Пневмодвигатели

По принципу действия и конструктивному выполнению элементы пневмо-систем подобны, за исключением источников питания, соответствующим элементам гидросистем, а часто в обеих системах применяются одни и те же типы этих элементов. '

В частности, преобразование энергии сжатого воздуха в механическую работу производится в этих системах объемными пневмодвигателями вра­щательного (пневмомоторы) и прямолинейного (силовые пневмоцилиндры) движения (рис. 227 и 3). Реже применяются пневмоповоротники (моментные пневмоцилиндры).

Под объемным пневмодвигателем понимается пневмодвигатель, в котором преобразование энергии происходит в процессе попеременного заполнения рабочей камеры рабочим газом и вытеснения его из рабочей камеры.

В качестве объемных пневмодвигателей (пневмомоторов) вращательного движения применяются пластинчатые и шестеренные машины.

Устройство и расчеты компрессоров и пневмодвигателей были рассмо­трены в курсе «Объемные насосы и гидродвигатели».

На рис. 227, а приведена конструктивная схема типового пластинчатого двигателя (пневмомотора) вращательного движения. Сжатый воздух под­водится через канал а корпуса, и далее через отверстия в статоре 2 он посту­пает в соответствующую рабочую камеру мотора, образованную двумя смежными пластинами 3 и поверхностями статора 2 и ротора /, и, действуя на эти пластины, развивает крутящий момент. После того как камера запол­нения отсечется при вращении ротора / от связанных с окном питания каналов b в статоре, наполнение ее сжатым воздухом прекращается. При дальнейшем вращении ротора объем камеры увеличивается (q_x <^ q₂) и рас­ширяющийся воздух продолжает действовать на ограничивающие ее пла­стины, развивая крутящий момент. При соединении камеры, заполненной частично расширившимся воздухом, с каналами с статора 2 воздух удаляется в атмосферу.

Скорость пневмомотора регулируется путем поворота его статора 2, при котором изменяется продолжительность соединения рабочих камер с отверстиями Ь питания, а следовательно, и степень наполнения камер сжатым воздухом. Подобный пневмодвигатель (пневмопривод), в котором регулирование производится путем отсечки потока рабочего газа, называют пневмодвигатель (пневмопривод) с регулированием отсечкой, причем под отсечкой понимается прекращение подачи рабочего газа в рабочие камеры пневмодвигателя в момент, когда еще происходит увеличение их объема.

Работа пневмомотора может протекать и при полном расширении воздуха до давления, близкого к атмосферному, однако в реальных машинах приме­няется частичное расширение, так как полное расширение ведет вследствие значительного понижения температуры к увеличению размеров машины и к обмерзанию воздушных каналов.\

На рис. 227, б представлена конструкция пневмомотора шестеренного типа, который представляет собой пару косозубых шестерен 2 и 3 (угол на­клона зубьев 6—8°), валики которых установлены на подшипниках качения. Для обеспечения работы в условиях плохой смазки применены боковые диски 1 из антифрикционного материала. Смазка шестерен при работе пнев­момотора осуществляется автомасленкой, подающей масло в поток сжатого воздуха, который через кран управления по каналам в корпусе пневмодви­гателя подается к блоку роторов.

В ряде конструкций применены автоматические устройства центробеж­ного типа, ограничивающие максимальную скорость пневмомотора.

На рис. 228 показана индикаторная диаграмма идеализированного про­цесса, в котором наполнение цилиндра происходит при постоянном давле­нии р, равном магистральному, а выпуск — при атмосферном давлении р₀. На участке. 1—2 пути перемещения поршня цилиндр наполняется сжатым воздухом; в точке 2 питание прекращается, и начинается процесс расшире­ния воздуха (кривая 2 — 3 соответствует расширению по адиабате, а кривая 2 — 3' — расширению по изотерме); в точке 3 (или 3') цилиндр соединяется с атмосферой, и давление мгновенно падает до атмосферного р₀ (точка 4), при котором и вытесняется воздух из цилиндра; в точке 5 цилиндр отсоеди­няется от атмосферы, и оставшийся в нем воздух сжимается до давления р';

в точке 6 цилиндр вновь соединяется с рабочей магистралью, и давление в нем мгновенно повышается до давления р в последней; далее процесс повто­ряется.

Действительный процесс отличается от описанного идеализированного. В частности, кривая давления наполнения не строго параллельна оси абс­цисс, а наклонена к ней (на рис. 228 изображена штриховой линией). Кроме того, по ходу поршня она колеблется. Помимо этого, повышение давления при заполнении цилиндра, а также понижение при выпуске происходят не мгновенно, а в течение некоторого времени, которое зависит от различных факторов, в том числе от объема вредного пространства.

Колебания давления в цилиндрах вызываются также наложением про­цессов, происходящих в соседних цилиндрах. Последнее обусловлено тем, что воздухораспределители обычно вы­полняются так, что с рабочей маги­стралью одновременно соединяются не­сколько цилиндров, в одном из которых процесс наполнения подходит к концу, а в другом он лишь начинается. Оче­видно, вследствие этого воздух перете­кает из цилиндра с более высоким дав­лением в цилиндр с меньшим давле­нием, что может служить причиной колебания среднего индикаторного дав­ления.

В соответствий с этим идеализиро­ванная индикаторная диаграмма дает

верхнюю границу эффективности пневмопривода (его максимально возмож­ную работу) без учета потерь сжатого воздуха. Отношение площади фактической индикаторной диаграммы (упрощенный вид этой диаграммы отмечен точеч­ной штриховкой) к площади идеализированной характеризует качество пнев-момотора и называется коэффициентом полноты индикаторной диаграммы.

Среднее значение расчетного крутящего момента пневмомотора может быть вычислено по уравнению

Перепад давления можно для приближенных расчетов принять равным высоте прямоугольника, площадь которого равна площади индикаторной диаграммы.

Скорость вращения ротора пневмомотора регулируется изменением рас­хода сжатого воздуха с помощью дросселя, включаемого обычно во входную магистраль, а крутящий момент — изменением давления, осуществляемым регулятором (редуктором) давления.

Поиск по сайту: