Изучение конструкции клапанов пневматических (7 видео)

Видео:Как работает пневмоцилиндр?Скачать

Тема: Изучение конструкции и принципа действия пневматических и гидравлических регуляторов.

Цель работы:изучить конструкцию и принцип действия пневматических и гидравлических регуляторов.

Общие положения:

В пневматических приводах для осуществления вращательных, поступательных и качательных движений применяются двигатели, аналогичные двигателям для гидроприводов.

Так, для получения вращательных движений в пневмоприводах применяются различного рода пневмомоторы: шестеренные (рис.1), пластинчатые (рис.2) и поршневые (рис.3).

Принцип действия шестеренного пневмомотора (рис.1) аналогичен гидравлическому шестеренному мотору. Однако отличительной особенностью такого пневмомотора является применение устройства торможения противодавлением .

При подаче сжатого воздуха по каналу А он воздействует на боковые поверхности зубьев шестерен. Последние начинают вращаться, преодолевая нагрузочный момент на одном из валов шестерен. Во впадинах зубьев сжатый воздух в полость В, а оттуда проходит через открытый клапан 3 на выход Б. При необходимости затормозить вращение пневмомотора рычагом 1 закрывается клапан 3, вследствие чего закрывается свободный выход сжатого воздуха. Он накапливается в полости В, создавая растущее противодавление на зубья шестерен и тормозя пневмомотор. При этом растет сила сжатого воздуха на клапан 2. Когда эта сила превысит силу, действующую на клапан 2 со стороны давления управления P_у, клапан 2 поднимется вверх и откроет выход воздуха из полости В. Очень часто давление управления P_у берется равным давлению питания пневмомотора.

Рис.1. Шестеренный пневмомотор

Принцип действия пластинчатых пневмомоторов аналогичен работе пластинчатых гидравлических машин.

На рис.2 показана конструктивная схема пластинчатого пневмомотора. При подаче сжатого воздуха по каналу А он проходит через распределитель 3 в полость Б корпуса 1 и воздействует на пластины 5. Ротор 4, установленный эксцентрично по отношению к статору 2 начинает вращаться, а отработанный сжатый воздух выходит из статора 2 через нижнее отверстие в полость Г и далее в атмосферу. Реверс пневмомотора осуществляется поворотом затвора распределителя 3 на 90°, тогда сжатый воздух будет поступать в полость В, вследствие чего ротор начнет вращаться в другую сторону. Такие пневмомоторы могут обеспечивать частоту вращения до 30000 1/мин, а вес их значительно меньше электромоторов, что дает возможность использовать их в качестве привода различного рода ручных пневматических инструментов (гайковерты, пневматические шлифовальные и полировальные машины, пневматические дрели) и небольших настольных обрабатывающих устройств.

Рис.2. Пластинчатый пневмомотор

Поршневой пневмомотор с зубчатым редуктором представлен на рис.3. Сжатый воздух подводится по каналам А и Б в зависимости от направления вращения и проходит к поршням 3 цилиндрового блока 2. При воздействии сжатого воздуха на поршни 3 его сила передается через штоки 4 на наклонную планшайбу 5. Вследствие этого возникает окружная сила и вращающий момент, приводящий во вращение через карданный шарнир 9 шлицевый вал 8. Далее вращение передается на шестерни 6 и связанный с ними фланец выходного вала 7.

Прост по конструкции турбинный пневмомотор 1, представленный на рис.4. Подаваемый через сопла А в корпус 1 сжатый воздух приводит во вращение турбинное колесо 3, находящееся в обойме 4 и связанный с нею вал 2. Такие пневмомоторы компактны и могут вращаться с частотой в несколько тысяч оборотов в минуту, поэтому широко применяются в пневмоинструменте.

