Author: Герц В.Е.
Tags: инженерное дело техника в целом автоматика машиностроение справочник
Year: 1981
Text
.- ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ
v
УСТРОИСТВА
И систFмыI
в машuностроенuu
СПРАВОЧНИК,
Под общей редакцией
д-ра mехн. наук Е. В. ТЕРЦ ·
.
, .
.
" .
.<)
""
, ;
,
\'"
..
МОСКВА "МA1IIИНОСТРОЕНИЕ" 1981
..
ББК 32.965.2
П11
УДК 62.85
Рецевзент д_р техн. наук о. Н. Трифонов
Пll Пневматические устройства и системы в маmинострое-
нии: Справочник/Е. В. rерц, А. И. Кудрявцев, О. В. Лож-
кин и др. Под общ. ред, Е. В. rерц М.: Машинострое-
ние, 1981, 408 с., ил.
В пер.: 2 р. 20 к.
В справочннке прнведены класснфнкацня, конструкции. основные тех-
нические данные пневматических устройств, Н3I'отовляемыХ отечественными
предпрнятнямн. Рассмотрены тнповые схемы пневматнческнх снстем правле-
ння станками, прессами. манипуляторами н друrнми машинами, а также спо-
собы н схемы очнсткн сжатоrо воздуха н смазки пневматнческнх устройств.
Прнведены методы дннамнческнх расчетов н проектнровання пневматнческнх
прнводов \, устройств.
Для инженерно-техннческих работннков, заннмающнХСЯ проектированнем
н эксплуатацней пневматнческнх прнводов н снстем управлення.
30102.021
П 038(01)-81
ББК 32.965.2
6П5.7
21-81.
2404000000
@ Издательство «Машииостроеиие», 1981 r.
t
!
"
1,
f
/
f .. .' .
{
'
r, .. . .
r{
/,1
ПРЕДИСЛОВИЕ
/
/
/
,
С ростом темпа техннческоrо проrресса все БО,'1ьшее внимание уделяется проблеме
энерrетнкн. Поэтому создание новых видов высоко ЭКОНО lИчных машин имеет
особое значение. В этой связи выбор оптимальных по энерrозатра1'а"-'l тпп()в при.
водов требует точных аналитических нсследований н количественных оценок.
При проектированин и расчете прнводов и снстем управления справочные
материалы помоrают инженера"-'l правильно выбрать структурные схемы н кон-
струкции приводов И элементов систем управления, а также их рациональные
параметры из условий энерrоемкости и обеспечения заданноrо быстродействня.
В справочнике прнведено большое чнсло конструкциЙ пневматнческих
устройств различных тнпов, выпускаемых нашей промышленностью, даны све-
дения о рациональных областях их прнменения, а также показаны в виде примеров
некоторые тнпы приводов зарубежных фнрм. Предложены методы динамическоrо
расчета времени рабочеrо цнкла различных пневматических устройств и выбора
нх параметров по сводным rрафикам и справочным матерналам, полученным
с помощью ЭЦВМ. fрафики представлены в безразмерных параметрах, что
позволяет охватнть широкий диапазон нспользуемых па практике устройств.
Для случаев, коrда параметры проектнруемоrо прнвода выходят за рамки пара-
MerpoB указанных rрафиков, в справочнике приведены расчетные уравнения,
по которым инженер сможет составить проrра\IМУ расчетз на ЭЦВМ дЛЯ решения
конкретно поставленной задачи.
В справочнике нзложены современные методы проектирования систем управ-
ления, разработанные на основе общих методов кнбернетики, прнменительно
к классу пневматнческих устройств с учетом особенностей последних. Описаны
схемы и элементы пневмоавтоматики, нзrотовляемые в нашей стране и за рубежом.
Чл. корр. АН СССР К. В. Фра л о в
1.
ВВЕДЕНИЕ
с
"-
'
;
Пневматические системы управлення (ПСУ) наряду с электрнческнмн и rидравли-
ческими системами являются одним из наиБО'lее эффективных средств автоматн-
зации и механизации производственных процессов. Достаточно сказать, что
в наибо. ее развитых капиталистических странах около 30% всех автоматизиро-
ванных процессов оснащено ПСУ.
Оснащение ПСУ машин и оборудования составляет (от общеrо выпуска):
упаковочных машнн до 90%; сварочных н литейных машин до 70%; автоматиче-
ских манипуляторов до 50%; кузнечно-прессовых машин более 40%; уrледобы-
вающих машин более 30%; прачечноrо оборудования до 40%; текстильных и
обувных машин, деревообрабатывающеrо и пищевоrо оборудования 20% [42].
Преимущества ПСУ особенно проявляются при механизации и автоматизацни
с, едующих наиб(JЛее массовых операций: зажима деталей, их фиксации, канто-
вании, сборке, контроле линейных раЗ lеров, транспортировании, упаковке
н друrих, что позволяет нсключить или свести до МИНJ!мума участие человека
в тяжелых н монотонных работах, при ЭТО: производительность труда на этих
операцнях возрастает в 1 ,.5 4 раза.
Широкому внедренню ПСУ в машиностроении способствуют их положитель-
ные качества: относительная простота конструкции н эксплуатацнопноrо обс. у-
живания, а следовательно, низкая стоимость и быстрая окупаемость затрат;
надежность работы в широком диапазоне температуры, высокой влажности и за-
пыленности окружающей среды; пожар 0- и взрывобезопасность; большой срок
службы, достиrающий 10 000 20 000 ч (lO 50 млн. циклов); высокая скорость
перемещения выходноrо звена пневматических исполнительных устройств (ли-
нейноrо до 15 м/с, вращательноrо до 100000 об/мин); леrкость получения и отно-
сительиая простота передачн энерrоносителя (сжатоrо воздуха), возможность
снабжения И,\I большоrо количества потребителей от одноrо источника; отсут-
ствие необходимости в защитных устройствах при переrрузке (пневмодвиrатели
MorYT быть заторможены до полной остановки без опасностн повреждения и
MorYT оставаться нод наrрузкоЙ практически без потребления энерrии).
