravách průmyslových zařízení pomocí přístrojové techniky;
1.2. Systém kontroly a hodnocení vývoje programu akademické disciplíny
„Hydraulické a pneumatické systémy»
Formy střední certifikace pro OPOP při zvládnutí akademické disciplíny
Aktuální kontrola rozvoje programu akademického oboru se provádí v rámci studijní doby vyhrazené pro studium akademického oboru metodami ústní, písemné, praktické, sebekontroly.
Dovednosti a znalosti jsou předmětem hodnocení zvládnutí disciplíny. Diferencovaný kredit pro akademická disciplína se provádí s přihlédnutím k výsledkům aktuální kontroly. Průběžná kontrola zahrnuje hodnocení provedení praktické práce, provedení samostatné práce studenta a testy v úsecích akademické disciplíny.
Sledování a hodnocení průmyslová praxe se uskutečňuje na základě atestačního listu studenta z místa praxe, sestaveného a potvrzeného zástupcem vzdělávací instituce nebo odpovědnou osobou organizace (základna praxe). Atestační list odráží druhy práce vykonávané studentem v průběhu praxe, kvalitu výkonu v souladu s technologií nebo požadavky organizace, ve které praxe probíhala, charakteristiku vzdělávací a odborné činnosti studenta v průběhu praxe .
Závěrečná kontrola vývoje druhu odborné činnosti Výkon práce na organizaci a vedení odborných úkolů se provádí rozdílovou zkouškou.
Podmínkou připuštění ke zkoušce je odevzdání všech praktických prací.
Rozdílová zkouška se provádí formou praktického úkolu zaměřeného na kompetence, který je odborný a komplexní. Úkoly jsou zaměřeny na kontrolu vývoje druhu odborné činnosti obecně.
Podmínkou kladné atestace (zvládnutí druhu odborné činnosti) u kvalifikační zkoušky je kladné posouzení rozvoje všech odborných kompetencí ve všech kontrolovaných ukazatelích.
S negativním závěrem minimálně pro jednoho z prof. Kompetence, je učiněno rozhodnutí „druh odborné činnosti nezvládá“.
název

nástroj hodnocení**

Kontrolovaný kompetenční kód (nebo jeho část)

Hydraulika

Individuální úkol

OK-1…9,

PC-1,1-1,5, 2,1-2,4, 3,1-3,4

Pneumatický pohon

Individuální úkol

OK-1…9,

PC-1,1-1,5, 2,1-2,4, 3,1-3,4

Dynamika

Individuální úkol

OK-1…9,

PC-1,1-1,5, 2,1-2,4, 3,1-3,4

4.2. Typické úkoly pro aktuální certifikaci v akademické disciplíně
Sada materiálů pro přednášky
HYDRAULICKÉ A PNEUMATICKÉ SYSTÉMY
Přiloženo elektronicky
1. 1. 1. 1. Úvod
        Fyzický základ fungování
        Koncept hydraulického pohonu
        Zákony plynů
        Koncepce pneumatického pohonu
        Hydro a pneumatické systémy
        Základy dynamiky plynů
1. Praktická práce
  1. Výpočet parametrů hydraulického systému
  2. Stanovení hlavních rozměrů a parametrů kompresoru
  3. Konstrukce indikátorových grafů
  4. Výpočet příkonu a výběr elektromotoru
  5. Výběr motoru
  6. Výpočet výkonu pohonu
  7. Výpočet výkonu pohonu
  8. Výpočet pneumatického systému
  9. Výpočet proudění vzduchu
  10. Výpočet doby aktivace pohonu
  11. Výpočet válce B
  12. Výpočet výkonu pohonu
  13. Výpočet pneumatického systému
  14. Výpočet doby aktivace pohonu
3. Otázky pro závěrečnou kontrolu
  1. Konstrukční schéma hydraulického pohonu
  2. Rozdělení a princip činnosti hydraulických pohonů
  3. Výhody a nevýhody hydraulického pohonu
  4. Charakteristika pracovních kapalin
  5. Volba a provoz pracovních kapalin
  6. Hydraulická vedení
  7. Spojení
  8. Výpočet hydraulických vedení
  9. Hydraulické stroje ozubeného typu
  10. Lopatková čerpadla a hydromotory
  11. Radiální pístová čerpadla a hydromotory
  12. Axiální pístová čerpadla a hydromotory
  13. Mechanismy s pružnými přepážkami
  14. Klasifikace hydraulických válců
  15. Přímé hydraulické válce
  16. Výpočet hydraulických válců
  17. Rotační hydraulické válce
  18. Šoupátkové ventily
  19. Hydraulické rozvaděče jeřábů
  20. Ventilové hydraulické rozvaděče
  21. Tlakové hydraulické ventily
  22. Redukční ventil
  23. Zpětné ventily
  24. Omezovače průtoku
  25. Děliče (sčítačky) proudí
  26. Škrtící klapky a regulátory průtoku
  27. Hydraulické nádrže a výměníky tepla
  28. Filtry
  29. Těsnící zařízení
  30. Hydraulické akumulátory
  31. Vodní zámky
  32. Hydraulické tlakové a časové spínače
  33. Měřicí přístroje
  34. Klasifikace hydraulických posilovačů
  35. Typ cívky hydraulického posilovače
  36. Hydraulický posilovač s tryskou a tlumičem
  37. Hydraulický posilovač s tryskou
  38. Dvoustupňové zesilovače
  39. Způsoby odlehčení čerpadel od tlaku
  40. Regulace plynu
  41. Ovládání hlasitosti
  42. Kombinovaná regulace
  43. Porovnání metod regulace
  44. Hydraulické systémy s nastavitelným čerpadlem a škrticí klapkou
  45. Hydraulické systémy s dvoustupňovým zesílením
  46. Hydraulické soustavy spojitého (oscilačního) pohybu
  47. Elektrohydraulické systémy s variabilním čerpadlem
  48. Hydraulické systémy se dvěma dvojitými čerpadly
  49. Napájení jedním čerpadlem pro dva a několik hydromotorů
  50. Obecné informace o využití plynů v technologii
  51. Vlastnosti pneumatického pohonu, výhody a nevýhody
  52. Proudění vzduchu
  53. Příprava stlačeného vzduchu
  54. Výkonná pneumatická zařízení
  55. Montáž objemových hydraulických pohonů
  56. Provoz objemových hydraulických pohonů při nízkých teplotách
  57. Hlavní problémy v hydraulických systémech a způsoby jejich odstranění

MINISTERSTVO ŠKOLSTVÍ A VĚDY RUSKÉ FEDERACE

FEDERÁLNÍ AGENTURA PRO VZDĚLÁVÁNÍ

Stát vzdělávací instituce vyšší odborné vzdělání

"Jihoruská státní univerzita ekonomiky a služeb" (GOU VPO "JURGUES")

HYDRAULIKA. HYDRAULICKÉ A PNEUMATICKÉ

SYSTÉMY V AUTECH A VYBAVENÍ GARÁŽE

Dílna

pro studenty denního a kombinovaného studia oborů 190603 "Servis dopravních a technologických strojů a zařízení"

(Automobilová doprava), 190601 "Automobily a automobilový průmysl"

UDC 629.3.01(076) BBK 39.33-08ya73 G464

Zkompilovaný:

Kandidát technických věd, docent katedry energetiky a bezpečnosti života

V A. Timčenko

I.K. Guguev

docent katedry" autoservis, organizace a bezpečnost provozu"

A.I. Shilin

asistentka katedry "Energie a bezpečnost života"

A.G. Iliev

Recenzenti:

Doktor technických věd, profesor katedry energetiky a bezpečnosti života

Kandidát technických věd, docent katedry autoservisu, organizace a bezpečnosti provozu

S.G. Solovjov

G464 Hydraulika. Hydraulické a pneumatické systémy v autech a vybavení garáží: dílna / sestavil V.I. Timčenko, I.K. Guguev, A.I. Shilin, A.G. Iliev. - Doly: Nakladatelství

v JURGU, 2007. - 57 s.

Workshop se skládá z osmi výzkumných laboratorních prací, stručných výkladů o provádění těchto prací a hlavních teoretických ustanovení kurzu „Hydraulika. Hydraulické a pneumatické systémy v automobilech a vybavení garáží“ a bibliografický seznam.