С помощью мембранного пневмомотора (рис.5) можно получить шаговое (импульсное) вращение исполнительного органа. Работа его происходит следующим образом. При подаче сжатого воздуха во входной канал А мембрана 5 прогибается вправо и перемещает толкатель 6, который проворачивает зубчатое колесо 7 исполнительного механизма на определенный угол. Вместе с мембраной 4 перемещается связанный с ней шток 3. Последний соединен также и с плунжером 2, который в конце хода мембраны перекрывает канал А и открывает выходной канал Б, выпускающий воздух в атмосферу. Вследствие связи полости слева от мембраны с атмосферой давление сжатого воздуха падает до нуля, под действием пружины 5 шток 3, толкатель 6 и плунжер 2 возвращаются назад, снова открывая канал А и закрывая канал Б. Под мембрану 4 опять начнет поступать сжатый воздух, и цикл поворота повторится.

Читайте также: Редукционный клапан опель омега

Большое разнообразие представляют собой и пневматические двигатели, обеспечивающие получение возвратно-вращательных движений. Они называются пневматическими цилиндрами (пневмоцилиндрами).

На рис.6 показан пневматический цилиндр двустороннего действия с двусторонним штоком и устройством торможения в виде изготовленного в крышках 3 и 8 демпфера 4, представляющего собой отверстие малого диаметра (до 1,5 мм).

При подаче сжатого воздуха, например, в канал Б он воздействует на поршень 7 и перемещает его влево. При этом воздух из левой полости цилиндра 5 вытесняется в расточку В и далее на выход в канал А. Как только ступица 6 поршня войдет в расточку В, воздух начнет вытесняться из левой полости уже через демпфер 4, который создает сопротивление выходу воздуха и тем самым тормозит поршень.

Рис.3. Аксиально-поршневой пневмомотор

Рис.4. Турбинный пневмомотор

Рис.5. Мембранный пневмомотор

В крышках цилиндра установлены уплотнительные блоки 2, предотвращающие утечки воздуха из цилиндра и попадание загрязнений, находящихся на штоке 1, внутрь цилиндра при втягивании штоков. С помощью стяжных шпилек 9 собирается весь пневмоцилиндр.

Рис.6. Пневмоцилиндр двухстороннего действия с двухсторонним штоком

Более прост пневмоцилиндр двустороннего действия с односторонним штоком (рис.7), в котором нет тормозных устройств. При подаче сжатого воздуха в канал Б в крышке 1 поршень 2 со штоком 4 перемещаются влево, вытесняя воздух свободно в канал А, выполненный в крышке 6. Для реверса поршня воздух подают в канал А, тогда шток втягивается. Для предотвращения перекосов штоков при его работе установлена направляющая втулка 5. Сборка цилиндра производится с помощью шпилек 7.

Пневматический мембранный цилиндр (рис.8) имеет малый ход штока 1, но, благодаря большой эффективной площади мембраны 3, развивает значительные усилия. Подача сжатого воздуха осуществляется по каналам А и Б в корпусе 2 и крышке 3, благодаря чему описываемый мембранный цилиндр может преодолевать нагрузку в обоих направлениях движения штока 1. Часто применяются мембранные пневмоцилиндры (иногда их называют мембранными пневмокамерами) одностороннего действия, в которых движение в одну сторону осуществляется с помощью рабочей среды, а возврат штока—с помощью пружины сжатия, размещенной в одной из полостей такого цилиндра.

Сильфонные пневмоцилиндры (рис.9) тоже могут быть как двустороннего действия, так и одностороннего.

При подаче сжатого воздуха по каналу А в корпусе 1 (рис.9а) он воздействует на торец сильфона 2 снаружи. Происходит выдвижение штока 3. При подаче же воздуха в канал Б он действует на торец сильфона 2 внутри его самого, и происходит втягивание штока 3.

Сильфонный цилиндр одностороннего действия (рис.9б) должен оснащаться устройством возврата, например, в виде пружины сжатия или растяжения (на рис.9б не показаны).

Для зажима вращающихся деталей широко используются так называемые вращающиеся пневмоцилиндры (рис.10).