к: основным недостаткам ПСУ следует отнести сраВНJ!тельно малую скорость
передачи сиrнала на значительные расстояния, сложность обеспечения плавноrо
перемещения рабочнх opraHoB ПНe!Jматических исполнительных устройств при
колебаниях наrрузки н относнтельно высокую стОимость энерrоноснтеля (сжа-
Toro воздуха). Однако для большинства автоматнзнруемых объектов в машино-
строении параметры ПСУ прнемлемы, кроме Toro, указанные недостатки MorYT
быть частично ИЛII полностью устранены путем применения комбинированных
пневмоэлектрнческих или пневмоrндравлических систем управления.
В отечественном машиностроении используются системы, реализованные
на пневматической технике трех уровней давлення: BblcoKoro O,2 1,6 МПа,
среднеrо 0,1 0,25 МПа и ннзкоrо O,OOl O,OI МПа,
Характерной чертой развнтня ПСУ в современном машнностроенин явЛяется
нспользованне пневматнческнх устройств не только в силовых приводах, но
4
I
l
н в снстемах управления для проrраммирования, контроля н управления рабо-
чимН процессами в автоматических линиях, манипуляторах и друrих машинах.
Поэтому важно, чтобы широкий Kpyr работников, занимающихся проектирова-
ннем н эксплуатацией автоматическнх систем, имел четкое представление о вы-
пускаемом отечественными предпрнятиямн пневмооборудованни н о методах
расчета и проектирования ero основных э.жементов. Вместе с тем, несмотря на то
что публикуется большое число статей 11 моноrрафий, посвященных описанню
отдельных пневматических устройств, их прнмененню н расчету [I 4, 13, 20,
23, 27, 32 42], почти полностью отсутствуют справочники, необходимые кон-
структору в ero работе. Цель настоящей работы ознакомитЬ инженерно-
технических н научных работников, занимающихся вопросами автоматнзацнн
в машиностроении, с пневматическнмн устройствами н приводами, с нх возмож-
ностями решать задачи автоматизации производственных процессов,
Авторы стремнлись снабдить инженеров-конструкторов практическимн дан-
нымн по выбору и эксплуатации схем н конструкций пнев !Зтических устройств,
их расчету и проектнрованию, т. е. такими материала;.,ш, которые они моrли бы
нспользовать непосредственно в повседневной работе. Поэтому из Бсеrо MHoro-
образия разработанных и опубликованных методов расчета пневмоприводов
[2, 10, 12, 21, 30, 31, 40] бьтн выбраны такие, реЗУJ1ьтаты которых оформлены
в виде различноrо рода справочных материалов, rрафиков и HOMorpaMM. Одиако
и в этом случае при описании методов расчета авторы старались избежать повто-
рения уже опубликованных данных. Так в rл. 11 помещены новые расчеты, rpa-
фнкн, таблицы и друrие материалы, а на опубликованные работы со справочнымн
материалами даны ссылкн [6, 9]. Этим обстоятельством объясняется некоторая
неравномерность распределения материала между описания 1И методов расчета
различных пневматических устройств: новые сведения изложены в большем
объеме, чем уже известные. Приведено MHoro расчетных rрафиков временн сра-
батывания пневматических устройств с пневмовозвратом, которые ранее совсем
не рассматривались.
Вместе с тем не описаны методы расчета пневмопрнводов н линнй нх связн,
рассмотренные в работах [7, 11, 15, 16] с учетом протекающих в них волновых
процессов, т. е. как системы с распределенными параметрами. Это объясняется
тем, что указанные методы, в результате использования которых разработан
пакет проrра:llМ расчета на ЭЦВМ, пока еще сложно применить в повседневной
работе обычноrо КБ. В справочнике не изложены методы расчета высокоскорост-
ных ударных пневмоприводов [5,8,22,35,39] и приводов вращательноrо движе-
ния [18, 19, 28], что объясняется отсутствием в указанных работах справочных
материалов, охватывающих широкий диапазон параметров примеияемых
устройств.
Вопросами теории и расчета дискретных ппевмоприводов и систем управле-
ния занимаются сотрудники Института машиноведения И;"I. А. А. Блаrонравова,
ВНИИfидропривода и др. [3, 7 9]. Теоретическим и экспериментальным иссле-
дованиям следящих пневмоприводов и автоматизации процессов проектирования
и динамическоrо расчета систем управления посвящены работы ученых Тульскоrо
ПОЛитехническоrо института, МАИ, МВ ТУ им. Баумана и др. [12,26,28]. Про-
ектированием систем управления низкоrо и среднеrо уровня давлеиий, разработ-
кой ориrинальных схем и конструкций элементов струйной н мембранной тех-
ники занимаются Институт проблем упраВ,1Iения, ЭНИМС, НИИТеплоприбор
[14, 17,28,29,33] и др.
Поскольку пневматические системы упраI\ления являются одним из MHoro-
численных видов снстем управления (электрических, электронных, механических,
rидравлнческих н т. п.) при структурном синтезе этих систем испоЛьзуют общие
методы теории управления [17, 24, 25, 37, 42]. Вместе с тем специфическне 01:0-
бенности элементов пневмоавтоматнки позволяют выделить нх в отделЬный
КЛасс, для KOToporo на базе общих методов разработаны методы CTPYKTypHoro
синтеза. Эти методы нзложены здесь только применительно к этому классу систем
управления,
Справочннк состонт нз двенадцатн rлав, в которых описаны пиевматнческне
УСТРОЙства, являющиеся составнымн элементамн пиевмоприводов современных
машнн. Пневматнческне устройства делят на следующие основные rруппы.
