Тема 15. Пневматичний привід

Особливості, основні елементи, класифікація, достоїнства і недоліки пневмопривіду. Галузь застосування. Вимоги до стисненого повітря і способи його підготовки. Деякі питання теоретичних основ пневмопривіду: питома енергія і кінцева температура повітря, граничний ступінь розширення стиснутого повітря в пневмодвигуні. Пневмодвигуни об'ємної дії і турбінні. Робочі процеси, основні параметри і характеристики пневмодвигунів, способи регулювання режиму роботи. Пристрій керування і допоміжні пристрої. Типи пневмодвигунів. Принципи розрахунку (*).

Література: [3] 90—93; [5] 4—5, 7—14, 31—32, 56—59, 115—121, 126—127, 141 — 144; [10] 350—354, 364—374; [14] 138—148; [16] 3—20, 30—43, 46—48, 61—62, 83—89, 97—102, 109—110.

Методичні вказівки

Варто усвідомити, що пневмопривод, як і гідропривід, представляє комплекс пристроїв, що складається з компресору чи повітродувки (джерела харчування), пневмодвигунів, пневмомережі, пристроїв керування і допоміжних пристроїв. Незважаючи на значну вартість пневматичної енергії (вона дорожче електричної приблизно в 5 разів) і низький к. п. д. (до 30%) пневмопривід у ряді випадків є найбільш доцільним для механізації й автоматизації виробничих процесів (проходка гірських вироблень, видобуток руди, видобуток вугілля на крутих шарах і ін.).

Хоча типи пневмомашин такі ж, як і гідромашин, проте розходження між ними дуже істотно через характер протікання робочого процесу. У пневмоприводах значно змінюється щільність повітря і тому в них визначальним є термодинамічний процес.

Як і в гідромашин, напір пневмомашин чи питома енергія повітря, перетворена ними, знаходиться по повних напорах у вхідному і вихідному патрубках. Для цього потрібно тільки застосувати рівняння Д. Бернуллі для потоку стиснутого повітря. Як відомо, у загальному випадку, напір у гідромашин дорівнює сумі збільшень швидкісного, п’єзометричного і геометричного напорів, а в пневмомашин — сумі збільшень швидкісного, п’єзометричного, геометричного і теплового напорів. Причому, в останньому випадку збільшення швидкісного і геометричного напорів настільки мало, що ними звичайно зневажають. Тому питома енергія повітря визначається головним чином сумою збільшень п’єзометричного і теплового напорів.

Унаслідок стискальності повітря прийнято питому енергію і витрату виражати по повітрю при нормальних атмосферних умовах. Цю специфіку потрібно мати на увазі при користуванні розрахунковими залежностями, а також при розгляді параметрів пневмомашин.

У порівнянні з об'ємними гідродвигунами об'ємні пневмодвигуни через стискальність повітря мають трохи інші індикаторні діаграми. Аналізуючи індикаторні діаграми, рекомендується намітити шляхи підвищення ефективності пневматичних двигунів.

Експлуатаційні якості пневмодвигунів найбільше повно виражаються їхніми механічними характеристиками, що, як правило, м'які: зі зміною навантаження змінюється і швидкість руху відомої ланки. Дуже корисно порівняти між собою механічні характеристики поршневих, пластинчастих, шестеренних і турбінних пневмодвигунів і обґрунтувати галузь їхнього застосування.

На відміну від гідроприводів у пневмоприводах переважно застосовують дросельне регулювання, тому що через високу стискальність повітря здійснити об'ємне регулювання майже неможливе. По цій же причині одержання точного закону переміщення виконавчого механізму є дуже складною задачею.

Питання для самоперевірки

1. Назвіть основні елементи пневмопривіду і вкажіть їхнє призначення.

2. Перелічите достоїнства і недоліки пневмопривіду.

3. Як впливає шкідливий простір на витрату стиснутого повітря об'ємним пневмодвигуном?

4. Чому при оцінці пневмомашин користаються ізотермічним чи адіабатним к. п. д.? Які значення цих к. п. д.?

5. Зобразіть теоретичну індикаторну діаграму поршневого і шестеренного прямозубого пневмодвигуна. Порівняєте ці діаграми.

6. Зобразите дійсну індикаторну діаграму поршневого пневмодвигуна. Чим вона відрізняється від теоретичної діаграми?

7. Що означає коефіцієнт повноти діаграми?

8. Які пневмодвигуни працюють з повним і частковим наповненням?

9. Чому пневмодвигуни не працюють з повним розширенням стиснутого повітря?

10. Який вид мають механічні характеристики об'ємних і турбінних пневмодвигунів? У чому їхнє розходження?

11. Які співвідношення між максимальним і номінальним моментами, що крутять, у різних типів пневмодвигунів?

12. Що передбачається для захисту пневмодвигунів від «розносу»?

13. Назвіть галузь застосування поршневих, шестеренних, пластинчастих і турбінних пневмодвигунів. Яке в них співвідношення між максимальною і номінальною швидкостями обертання?