Сжатый воздух подводится к вращающемуся цилиндру 1 через неподвижный коллектор 6 по каналам А или Б и распределительное устройство 3, жестко соединенное с цилиндром. Внутри распределительного устройства 3 находится пневмозамок, состоящий из поршня 5 и обратных шариковых клапанов 4 и 7 с пружинами. Если подать рабочую среду, например, в канал А, то она открывает обратный клапан 7 и смещает поршень 5, который своим штоком открывает обратный клапан 4. Сжатый воздух проходит через клапан 7 и поступает в правую полость цилиндра 1. Происходит перемещение поршня 2 влево и вытеснение воздуха из левой полости через открытый клапан 4 в канал Б. В случае внезапного отключения подачи сжатого воздуха обратные клапаны запирают выход воздуха из обеих полостей и предотвращают несанкционированное падение давления в цилиндре и возможную аварийную ситуацию в работе пневмопривода.

Читайте также: Замена ремня генератора лада калина 8 клапанов своими руками

Рис.7. Пневмоцилиндр двухстороннего действия с односторонним штоком

Рис.8. Мембранный пневмоцилиндр

Рис.9. Сильфонные пневмоцилиндры: а – двустороннего действия; б – одностороннего действия

Для получения возвратно-вращательных движений (поворотов в обе стороны на ограниченный угол) применяются пневмодвигатели, аналогичные по принципу действия гидравлическим двигателям, обеспечивающим качательные движения. Обычно это неполноповоротные пневмомоторы и пневмоцилиндры с механизмами преобразования поступательных движений во вращательные.

Неполноповоротный пневмомотор 1 (рис.11) содержит две пластины, установленные в роторе 2,иобеспечивает поворот на угол, меньший 150°. Сжатый воздух подается в полости пневмомотора по каналам А и Б через разделители 3 и наклонные каналы В в роторе 2.

Рис.10. Вращающийся пневмоцилиндр

Рис.11. Неполноповоротный двухпластинчатый пневмомотор

Качательные движения обеспечивают и пневматические цилиндры, показанные на рис.12–13, которые содержат преобразователи поступательных движений во вращательные.

Цепной цилиндр (рис.12) содержит в себе два поршня 5 и 3 разного диаметра, цепную передачу со звездочками 1 и 4 и цепью 2.

При подаче сжатого воздуха по каналам А или Б в полости цилиндра создаются две разные по величине силы, действующие на поршни и 3, и вращающий момент на звездочках 1 или 4, вследствие чего они обеспечивают поворот на угол, зависящий от длины хода поршня 5 и диаметра звездочек. Наличие малого поршня обеспечивает создание натяга цепной передачи.

Рис.12. Пневмоцилиндр с цепной передачей

На рис.13 показан пневматический цилиндр с рычажным механизмом. Поступающий в полость А или Б сжатый воздух перемещает поршень 1 в ту или другую сторону и поворачивает связанный с ним рычаг 3. Последний поворачивает выходной вал 2 на угол, зависящий от величины хода поршня и длины рычага.

Представленный на рис.14 винтовой пневмоцилиндр содержит поршень 2, являющийся одновременно гайкой, и шток в виде винта 1. При подаче рабочей среды в полость цилиндра, например, по каналу А поршень 2 смещается вправо по винту 1, приводя его во вращение. Угол поворота винта будет зависеть от шага винта и длины хода поршня. В этом цилиндре предусмотрена также возможность торможения за счет размещения в крышке 4 дросселя в виде винта 3, с помощью которого можно изменять площадь проходного сечения дросселя и настраивать интенсивность гашения скорости. Для предотвращения самопроизвольного проворота поршня (гайки) 2 при прохождении по винту 1 установлен стержень 5.

Рис.13. Рычажный пневмоцилиндр

Порядок работы:

1. Ознакомиться с руководством по выполнению практической работы,

получить задание у преподавателя.

2. Изучить материалы методических указаний и литературы.