5
Исполнительные устройства, предназначенные для преобраЗ0вания энерrии
сжатоrо воздуха в механическую энерrию выходноrо звена привода, воздейству-
ющеrо на рабочий opraH машины. В машиностроении исполнительными устрой-
ствами в большинстве случаев являются пневмодвиrатели. Конструкции пневмо-
двиrателей и их технические характеристики описаны в rл. 2 (rл. 1 посвящена
общим сведениям о рабочем теле, пневмоприводах и их составных элементах).
Методы динамическоrо расчета пневмодвиrателей изложены в rл. 11. Эти методы
MorYT быть применены также и для расчета ряда элементов привода, например
распределителей, управляющих устройств и др.
Распределительные устройства, предназначенные для изменения направле-
ния потоков сжатоrо воздуха в линиях (трубопроводах и каналах), соединяющих
устройства в приводе. Различные типы распределительной и направляющей
аппаратуры описаны в rл. 4 и 5, а пневмолинии в rл. 7.
Управляющие Ijстройства, предназначенные для обеспечения заданной
последовательности перемещения исполнительных устройств в соответствии с за-
данным законом их движения. Совокупность управляющих устройств, т. е. лоrи-
ческих элементов и элемеитов обратной связи (ЭОС) составляет пневматическую
систему. Описанию систем элементов пневмоавтоматики среднеrо и низкоrо уров-
ней давления посвящены т. 8 и 9, а вопросам CTPYKTypHoro синтеза псу rл. 10.
Так как системы управлеиия реаЛизуют на элементах автоматики различных
типов (электрических, rидравлических и пневматических), то необходимыми эле-
ментами в некоторых системах являются преобразователи (см. rл. 3). Для repMe-
тизации элементов привода применяют уплотнительиые устройства (см. rл. 6).
Вопросам очистки сжатоrо воздуха, смазывания подвижных деталей и сни-
жения шума систем посвящена rл. 12.
В справочнике применены единицы Международной системы единиц (СИ).
Так как ряд приборов (манометры, барометры и др.), используемых при эксплуа-
тации пневмоприводов, выпускают со шкалой в единицах устаревших систем
(MKrCC и др.), в справочнике приведены таблицы перевода некоторых наиболее
употребляемых единиц.
rосударственные стандарты приведены по состоянию на 1.01.1981 r.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алимов
ИЫМН схемами.
2. Анализ
217 с.
3. Артоболевский И. И. Механнзмы в современной Техннке. Пневмоrндравлнческне
мехаННЗ:llЫ. Т. 5. М.: Наука, 1976. 848 с.
4. Артоболевский И. И. Теорня механнзмов н машнн_ М.: Наука. 1975. 638 с.
5. Ашавский А. М., Вольперт А. 5/., Шейнбаум В. С. Снловые нмпульсные снстемы.
М.: Машнностроенне, 1978. 200 с.
6. repH Е. В. Пневматическне прнводы. М.: Машнностроенне. 1969. 359 с.
7. repH Е. В., rоrричиани r. В. Дннамнка пневматнческнх снстем машнн С разпет-
Вленнымн лнннямн. Механнка машнн, 1978, ]\/', 54, с. 53 58.
8. rерц Е. В., Долженков Б. С. Выбор параметров быстродействующеrо пневмопрн-
ВОДа. Станкн и инструмент, 1977. ]\/', 4, с. 15 17.
9. repH Е. В., КреЙннн ['. в. Расчет пневмопрнподов. М.: Машнностроенне, 1975.
272 с.
10. rllДропрНВОД н [.lIдропненмоавтоматнка. Кнев: Техн нка. 1971 79. ВЫII. 1 - 1 2.
1000 с.
1 J. rOl'рнчнанн r. в. Дннамнка IIнепматнческих снстем машин. В кн.: Механика
Машнн. Наука. 1978, .111, 53, с. 58 66.
12. Дннамнка н долrовечность машНн. Томск, 1979. 173 с. (Труды TOMcKoro уннвер-
снтета).
13. Дннамнка н. точность функцноннровання тепломеханнческнх снстем. Тула.:
ТПИ, 1 971 1978. 800 с.
14. Дмнтриев В. Н., rрадецкнй В. r. Основы Пllевмоавтоматнкн. М.: Машннострое-
нне, 1973. 360 с.
15. Елимелех И. М. С1'руйные устройства ввода ннформацнн. Л.: Судостроенне.
1972. 219 с.
16. Залманзон Л. А. Теорня элементов пневмОННКН. М.: Наука, 1969. 507 с
17. ЗалмаНЗ0Н Л. А. Спецналнзнрованные аэроrндродниамнческне системы автома-
тическоrо управления. М.: Наука, 1978. 464 с.
18. Зеленецкий С. Б., Рябков Е. д., Микеров А. r. Ротацноиные пневматнческн
двнrателн. Л.: МаШиностроенне. 1978.239 с.
О. Д., rохберr М. М. Пиевмопрнвод н пневмоавтоматнка с нестаидарт-
Фруизе: Илнм, 1970. 264 с.
конструкцнЙ самоходных буровых arperaToB. Фрунзе: Илнм, 1975.
6
19. Зине8ИЧ В. Д., ЯрмолеlIко r. 3., Калнта Е. r. Пнепматнческне Двнrателн tOPHbl!(
машНН. М.: Недра, 1975. 344 с.
20. I(азинер Ю. 5/., Слободкин М. С. Пневматнческне ИСПОЛнительные устройстпа
в системах автоматнчеекоrо управлення. М.: Энерrия, 1972. 72 с.
21. I(ожевников С. Н., Пешат В. Ф. rндравлнческнй и пневматнческнй IIрНВОДЫ
металлурrнческнх машнн. М.: Машнностроенне, 1973. 359 с.
