4.4. Пневмопривод

Пневмопривод служить для перетворення енергії стиснутого повітря в механічну енергію, яка передається виконавчому механізму.

Оцінка пневмоприводу

Переваги:

1.    Швидке заповнення робочих об’ємів апаратів.

2.    Відсутність потреби в електродвигунах і насосних станціях у кожній окремій машині.

3.    Висока швидкість руху робочих органів.

Недоліки:

1.    Конденсація водяної пари.

2.    Більші, ніж у гідроприводу діаметри циліндрів.

3.    Нерівномірність руху при змінах зовнішніх навантажень.

4.    Неможливість задовільно регулювати швидкості руху, особливо при повільних переміщеннях.

Тиск у пневматичних приводах не повинен перевищувати 0,4...0,6 МПа.

Класифікують пневмоприводи за:

–       принципом дії (поршневі та діафрагмові);

–       напрямком подачі стиснутого повітря в робочі камери (одно- та двостороньої дії).

Розрахункові схеми пневмоприводів показанні на рис. 4.7.

Рис. 4.7. Схеми пневмоприводів поступального руху:

а і б – поршневої однобічної дії; в – діафрагмова пневмокамера

 

Розглянемо схему поршневого пневмоприводу односторонньої дії (рис. 4.7,а).

Сила, що діє на шток при відсутності руху поршня:

де р – тиск в лівій порожнині циліндра;

     – площа поршня;

      – сила опору, включаючи корисне навантаження і сили тертя;

     – зусилля пружини.

Для циліндричної пружини з проволоки круглого перерізу

де  – осьова деформація пружини;

      – модуль пружності другого роду матеріалу пружини;

      – діаметр перерізу витків пружини;

      – діаметр середньої навивки;

     z – число витків.

Об’ємний розхід повітря пневмоприводу

де  – об’єм циліндра на один хід поршня (х – довжина ходу поршня);

    – середнє число ходів поршня за одиницю часу.

Діаметр повітропроводу визначаємо з рівняння:

де  – швидкість потоку повітря (1...2 м/с).

Швидкість руху поршня при ході праворуч

де  – абсолютний тиск в лівій і правій порожнинах циліндра;

      – атмосферний тиск;

    

     де  – площа поршня і штока4

            – сила опору руху поршня.

Розглянемо діафрагмову пневматичну камеру (рис. 4.7,в).

Об’єм стиснутого повітря, потрібного для заповнення камери, визначаємо:

де  – висота конуса (хід штока).

Середня площа діафрагми при зміні її внаслідок заповнення:

Якщо є надлишковий тиск у камері, то осьова сила, що діє на шток  визначається:

де  – опір пружини;

      – сила тертя в ущільненнях.