UDC 629.3.01(076) BBK 39.33-08ya73


ÚVOD ................................................. .................................................. .
Laboratoř #1
Výzkum chladicích procesů v automobilových motorech..........
Laboratoř #2
Vyšetření systému mazání automobilu ................................................ ................... ....
Laboratoř #3
Studium karburačních procesů v automobilovém energetickém systému......
Laboratoř #4
Zkoumání hydraulických procesů v brzdovém systému
auto................................................. ................................................. .
Laboratoř #5
Studium převodových hydraulických strojů ................................................ ...............
Laboratoř #6
Průzkum hydraulických strojů s rotačními lopatkami................................................ ......
Laboratoř #7
Testování radiálních ventilátorů................................................................ ..........................
Laboratoř #8
Měření průtoku kapalin v inženýrských sítích ................................................ ...............
BIBLIOGRAFICKÝ SEZNAM................................................................ ...........................

ÚVOD

Laboratorní dílna byla vyvinuta za účelem metodické pomoci při provádění laboratorních prací v oboru „Hydraulika. Hydraulické a pneumatické systémy v automobilech a garážové technice“ studenty oborů 190603 „Servis dopravních a technologických strojů a zařízení (Autodoprava), 190601 „Automobily a automobilová ekonomika“ prezenční a kombinované formy vzdělávání.

Na začátku vyučování by studenti měli splnit následující:

1. Přečtěte si pokyny pro příslušnou laboratorní práci.

2. Připravte si backlog, který obsahuje:

− pracovní pozice;

− účel práce;

− základní teoretická ustanovení;

− schéma a popis experimentálního uspořádání (kompletní montáž automobilu nebo garážového zařízení);

− popis principu činnosti hydraulického nebo pneumatického systému, postup při provádění experimentu;

− tabulka experimentálních dat;

− tabulka výsledků výpočtu.

Po dokončení práce učitel podepíše tabulku experimentálních dat. Písemně je uveden výpočet jednoho pokusu. Výpočet každé hodnoty je dán vzorcem: požadovaná hodnota, vzorec výpočtu, číselné hodnoty, číselný výsledek, rozměr.

Z laboratorní práce student vypracuje protokol, který obsahuje

− vyplněné tabulky pozorování a výpočtů;

− podrobný výpočet jedné zkušenosti;

− grafy závislostí funkčních veličin;

− závěry.

K obhajobě zprávy o laboratorní práci musí student znát:

− potřebný teoretický materiál;

− uspořádání experimentální instalace (kompletní montáž automobilu nebo garážového zařízení);

− potřebné kalkulační vzorce;

− odpovědi na kontrolní otázky.

Student, který se o předchozích třech nehlásil laboratorní práce, není dovoleno provádět následné práce.

Laboratorní práce č. 1 STUDIE PROCESŮ CHLAZENÍ V AUTOMOTORech

Záměry a cíle:

1) Studovat závislosti hydrodynamických parametrů - průtok, tlak, teplota chladící kapaliny v závislosti na frekvenci otáček klikového hřídele, rychlosti vozidla.

2) Vypracujte schematická schémata chladicích procesů v malém a velkém kruhu.

3) Proveďte experimentální testy na jedoucím vozidle.

4) Vypracujte schéma hydraulického chlazení.

Stručné informace z teorie

1) Účel chladicích systémů.

2) Hlavní prvky hydrodynamického chladicího systému.

3) Vlastnosti používaných chladiv: hustota, krystalizační teplota, měrná hmotnost, koeficienty kinematické viskozity, tepelná a objemová roztažnost, tepelná kapacita.

6) Stanovení hlavních parametrů hydrodynamického chladicího systému: průtok, rychlost, tlak, teplota.

7) Měřicí přístroje používané pro kontrolu optimální režim provoz chladicího systému.

Obrázek 1.1 - Systém chlazení motoru VAZ 2106

Vysvětlení k obrázku:

1. Potrubí pro odvod kapaliny od jádra topení k čerpadlu chladicí kapaliny.

2. Výstupní hadice chladicí kapaliny ze sacího potrubí.

3. Výstupní hadice chladicí kapaliny z jádra topení.

4. Hadice pro přívod kapaliny do radiátoru topení.

5. Obtoková hadice termostatu.

6. Vývod chladicího pláště.

7. Přívodní hadice chladiče.

8. Expanzní nádoba.

9. Zátka nádrže.

10. Hadice od chladiče k expanzní nádobě.

11. Víčko chladiče.

12. Výstupní (parní) kuželkový ventil.

13. Sací ventil.

14. Horní nádrž chladiče.

15. Plnicí hrdlo chladiče.

16. Radiátorová trubka.

17. Chladicí žebra chladiče.

18. Kryt ventilátoru.

19. Vějíř.

20. Hnací řemenice čerpadla chladicí kapaliny.

21. Gumová podpěra.

22. Okénko na straně bloku válců pro přívod chladicí kapaliny.

23. Klip na žlázu.

24. Ložisko hřídele čerpadla chladicí kapaliny.

25. Kryt čerpadla.

26. Náboj řemenice ventilátoru.

27. Válec čerpadla.

28. Zajišťovací šroub.

29. Těsnící límec.

30. Skříň čerpadla.

31. Oběžné kolo čerpadla.

32. Vstup čerpadla.

33. Spodní nádrž chladiče.

34. Výstupní hadice chladiče.

35. Pás ventilátoru.

36. Čerpadlo chladicí kapaliny.

37. Hadice přívodu chladicí kapaliny k čerpadlu.

38. Termostat.

39. Gumová vložka.

40. Přívodní potrubí.

41. hlavní ventil.

42. obtokový ventil.

43. pouzdro termostatu.

44. Armatura obtokové hadice.

45. Hadicová přípojka pro přívod chladicí kapaliny k čerpadlu.

46. Kryt termostatu.

47. Píst pracovního prvku.

Teoretické informace. Chladicí systém je navržen tak, aby násilně odváděl přebytečné teplo z částí motoru a předával ho okolnímu vzduchu. Vzniká tak určitý teplotní režim, ve kterém se motor nepřehřívá a nepřechlazuje. Teplo v motorech je odváděno dvěma způsoby: kapalinou nebo vzduchem. Tyto systémy absorbují 25-35 % tepla uvolněného při spalování paliva. Teplota chladicí kapaliny v hlavě válců by měla být 80–95 °C. Tento teplotní režim je nejvýhodnější, zajišťuje normální provoz motoru a neměl by se měnit v závislosti na okolní teplotě a zatížení motoru. Teplota se během pracovního cyklu motoru mění z 80-120º na konci klesání na 2000-2200º na konci spalování směsi.

Pokud motor není chlazen, pak vysokoteplotní plyny velmi zahřívají části motoru a ty expandují. Spaluje se olej na válcích a pístech, zvyšuje se tření a opotřebení a z nadměrného rozpínání dílů dochází k zadření pístů ve válcích motoru a k selhání motoru. Aby se předešlo negativním účinkům způsobeným přehřátím motoru, musí být ochlazen.

Nadměrné chlazení motoru však nepříznivě ovlivňuje jeho chod. Při přechlazení motoru kondenzují výpary paliva na stěnách válců, smývají mazivo a ředí olej v klikové skříni. Za těchto podmínek dochází k intenzivnímu opotřebení pístních kroužků, pístů, válců a ke snížení účinnosti a výkonu motoru. normální operace chladicí systém pomáhá získat maximální výkon, snížit spotřebu paliva a prodloužit životnost motoru bez opravy.

Většina motorů má kapalinové chladicí systémy (otevřené nebo uzavřené). S otevřeným chladicím systémem vnitřní prostor komunikuje přímo s okolní atmosférou. Rozšířily se uzavřené chladicí systémy, ve kterých vnitřní prostor pouze periodicky komunikuje s okolím pomocí speciálních ventilů. V těchto chladicích systémech bod varu chladicí kapaliny stoupá a bod varu klesá.

Elektrický tepelný pulzní manometr

Tepelný pulzní elektrický tlakoměr se skládá ze snímače a ručičky, které využívají vlastnosti bimetalové desky deformovat se při změně teploty. V snímači tlakoměru je aktivní kov umístěn dole, tzn. z kontaktní strany. Bimetalová deska má tvar U, na jednom rameni desky je umístěno topné vinutí. Druhé rameno desky je izolováno od "hmoty" a upevněno na pohyblivém držáku. V pouzdru snímače je upevněna membrána. Při změně tlaku se ohýbá a mění sílu pružné desky, která uzavírá kontakty.

