Пневматические устройства: Структура пневматических систем и устройств

Содержание

Структура пневматических систем и устройств

Пневматическая система: это техническая система, состоящая из устройств, находящихся в непосредственном контакте с рабочим газом (воздухом)

Энергию сжатого воздуха промышленных пневматических систем используют для приведения в движение механизмов и машин, автоматического управления технологическими процессами, пескоструйной очистки, перемешивания растворов, распыления красок, транспортирования сыпучих материалов, дутья в доменные печи и т. п. Наибольшее применение энергия сжатого воздуха получила в пневмоприводах.

Пневмопривод
По источнику рабочей среды	По характеру движения выходного звена	По возможности регулирования	По циркуляции рабочей среды
Компрессорный Аккумуляторный Магистральный	Поступательного движения Поворотного движения Вращательного движения	Регулируемый Нерегулируемый	С разомкнутой циркуляцией С замкнутой циркуляцией

В компрессорном пневмоприводе сжатый воздух подается в пневмодвигатель компрессором. В аккумуляторном приводе сжатый воздух поступает в пневмодвигатели из пневмоаккумулятора, предварительно заряженного от внешнего источника, не входящего в состав привода. Наиболее широкое распространение в промышленности нашли магистральные пневмоприводы, в которых сжатый воздух подается в пневмодвигатели от пневмомагистрали (заводской, цеховой и т. п.), не входящей в состав привода.

Пневмоприводы, в которых сжатый воздух из пневмодвигателя поступает в атмосферу, называют приводами с разомкнутой циркуляцией. В пневмоприводах с замкнутой циркуляцией сжатый воздух из пневмодвигателя поступает во всасывающую пневмолинию. Основные элементы, входящие в состав пневмоприводов, приведены на рис. 1.2.

Пневмопривод
Компрессоры	Пневмодвигатели	Пневмоаппараты	Кондиционеры	Пневмолинии
Стационарные Передвижные	Пневмоцилиндры Стационарные Вращаюшиеся Поворотные двигатели Пневмомоторы	Направляющие Регулирующие	Маслораспределители Фильтры Глушители	Трубопроводы Соединения

Материал из справочника «Пневматические устройства и системы в машиностроении» под ред.

Е.В.ГЕРЦ

Статьи и видеоматериалы по пневматике

В этом разделе будут собраны статьи и справочная информация по пневматическому оборудованию. Все, что касается принципов действия пневмоцилиндров, пневмоклапанов, пневматических систем в целом, любые рекомендации или просто полезная на наш взгляд информация — будут добавляться в этот раздел по мере поступления.

Пневмопривод

Пневмопривод представляет собой пневматическое силовое устройство, применяемое для дистанционного управления регулирующим органом в системах автоматического регулирования.

пневмоприводах

Пневматическая система — это техническая система, состоящая из устройств, находящихся в непосредственном контакте с рабочим газом (воздухом) под давлением. Пневматические устройства применяют при решении задач механизации и автоматизации для получения и обработки информации о системе, управления устройствами (пневмораспределители) и выполнения полезной работы (пневмоприводы, пневмоцилиндры).

Пневматические системы управления наряду с электрическими и гидравлическими системами являются одним из наиболее эффективных средств автоматизации и механизации производственных процессов в упаковочном, металлообрабатывающем, деревообрабатывающем, автомобильном, металлургическом, кондитерском и других производствах. Пневматическими системами оснащаются упаковочные машины, сварочные и литейные машины, автоматические манипуляторы, кузнечно-прессовые машины, прачечное оборудование, текстильные и обувные машины, деревообрабатывающее и пищевое оборудования.

Преимущества пневмооборудования

Преимущества пневмооборудования особенно проявляются при механизации и автоматизации следующих наиболее массовых операций: зажима деталей, их фиксации, кантовании, сборке, контроле линейных размеров, транспортировании, упаковке и других, что позволяет исключить или свести до минимума участие человека в тяжелых и монотонных работах.

