Расчетно-графическое задание по дисциплине «История развития приводов машин»

Пневматические приводы.

Пневматический привод - совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение машин и механизмов посредством энергии сжатого воздуха. Пневмопривод, подобно гидроприводу, представляет собой своего рода «пневматическую вставку» между приводным двигателем и нагрузкой (машиной или механизмом) и выполняет те же функции, что и механическая передача (редуктор, ремённая передача, кривошипно-шатунный механизм и т.д.). Он применяется в механизмах зажима заготовок, подающих устройствах, транспортных устройствах.

Основное назначение пневмопривода, как и механической передачи, — преобразование механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки (преобразование вида движения выходного звена двигателя, его параметров, а также регулирование, защита от перегрузок и др.).

Обязательными элементами пневмопривода являются компрессор и пневмодвигатель.

В общих чертах, передача энергии в пневмоприводе происходит следующим образом:

1. Приводной двигатель передаёт  вращающий момент на вал компрессора, который сообщает энергию рабочему газу.

2. Рабочий газ после специальной подготовки по пневмолиниям через регулирующую аппаратуру поступает в пневмодвигатель, где пневматическая энергия преобразуется в механическую.

3. После этого рабочий газ выбрасывается  в окружающую среду, в отличие  от гидропривода, в котором рабочая жидкость по гидролиниям возвращается либо в гидробак, либо непосредственно к насосу.

В зависимости от характера движения выходного звена пневмодвигателя

(вала пневмомотора или штока пневмоцилиндра), и, соответственно, характера движения рабочего органа пневмопривод может быть вращательным или поступательным. Пневмоприводы с поступательным движением получили наибольшее распространение в технике.

Достоинства:

- в отличие от гидропривода — отсутствие необходимости возвращать рабочее тело (воздух) назад к компрессору;

- меньший вес рабочего тела  по сравнению с гидроприводом (актуально для ракетостроения);

- меньший вес исполнительных устройств  по сравнению с электрическими;

- возможность упростить систему  за счет использования в качестве  источника энергии баллона со сжатым газом, такие системы иногда используют вместо пиропатронов, есть системы, где давление в баллоне достигает 500 МПа;

- простота и экономичность, обусловленные  дешевизной рабочего газа;

- быстрота срабатывания и большие  частоты вращения пневмомоторов (до нескольких десятков тысяч  оборотов в минуту);

- пожаробезопасность и нейтральность  рабочей среды, обеспечивающая возможность  применения пневмопривода в шахтах  и на химических производствах;

- в сравнении с гидроприводом — способность передавать пневматическую энергию на большие расстояния (до нескольких километров), что позволяет использовать пневмопривод в качестве магистрального в шахтах и на рудниках;

- в отличие от гидропривода, пневмопривод менее чувствителен к изменению температуры окружающей среды вследствие меньшей зависимости КПД от утечек рабочей среды (рабочего газа), поэтому изменение зазоров между деталями пневмооборудования и вязкости рабочей среды не оказывают серьёзного влияния на рабочие параметры пневмопривода; это делает пневмопривод удобным для использования в горячих цехах металлургических предприятий.

Недостатки:

- нагревание и охлаждение рабочего  газа в процессе сжатия в  компрессорах и расширения в  пневмомоторах; этот недостаток  обусловлен законами термодинамики, и приводит к следующим проблемам:

- возможность обмерзания пневмосистем;

- конденсация водяных паров из  рабочего газа, и в связи с  этим необходимость его осушения;

- высокая стоимость пневматической  энергии по сравнению с электрической (примерно в 3-4 раза), что важно, например, при использовании пневмопривода в шахтах;

- ещё более низкий КПД, чем у  гидропривода;

- низкие точность срабатывания  и плавность хода;

- возможность взрывного разрыва  трубопроводов или производственного  травматизма, из-за чего в промышленном  пневмоприводе применяются небольшие давления рабочего газа (обычно давление в пневмосистемах не превышает 1 МПа, хотя известны пневмосистемы с рабочим давлением до 7 МПа — например, на атомных электростанциях), и, как следствие, усилия на рабочих органах значительно меньшие в сравнении с гидроприводом). Там, где такой проблемы нет (на ракетах и самолетах) или размеры систем небольшие, давления могут достигать 20 МПа и даже выше;

- для регулирования величины поворота  штока привода необходимо использование дорогостоящих устройств — позиционеров.

 

Задание 7

Выразить максимальную и минимальную скорости движения рабочего органа гидравлического устройства. Построить кинематический аналог и выразить скорости рабочего органа.

Рисунок 7.1  Схема регулирования скорости гидродвигателя с дросселем на выходе

Построим кинематический аналог данного устройства (рис. 7.2).

Заменим:

- гидронасос на электродвигатель;

- гидрозолотник на реверс;

- предохранительный клапан на  предохранительную муфту;

- дроссель на вариатор;

- гидроцилиндр на винтовую передачу.

Рисунок 7.2 Кинематическая схема электромеханического устройства

Скорость рабочего органа максимально вправо:

;

Скорость рабочего органа минимально вправо:

;

Скорость рабочего органа максимально влево:

;

Скорость рабочего органа минимально влево:

. 

Список использованных источников

1 Щелкунов, Е. Б. История развития приводов машин : учебное пособие / Е. Б. Щелкунов. – Комсомольск-на-Амуре: ГОУ ВПО «КнАГТУ», 2006. – 78 с.