V indexu má bimetalová deska s vinutím také tvar U. Jedno rameno destičky je upevněno na podpěře a druhé je zavěšeno na náušnici, která je součástí šípu. Náušnice je otočně spojena s pružným háčkem podpěry.

Princip fungování

Termopulzní manometr funguje následovně. Před zapnutím spínače zapalování je pohyblivý kontakt snímače přitlačen k pevnému kontaktu malou silou a šipka ukazatele je doleva

"nula". Když je zapalování zapnuté, před nastartováním motoru se v obvodech snímače a ukazatele objeví krátkodobé impulsy proudu, zatímco aktivní kov indikační destičky, expandující, deformuje destičku a šipka zařízení se posouvá doprava až k dělení „nula“. To umožňuje řidiči posoudit stav zařízení. Proudové impulsy jsou krátkodobé, protože při zahřátí bimetalové desky snímače se kontakty otevřou s mírným vychýlením desky.

Tabulka 1.1 - Experimentální data

Měřená množství

Stanovená množství

v pohodě,

t zatížení,

vzh,

∆P,

t | 2,

t ||2,

fanoušek

Poznámka. ∆P - tlaková ztráta V - rychlost vozidla n - počet otáček klikového hřídele V W - otáčky chladicí kapaliny t cool - počáteční teplota chladicí kapaliny G - průtok chladicí kapaliny t | 2, 0 С – konečná teplota chladiva ve variantě s malým chladícím cyklem t || 2, 0 C - konečná teplota chladiva ve velkém okruhu chlazení.

Je nutné porovnat experimentální data s teoretickými a vyvodit závěry pro optimalizaci provozního režimu chladicích systémů ve vozidlech zajišťujících bezpečnost provozu.

Kontrolní otázky:

1) Vyjmenujte prvky místního odporu v chladicím systému.

2) Uveďte vlastnosti radiátorů a axiálního ventilátoru.

3) Ukažte schematický diagram pohybu chladicí kapaliny v systému.

4) Uveďte typy chladicích kapalin.

5) Jak určit tlakovou ztrátu čerpadla v systému.

6) Co určuje tlak a teplotu chladicí kapaliny v systému.

Laboratorní práce č. 2 STUDIE SYSTÉMU MAZÁNÍ VOZIDLA

Záměry a cíle:

1) Studovat způsoby pohybu a vlastnosti kapaliny (automobil, motor, převodové oleje), účel mazání.

2) Prozkoumat hydraulické charakteristiky mazací systémy: průtok, tlak, lokální odpory - v mazacím systému (filtr, vedení, kanály).

3) Ukažte závislost parametrů mazání na teplotě motoru.

Krátké informace z teorie:

1) Účel systému mazání.

2) Hlavní prvky hydraulického mazacího systému.

3) Vlastnosti pracovní kapaliny: hustota, bod tuhnutí, měrná hmotnost, koeficienty kinematické viskozity, teplotní roztažnost a objemová roztažnost.

4) Princip fungování systému, poruchy, příčiny, odstraňování závad.

5) Typy lokálních odporů v systému.

6) Stanovení hlavních parametrů hydrodynamického mazacího systému: průtok, rychlost, tlak.

7) Měřicí přístroje sloužící k řízení optimální činnosti mazacího systému.

Systém mazání motoru slouží k přivádění oleje na třecí plochy dílů, což snižuje tření mezi nimi a jejich opotřebení a také snižuje ztrátu výkonu motoru pro překonání třecích sil. Během provozu motoru olej vložený mezi díly nepřetržitě cirkuluje, ochlazuje díly a odnáší jejich produkty opotřebení. Tenká vrstva oleje na pístech pístní kroužky a válce nejen snižuje jejich opotřebení, ale také zlepšuje kompresi motoru.

Mazací systém je řada zařízení a jednotek pro skladování, dodávání, čištění a chlazení oleje:

− olejová vana motoru;

− příjem oleje;

− hrubý olejový filtr;

− olejový filtr jemné čištění;

− olejové čerpadlo;

− ropovody;

− olejový radiátor;

− kontrola a měření zařízení a senzory.

Lineární pohony určené k uvádění do pohybu částí strojů a mechanismů v lineárním translačním pohybu. Pohony přeměňují elektrickou, hydraulickou nebo stlačenou plynnou energii na pohyb nebo sílu. Tento článek představuje analýzu lineárních pohonů, jejich výhody a nevýhody.

Jak fungují lineární aktuátory

Díky absenci tekutin nehrozí znečištění životního prostředí.

Nedostatky

Počáteční cena elektrických pohonů je vyšší než u pneumatických a hydraulických.

Na rozdíl od pneumatických pohonů, elektrické pohony (bez dodatečné finanční prostředky) nejsou vhodné pro použití ve výbušném prostředí.

Při dlouhodobém provozu se může motor přehřívat a zvyšovat opotřebení převodů. Motor může být také velký, což může vést k potížím při instalaci.

Hnací síla, přípustná axiální zatížení a rychlostní parametry elektromotoru jsou určeny zvoleným elektromotorem. Při změně nastavených parametrů je nutné změnit elektromotor.

Lineární elektrický pohon včetně rotačního elektromotoru a mechanického měniče

Pneumatické pohony

Výhody

Jednoduchost a hospodárnost. Většina pneumatických hliníkových pohonů má maximální tlak do 1 MPa s vrtáním válce od 12,5 do 200 mm, což přibližně odpovídá síle 133 - 33000 N. Ocelové pneumatické pohony mají obvykle maximální tlak do 1,7 MPa při vrtání válce 12,5 až 350 mm a vytvořit sílu od 220 do 171000 N.

Pneumatické pohony umožňují přesné ovládání pohybu, poskytují přesnost do 2,5 mm a opakovatelnost do 0,25 mm.

Pneumatické pohony lze použít v oblastech s extrémními teplotami. Standardní teplotní rozsah -40 až 120 ˚C. Pokud jde o bezpečnost, použití vzduchu v pneumatických pohonech eliminuje potřebu nebezpečných materiálů. Tyto aktuátory splňují požadavky na ochranu proti výbuchu a bezpečnost, protože nevytvářejí magnetické pole, díky absenci elektromotoru.

V posledních letech došlo v oblasti pneumatiky k pokroku v miniaturizaci, materiálech a integraci s elektronikou. Cena pneumatických pohonů je ve srovnání s jinými pohony nízká. Pneumatické pohony jsou lehké, vyžadují minimální údržbu a mají spolehlivé komponenty.

Nedostatky

Tlaková ztráta a stlačitelnost vzduchu způsobují, že pneumatické pohony jsou méně účinné než jiné způsoby generování lineárního pohybu. Omezení kompresoru a napájecího systému znamenají, že provoz při nízkém tlaku bude mít za následek nízké síly a rychlosti. Kompresor musí běžet neustále, i když pohony nic nepohybují.

Pro opravdu efektivní práce pneumatické pohony musí být dimenzovány pro každý úkol. Z tohoto důvodu je nelze použít pro jiné úkoly. Přesné řízení a účinnost vyžadují ventily a ventily vhodné velikosti pro každou aplikaci, což zvyšuje náklady a složitost.

Přestože je vzduch snadno dostupný, může být kontaminován olejem nebo mazivem, což má za následek prostoje a údržbu.

Hydraulické pohony

Výhody

Hydraulické pohony jsou vhodné pro úkoly, které vyžadují velké síly. Mohou vyvinout až 25krát větší sílu než pneumatické pohony stejné velikosti. Pracují při tlacích do 27 MPa.

Hydraulické motory mít vysoké hodnocení výkon na objem.

Hydraulické pohony mohou udržovat konstantní sílu a točivý moment, aniž by čerpadlo dodávalo další kapalinu nebo tlak, protože kapaliny jsou na rozdíl od plynů prakticky nestlačitelné.

Hydraulické pohony mohou být umístěny ve značné vzdálenosti od čerpadel a motorů s minimální ztrátou výkonu.

Nedostatky

Stejně jako u pneumatických pohonů má ztráta kapaliny v hydraulických pohonech za následek nižší účinnost. Kromě toho únik kapaliny vede ke kontaminaci a potenciálnímu poškození blízkých součástí.