К плюсам пневмооборудования можно отнести относительную простоту конструкции и эксплуатационного обслуживания, а следовательно, низкую стоимость и быструю окупаемость затрат; надежность работы в широком диапазоне температуры, высокой влажности и запыленности окружающей среды; пожаро- и взрывобезопасность; большой срок службы; высокую скорость перемещения выходного звена пневматических исполнительных устройств; легкость получения и относительную простоту передачи энергоносителя (сжатого воздуха), возможность снабжения им большого количества потребителей от одного источника; отсутствие необходимости в защитных устройствах при перегрузке и др.

Основные параметры пневматических устройств

К основным параметрам пневматических устройств относятся условный проход, диапазон давления, расходная характеристика, параметры управляющего воздействия, параметры выхода, утечки, время срабатывания, допускаемая частота включений, показатели надежности, размер, масса.

Условный проход пневмоустройства

Условный проход пневмоустройства характеризует

внутреннее проходное сечение пневматического устройства. В пневмоприводах наиболее широко применяют устройства с условными проходами 2,5—40 мм. Условный проход — параметр, удобный для выбора размера пневмоаппаратов различного функционального назначения из имеющихся размерных рядов. Для пневмоаппаратуры также основным размерным параметром является размер присоединительной резьбы. Условный проход и размер присоединительной резьбы — понятия неоднозначные: при одинаковой присоединительной резьбе аппараты могут иметь разные условные проходы.
Условный проход аппарата неоднозначно определяет его расходную характеристику, которая в зависимости от вида и величины местных внутренних сопротивлений может быть различной при одинаковых условных проходах.

Диапазон давлений пневмоустройства

Диапазон давлений пневмоустройства определяется минимальным и номинальным (максимальным) значениями.

Под номинальным давлением пневмоустройства понимают наибольшее манометрическое давление, при котором оборудование должно работать в течение установленного срока службы с сохранением параметров в пределах установленных норм. Пневмо устройства высокого давления общепромышленного назначения рассчитаны в основном на номинальное давление 0,63 и 1 МПа. Минимальное давление зависит от конструктивного исполнения пневмо устройств. В Пневмоустройствах могут применять эластичные уплотнения, для герметизации которых требуется определенный перепад давления или усилие прижатия к уплотняемой поверхности. Определенное минимальное давление требуется также для преодоления сил трения при перемещении распределительного элемента, преодоления усилия возвратных упругих элементов и т. п. Для пневматических устройств высокого давления минимальное давление составляет 0,05—0,35 МПа.

Расходная характеристика проточного пневматического устройства определяет количество (массу или объем) воздуха, проходящего через него в единицу времени в зависимости от величины и соотношения давлений на входе и выходе устройства. Расходная характеристика пневматических устройств является одним из основных параметров, определяющих быстродействие и величину потерь давления в пневмосистемах.

Направляющая пневмоаппаратура — пневмоклапаны (из справочника «Пневматические устройства и системы в машиностроении» под ред. Е.В.ГЕРЦ):

пневматическое устройство | инструмент | Британика

отбойный молоток

Посмотреть все СМИ

Ключевые люди:: Ктесибий Александрийский Жермен Соммельер

Похожие темы:: компрессор мехи пистолет-распылитель аэрограф воздуходувная машина

Просмотреть весь связанный контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

пневматическое устройство , любой из различных инструментов и инструментов, которые производят и используют сжатый воздух. Примеры включают перфораторы, разрушители дорожного покрытия, заклепочники, кузнечные прессы, распылители краски, пескоструйные очистители и распылители.