22. I(рейнин r. В., Матвиенко И. В. Выбор параметров пневматнческой встряхнваю-
щей машнны с амортнзацией ударов. Лнтейное пронзводство, 1978, N', 5, с. 10 13.
23. I(озловский А. А., Эйдермаи Б. А. Пневмопрнводы конвейеров н вспомоrатель-
нЫХ механнзмов. Iv\.; Машиностроенне, 1971. 167 с.
24. Лазарев В. r., Пийль Е. И. Сннтез управляющнх автоматов. М.: Энерrня, 1970.
400 с. .
25. Левитская О. Н., Левитскнй Н. И. Курс теорнн механнзмов и машнн. М.; Выс-
шая школа, 1978. 269 с.
26. Мамонтов М. А. Трехконтактная термодинамнка. Тула; ТПИ, 1976. 307 с.
27. Петрокас Л. В. Производнтельность машин-автоматов и сннтез их систем. М.:
МИХМ, 1979. 80 с.
28. Пневматика н !'ндравлнка. Прнводы н снстемы управлення. М.: Машннострое-
нне 1979. Вып. 1 8. 2000 с.
, 29. Пиевматические прнводы н снстемы управлення. М.: Наука, 1971. 298 с.
30. Поrорелов В. и. rазодннамнческне расчеты ппевматнческнх прнводов. Л.;
Машиностроенне, 1977. 183 с.
31. Попов Д. Н. Дннамика н реrулнрованне rндро- н пневмоснстем, М.; Машнно-
строенне, 1977. 278 с.
32. Юдицкий С. А., Таrаевская А. А., Ефремова Т. 1(. Проектнрованне днскретных
снстем автоматнкн. М.: Машиностроенне, 1980. 232 с.
33. Симкин Е. Л. Пневматнческне ручные машнНЫ в судостроеннн. М.; Судострое-
нне, ! 970. 394 с.
34. Andersen В. W. The analysis and desigl1 of pneumatic system N. 1. Wi1ey. 1967.
3 & .
35. Artobolevski 1. 1., Herz Е. У. Analysis al1d syntesis of а Higl\ Speed PHeumatlc
mасl1iпе Drive Месhапism and Machine Theory. Print in Great Britain. 1978, v. 13, р. 293
300.
.. 36. Entwiklung fluidlscher Antriebe ul1d Slеuеruпgеп Berikte уоп der Pachtagung
01hydraulik und Pneumatik. Mainz, Krauskopf-Verl, 1971.205 S.
37. Halm L., Marton 1. Pneumatishe Logike1e!emel1te. Budapest Akacl. Кlado, 1970.
120 S.
38. Multrus У. Pl1eumatische Lоgikеlеlеmепtе uпd Sleuerumgsystcme. Маiпz, Kraus-
kopl- Ver1., 1970. 247 S.
39. Pneumatik hal1dbook. 2 ed. Моrdеп, Епglапd Trade and Techl1. Press. 1968.616 р.
40. Principles al1d theory of репumаtiсs. DuЬ\iп, Еl1g1апd. Tracle al1d Techl1. Preis,
109 P41. ZoebI Н. Апgеwаl1dtе StrбmUl1gS1еhrе iп ol!Jydralllik unc! Pllcumatik. Mainz,
Krauskopf. 1970. 200 S.
42. Hydraulics and Рпеllmаtics, 1972 1980.
,
l
r лава 1
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
О ПНЕВМА ТИЧЕСI(ИХ .
УСТРОЙСТВАХ И СИСТЕМАХ
1,1. СВОЙСТВА ВОЗДУХА
Рабочим телом в пневматических системах управления является сжатый воздух
представляющий собой механическую смесь азота, кислорода (по объему при
мерно 78 и 21 % соответственно) и друrих rазов, содержащихся в небольшом коли-
честве (aproH, уrлекислый rаЗ и т. д.), а также водяноrо пара.
Воздух, содержащий водяные пары, характеризуется абсолютной и относи-
тельной влажностью. Абсолютная влажность определяется количеством водяноrо
пара в единице объема воздуха. Отношение абсолютной влажности к максималь-
ному количеству пара, которое моrло бы содержаться в единице объема воздуха
при тех же температуре и давлении, называют относительной влажностью. На
практике при термодинамических расчетах используют параметры cyxoro воз-
духа. Поправку на влажность вносят только при особых требоваииях к точности.
Основными и наиболее распространенными параметрами, характеризующими
состояние сжатоrо воздуха, являются давление, температура и удельный объем
(или плотность).
Давление р представляет собой силу, действующую по нормали к поверхности
тела н отнесенную к единице площади этой поверхности. Атмосферным давлением
условно принято считать давление, которое уравновешивается столбом ртути
высотой 760 мм, что соответствует среднему давлению атмосферы на уровне моря.
Давление, отсчитываемое от величины атмосферноrо давления, называют избы-
точным иЛи манометрическим. Ero измеряют манометрами и указывают в теХни-
ческих характеристиках пневматических устройств.
В теоретические зависимости всеrда подставляют абсолютное давление,
которое равно CYM !e избыточноrо и атмосферноrо (барометрическоrо) давлений
и яВЛяетсЯ параметром состояния rаза.
В системе СИ единицей измерения давления служит паскаль (Па). Паскаль
равен давлению, вызываемому силой в 1 Н (ньютон), равномерно распределенной
по нормальной к ней поверхности площадью 1 м 2 . 1 Па == 1 Н/м 2 .
Соотношение между основными едииицами давления приведены в
табл. 1.1 [1].