Hydraulické pohony vyžadují mnoho doprovodných součástí, včetně nádržky na kapalinu, motorů, čerpadel, pojistného ventilu, výměníku tepla atd. Proto je obtížné umístit takové pohony.

^ Pneumatický pohon
11.1. Obecné informace o využití plynů v technologii

Lze připsat každému předmětu, ve kterém se používá plynná látka plynové systémy. Vzhledem k tomu, že nejdostupnějším plynem je vzduch, který se skládá ze směsi mnoha plynů, je jeho široké využití pro různé procesy dáno samotnou přírodou. Přeloženo z řečtiny pneumatikos - vzdušný, což vysvětluje etymologický původ názvu pneumatické systémy. Technická literatura často používá kratší termín - pneumatika.

Pneumatická zařízení se začala používat ve starověku (větrné turbíny, hudební nástroje, měchy atd.), ale nejvíce se používají v důsledku vytvoření spolehlivých zdrojů pneumatické energie - kompresorů schopných poskytnout plynům potřebnou dodávku potenciální a (nebo) kinetické energie.

Pneumatický pohon , skládající se z komplexu zařízení pro pohon strojů a mechanismů, není zdaleka jediným směrem využití vzduchu (v obecný případ plyn) v technice a lidském životě. Na podporu tohoto ustanovení stručně zvážíme hlavní typy pneumatických systémů, které se liší jak účelem, tak způsobem použití plynné látky.

Podle přítomnosti a příčiny pohybu plynu lze všechny systémy rozdělit do tří skupin.

Do první skupiny patří systémy s přirozená konvekce (cirkulace) plynu (nejčastěji vzduchu), kde pohyb a jeho směr určují teplotní a hustotní gradienty přirozené povahy, např. atmosférický obal planety, ventilační systémy prostor, důlní díla, plynové kanály, atd.

Do druhé skupiny patří systémy s uzavřené buňky , nekomunikující s atmosférou, ve kterém se stav plynu může měnit v důsledku změn teploty, objemu komory, natlakování nebo nasávání plynu. Patří mezi ně různé zásobníky (vzduchové válce), pneumatická brzdová zařízení (pneumatické nárazníky), všechny druhy elastických nafukovacích zařízení, pneumohydraulické systémy leteckých palivových nádrží a mnoho dalších. Příkladem zařízení využívajících podtlak v uzavřené komoře mohou být pneumatické uchopovače (pneumatické přísavky), které jsou nejúčinnější pro přesun kusových plechových výrobků (papír, kov, plast atd.) v automatizované a robotizované výrobě.

Do třetí skupiny by měly patřit takové systémy, kde se využívá energie předstlačený plyn k provedení různá díla. V takových systémech se plyn pohybuje podél potrubí s relativně vysoká rychlost a má značné množství energie. Oni mohou být oběh (zavřeno) a necirkulační . V cirkulačních systémech se výfukové plyny vrací potrubím do kompresoru pro opětovné použití (jako u hydraulického pohonu). Použití systémů je velmi specifické například tehdy, když je nepřijatelný únik plynu do okolního prostoru nebo nelze použít vzduch pro jeho oxidační vlastnosti. Příklady takových systémů lze nalézt v kryogenní technologii, kde se jako nosiče energie používají agresivní, toxické plyny nebo těkavé kapaliny (amoniak, propan, sirovodík, helium, freony atd.).

V necirkulačních systémech může být plyn spotřebitelem využíván jako chemické činidlo (například ve svářečské výrobě, v chemickém průmyslu) nebo jako zdroj pneumatické energie. V druhém případě se jako nosič energie obvykle používá vzduch. Existují tři hlavní oblasti použití stlačeného vzduchu.

K prvnímu směru zahrnují technologické procesy, kde vzduch přímo provádí operace foukání, sušení, stříkání, chlazení, větrání, čištění atd. Pneumatické dopravní systémy potrubím se velmi rozšířily zejména v lehkém, potravinářském a těžebním průmyslu. Kusové a kusové materiály se přepravují ve speciálních nádobách (kapslích), prašné materiály smíchané se vzduchem se pohybují na poměrně velké vzdálenosti podobně jako tekuté látky.

Druhý směr - použití stlačeného vzduchu v pneumatických řídicích systémech (PSU) pro automatické řízení technologických procesů (pneumatické automatizační systémy). Tento směr se intenzivně rozvíjí již od 60. let díky vytvoření univerzálního systému prvků průmyslové pneumatické automatizace (USEPPA). Široká škála USEPPA (pneumatické senzory, spínače, převodníky, relé, logické prvky, zesilovače, inkoustová zařízení, povelová zařízení atd.) umožňuje na svém základě realizovat reléové, analogové a analogové reléové obvody, které jsou svými parametry v blízkosti elektrických systémů. Pro svou vysokou spolehlivost jsou široce používány pro cyklické programové řízení různých strojů, robotů ve velkovýrobě a v systémech řízení pohybu mobilních objektů.

třetí směr aplikace pneumatické energie, výkonově největší je pneumatický pohon, který je z vědeckého hlediska jednou z částí obecné mechaniky strojů. U zrodu teorie pneumatických systémů byl I.I. Artobolevskij. Byl vedoucím Ústavu strojního inženýrství (IMASH) v Leningradu, kde se pod jeho vedením ve 40. - 60. letech systematizovaly a zobecňovaly nashromážděné informace o teorii a konstrukci pneumatických systémů. Jednou z prvních prací o teorii pneumatických systémů byl článek A.P. Německá „Aplikace stlačeného vzduchu v hornictví“, publikovaná v roce 1933, kde je poprvé řešen pohyb pracovního tělesa pneumatického zařízení spolu s termodynamickou rovnicí stavu parametrů vzduchu.

Významný příspěvek do teorie a praxe pneumatických pohonů přinesli vědci B.N. Bezhanov, K.S. Borisenko, I.A. Bucharin, A.I. Voshchinin, E.V. Hertz, G.V. Kreinii, A.I. Kudrjavcev, V.A. Marutov, V.I. Mostkov, Yu.A. Zeitlin a další.

^ 11.2. Vlastnosti pneumatického pohonu, výhody a nevýhody

Rozsah a rozsah použití pneumatického pohonu jsou dány jeho výhodami a nevýhodami vyplývajícími z charakteristiky vlastností vzduchu. Na rozdíl od kapalin používaných v hydraulických pohonech má vzduch, stejně jako všechny plyny, vysokou stlačitelnost a nízkou hustotu ve výchozím atmosférickém stavu (asi 1,25 kg / m 3), výrazně nižší viskozitu a větší tekutost a jeho viskozita se výrazně zvyšuje s nárůstem teploty a tlak. Nedostatek mazacích vlastností vzduchu a přítomnost určitého množství vodní páry, která při intenzivních termodynamických procesech v měnících se objemech pracovních komor pneumatických strojů může kondenzovat na jejich pracovních površích, brání použití vzduchu, aniž by udával má další lubrikační vlastnosti a snížení vlhkosti. V tomto ohledu je potřeba klimatizace v pneumatických pohonech, tzn. dává vlastnosti, které zajišťují provozuschopnost a prodlužují životnost hnacích prvků.

S přihlédnutím k výše popsaným charakteristickým vlastnostem vzduchu se podívejme na výhody pneumatického pohonu ve srovnání s jeho konkurenty - hydraulickými a elektrickými pohony.

1. ^ Jednoduchost designu a Údržba . Výroba dílů pro pneumatické stroje a pneumatická zařízení nevyžaduje tak vysokou přesnost výroby a těsnění spojů jako u hydraulického pohonu, protože případné úniky vzduchu výrazně nesnižují účinnost a účinnost systému. Vnější úniky vzduchu jsou šetrné k životnímu prostředí a poměrně snadno se opravují. Náklady na instalaci a údržbu pneumatického pohonu jsou poněkud nižší z důvodu chybějících zpětných pneumatických vedení a použití v některých případech pružnějších a levnějších plastových nebo pryžových (gumolátkových) trubek. V tomto ohledu není pneumatický pohon horší než elektrický pohon. Pneumatický pohon navíc nevyžaduje speciální materiály pro výrobu dílů, jako je měď, hliník atd., i když v některých případech se používají výhradně pro snížení hmotnosti nebo tření v pohyblivých prvcích.

