Пневматические устройства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение в пневмоавтоматику

Пневматические устройства давно играют важную роль в механизации производства. В последнее время они также широко используются при решении задач автоматизации.

Пневматические устройства в системах автоматики выполняют следующие функции:

• получение информации о состоянии системы с помощью входных элементов (датчиков);

• обработка информации с помощью логико-вычислительных элементов (процессоров);

• управление исполнительными устройствами с помощью распределительных элементов (усилителей мощности);

• совершение полезной работы с помощью исполнительных устройств (двигателей).

Для управления состоянием и рабочими процессами машин и установок необходимы системы со сложными логическими связями, которые обеспечиваются благодаря взаимодействию датчиков, процессоров, исполнительных устройств и рабочих механизмов с пневматическими или частично пневматическими устройствами.

Технический прогресс в области создания материалов, способов конструирования и производства также способствовал улучшению качества и увеличению разнообразия пневматических устройств, что послужило основой для расширения области их применения как средств автоматизации.

Для реализации прямолинейного движения часто используются пневмоцилиндры, т.к. они характеризуются низкой стоимостью, легкостью монтажа, простотой и прочностью конструкции, а также широким диапазоном основных параметров.

Ниже приводится диапазон главных параметров пневматических цилиндров:

• диаметр поршня 6…320 мм

• ход поршня 1…2000 мм

• развиваемое усилие 2…50000 Н

• скорость поршня 0,02…1,5 м/с

Рис. 1. Цилиндр одностороннего действия

Пневматические исполнительные устройства могут реализовывать следующие виды движения:

• прямолинейное (возвратно-поступательное),

• поворотное (возвратно-поворотное),

• вращательное движение (ротация).

Ниже представлены несколько примеров применения пневматических устройств:

• манипуляторная техника:

- зажим деталей,

- передвижение деталей,

- позиционирование деталей,

- ориентирование деталей,

- распределение потоков материалов;

• производственные операции:

- упаковка,

- индикация,

- дозировка,

- фиксация,

- поворот и переворачивание,

- открытие и закрытие дверей,

- транспортировка материалов,

- вращение деталей,

- сортировка деталей,

- складирование деталей,

- тиснение и прессование деталей.

Рис. 2. Переключение стрелкой двух транспортеров

Рис. 3. Роликовый нож с пневматическим приводом

Пневматические системы используются в технологических процессах:

• пиления,

• доводки,

• формовки,

• контроля качества.

Отличительные особенности и преимущества систем пневмоавтоматики

Доступность воздуха	Воздух имеется практически везде в неограниченном количестве
Транспортабельность воздуха	Воздух может легко транспортироваться по трубам на большие расстояния
Способность к аккумулированию	Сжатый воздух может накапливаться в резервуарах и использоваться по мере необходимости, а резервуары могут легко транспортироваться
Нечувствительность к температуре	Сжатый воздух относительно нечувствителен к колебаниям температуры. Это гарантирует надежную работу пневмосистем даже в экстремальных условиях.
Взрывобезопасность	Сжатый воздух практически взрыво- и пожаробезопасен, что не требует дорогостоящей защиты.
Экологическая чистота	Сжатый воздух без специально распыленного в нем масла не загрязняет окружающую среду.
Простота конструкции	Пневмоэлементы просты в производстве и поэтому недороги.
Высокая скорость	Сжатый воздух перемещается с большей скоростью. Это позволяет получить высокую скорость движения поршня и малое время переключения.
Нечувствительность к перегрузкам	Пневматические инструменты и исполнительные устройства не боятся перегрузки и поэтому могут нагружаться вплоть до полной остановки.

Для того, чтобы точно определить области применения пневмосистем, необходимо также знать и их недостатки.