Параметрuом состояния rаза является также абсолютная температура Т,
отсчет которои ведут от абсолютиоrо нуля, лежащеrо на 2730 ниже нуля по шкале
Цельсия, т. е. Т == 10 + 2730, rде 10 температура в rрадусах Цельсия. Абсо-
лютную температуру Т измеряют в кельвинах (К). Эта величина входит во все
термо- и rазодинамические зависимости.
Для измерения температуры наибольшее распространение получила между-
народная стоrрадусная шкала шкала Цельсия (в которой О ОС точка плав-
лениЯ льда, а 100 ос точка кипения воды при атмосферном давлении), приме-
няют н друrие шкалы (см. табл. 1.2) [3],
УдельНый объем представляет собой объем, занимаемыЙ единицеЙ массы
вещества (МJ/Kr)
v == V/m,
rде V и т соответственно объем и масса rаза.
8
Таблица 1.1
Соотиошение между единицами измерения давления
Единнца ЕДиница иэмерения
измерения ! ! I ! мм рт. ст. I
Па KrC/CM 2 бар p,i мм
вад.. С'Т.
1 Па (Н/м') 1 \,02 '10 ' 10 ' 1.45.1.0 ' 7.5.10 ' 0,102
1 Krc /см' 9,81.10. 1 0.98 14.22 735.6 10'
1 бар 10' 1.02 1 14,5 750 1,02.10'
1 psi ...... 6,9.10' 0,07 0,069 1 51,71 703
(фунт-снла/кв.ДЮЙМ)
1 мм рт. ст. 133,3 1,36.10 ' 1,33.10 ' 19.34'10 ' \ 13,6
1 мМ 11ОД. ст. 9,81 10 ' 9,81.10 ' 1,42' 10 ' 7,36.10 ' 1
Величину, обратную удельному объему, называют плотностью
р == l/v == m/V.
Иноrда используют понятие удельноrо Веса, под которым понимают вес B твa
в единнце ero объема
..
'V == pg,
rде g ускореиие св060дноrо падения.
Параметры состояния rаза р, v, Т однозначно связаны между собой урав8..
нием состояния, вид KOToporo в общем случае зависит от свойств rаза:.
F (р, р, 1) == о.
aKOHЫ идеальноrо rаза. Сжатый воздух обычно рассматривают как и деаль-
ныи rаз, т. е. rаз, у KOToporo отсутствуют силы сцепления между молекулами,
а молекулы являются материальными точками, не ИмеюЩИМИ объема. ИдеалЬНЫЙ
rаз подчиняется следующим законам.
Закон Бойля Мариотта: при постоянной температуре rаза pV == сопst,
Закон rей-Люссака: при постоянном давлении V/T == сопst.
Закон Шарля: при постоянном объеме rаза р/Т == const.
Все эти уравнения объединены в одно, которое является уравнением состоя-
ния идеальноrо rаза и называется уравнением Клайрпеона pV == mRT, или для
единицы массы rаза pv == RT.
Таблица 1.2
СоотношеНJtя между 1'емпераТУРНЫМJt шка.,ами
Шкала
Шкала l\.еJJьвина, I I I
Цельсия. Фаренrейта, °F Реомюра. °R
к- ос
I(ельвнна, 1( I 1 I t ОС+273 1 t ор 32 j
+ 273 1,2Бt 01{ +273
I
Цельсня, ос I t Ol( 273 I 1 I t OP 32 I 1,2Бt 01{
1,8
Фаренrейта, °F I 1,8! 0К- 4591 1,8t ОС+32 I 1 I t °R + 32
4
Реомюра, °R O,8t °K 218 0.8t ОС ....2... (t °F 32) 1
4
9
Коэффициент пропорциональности R называется удельной rазовой посто-
янной идеальноrо ri!за массой 1 Kr, совершающеrо работу 1 Дж при повышении
температуры на 1 К. Ero значение зависит только от свойств rаза. Для cyxoro
воздуха R 287 Дж/(кr. К).
Реальный rаз отличается от идеальноrо в основном наличием сил внутреll-
Hero трения. Чем выше плотность реальноrо rаза, тем более он отличается ОТ иде-
a,1bHoro. Динамический коэффициент вязкости 1'Jд, Па. с, который определяется
силами BHYTpeHHero трения, связан с кинематическим коэффициентом вязкости
'II K , м 2 /с, следующей завнсимостью:
'11ft == 1'Jд/р.
Вязкость воздуха зависит от температуры слеДУЮЩИ:lI образом:
1'JДl 1'Jд-(Т 1 /27з)0,75,
rде 1'JД1 динамический коэффицнент вязкости при температуре 273 К (О ОС).
1.2. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
Термодинамическим процессом называют последовательное изменение парi!метров
rаза при переходе ero из одноrо состояиия в друrое.
При описании термодинамическнх процессов используют такие величнны,
как теплоемкость, внутренняя энерrия, энтаЛЬПИЯ, энтропия.
Теплоемкость (Дж/К) есть количество теплоты, необходнмое для наrревания
тела на 1 ос. Удельная теплоемкость теПЛоемкость единицы массы или объема
вещеСТВа. Теплоемкость зависит от характера процесса. Различают удельную
теплоемкость при постоянном давлении (С р ) и при постоянном объеме (Се')' при этом
Ср== c v + R jf;Дж/(кr.К).
Отношение теплоемкостей представляет собой показатель степени адиаба-
тическоrо процесса
k == С р / C v .
Теплоемкость зависит также от температуры, однако в пневмоприводах
колебания температуры относительно невелики и теплоемкость приближенно
можно считатЬ величиной постоянной.
Внутренняя энерrия U представляет собой CYM:\IY кинетической и потенциаль-
ной энерrий 'молекул (атомов, ионов,' электронов). В термодинамических расчетах
используют не абсолютное значение внутренней энерrии, а изменение этоrо
значения в различных процессах. Внутреннюю энерrию единицы массы вещества
и называют удельиой внутренней энерrией. Внутренняя энерrия идеальноrо rаза
состоит только из кинетической энерrии ero молекул и зависит от 'температуры
dU == cvdT. В системе СИ единицей измерения внутренней энерrии является
джоуль (дж).