2. ^ Požární a výbuchová bezpečnost . Díky této výhodě nemá pneumatický pohon konkurenci pro mechanizaci práce v podmínkách nebezpečných pro vznícení a výbuch plynu a prachu např. v dolech s hojnými emisemi metanu, v některých chemických odvětvích, v mlýnech na mouku, tzn. kde je jiskření nepřijatelné. Použití hydraulického pohonu za těchto podmínek je možné pouze v případě, že existuje centralizovaný zdroj energie s přenosem vodní energie na relativně velkou vzdálenost, což ve většině případů není ekonomicky proveditelné.

3. ^ Spolehlivý provoz v širokém rozsahu teplot, v prašném a vlhkém prostředí . Za takových podmínek vyžadují hydraulické a elektrické pohony výrazně vyšší provozní náklady, protože při poklesu teplot dochází vlivem změn mezer a izolačních vlastností elektromateriálů k porušení těsnosti hydraulických systémů, což spolu s prašným, vlhkým a často agresivním prostředím vede k častým poruchám. Z tohoto důvodu je pneumatický pohon jediným spolehlivým zdrojem energie pro mechanizaci práce ve slévárenském a svářečském průmyslu, v kovárnách a lisovnách, v některých průmyslových odvětvích pro těžbu a zpracování surovin atd. Vzhledem ke své vysoké spolehlivost, pneumatický pohon se často používá v brzdové systémy mobilní a stacionární stroje.

4. ^ Výrazně delší životnost než hydraulické a elektrické pohony. Životnost je hodnocena dvěma ukazateli spolehlivosti: gama procentuálním časem mezi poruchami a gama procentem zdroje. Pro cyklická pneumatická zařízení je zdroj od 5 do 20 milionů cyklů, v závislosti na účelu a konstrukci, a pro necyklická zařízení asi 10-20 tisíc hodin. To je 2-4krát více než u hydraulického pohonu a 10-20krát více než u elektrického pohonu.

5. ^ Vysoký výkon . Zde nemáme na mysli rychlost přenosu signálu (kontrolní akce), ale realizované rychlosti pracovních pohybů poskytované vysokými rychlostmi pohybu vzduchu. translační pohyb táhlo pneumatického válce je možné až do 15 m/s a více a rychlost otáčení výstupního hřídele některých pneumatických motorů (pneumatických turbín) je až 100 000 ot./min. Tato výhoda se plně uplatňuje u cyklických pohonů, zejména u výkonných zařízení, např. u manipulátorů, lisů, bodových svářeček, v brzdových a fixačních zařízeních a zvýšení počtu současně pracujících pneumatických válců (např. vícemístné přípravky pro upínání dílů) prakticky nezkracuje dobu odezvy. Vysoké otáčky se používají u pohonů separátorů, odstředivek, brusek, vrtaček atd. Zavedení vysokých otáček u hydraulického pohonu a elektrického pohonu je omezeno jejich větší setrvačností (hmotnost kapaliny a setrvačnost rotoru) a absence tlumící účinek, který má vzduch.

6. ^ Schopnost přenášet pneumatickou energii na relativně dlouhé vzdálenosti přes hlavní potrubí a přívod stlačeného vzduchu k mnoha spotřebitelům. V tomto ohledu je pneumatický pohon horší než elektrický pohon, ale výrazně lepší než hydraulický pohon, a to kvůli nižším tlakovým ztrátám v dlouhých hlavních potrubích. Elektrická energie může být přenášena po elektrickém vedení na mnoho stovek a tisíců kilometrů bez hmatatelných ztrát a přenosová vzdálenost pneumatické energie je ekonomicky proveditelná až do několika desítek kilometrů, což je implementováno v pneumatických systémech velkých důlních a průmyslových podniků s centralizovaným napájení z kompresorové stanice.

Zkušenost s vytvořením městské kompresorové stanice v roce 1888 jedním z pařížských průmyslníků je známá. Zásobovala závody a továrny po 48 km dlouhých dálnicích při tlaku 0,6 MPa a měla výkon až 18 500 kW. S příchodem spolehlivého přenosu výkonu se jeho provoz stal nerentabilním.

Maximální délka hydraulických systémů je cca 250-300 m v mechanizovaných důlních komplexech pro těžbu uhlí a obvykle používají méně viskózní emulzi voda-olej.

7. ^ Není potřeba ochranná zařízení z tlakového přetížení u spotřebitelů . Požadovaný limit tlaku vzduchu se nastavuje společným pojistným ventilem umístěným na pneumatických zdrojích. Vzduchové motory lze plně zabrzdit bez nebezpečí poškození a v tomto stavu setrvat po dlouhou dobu.

8. ^ Bezpečnost pro servisní personál podléhají obecným pravidlům, která vylučují mechanická poranění. Poškození je možné u hydraulických a elektrických pohonů elektrický šok nebo kapalina v případě porušení izolace nebo odtlakování potrubí.

9. ^ Zlepšení větrání pracovního prostoru přes odpadní vzduch. Tato vlastnost je zvláště užitečná v důlních dílech a provozech chemického a kovodělného průmyslu.

10. ^ Necitlivost na záření a elektromagnetické záření . V takových podmínkách jsou elektrohydraulické systémy prakticky nevhodné. Tato výhoda je široce využívána v řídicích systémech pro kosmickou a vojenskou techniku, v jaderných reaktorech atd.

Přes výše popsané výhody je použitelnost pneumatického pohonu omezena především ekonomickými důvody velké ztráty energie v kompresorech a vzduchových motorech, stejně jako další níže popsané nevýhody.

1. ^ Vysoké náklady na pneumatickou energii . Pokud má hydraulický a elektrický pohon účinnost cca 70 %, respektive 90 %, pak účinnost pneumatického pohonu bývá 5-15 % a velmi zřídka až 30 %. V mnoha případech může být účinnost 1 % nebo méně. Z tohoto důvodu se pneumatický pohon nepoužívá u strojů s dlouhou dobou provozu a vysoký výkon, kromě podmínek vylučujících použití elektřiny (například těžební stroje v dolech nebezpečné pro plyn).

2. ^ Poměrně velká hmotnost a rozměry pneumatických strojů kvůli nízkému provoznímu tlaku. Pokud je měrná hmotnost hydraulických strojů na jednotku výkonu 5-10krát menší než hmotnost elektrických strojů, pak mají pneumatické stroje přibližně stejnou hmotnost a rozměry jako posledně uvedené.

3. ^ Potíže s udržením stabilní rychlosti výstupní článek s proměnnou vnější zátěží a jeho fixací v mezipoloze. Nicméně měkká mechanické vlastnosti pneumatický pohon jsou v některých případech také jeho výhodou.

4. ^ Vysoká úroveň hluk dosahující 95-130 dB při absenci prostředků pro její snížení. Nejhlučnější jsou pístové kompresory a pneumatické motory, zejména pneumatická kladiva a další mechanismy rázově-cyklického působení. Nejhlučnější hydraulické pohony (patří sem pohony s převodovými stroji) vytvářejí hluk na úrovni 85-104 dB a obvykle je hladina hluku mnohem nižší, přibližně jako u elektrických strojů, což umožňuje pracovat bez speciálního zařízení na odhlučnění.

5. nízká rychlost přenos signálu (řídící impuls), což vede ke zpoždění při provádění operací. Rychlost šíření signálu se rovná rychlosti zvuku a v závislosti na tlaku vzduchu je přibližně 150 až 360 m/s. V hydraulickém a elektrickém pohonu asi 1000 a 300 000 m/s.

Tyto nedostatky lze odstranit použitím kombinovaných pneumoelektrických nebo pneumohydraulických pohonů.

^ 11.3. proud vzduchu

Inženýrské výpočty pneumatických systémů jsou redukovány na stanovení rychlostí a průtoků vzduchu při plnění a vyprazdňování nádrží (pracovních komor motoru), jakož i jeho průtoku potrubím přes místní odpory. Vzhledem ke stlačitelnosti vzduchu jsou tyto výpočty mnohem složitější než tyto hydraulické systémy a jsou plně implementovány pouze pro zvláště kritické případy. Kompletní popis procesů proudění vzduchu lze nalézt ve speciálních kurzech dynamiky plynů.

Hlavní vzory proudění vzduchu (plynu) jsou stejné jako u kapalin, tzn. konat laminární A turbulentní režimy proudění, ustálený a nestabilní charakter proudění, rovnoměrné a nerovnoměrné proudění v důsledku proměnlivého průřezu potrubí a všechny další kinematické a dynamické charakteristiky proudění. Vzhledem k nízké viskozitě vzduchu a relativně vysokým rychlostem je režim proudění ve většině případů turbulentní.