Энергия сжатого воздуха универсальна, экономична и безопасна. Воздушное устройство не создает опасности искрения во взрывоопасной среде и может использоваться во влажных условиях без опасности поражения электрическим током. Относительно небольшого компрессора достаточно для заполнения резервуара для периодического использования, при этом обратные линии не требуются. Другие характеристики системы сжатого воздуха важны для удовлетворения специальных требований обслуживания. Относительно легко соединить одно устройство (например, клапан или цилиндр и поршень) с другим с помощью трубы, шланга или гибкого шланга. Многими действиями можно управлять простым манипулированием клапанами. Движение исполнительного поршня в цилиндре можно изменять быстро и небольшими шагами практически без толчков. Пневматическая система может обеспечить большую гибкость в управлении скоростью и движением. Предохранительные клапаны легко устанавливаются для защиты системы и предотвращения повреждений. Управление операциями простое, эффективное и централизованное. Как правило, воздушные системы имеют относительно небольшое количество движущихся частей, что способствует высокой надежности и низким затратам на техническое обслуживание.

Разработка пневматических устройств

Обычные ручные меха, использовавшиеся ранними плавильщиками и кузнецами для обработки железа и других металлов, представляли собой простой тип воздушного компрессора. Воздухозаборник представлял собой несколько отверстий в куске дерева, прикрытых створками, служившими клапанами. Простой обратный клапан на нагнетании предотвращал попадание воздуха обратно в сильфон во время такта всасывания. Во времена Героя (вероятно, 1 век нашей эры) для подачи воздуха для плавки и ковки использовался простой компрессор струйного типа.

В 17 веке немец Отто фон Герике экспериментировал и значительно усовершенствовал компрессоры. В 1829 году был запатентован ступенчатый или составной компрессор, в котором воздух сжимался в последовательных цилиндрах. Охлаждение струями воды, распыляемой в цилиндр при сжатии, было введено около 1872 г . ; позже была разработана улучшенная система охлаждения с использованием цилиндров с водяной рубашкой. В Соединенных Штатах первым компрессором, использованным в крупномасштабных работах, был четырехцилиндровый агрегат для тоннеля Хусак в Норт-Адамсе, штат Массачусетс, в 1866 году.0003

В 20 веке значительно увеличилось использование сжатого воздуха и пневматических устройств. Внедрение реактивных двигателей для военных и пассажирских самолетов стимулировало применение и совершенствование центробежных и осевых компрессоров. Дальнейшее развитие автоматики, средств экономии труда и систем автоматического управления привело к расширению применения Пневматика. В конце 1960-х годов началось значительное развитие нового класса устройств на сжатом воздухе: компонентов пневмоуправления с цифровой логикой, которые можно использовать в различных системах питания и управления.

Основные типы пневматических устройств

Воздушные компрессоры и пневматические инструменты составляют основные классы пневматических устройств. Другими видами устройств, использующих сжатый воздух, являются оборудование для распыления краски, пневматические трубки для транспортировки материалов и тормозные системы поездов.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Воздушный компрессор представляет собой машину с механическим приводом для сжатия воздуха от некоторого начального давления на входе (обычно атмосферного) до более высокого давления. Компрессоры (как и другие гидравлические машины) можно разделить на два основных типа в зависимости от действия воздуха или жидкости: (1) объемный тип и (2) скоростной или динамический тип.

В типах с принудительным смещением или со статическим давлением характерным действием является объемное изменение или действие смещения. Последовательные объемы воздуха заключены в замкнутом пространстве, и давление увеличивается за счет уменьшения объема пространства. В простом ручном шинном насосе давление создается за счет перемещения поршня в цилиндре. Компрессоры объемного типа можно разделить на поршневые (возвратно-прямолинейное движение) и роторные (движение по круговой траектории). В машине объемного типа, если пренебречь утечкой, объемная скорость потока (кубических футов в секунду) через компрессор практически постоянна в широком диапазоне давлений нагнетания.

Компрессоры динамического типа можно подразделить на центробежные (с потоком через вращающееся рабочее колесо или ротор преимущественно в радиальном направлении), осевого типа (с потоком через рабочее колесо преимущественно в направлении, параллельном оси вращения) ) и гидроструйного типа.