Энтальnuей I системы называют термодинамическую функцию, равную
сумме внутреиией энерrии и пронзведения давления иа объем rаза
, U + pV
или для единицы массы rаза
i == и + ри.
Эитальпию измеряют в джоулях.
Энтропия 'S системы есть функция ее состояния. Изменение энтропин яв-
ляется признаком обмена энерrией системы с окружающей средой в форме теплоты
dS == dQT/T,
. rде QT теПлота.
Энтропию измеряют в джоулях на rрадус Кельвина.
Первый закон термодинамики представляет собой закОН сохранения и превра-
щения энерrии применительно к термодинамическим процессам и формулируется
следующим образом: подведенная к системе теплота Q (или отведенная от нее)
10
I
j
."
hl.: hl.: I hl.: i\1
'" '" '"
",,,, Е. е Е.
:s: :s: Е. Е 11
"''' '"
",о ,.!' ,,"'- о:; '" "
"'''' "
:<.. 11 11 11 " 11
"''''
:S:'" '" '" '" о:::
<1 <1 <1 "
:;:;: :;:;:
" ' :;:;:
:s: о Co::!' ::; + :;:;: +
@5; '" I "
11 ::; \1 " '"
:I: ::::::o= '"
ca :E .". 1I .". " 1I
'"
o..t::OOo.. '" '"
» .". <о-
'" '"
,-; ,-; х
h h il'
'" I 1 h
.. е I
о '" '" 11 11
<; t:- t:-
" .".
'" " ,,"'- <о- ,>
f-< " "
" 11 11 х
.". "" to-
";: " 11 11 "
h I 11
1 "'-"'- ll " I
<; --:; " «
'" Е. I « с:;: h с:;: h
.. t:. "-"'- I
о <: I I
\о о:; \ 1
.'" <>: I "'-"-
'" е 11 <: "'-"- h <: t:.
11 € ----------- -----------
" 11 J 0:;11
" "'- I !
'" " I "'- II
а \ "'-"'- "" 11 0:;\
'"
" Е. "
p:j h <Е\! 11 I"I 1I
"'- о:; "'-"" 11 "'-
11 11
1I 1\ 11
1I 11
'" :s: ..:'1.: hl.: I "1 ll i 1\
.. :< ;0'1'"
и '"
о:>.",
:<ot.. 11 11 11 I I
=!Ei'" " " I '" " I
и",:< .;:1.;: "-"'- "-"-
; 0:1,;: 1
" "
'" '" 11 11 11 11
CV1 " hlh'
I
'"''""
8 8
8 е "" 1+
+i ..о
o"t
'" '" '" '" ..
:s: '" " ,,
:< :< '" '" '"
:< :< и'" и '" = '"
u и", и'" "'''' '" о g 8
u <IJ", 5 '" о 11
'" "'о ",,,, 11
;:( ,"'" "и [11
о ll ll '" "и
'" " "' о;
t:: '" '" " о "
о" 0"- 0"- "- t:: "-
'" '" '"
:S: :S: :S: <r:
...;
"
'"
::;
"'
\о
"
h
'"
Q
u
u
'"
..
Q
""
"
"
'"
'"
u
'"
'"
"
:!!
'"
'"
:!!
""
'"
..
..
'"
'"
..
u
"
Q.
'"
..
'"
'"
""
'"
><
11
расходуется на иЗменеНие BHYTpeHHeii ilнерrии U системЫ и На Совершени ра-
боты L
dQT == dU + dL
или в удельных величннах dq == du + dl Дж/кr, rде dl == pdи; 1 внешняя
работа rаза. Из уравнения первоrо закона термодинамики как частные случаи
MorYT быть получены уравнения всех ОСновных элементарных процессов, харак-
теристика которых приведена в таб.1; 1.3. Эти процессы протекают при постоян-
ном зна ении теплоемкости, причем ..наиболее общим случаем яВЛяется политро-
пнческнн процесс, характеризуемыи ностоянным показателем Политропы
n === (с р с)/ (c v с).
В уравнении аднабаты pи k == сопst ПОКазатель адиабаты для воздуха k "" 1,4.
В уравненни политропы ри П === сопst показатель Политропы n для различных
процессов может Принимать ЛI?бые число ые значения, но в каждом конкретном
процессе является постояннои величинои.
В большинство приведенных заВисимостей входят велнчины, отнесеНные
к еДИНице массы rаза, при этом предполаrается, что в ходе процесса масса не
меняется. Это необходимо иметь в виду, так как в Пневматических системах имеют
место Процессы с переменноЙ массой воздуха и при их рассмотрении необходимо
ее учитывать так Же, как и энерrию, которая подводится (отводится) с поступа-
ющю! (вытекающим) воздухом.
1.3. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ТЕЧЕНИЯ rАЗОВ
Уравнение неразрывности потока: при установившемся дВижении rаза массовый
расход одинаков во всех сечениях канала
G == pwf == const,
rде w скорость течения rаза; f ПЛощадь поперечноrо сечения канала.
Уравнение Бернулли: для любых сечений потока при устаНОВИВШемся двиЖе-
нии сохраняется cY !Ma напоров CKOpocTHoro ш 2 /2, пьезометрическоrо р/р,
статическоrо gz н потеряниоrо на трение h TP ' т. е.
шу + Pl + ш L Р2
2 p gZ1 == 2"T + gZ2 + h Tp ,
1 Р2
rде Z1 и Z2 высота центра тяжести поперечноrо сечения Потока в сечениях 1 и 2.