U průmyslových pneumatických pohonů stačí znát zákonitosti zavedeného charakteru proudění vzduchu. V závislosti na intenzitě výměny tepla s okolím se vypočítávají parametry vzduchu s přihlédnutím k typu termodynamického procesu, který může být od izotermického (s úplnou výměnou tepla a splněním podmínky T= konst) na adiabatický (bez přenosu tepla).

Při vysokých rychlostech výkonné mechanismy a proudění plynu odpory, je proces komprese považován za adiabatický s adiabatickým exponentem k= 1,4. V praktických výpočtech je adiabatický exponent nahrazen polytropickým exponentem (obvykle se bere n= 1,3…1,35), což umožňuje zohlednit ztráty způsobené třením vzduchu a možným přenosem tepla.

V reálných podmínkách nevyhnutelně dochází k určité výměně tepla mezi vzduchem a částmi systému a dochází k tzv. polytropické změně skupenství vzduchu. Celý rozsah reálných procesů je popsán rovnicemi tohoto stavu

pV n= konst

Kde n- polytropický index, měnící se od n= 1 (izotermický proces) až n= 1,4 (adiabatický proces).

Výpočet proudění vzduchu je založen na známé Bernoulliho pohybové rovnici ideální plyn

Termíny rovnice jsou vyjádřeny v jednotkách tlaku, proto se často označují jako „tlaky“:
z - tlak závaží;
p - statický tlak;
- vysokorychlostní nebo dynamický tlak.

V praxi je tlak závaží často zanedbáván a Bernoulliho rovnice má následující podobu

Součet statických a dynamických tlaků se nazývá celkový tlak. P 0 . Tak dostáváme

Při navrhování plynových systémů je třeba mít na paměti dvě věci. zásadní rozdíly z výpočtu hydraulických systémů.

První rozdíl je v tom, že není definován objemový průtok vzduch, ale masivní. To umožňuje sjednotit a porovnat parametry různých prvků pneumatických systémů pro standardní vzduch (ρ = 1,25 kg/m3, υ = 14,9 m2/s při p= 101,3 kPa a t= 20 °C). V tomto případě je nákladová rovnice zapsána jako

Q m1 = Q m2 nebo υ 1 PROTI 1 S 1 = υ 2 PROTI 2 S 2

Druhým rozdílem je, že při rychlostech proudění nadzvukového vzduchu se mění charakter závislosti rychlosti proudění na tlakové ztrátě na odporu. V tomto ohledu existují koncepty podkritických a nadkritických režimů proudění vzduchu. Význam těchto termínů je vysvětlen níže.

Uvažujme výtok plynu z nádrže malým otvorem při zachování konstantního tlaku v nádrži (obr. 11.1). Budeme předpokládat, že rozměry zásobníku jsou tak velké ve srovnání s rozměry výstupu, že můžeme zcela zanedbat rychlost plynu uvnitř zásobníku a v důsledku toho bude mít tlak, teplotu a hustotu plynu uvnitř zásobníku hodnoty p 0 , ρ 0 A T 0 .

Obr.11.1. Výtok plynu z otvoru v tenké stěně

Rychlost výtoku plynu lze určit ze vzorce pro výtok nestlačitelné kapaliny, tzn.

Hmotnostní průtok plynu proudícího otvorem je určen vzorcem

Kde ω 0 je plocha průřezu otvoru.

přístup p/p 0 se nazývá stupeň expanze plynu. Analýza vzorce (11.7) ukazuje, že výraz pod odmocninou v hranatých závorkách zmizí, když p/p 0 = 1 a p/p 0 = 0. To znamená, že při určité hodnotě tlakového poměru dosáhne hmotnostní průtok maxima Q max. Graf hmotnostního průtoku plynu versus tlakový poměr p/p 0 znázorněno na obrázku 11.2.

Obr.11.2. Závislost hmotnostního průtoku plynu na poměru tlaků

Tlakový poměr p/p 0 , při kterém hmotnostní tok dosáhne své maximální hodnoty, se nazývá kritický. Lze ukázat, že kritický tlakový poměr je

Jak je patrné z grafu na obr. 11.2, s poklesem p/p 0 ve srovnání s kritickým průtokem by se měla snížit (přerušovaná čára) a při p/p 0 = 0 hodnota průtoku se musí rovnat nule ( Q m= 0). To se však ve skutečnosti neděje.

Vlastně s danými parametry p 0 , ρ 0 A T 0 průtok a rychlost odtoku se budou zvyšovat s klesajícím tlakem mimo nádrž p pokud je tento tlak menší než kritický tlak. Když tlak p dosáhne kritické hodnoty, průtok se stane maximálním a výstupní rychlost dosáhne kritické hodnoty rovné místní rychlosti zvuku. Kritická rychlost se určuje podle známého vzorce

Poté, co rychlost dosáhne rychlosti zvuku na výstupu z otvoru, dojde k dalšímu poklesu protitlaku p nemůže vést ke zvýšení odtokové rychlosti, protože podle teorie šíření malých poruch se vnitřní objem nádrže stane nepřístupným pro vnější poruchy: bude „uzamčen“ prouděním s rychlostí zvuku. Všechny vnější malé poruchy nemohou proniknout do rezervoáru, protože jim bude zabráněno proudem, který má stejnou rychlost, jako je rychlost šíření poruch. V tomto případě se průtok nezmění, zůstane maximální a průtoková křivka bude mít podobu vodorovné čáry.

Existují tedy dvě proudové zóny (regiony):

podkritický režim, při kterém

nadkritický režim, při kterém

V superkritické zóně, maximální rychlost a průtok odpovídající kritické expanzi plynu. Na základě toho je při určování průtoků vzduchu předběžně určen výstupní režim (zóna) podle tlakové ztráty a následně průtoku. Ztráty třením vzduchu jsou zohledněny koeficientem proudění μ, který lze s dostatečnou přesností vypočítat pomocí vzorců pro nestlačitelnou kapalinu (μ = 0,1 ... 0,6).

Nakonec se rychlost a maximální hmotnostní tok v podkritické zóně, s přihlédnutím ke stlačení paprsku, určí pomocí vzorců

^ 11.4. Příprava stlačeného vzduchu

V průmyslu se pod obecným názvem používají různé konstrukce strojů pro přívod vzduchu dmychadla. Při vytváření přetlaku do 0,015 MPa se nazývají fanoušků a při tlacích nad 0,115 MPa - kompresory.

Ventilátory patří k lopatkovým strojům dynamického působení a kromě svého hlavního účelu - ventilace - se používají v pneumatických dopravních systémech a nízkotlakých pneumatických automatizačních systémech.

U pneumatických pohonů slouží jako zdroj energie kompresory s pracovním tlakem v rozsahu 0,4 ... 1,0 MPa. Mohou být objemové (obvykle pístové) nebo dynamické (lopatkové) působení. Teorie provozu kompresorů je studována ve speciálních oborech.

Podle typu zdroje a způsobu dodání pneumoenergie se rozlišují hlavní, kompresor A dobíjecí pneumatický pohon.

Kmen pneumatický pohon se vyznačuje rozsáhlou sítí stacionárních pneumatických linek spojujících kompresorovou stanici s dílnou, místními spotřebiteli v rámci jednoho nebo více podniků. Kompresorová stanice je vybavena několika kompresorovými linkami, které zajišťují zaručenou dodávku stlačeného vzduchu spotřebitelům s ohledem na možné nerovnoměrná práce dopis. Toho je dosaženo instalací mezilehlých pneumatických zásobníků energie (přijímačů) jak na samotné stanici, tak na stanovištích. Pneumatické linky jsou obvykle rezervovány, což zajišťuje pohodlí jejich údržby a oprav. Typická sestava zařízení obsažená v systému přípravy vzduchu je znázorněna na schematickém schématu kompresorové stanice (obr. 11.3).