Подготовка сжатого воздуха	Сжатый воздух должен быть хорошо подготовлен. Иначе возникает опасность быстрого износа пневмоустройств из-за наличия в нем твердых включений и конденсата воды.
Сжимаемость воздуха	Сжатый воздух не позволяет получить равномерную и постоянную скорость поршня.
Ограничения по усилию	Сжатый воздух является экономически выгодным только до определенных давлений. При обычно применяемом производственном давлении 600…700 кПа (6…7 бар) и в зависимости от хода и скорости поршня эта граница лежит в области 40000…50000 H.
Уровень шума	Сброс воздуха в атмосферу сопровождается сильным шумом. Эта проблема решена в настоящее время благодаря применению звукопоглощающих материалов и глушителей шума.

При выборе сжатого воздуха в качестве рабочей среды проводится сравнение свойств пневмосистемы с системами управления, использующими другие виды энергии. Это сравнение должно производиться для всей системы, включая информационную систему (датчики), логико-вычислительную подсистему (процессор) и исполнительную подсистему (распределитель энергии и исполнительное устройство). При этом должны приниматься во внимание такие факторы как:

• требования к выходным характеристикам,

• сочетаемость с другими подсистемами,

• имеющееся оборудование,

• наличие кадров, владеющих специальными знаниями.

Критерии выбора источника энергии для исполнительной части системы.

В качестве источников энергии в исполнительной части системы используются:

• электрический ток,

• жидкость,

• сжатый воздух,

• комбинации перечисленных сред.

Критерии выбора и характеристики системы, принимаемые во внимание при выборе источников энергии исполнительной части системы:

• развиваемое усилие,

• рабочий ход,

• вид движения (поступательное, поворотное, вращательное)

• скорость,

• габариты,

• долговечность,

• надежность и безопасность,

• стоимость энергии,

• удобство эксплуатации,

• аккумулируемость.

Критерии выбора источника энергии для управляющей части системы

В качестве источника энергии в управляющей части системы используются:

• механические устройства,

• электрический ток,

• жидкость,

• сжатый воздух.

Критерии выбора и характеристики системы, принимаемые во внимание при выборе источника энергии для управляющей части системы:

• надежность работы составных частей,

• чувствительность к изменениям условий окружающей среды,

• простота обслуживания и ремонта,

• быстродействие элементов,

• скорость прохождения сигналов,

• габариты,

• долговечность,

• возможность модификации системы,

• затраты на обучение персонала.

Критерии проектирования пневматической системы управления.

Пневматические средства автоматики включают следующие группы изделий:

• исполнительные устройства,

• датчики и входные устройства,

• логико-вычислительные элементы (процессоры),

• вспомогательные устройства,

• модули системы управления.

При проектировании пневматических систем управления должны приниматься во внимание следующие основные требования:

• надежность,

• удобство ремонта и обслуживания,

• стоимость запасных частей,

• простота монтажа и соединений,

• соразмерность стоимости по отношению к предшествующей системе,

• взаимозаменяемость и адаптируемость,

• компактность конструкции,

• экономичность,

• наличие технической документации.

Пневматическая система состоит из цепи элементов различных групп, соединенных между собой определенным образом.

Структура пневматической системы и последовательность прохождения сигнала.

Рис. 4. Последовательность прохождения сигнала

Эти элементы формируют цепь управления для прохождения сигнала (информации) от входа системы (со стороны управляющей части) к ее выходу (к исполнительной части).

Усилитель мощности управляет исполнительным элементом с помощью сигнала, принимаемого от логико-вычислительного устройства (процессора).

Элементы пневматической системы группируются по подсистемам:

• подсистема энергоснабжения (элементы энергоснабжения),

• информационная подсистема (датчики),

• логико-вычислительная подсистема (процессоры),

• исполнительная подсистема (управляющий распределитель и исполнительное устройство).

Элементы системы изображаются с помощью условных графических обозначений, а представление о функциональном назначении элементов дает схема их соединений.

Рис. 5. Схема пневматической системы управления

Распределители могут применяться как входные элементы, логико-вычислительные элементы или усилители мощности. Пример взаимосвязи в пневматической системе элементов различного функционального назначения представлен на рис. 6.

пневмоцилиндр нож транспортер пневмоавтоматика

Рис. 6. Принципиальная схема пневматической системы управления

Размещено на Allbest.ru