Ввиду малой ПЛОтности воздуха статический напор обычно не учитывается,
Если преиебречь теплообменом rаза с окружающей средой, трением между
стенками канала и rазом и ВН'утри rаза, то получим адиабатическое движение,
в котором отсутствуют внешнии теплооб:\lен и внутреннее тепловыделение. В этом
случае Энтропия не меняется н движение называют изоэнтропическим.
Истечение rаза из неоrраниченноrо объема. При ИЗОЭНТропнческом дВиЖе-
Нии rаза при условин истечения из неоrраниченноrо объема (начальная скорость
равна нулю) массовый расход воздуха определяют по формуле, которой часто
ПОЛЬзуются при расчетах пневмосистем,
V [ 2 k+l J .
2k Р2 k Р2
G == fp1 (k 1) RT 1 (-. -) (р;) ,
rде Р1 И Р2 давление rаза в неоrраниченном объеме и в некотором сечении Ко-
pOTKoro канала, куда истекает rаз; коэффициент расхода.
Коэффициент расхода представляет собой отношение деЙствительноrо рас-
хода воздуха к теоретическому. Он учитывает изменение расхода вследствие при-
нятых допущений, и обычно определяется экспериментально.
12
j
I
I
При определенном отношении давлений, называемом критическим, расход
k
( Р р 2 1 ) . === ( k + 2 1 ) -:Н--
достнrает максимальноrо значения
При
k == 1,4
(для воздуха) (J2...) "" 0,528.
Р1 · . б
Процесс истечения rаза при отношении давлении, ольшем чем критическое,
называют подкритическим и расход определяют по приведенной выше формуле.
Если отношение давлен\!й меньше критическоrо, то процесс называют надкриmи-
чески,н и расход определяют по ф ормуле
( 2 ) П V
а* == f k + 1 Р1
2k
(k+ 1) RT 1
I
I
Для воздуха
а* == O,0404 fp1/V т l '
rде G в Kr/c, f в м 2 , Р1 В Па, Т 1 в К.
Различают два вида течения: ламинарное (слои потока движутся равномерно,
не смешиваясь) и турбулентное (частицы движутся в поперечном направлении,
приводя к перемешиванию потока). Переход от одноrо вида течения к .друrому
наступает при опреде.1енных условиях, характеризуемых числом Реинольдса
Re == 2300
Rc == 4r r w == 4r r wp ,
\'к 11 д
rде w средняя по сечению канала скорость течения; rr rидравлический ра-
диус, т. е. отношение площади поперечноrо сечения канала к ero периметру.
Для каналов круrлоrо сечения 'Re === wpd/YIp'" rде d диаметр канала.
При Re < 2300 имеет местО ламинарныи вид течения, пр" Re> 2300
турбулентный,
Числовые значения основных Пара:\!етроВ воздуха приведены в табл. 1.4.
и 1.5.
Таблица 1.4
Чнсловые значення основных пара метров воздуха
I I Чнсловые
Па ра метр I Условия значения
Плотность Р. Kr/M' 1.207
УдельныЙ вес у, Н/м' p 1,013.10' Па 11,82
Удельный объем v, M'/Kr (760 мм рт. СТ.). t 20 ос 0,83
fазовая ПОСТОЯ!lН Я Я, Дж/(ю.. Ю Сухой воздух I 287
Влажный воздух, относительная 289
влажность 80 %
Коэффицнент дннамнческой ВЯЗ-\ t 20 ос I 18,4'10 6
Костн Тi Д , Н. с/м 2
Теплоемкость с р прн постоянном 1.01.10'
давленнн, Дж/(кr' Ю Прн температуре o 100 ос теп.оо-
емкость практически постоянна 0,72, 1 О'
Теплоемкость C v при ПОСТОЯННОМ
объеме, Дж/( Kr' Ю
13
Таблица 1.5
Плотность р воздуха при различных давлении и темпера туре
ДaB. e- Плотность ВОЗДуха, Kr/M', прн температуре, ос
нне
р. 1 О', I I I I I I I I I I
Па О 1 О 20 30 40 fiO 60 70 80 90 100
0,98 1,25 1.21 1,17 1,13 1,09 1,06 1,03 1,00 0,97 0,94 0,92
1,96 2,51 2,42 2,33 2,26 2.19 2,12 2,05 1,99 1,94 1,88 1,83
2,94 3,76 3,62 3.50 3,38 3,27 3,18 3,08 2,99 2,91 2,83 2,75
3,43 4,39 4,23 4,08 3,95 3,83 3,71 3,60 3,49 3,39 3,30 3,21
3,92 5,01 4,83 4.67 4,51 4.37 4,24 4,11 3,99 3,88 3,77 3,67
4,41 5,64 5,44 &,75 5.07 4,92 4,77 4,62 4,49 4,36 4,24 4,13
4,90 6,26 6,04 5,84 5,64 &,46 5,30 5,14 4,99 4,85 4,71 4,59
5,39 6,89 6,64 6.42 6,20 6,01 5,82 5,65 5,49 5,33 5,18 5,04
5,88 7,52 7,25 7,00 6,77 6,56 6,35 6.16 5,98 5,81 5,65 5,50
6,37 8,14 7,85 7,59 7,33 7,10 6,88 6,68 6,48 6,30 6,13 5,96
6,86 8,77 8,46 8,17 7,90 7,65 7,51 7,19 6,98 6,78 6,60 6,42
7,% 9,40 9,06 8,75 8,46 8,20 7,94 7,70 7,48 7,28 7,07 6,88
7.85 10,02 9,66 9,34 9,02 8,74 8,47 8,22 7,98 7,75 7,54 7.34
8,33 10,55 10,27 9,92 9,60 9.29 9,00 8,73 8,48 8,24 8,00 7.80
8,83 11.28 10,88 10,51 10,H 9,84 9,53 9.25 8,98 8,72 8,48 8,25
9,32 11,90 11,48 11,09 10,72 10,38 10,06 9,76 9,47 9,21 8,95 8,71
9.81 12,53 12,09 11,67 11,29 10,93 10,59 10,27 9,97 9,69 9,47 9,17
1.4. СТРУКТУРА ПНЕВМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
И УСТРОЙСТВ
в соответствии с [ОСТ 17752 72 пневматнческая снстема это техннческая
снстема, состоящая нз устройств, находящнхся в непосредственном контакте
с рабочим rазом (воздухом).