Obr.11.3. Schematické schéma kompresorové stanice

Kompresor 2 s hnacím motorem 3 nasává vzduch z atmosféry přes sací filtr 1 a čerpá jej do přijímače 7 přes zpětný ventil 4, chladič 5 a filtr-dehydrátor 6. V důsledku chlazení vzduchu vodním chladičem 5 70-80% vlhkosti obsažené ve vzduchu kondenzuje. Vzduch zachycený filtrem-odlučovačem vlhkosti a se 100% relativní vlhkostí vstupuje do přijímače 7, který akumuluje pneumoenergii a vyhlazuje pulzaci tlaku. Dále ochlazuje vzduch a kondenzuje určité množství vlhkosti, která se při hromadění odstraňuje spolu s mechanickými nečistotami ventilem 10. Přijímač je nezbytně vybaven jedním nebo více pojistnými ventily 8 a manometrem 9. Vzduch je vypouštěn z přijímače do pneumatického vedení 12 přes kohouty 11. ventil 4 eliminuje možnost prudkého poklesu tlaku v pneumatické síti při vypnutí kompresoru.

^ Pneumatický pohon kompresoru se od výše popsané páteře liší svou mobilitou a omezeným počtem současně pracujících spotřebitelů. Mobilní kompresory nejpoužívanější při provádění různých typů konstrukcí a opravárenské práce. Dle sestavy zařízení obsažených v systému přípravy vzduchu se prakticky neliší od výše popsané kompresorové stanice (vodní chladič je nahrazen chladičem vzduchu). Přívod vzduchu ke spotřebitelům se provádí přes gumotextilní manžety.

^ Bateriový pneumatický pohon kvůli omezené dodávce stlačeného vzduchu v průmyslu se používá zřídka, ale je široce používán v autonomní systémy kontrolní mechanismy s danou dobou působení. Obrázek 11.4 ukazuje několik příkladů pneumatických systémů napájených bateriemi.

Pro nepřerušovaný přívod kapaliny do hydraulického systému nebo paliva do motorů s vnitřním spalováním zařízení s proměnnou orientací v prostoru se používá tlakování nádrže kapalinou (obr. 11.4, a) z pneumocylindru 1.

Vytlačení kapaliny z nádrže 5, rozdělené membránou na dvě části, je zajištěno konstantním tlakem vzduchu, který závisí na nastavení redukčního ventilu 3 při zapnutí elektrického ventilu 2. Omezovací tlak je omezen ventil 4.

Systém řízení letové polohy letadla (obr. 11.4, b) se skládá z řídicích proudových vzduchových motorů 4, poháněných kulovými vzduchovými měchy 1 přes redukční ventil 2 a elektrickými ventily 3.

Obr.11.4. Schémata napájení baterie
pneumatické systémy (a, b, c) a uzavřený pneumatický systém (d)

K napájení průmyslových pneumatických automatizačních systémů se často používá nejen průměrný (normální) rozsah tlaku vzduchu (0,118 ... 0,175 MPa), ale také nízký rozsah (0,0012 ... 0,005 MPa). To vám umožní snížit spotřebu stlačeného vzduchu, zvýšit průtokovou plochu prvků a následně snížit pravděpodobnost ucpání škrticích zařízení a v některých případech získat režim laminárního proudění vzduchu s lineárním vztahem. Q = f(Δ p), což je u pneumatických automatizačních zařízení velmi důležité.

V přítomnosti zdroje vysokého tlaku je možné pomocí ejektoru napájet nízkotlaký pneumatický systém s velkým průtokem vzduchu (obr. 11.4, c). Z vysokotlakého vzduchového válce 1, vybaveného redukčním ventilem 4, manometrem 2 a plnicím ventilem 3, vstupuje vzduch do přívodní trysky 5 ejektoru. V tomto případě je uvnitř pouzdra ejektoru vytvořen snížený tlak a vzduch je nasáván z okolí přes filtr 6, který vstupuje do přijímací trysky 7 většího průměru. Po ejektoru je vzduch opět vyčištěn od prachu filtrem 8 a vstupuje do zařízení 10 pneumatické automatiky. Manometr 9 je ovládán pracovní tlak, jehož hodnotu lze upravit reduktorem 4.

Všechny výše uvedené pneumatické systémy jsou otevřené (necirkulační). Obrázek 11.4, d ukazuje uzavřený obvod napájení pneumatického automatizačního systému používaného v prašném prostředí. Vzduch je do pneumoautomatické jednotky 3 přiváděn ventilátorem 1 přes filtr 2 a sací kanál ventilátoru je napojen na vnitřní dutinu utěsněného pláště jednotky 3, která současně komunikuje s atmosférou přes jemný filtr 4 . Často se jako ventilátor používají elektrické vysavače pro domácnost, které jsou schopné vytvořit tlak až 0,002 MPa.

Vzduch přiváděný ke spotřebičům musí být očištěn od mechanických nečistot a musí obsahovat minimum vlhkosti. K tomu se používají filtry-odlučovače vlhkosti, ve kterých se jako filtrační prvek obvykle používá tkanina, lepenka, plsť, cermet a další porézní materiály s jemností filtrace 5 až 60 mikronů. Pro hlubší vysušení vzduchu prochází přes adsorbenty, které absorbují vlhkost. Nejčastěji se k tomu používá silikagel. U konvenčních pneumatických pohonů zajišťují přijímače a filtry-odlučovače vlhkosti dostatečné vysoušení, ale zároveň musí být vzduchu uděleny mazací vlastnosti, k čemuž se používají rozprašovače oleje typu knot nebo ejektor.

Obr.11.5. Typická jednotka pro úpravu vzduchu:
a - schematický diagram; b - symbol

Obrázek 11.5 ukazuje typickou jednotku pro přípravu vzduchu, která se skládá z filtr-sušiče 1, redukčního ventilu 2 a rozprašovače oleje 3.

Vzduch vstupující do vstupu filtru dostává rotační pohyb díky pevnému oběžnému kolu Kp. odstředivá sílačástice vlhkosti a mechanických nečistot jsou vymrštěny na stěnu průhledného pouzdra a usazují se v jeho spodní části, odkud jsou dle potřeby odváděny přes vypouštěcí ventil. Sekundární čištění vzduchu probíhá v porézním filtru Ф, po kterém vstupuje na vstup do převodovky, kde je škrcen přes ventilovou mezeru tř, jehož hodnota závisí na výstupním tlaku nad membránou M. Zvýšení síly pružiny P poskytuje zvýšenou ventilovou vůli tř a tím i výstupní tlak. Tělo rozprašovače 3 oleje je průhledné a plněné přes zátku mazací olej. Tlak vytvořený na povrchu oleje jej vytlačuje ven trubicí T až k trysce S kde je olej vystřikován a rozprašován proudem vzduchu. V olejových rozprašovačích knotového typu místo trubice T je instalován knot, kterým se olej dostává do rozprašovací trysky díky kapilárnímu efektu.

^ 11.5. Výkonná pneumatická zařízení

Pneumatické pohony se nazývají různé mechanismy, které převádějí přebytečný tlak vzduchu nebo vakuum na pracovní sílu. Pokud se současně pracovní těleso pohybuje vzhledem k pneumatickému zařízení, pak se nazývá vzduchový motor, a pokud nedochází k žádnému pohybu nebo k němu dochází společně s pneumatickým zařízením, pak se nazývá pneumatická svorka nebo pneumatická rukojeť.

Pneumatické motory mohou být jako hydromotory rotační nebo translační a nazývají se, resp. pneumatické motory A pneumatické válce. Konstrukce těchto zařízení je v mnoha ohledech podobná jejich hydraulickým protějškům. Největší uplatnění našly ozubené, lamelové a radiálně pístové pneumatické motory objemového působení. Obrázek 11.6, a ukazuje schéma radiálního pístového motoru s přenosem točivého momentu na hřídel skrz klikový mechanismus.

Válce 2 s písty 3 jsou symetricky umístěny ve skříni 1. Síla od pístů je přenášena na klikový hřídel 5 prostřednictvím ojnic 4, které jsou kloubově spojeny s písty a klikou klikového hřídele. Stlačený vzduch je přiváděn do pracovních komor kanálky 8, které střídavě komunikují se vstupem Vp a výfuk Vx kanály rozdělovací cívky 6, otáčející se synchronně s hřídelí motoru. Cívka se otáčí ve skříni 7 rozváděče, ke které je připojeno potrubí sání a výfuku vzduchu.