Пневматические инструменты можно разделить на две большие категории в зависимости от метода привода: роторные и возвратно-поступательные поршневые. Оба типа известны как воздушные двигатели. Компрессор вращающегося типа, работающий в обратном направлении, служит одним из типов двигателей. Сжатый воздух поступает в корпус, давит на лопасти и вращает центральный вал или шпиндель. К шпинделю крепится дрель, шлифовальный круг или другое приспособление. Поршневой компрессор, работающий в обратном направлении, также выполняет функции двигателя. Сжатый воздух поступает в цилиндр, расширяется и заставляет поршень двигаться. Возвратный ход может приводиться в действие сжатым воздухом с другой стороны поршня или под действием пружины. К возвратно-поступательному поршню может быть присоединен инструмент, например клепальный молоток. Пневматические инструменты обычно снабжаются сжатым воздухом при температуре около 90 psig (фунтов на квадратный дюйм манометра).

Со сжатым воздухом в качестве источника энергии были разработаны инструменты, которые являются относительно легкими, компактными, портативными, простыми в эксплуатации и безопасными для поражения электрическим током и возникновения искр. При работе под водой сжатый воздух предотвращает попадание воды в пневмодвигатель.

Пневматические инструменты также можно разделить на две группы по типу инструментов: переносные инструменты и перфораторы. К портативным пневматическим инструментам относятся абразивные устройства (например, шлифовальные, шлифовальные и шлифовальные машины), сверла, развертки, резьбонарезные станки, приспособления для установки шпилек, отвертки, приспособления для установки гаек, ножницы, гаечные ключи и ударные инструменты. Обычно они приводятся в действие пневматическим двигателем роторно-лопастного типа. Рабочие скорости могут варьироваться путем дросселирования подачи воздуха к двигателю. Воздушные двигатели не нагреваются при перегрузке; они выдержат многократные остановки и быстрые развороты без повреждений. Измельчители оснащены пневматическими двигателями, типичными для этого класса устройств.

Переносные инструменты также включают отбойные молотки и пневматические подъемники. Пневматические отбойные молотки содержат пневматический поршень, который наносит последовательные удары по долоту или формовочному инструменту на конце молотка. Инструмент клапанного типа имеет отдельный механизм для управления потоком воздуха к поршню, что позволяет оператору контролировать скорость и силу ударов. В компрессионном заклепочнике сжатие или сжатие заклепки обеспечивается воздушным поршнем, соединенным с кулачком, клином или рычагом. Заклепочник с ярмом имеет пневматический зажим или тиски, которые удерживают работу на месте; вилка поглощает ударное воздействие и, таким образом, снижает утомляемость оператора. Подъемники, работающие на сжатом воздухе, используются в операциях, требующих точного контроля скорости подъема или опускания. В большинстве случаев они используются на открытом воздухе и в условиях присутствия агрессивных паров, взрывоопасных газов или горючих жидкостей.

Существуют также различные портативные специальные инструменты, такие как вибраторы для бетона, инструменты для зенкерования, отвертки с шипами, смесители для краски, пневматические двигатели, трамбовки железнодорожного полотна, шлифовальные машины для клапанов, возвратно-поступательные опиловочные машины и шлифовальные станки с хвостовиком.

Перфораторы

используются для горных работ и выемки горных пород. Примером такого пневматического инструмента является перфоратор или перфоратор, который состоит из поршня и сверла из высокоуглеродистой стали. Сверло свободно удерживается в патроне на конце цилиндра и по нему быстро ударяют свободно движущийся поршень. Для скважин с наклоном вниз должны быть предусмотрены средства для удаления бурового шлама, пыли и шлама. Обычно используется полое сверло, через которое пропускается вода или воздух для удаления шлама и охлаждения сверла. Другой тип перфоратора, называемый проходческим буром, используется для бурения горизонтальных скважин при добыче полезных ископаемых и проходке туннелей. Он устанавливается на какой-либо буровой установке или раме и механически подается в работу. Сверла со стопором используются в основном при бурении вверх или вверх из-за характеристик автоматической подачи. Обычный стопор представляет собой ударную дрель с самовращающимся сверлом и автоматической подачей посредством воздушного поршня. Большие пневматические буровые установки, установленные на грузовиках и прицепах, используются для рытья водяных колодцев и взрывных скважин при разработке карьеров. Компрессор большой мощности подает воздух не только для питания бурового инструмента, но и для подъема инструментов в скважину и удаления бурового шлама из скважины. Такие машины выгодно используются в районах, где запасы поверхностных вод недостаточны для обеспечения бурового раствора, необходимого для стандартных роторных и канатных машин для бурения скважин.

