1. Структура пневматических приводов

1. Структура пневматических приводов

Чтобы понять назначение тех или иных элементов пневмосистем, разобраться в принципах их объедине-ния различные части общей структуры привода и «прочувствовать» взаимосвязь этих частей, полезно вве-,' некоторые обобщающие понятия.

Известно, что все технические процессы подразделяются на:

технологические — производство и обработка материалов;

- энергетические — выработка, преобразование и передача различных видов энергии; • информационные — формирование, прием, обработка, хранение и передача информационных потоков.

Исходя из этого, можно сказать, что пневматический привод, как и любой другой, состоит из двух взаимо­связанных основных частей:

силовой, в которой осуществляются энергетические процессы; управляющей, реализующей информационные процессы (рис. 1.1).

Управляющая часть привода

Силовая часть привода

Рис. 1.1. Структура пневматического привода

Рассмотрим более подробно структуру силовой части привода.

Очевидно, что те или иные элементы привода в зависимости от своего функционального назначения отно­сятся к различным его подсистемам. Например, устройства, используемые для производства и подготовки сжатого воздуха (к таковым относятся компрессоры, фильтры, устройства осушки, ресиверы и т. п.), составля­ют энергообеспечивающую подсистему привода*.

Управление энергией полученного сжатого воздуха, заключающееся в регулировании таких его параметров, как давление и расход, а также в распределении и направлении потоков сжатого воздуха, осуществляется посредством клапанов давления, дросселей, распределителей и других элементов направляющей и регулирующей подсистемы привода.

Полезная работа — выполнение различных рабочих перемещений или создание усилий в машинах, стан­ках и технологических установках — совершается исполнительными механизмами (пневмоцилиндрами, пнев-момоторами, захватами и т. п.), составляющими исполнительную подсистему привода.

Если питание привода осуществляется от централизованной пневмосети, устройства производства сжатого воздуха в состав привода не входят.

1. Структура пневматических приводов

Поскольку в простейших приводах функции управления остаются за человеком, структура привода прини­мает вид, показанный на рис. 1.2.

Пневматический привод

Схема привода пневматическая принципиальная

Структурная схема пневмопривода

Рис. 1.2. Структура пневматического привода с ручным управлением

Обратим внимание на то, что принципиальные пневматические схемы приводов, как правило, строят по вертикали (как и структурные схемы). Направле­ние движения потока энергии (в нашем случае — потока сжатого воздуха) на схемах силовой части привода принято снизу вверх.

Осуществление функций управления и контроля всегда связано с необходимостью выполнения целого ряда операций логического и вычислительного характера. Поскольку физиологические возможности человека как управляющей системы ограничены, эффективное использование существующих и разработка новых вы­сокопроизводительных установок возможны лишь при передаче функций управления машинам. Таким обра­зом, задачей автоматического управления является осуществление процесса управления без непосредствен­ного участия человека.

Применяют разомкнутые и замкнутые системы автоматического управления (САУ) . В разомкнутых систе­мах отсутствует контроль состояния управляемого объекта, управляющее воздействие формируется исходя из цели управления и свойств управляемого объекта. В замкнутых же САУ управляющее воздействие произ­водится на основе результата сравнения состояния — текущего или в контрольных точках — объекта управле­ния с заданным (требуемым).

Введение

Оборудование с пневмоприводами, рабочей средой в которых служит сжатый воздух, характеризуется про­стотой конструкции, легкостью обслуживания и эксплуатации, высоким быстродействием, надежностью и дол­говечностью работы, функциональной гибкостью, невысокой стоимостью, а также возможностью работы в аг­рессивных средах, взрыво-, пожаро- и влагоопасных условиях. Сжатый воздух легко аккумулируется и транс­портируется, а его утечки через уплотнения хотя и нежелательны, но не создают опасности для окружающей среды и производимой продукции, что особенно важно для пищевой, парфюмерной, медицинской и электрон­ной промышленности.

От электроприводов пневмоприводы отличаются возможностью воспроизведения линейных и поворотных движений без помощи преобразующих механизмов, большей удельной мощностью, а также сохранением ра­ботоспособности при перегрузках. При этом скорость срабатывания и максимальная выходная мощность пнев­матических исполнительных механизмов, питаемых от промышленных пневмомагистралей, меньше.

По сравнению с гидроприводами преимущества пневмоприводов заключаются в возможности использо­вания централизованного источника сжатого воздуха, отсутствии возвратных линий и коммуникаций, более низких требованиях к герметичности, отсутствии загрязнения окружающей среды, больших скоростях движе­ния выходного звена. Для пневматических приводов характерны простота управления, свобода выбора мес­та установки, малая чувствительность к изменениям температуры окружающей среды.

Вместе с тем пневмоприводам присущи некоторые недостатки, ограничивающие область их применения. Например, в связи с тем, что давление воздуха в централизованных пневмомагистралях, которое составляет 0,4-1,0 МПа (4-10 бар), значительно ниже уровня давлений в гидросистемах - до 60 МПа (600 бар), пневмо­приводы имеют значительно меньшую энергоемкость и худшие массогабаритные показатели. Вследствие сжи­маемости воздуха становится технически сложно обеспечить плавность перемещения выходных звеньев ис­полнительных механизмов при колебаниях нагрузки, а также их точный останов в любом промежуточном поло­жении (позиционирование) и реализацию заданного закона движения.

Разработка новых материалов, технологий конструирования и производства обусловливает повышение ка­чества и постоянное расширение номенклатуры и области применения пневматических устройств как средств автоматизации*. Развитие и интенсивное внедрение электроники и микропроцессорной техники в управление автоматизированным оборудованием и технологическими процессами способствует совершенствованию пнев­матических приводов, приводит к созданию «интеллектуальных» электропневматических систем.

Специалист, занятый в области автоматизации производственных процессов, должен иметь четкое представление о возможностях пневмоавтоматики , «философии» структурного построения автоматических систем управления, особенностях их функционирования и эксплуатации, знать основную элементную базу и владеть методами расчета пневмоаппаратов ***.

Автоматизация — способ организации производства, при котором функции управления и контроля, ранее выполнявшиеся челове­ком, передаются автоматическим устройствам.

Пневмоавтоматика — комплекс технических средств для построения систем автоматического управления, в которых информа­ция представляется и передается в виде пневмосигналов (перепадов давления или расхода воздуха); техническая дисциплина, объектом

рассмотрения которой является данный вид технических средств автоматизации. ***

Пневмоаппарат — устройство для управления потоком сжатого воздуха.