Radiální pístové pneumatické motory jsou relativně pomaloběžné stroje s otáčkami hřídele do 1000 ... 1500 ot./min. Převodové a lamelové motory jsou rychlejší (2000 ... 4000 ot./min.), ale nejrychlejší (až 20 000 ot./min. a více) mohou být turbínové pneumatické motory využívající kinetickou energii proudu stlačeného vzduchu. Tyto motory se používají zejména k otáčení oběžných kol ventilátorů v těžebních podnicích.

Obr.11.6. Schémata pneumatických motorů objemového (a) a dynamického (b) působení

Na obr. 11.6, b je znázorněno schéma pneumatického pohonu kola ventilátoru, sestávajícího z náboje 9 s lopatkami 10, ke kterému je pevně připevněn otočný věnec s lopatkami pneumatického motoru 11. způsobuje vysoké otáčení kola ventilátoru Rychlost. Popsané zařízení lze nazvat pneumatickým měničem, který přeměňuje vysokotlaký proud vzduchu na nízkotlaký proud s mnohem vyšším průtokem.

Pneumatický pohon se vyznačuje širokou škálou originálních pohonů s elastickými prvky ve formě membrán, plášťů, pružných závitů, objímek atd. Jsou široce používány při upínání, upevňování, spínání a brzdové mechanismy moderní automatizované výroby. Tyto zahrnují membrána A měchové pneumatické válce s relativně malým zdvihem tyče. Plochá pryžová membrána umožňuje posunutí tyče o 0,1...0,5 jejího efektivního průměru. Když je membrána vyrobena ve formě vlnité punčochy, pracovní zdvih se zvýší na několik průměrů membrány. Tyto pneumatické válce se nazývají měchy. Mohou být s externím i vnitřním přívodem vzduchu. V prvním případě se délka vlnité trubky působením tlaku zmenšuje, ve druhém případě se zvětšuje v důsledku deformace vln. Jako elastický prvek se používají pryžové, pryžové a syntetické materiály, jakož i ocelový plech, bronz, mosaz.

Zvýšení rychlosti operací je v mnoha případech dosaženo použitím pneumatických chapadel, jejichž schémata jsou na obr. 11.7.

K přemisťování plechových výrobků se používají pneumatické přísavky, související s vakuovými chapadly bezpumpového a čerpadlového typu. U nepumpovacích rukojetí (obr. 11.7, a) vakuum v pracovní komoře NA se vytváří při deformaci samotných uchopovacích prvků, vyrobených ve formě pružné desky, s okrajem přiléhajícím k dílu a pohyblivým pístem, na který působí vnější síla. Velikost podtlaku při zvedání součásti je úměrná její hmotnosti a obvykle není větší než 55 kPa. Pro zajištění lepší přitažlivosti, zejména pro nedostatečně hladký povrch součásti, se používají uchopovače typu pumpy, u kterých je vzduch z pracovní komory odsáván pumpou do hloubky vakua 70 ... 95 kPa.

Často se používají jednoduchá zařízení ejektorového typu (obr. 11.7, b), ve kterých se využívá kinetická energie paprsku kapaliny, páry nebo vzduchu k nasávání vzduchu z pracovní komory NA umístěné mezi přísavkou P a detail. Přívod stlačeného vzduchu A, prochází vysokou rychlostí tryskou B ejektor a vytváří v komoře snížený tlak V a kanál G komunikace s pracovní komorou NA.

Obr.11.7. Schémata pneumatických chapadel

K upínání válcových dílů se používají pneumatické chapadla vyrobené podle schémat c a d (obr. 11.7). Když je do pracovní komory přiváděn vzduch NA elastická válcová čepička pokrývá hrdlo násady a vytváří sílu dostatečnou k jeho upnutí. Na schématu d je znázorněn oboustranný pneumatický chapač, jehož pracovními prvky jsou vlnovce s jednostranným zvlněním. Při tlaku uvnitř měchu se vlnitá strana natáhne na větší délku než hladká strana, což způsobí, že se volná (konzolová) strana trubky posune směrem k samčí části. Taková zařízení mohou fixovat části nejen kulatého tvaru, ale také s libovolnými tvarovanými povrchy.

V některých případech je potřeba pohybovat pracovními tělesy na velké vzdálenosti až 10 ... 20 m nebo více po přímé nebo zakřivené dráze. Použití klasických tyčových pneumatických válců je omezeno na pracovní zdvih do 2 m. Provedení bezpístnicových pneumatických válců, které tyto požadavky splňují, jsou na obr. 11.8.

Obr.11.8. Schémata bezpístnicových vzduchových motorů
pohyb vpřed

Absence tuhé tyče umožňuje zkrátit délku válce ve vysunuté poloze téměř na polovinu. Diagram a ukazuje pneumatický válec s dlouhým zdvihem s přenosem síly přes silný permanentní magnet. Absolutně hermetická vložka válce je vyrobena z nemagnetického materiálu a její vnitřní dutina je rozdělena pístem na dvě komory, do kterých stlačený vzduch. V pístu a vozíku NA připojené k pracovnímu tělesu jsou zabudovány opačné póly magnetu S A N, jehož vzájemné působení zajišťuje přenos hnací síly na vozík klouzající po vedeních na vnějším povrchu objímky. Pojezd vozu je omezen koncovými dorazy Na.

Pneumatické válce s elastickým pouzdrem (obr. 11.8, b) kryté dvěma válečky spojenými vozíkem mají prakticky neomezenou délku zdvihu NA. Takové pneumatické válce jsou velmi účinné pro pohyb kusového zboží po složitých trajektoriích a u pohonů s malými provozními silami.

Pneumatický válec s pružnou tyčí je znázorněn na schématu na obr. 11.8, c. Obr. V takové konstrukci tažná síla převedena do kočáru NA od pístu přes pružný prvek (obvykle ocelové lanko vyložené elastickým plastem), překrývající obtok a napínací kladky umístěné na krytech válců.

^ Začátek stránky

Zvažují se základy fungování hydraulických a pneumatických systémů: hydrostatika a hydrodynamika; zákony ideálních plynů, termodynamika. Hydraulické, pneumatické a kombinované pohony, jejich konstrukce, základní prvky, pracovní kapaliny a oleje, druhy pohonů, druhy řízení ve strojírenské výrobě; dané mazací systémy, základní výpočty hydraulických a pneumatických systémů.
Pro studenty strojních oborů středních odborných škol. Může být užitečné pro inženýrské a technické pracovníky.

Tekutiny. Hypotéza kontinuity. Hustota kapaliny.
Tekutiny. Všechny látky v přírodě mají molekulární strukturu. Podle povahy molekulárních pohybů a také podle číselných hodnot mezimolekulárních sil zaujímají kapaliny střední polohu mezi plyny a pevnými látkami. Vlastnosti kapalin při vysoké teploty A nízké tlaky blíže k vlastnostem plynů a při nízkých teplotách a vysokých tlacích - k vlastnostem pevných látek.

V plynech jsou vzdálenosti mezi molekulami větší a mezimolekulární síly menší než v kapalinách a pevných látkách, proto se plyny liší od kapalin a pevných látek větší stlačitelností. Ve srovnání s plyny jsou kapaliny a pevné látky méně stlačitelné.

Molekuly kapaliny v nepřetržitém chaotickém tepelném pohybu se liší od chaotického tepelného pohybu plynů a pevných látek: v kapalinách k tomuto pohybu dochází ve formě kmitů (1013 kmitů za sekundu) vzhledem k okamžitým středům a náhlým přechodům z jednoho centra do druhého. Tepelný pohyb molekul pevných látek - vibrace vůči stabilním středům. Tepelný pohyb molekul plynu je nepřetržité křečovité změny míst.

Stažení zdarma e-kniha ve vhodném formátu, sledujte a čtěte:
Stáhněte si knihu Hydraulické a pneumatické systémy, Skhirtladze A.G., Ivanov V.I., Kareev V.N., 2006 - fileskachat.com, rychlé a bezplatné stažení.

Hydraulika ve strojírenství, část 2, Skhirtladze A.G., Ivanov V.I., Kareev V.N., 2008
Nástrojové vybavení technologických procesů obrábění kovů, Skhirtladze A.G., Perevoznikov V.K., Ivanov V.A., Ivanov A.V., 2015
Technologie vrtání hlubokých děr, Zvontsov I.F., Serebrenitsky P.P., Skhirtladze AG, 2013
Organizace a instalace a opravy průmyslových zařízení, Část 2, Skhirtladze A.G., Feofanov A.N., Mitrofanov V.G., 2016

Následující návody a knihy.