В ручных пневматических отбойных молотках обычно используются цельные стальные сверла, и они не оборудованы для автоматического вращения. Один тип инструмента клапанный, другой бесклапанный. Тяжелые машины весом около 80 фунтов (36 кг) используются для разрушения бетонного покрытия, фундаментов и валунов. Средние отбойные молотки весом от 50 до 70 фунтов (от 23 до 32 кг) используются для разрушения легких бетонных полов, щебня и мерзлого грунта. Легкие инструменты весом менее 50 фунтов используются для разрушения полов, мощения и кладки стен. Тяжелые и средние отбойные молотки можно приспособить для забивки шипов.

Сжатый воздух хорошо подходит для распыления краски. В распылителе краска (например, лак, эмаль или пластиковое покрытие) распыляется и смешивается со сжатым воздухом. Принцип работы подобен струйному компрессору, где сжатый воздух служит рабочей жидкостью для подачи краски в зону смешивания. Окраска распылением обычно подразумевает покрытие относительно больших поверхностей, например, здания. Термин аэрограф, напротив, подразумевает устройство для нанесения тонкого распыления краски, защитного покрытия или жидкого красителя небольшого диаметра. Аэрограф может быть распылителем в форме карандаша, используемым для множества более подробных действий, таких как затенение рисунков и ретуширование фотографий.

Пневматические конвейеры используются в различных приложениях для перемещения материалов. В напорной системе выход компрессора ведет на вход конвейерной системы. В вакуумной системе вход компрессора находится в конце системы. Разница давления воздуха в системе зависит от обрабатываемого материала. Во многих местах почта доставляется из одного места в другое с помощью пневматических транспортировочных капсул в трубах. Все виды материалов могут транспортироваться пневматическими системами, от золы и цемента до замороженных продуктов, минералов, орехов и семян. Пневматическая обработка безопасна, быстра, чиста, автоматизирована и гибка.

Некоторые недавно разработанные транспортные средства поддерживаются воздушной подушкой. Наиболее успешным из этих транспортных средств на воздушной подушке (ACV) является британский корабль на воздушной подушке. Он используется в коммерческих целях как пассажирский и автомобильный паром; некоторые из них курсируют по Ла-Маншу. Экспериментальные «гусеничные скиммеры» (поезда на воздушной подушке) разрабатываются в ряде стран, но промышленного применения они пока не получили. При планировании многих систем городского транспорта учитываются транспортные средства на воздушной подушке, способные развивать скорость до 300 миль (480 км) в час. Другие специализированные формы транспортных средств на воздушной подушке были разработаны для использования на пересеченной местности, например, в арктических регионах, и для других необычных применений.

Тормоза поездов, большинства автобусов и больших грузовиков приводятся в действие давлением воздуха. Шток поршня от пневмоцилиндра воздействует на тормозное устройство. На железнодорожных вагонах пневматическая тормозная система включает в себя компрессор, пневматические клапаны, регуляторы, трубопроводы, резервуар и другие приспособления. Существуют рычаги, цилиндры и другие приспособления для приложения усилий к тормозным колодкам, которые опираются непосредственно на обод колеса. Различные устройства безопасности с автоматическим управлением обеспечивают определенное тормозное действие в случае возникновения какой-либо неисправности.

Эта статья была недавно пересмотрена и обновлена Эми Тикканен.

5 Примеры пневматических систем из повседневной жизни

В пневматических системах используются газы под давлением (в отличие от гидравлических систем, в которых используются жидкости). Хотя люди иногда ассоциируют гидравлические и пневматические системы с большими и сложными машинами на заводах, на самом деле есть много примеров из повседневной жизни.