Отчет по работе должен содержать:

Рекомендуемая литература:

Основная литература:

1. Иванов, А.А. Автоматизация технологических процессов и производств: Учебное пособие [Текст] / А.А. Иванов. — 2-e изд., испр. и доп. — М.: Форум: НИЦ ИНФРА-М, 2015. — 224 с.

2. Пантелеев, В.Н. Основы автоматизации производства: учебник для СПО [Текст] / В.Н. Пантелеев, В.М. Прошин. – 6-е изд., стер. – М.: ИЦ Академия, 2014. – 208с.

Читайте также: Регулировка зазора клапанов двигателя мотоблока

Видео:Типы регулирующих клапановСкачать

Принцип работы пневмоклапанов

Регулирующие и запорные пневмоклапаны – необходимые элементы в каждой пневматической системе, их предназначение – регулировать поток сжатого воздуха. Далее будут рассмотрены основные разновидности, а также принцип действия данных гидроклапанов.

Пневмоклапаны можно разделить по способу, которым он выполняет свои функции, а также по назначению. По этим признакам выделяется несколько подвидов пневмоклапанов:

1. Обратный клапан. У него воздух проходит по трубопроводу лишь в одном направлении. Если рабочая среда, в силу каких-либо причин, двигается обратным током, канал механически перекрывается.

У обратного клапана запорный элемент выполнен в виде шара или золотника, благодаря энергии поступающей среды клапан держится в открытом положении. Канал закрывается из-за того, что обратный ток воздуха взаимодействует на него, либо же под своим весом (у золотникового типа).

2. Клапан быстрого выхлопа. У такого рода клапанов остаточный воздух выпускается в атмосферу в ускоренном темпе. При этом он проходит мимо подающего трубопровода. Всё происходит в момент, когда шток возвращается после того, как сработал в исходное положение. Благодаря этому скорость, с которой у цилиндра проходит полный рабочий цикл, заметно увеличивается.

В зависимости от того, в каком направлении движется рабочая среда, поток воздуха проходит в различные выходные отверстия. Происходит это благодаря мембране, работающей в две стороны, именно в её виде клапан быстрого выхлопа конструктивно выполнен.

3. Пневмоклапан последовательности. У него в систему рабочей среды производится пуск, но только в том случае, если достигнут уровень давления, который заранее определён. Такой пневмоклапан начинает движение благодаря поршню. С одной стороны на этот поршень происходит воздействие сжатого воздуха, с другой же – пружина. Пневмоклапан приходит в закрытое либо открытое состояние в зависимости от того, в каком положении поршень расположен.

4. Логический пневмоклапан. В данном случае у него следующее предназначение: предоставлять доступ рабочей среды в пневмосеть, но только при условии, когда у сжатого воздуха работает один из нескольких источников (клапан «или»), также это возможно с двумя работающими линиями (клапан «и»).

Если разделять пневмоклапаны с распределительными механизмами по конструктивному исполнению, то существуют шариковые, золотниковые и мембранные типы.

5. Клапан выдержки времени. Благодаря его конструкции, положение клапана возможно только в том случае, когда прошло сколько-то времени после того, как поступил управляющий сигнал, а не сразу. Для того, чтобы это было возможно, необходимо использование специального инерционного звена. Это звено включает в себя ёмкость с дроссельной заслонкой. Срабатывание этой заслонки, в свою очередь, возможно только по мере того, как в данном резервуаре повышается давление. В этот резервуар, через отверстие с малым диаметром, происходит поступление сжатого воздуха. Для того, чтобы регулировать время отсроченного срабатывания клапана, необходимо изменить объём пневмоёмкости либо настроить проходное сечение.

Пневмоклапаны, про которые вы сейчас прочитали, можно установить в любом положении. Примечательно, что это не сказывается на том, насколько устройство будет устойчиво к вибрации, а также не влияет на уровень прочности. Посредством потока среды, закрывается и открывается отверстие. Степень очистки при этом соответствует ГОСТу.