Содержание страницы
Пневматический привод (или, сокращенно, пневмопривод) широко применяется в производственных машинах, механизмах, в том числе в металлорежущих станках. Если в гидроприводе источником энергии служит жидкость под давлением, то в пневмоприводе источником энергии служит сжатый воздух, которым в конечном счете приводится в движение исполнительный орган машины. В пневмоприводе источник энергии — сжатый воздух — создается преобразованием других видов энергии, в основном электричества.
Устройство пневмопривода (рис. 1) по принципу действия имеет много общего с гидравлическими устройствами.
Рис. 1. Схема пневмопривода: 1 — кран магистральный; 2 — фильтр-влагоотделитель; 3 — регулятор давления; 4 — маслораспылитель; 5 — распределительный кран (золотник); 6 — исполнительное устройство — пневмоцилиндр
Работоспособность пневмопривода в большой степени зависит от состояния уплотнений, которые обеспечивают работу неподвижных и подвижных соединений с минимальными утечками сжатого воздуха.
1. Устройства подготовки сжатого воздуха
Сжатый воздух, поступающий из магистрали должен быть подготовлен для использования в пневмоприводе, т.е. он должен быть отчищен от влаги и механических примесей, подаваться в рабочую магистраль при постоянном давлении и содержать распыленное масло для смазки трущихся поверхностей деталей, которые работают среде сжатого воздуха.
Давление воздуха в магистрали обычно колеблется от 0,4 до 0,6 МПа. На выходе из регулятора давления в зависимости от его типа можно получить стабильное давление воздуха желаемой величины — от 3,5 до 0,6 МПа.
Фильтры-влагоотделители применяют для очистки сжатого воздуха, поступающего из воздушной магистрали, от влаги и механических примесей.
Воздух, поступающий во влагоотделитель через отверстие П (рис. 2, а) и щели отражателя 5, мгновенно расширяется и охлаждается. Сконденсированные водяные пары капельками оседают на стенках стакана 1, а затем стекают вниз и скапливаются под заслонкой 3. Осушенный воздух проходит через фильтр 2 и очищается от механических примесей. После очистки воздух поступает в магистраль к пневмоприводу. Накопившаяся влага и механические примеси удаляются из стакана 1 под действием сжатого воздуха через запорный клапан 4.
Рис. 2. Фильтр-влагоотделитель (а) и регулятор давления (б)
Регуляторы давления с диафрагмой (рис. 2, б) являются наиболее распространенными. Очищенный воздух проходит через отверстие П в корпусе 8, кольцевой зазор (между клапаном 6 с резиновым кольцом 4 и корпусом), полость, внутри которой перемещается толкатель 7, и выходит через отверстие О. Через отверстие К воздух поступает в полость М, сжимая диафрагму 3, и уравновешивает силу давления пружины 2.
Клапан 6 будет открыт, пока давление в выходном отверстии и в полости М не повысится до заданной величины, при этом диафрагма 3, сжимая пружины 2, выпрямится. При падении давления в выходном отверстии и в полости М диафрагма под действием пружины 2 прогнется и через толкатель 7 отожмет клапан 6, увеличив поступление сжатого воздуха из отверстия П в выходное отверстие О.
Следовательно, давление на выходе из отверстия О регулятора поддерживается постоянным и соответствует силе пружины 2, которая регулируется винтом 1. Когда пружина 2 разжата, клапан 6 под действием пружины 5 перекрывает поступление воздуха в отверстие О.
Маслораспылитель применяют для смазки трущихся поверхностей деталей, работающих в среде сжатого воздуха (рис. 3).
Рис. 3. Маслораспылитель
Воздух из магистрали поступает через входное отверстие 3 и кольцевой канал 9 к выходному отверстию 5, а также через каналы 2 и 1 в резервуар 11 с маслом. При полном открытии дросселя 10 давление в резервуаре 11 и в полости 4 одинаково и масляные капли не образуются. При перекрытии отверстия дросселя 10 давление в полости 4 понижается и масло из резервуара, где более высокое давление воздуха, через трубку 6 подается в трубку 8 при отжатом шарике 7.
2. Исполнительные устройства
Пневмоцилиндр является пневматическим двигателем (рис. 4), преобразующим энергию сжатого воздуха в механическую движущегося поршня. Поршневые пневмоцилиндры могут выполняться с неподвижным цилиндром или с перемещающимся поршнем, а также с неподвижным поршнем или подвижным цилиндром.
Рис. 4. Пневмоцилиндр: 1 — кольцо круглого сечения неподвижное; 2 — кольцо круглого сечения подвижное; 3 — поршень
Пневмокамера двустороннего действия (рис. 5) крепится к корпусу устройства фланцем с болтами 6. При подаче через отверстие 1 сжатый воздух попадает в бесштоковую полость, которая образуется с одной стороны крышкой 2, а с другой — эластичной диафрагмой 3, зажатой по наружному диаметру D крышкой 2 и по внутреннему диаметру d диском 4 с штоком 5. Сжатый воздух перемещает вправо диафрагму 3 вместе с диском 4 и штоком 5, который соединен с зажимным механизмом. При подаче сжатого воздуха в отверстие 7 диафрагма 3 вместе с присоединенными к ней деталями возвращается в исходное положение.
Рис. 5. Пневмокамера двустороннего действия
3. Распределительные устройства
Распределительный кран (рис. 6) служит для изменения направления движения сжатого воздуха.
Если рукоятка крана 6 расположена так, чтобы каналы золотника 5 были параллельны горизонтальной оси, то сжатый воздух подается в левую полость 1 цилиндра и поршень 2 со штоком 4 перемещается вправо; при этом воздух из полости 3 цилиндра выпускается через распределительный кран в атмосферу.
Рис. 6. Схема работы распределителя — крана с плоским золотником для воздуха
При положении рукоятки крана 6, в котором каналы золотника 5 располагаются вдоль вертикальной оси, сжатый воздух подается в полость 3 цилиндра, а воздух из полости 1 цилиндра выпускается через распределительный кран в атмосферу.
Плунжер — золотник (так же как в гидроприводе) управляет потоком воздуха тем, что соединяет напорную магистраль с рабочей полостью цилиндра. Отработанный воздух сбрасывается в атмосферу.
Перемещение плунжера может выполняться вручную, кинематическими устройствами (например, кулачками), электромагнитами, а также гидравлическими или пневматическими устройствами.