В этом сообщении в блоге приведены пять примеров пневматики, некоторые из которых вы, вероятно, использовали. Кроме того, нажмите здесь, чтобы прочитать о «6 вещах, которые вы не знали об используемых гидравлических системах».

Велосипедные насосы

Эти насосы используются для накачивания велосипедных колес, баскетбольных мячей, футбольных мячей и т. д., но задумывались ли вы когда-нибудь, как они на самом деле работают? Это очень простые машины, но они иллюстрируют некоторые важные принципы пневматики.

Важно помнить, что в пневматических системах воздух движется от высокого давления к низкому давлению. Хороший способ подумать об этом — представить кучу движущихся бильярдных шаров. Бильярдные шары будут ударяться друг о друга и отскакивать, растекаясь, естественным образом рассеиваясь. Точно так же, как эти бильярдные шары, молекулы воздуха будут сталкиваться друг с другом и распространяться, переходя от высокого давления к низкому.

Еще одна важная деталь: когда вы уменьшаете объем сосуда, наполненного воздухом, давление увеличивается. (Представьте, что вы столкнули все бильярдные шары вместе. Чем меньше у них места, тем больше они будут отскакивать друг от друга и от стенок контейнера.)

Внутри велосипедных насосов есть камеры, заполненные воздухом. Когда вы нажимаете на ручку велосипедного насоса, вы уменьшаете объем камеры внутри, увеличивая давление. Поскольку воздух течет от высокого давления к низкому давлению, воздух затем будет вытекать из камеры с более высоким давлением в шину через сопло.

Затем, когда вы поднимаете рукоятку, вы уменьшаете давление в развале, в результате чего снаружи поступает воздух. Обычно воздух течет назад из шины в камеру по мере того, как давление в камере уменьшается, однако велосипедные насосы имеют клапан, который пропускает воздух только в одну сторону.

Узнайте подробности, посмотрев это видео. Это поможет вам визуализировать происходящее.

Тормоза автобусов и грузовиков

В то время как гидравлические тормоза обычно используются для небольших транспортных средств, большие грузовики и автобусы чаще всего имеют пневматические тормоза. Основное преимущество заключается в том, что при отказе гидравлических тормозов автомобиль не сможет остановиться, а при отказе пневматических тормозов грузовик остановится автоматически. Это дает пневматическим тормозам преимущество в безопасности, а также делает их более мощными. С другой стороны, гидравлические тормоза меньше и не занимают столько места.

Вам нужны гидравлические или пневматические системы для вашего бизнеса? Позвоните нам сегодня.

Манометры для шин

При использовании манометра для шин (один из тех маленьких металлических цилиндров, которые проверяют, насколько заполнена шина воздухом), воздух из шины поступает в манометр, полый в верхней части.

Теперь внутри манометра есть небольшой поршень, прикрепленный к пружине под ним. Воздух из шины давит на поршень, толкая его вниз и сжимая пружину. Это приводит к выходу шкалы с измерением давления. Пружина — это то, что удерживает шкалу от полного выстрела.

Отбойный молоток

Да, это кажется странным, но мы используем воздух для разрушения бетона. Сжатый воздух нагнетается в отбойный молоток, вдавливая сваебойный молот в долото (металлический кусок, который выходит и фактически разрушает бетон). Отбойные молотки — удивительный (и опасный) пример того, на что способен простой воздух.

Пневматические пистолеты для забивания гвоздей

Существуют различные типы пистолетов для забивания гвоздей, но наиболее популярны пневматические пистолеты. Они используют воздух, чтобы вытолкнуть гвозди на высокой скорости и вонзить их в древесину.

Кроме этих, существует множество других пневматических устройств, некоторые из которых мы рассмотрели в других статьях, например, перекладины в парках развлечений и дверные доводчики, предотвращающие захлопывание двери (которые могут использовать либо гидравлику, либо пневматика).

Разное