Энерrню сжатоrо воздуха промышленных пневматнческих снстем нспользуют
для прнведения в двнжение механнзмов и машнн, автоматическоrо управлення
технолоrическими процессамн, пескоструйной очисткн, перемешнвання растворов,
распылення красок, транспортнрования сыпучнх материалов, дутья в доменные
печн н т. п. Нанбольшее применение энерrня сжатоrо воздуха получнла в пневмо-
прнводах.
Классифнкация промышленных пневмопрнводов по разлнчным прнзнакам
прнведена на рис. 1.1. В КО lПрессорном пневмоприводе сжатый воздух подается
Пневмопрнвод
По
I
По ВОЗМОЖНОСТИ
реrул нрованн я
I
По цнркуляцнн
рабочей среды
I
нсточннку рабочей
среды
I
I
По характеру двнження
выходноrо звена
I
.
L
,'" о
'" <... О
:а 6- :а о <...
" '" " о о
о. о '" '" <... '"
О ... ii", о '"
u '" '" "'''' ii'"
u О. \;j", ... '" ...'"
'" ;>. ... " " О'" '" '"
о. ::о u ;>.'" 0.'" Ef'"
" ;>. " ...'" О'" '" '"
:Е "'''' <... 0.'"
О "':а '"
-<" ;;;:: I::<{ I::'i >Q
Рис. 1.1. Классификация пиевмоприводов
14 ,J
'"
:а
;;
'"
;>.
о.
'"
I j
",,,,
о'"
...'"
;>.::!
",,,,
"'
:Е;>'
",,,,
",о.
U;
'"
о
...''''
;>''''
"",
",::!
:Е '"
o
"';>.
'" '"
0.0.
'"
U::t
'"
:а
:Е
'"
;>.
о.
'"
;>.
<...
'"
cl.
'"'''''''
О;:>:: I !5I1l1aHHilaoJ I
:Е '"
"'''
з:;'" I
E:
"iilоноduоS)лd.L
I I НIJ'аLнmЛIJ'J
,:;; I I
"'''' IЧdLqIJ'Иф
<{'"
""
00
'"
::t
I НIJ'аLНIJ'lЧu е d oIJ' e\1l
<{ Ca:a
о
"'
" ",,,...
о. ",,,'"
" ",,,,о.
о 1::
:Е
"
'"
, '"
1:: I :::'1
о. 0.'"
1::", '"
о"'
6,
;;"''''
::J ij
е:;]:'"
I
6
;; u
",о
"''''
"':Е
1::'"
::'u:a
0"'0.
'" 0.0
..."и
I нiпOlлdИ!tЛlаd
l анiпOl!5IJ'неduен I
I :чdОl.оVilОI\"' НU I
I HIJ'a.L"JHQiI I
оwя:аНll аIЧН.LоdОQОU ' '"
'" u
Ef'"
",,,,
o.Ef
>QS2
I I JЧdilННIJ'НnОVilнанU I
''''
О:а
"'
::r
",о.
... '"
u'"
I аlЧнжннilаdаu
I аlЧнdенонпе.L::J I
..
g:
'"
'"
с.
"
Q
:I!
'"
"
"
"
:;;
...
"
"
:!!
"
t;
.,
"
:;;
"
'"
о
:с
u
О
"!
..;
'"
""
15
в пнев одвиrатель компрессором. В аккумуляторно приводе сжатый воздух
поступает в пнев одвиrатели из пневмоаккумулятора, предварительно заряжен-
Horo от внешнеrо источника, не ВХодящеrо в состав привода. Наиболее широкое
распространение ПРО:vIышленности наШлн маrистральные пнев оприводы,
в которых сжатыи воздух подается в пневмодвиrатели от пнев омаrистрали
(заводской, цехо ой и т. п.), не входящей в состав привода. Пневмопрнводы,
в которых сжаты и воздух из пневмодвиrателя ПОСТУШlет в атмосферу, называют
при одами <;; разо !кнутой циркуляцией. В пневмоприводах с замкнутой циркуля-
циеи сжатыи воздух из пневмодвиrате,1JЯ поступает во всасывающую пневмолинию.
Основные эле \енты, входящие в состав пневмоприводов, приведены
на рис. 1.2.
1.5. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
ПНЕВМАТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
к основным параметрам пневматических устройств относятся условный ПРОХОД,
ди пазон давления, расходная характеристика, параметры унравляющеrо воз-
деиствия, параметры выхода, утечки, время срабатывання, допускаемая частота
включений, показатели надежностИ, размер, масса.
УСЛОВНЫЙ проход характеризует внутреннее проходное сечение пневматиче.
cKoro устройства. Ряды условных ПРОХОДОВ И соотношение между условными про-
ходами и внутренними проходными сечениями устанавливаются СТ СЭВ 522 77.
В пневмоприводах наиболее широко применяют устройства с условными
проходами 2,5 40 мм. При этом по СТ СЭВ 522 77 числовой ряд следующий, мм:
2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 16; 20; 25; 32; 40, Для базовых моделей, как правило,
условный проход выбирают из оrраниченноrо ряда, мм: 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 40.
Условный проход параметр, удобный для выбора размера пневмоаппара.
тОВ различноrо функциональноrо назначения из имеющихся размерных рядов.
Для пневмоаппаратуры мноrих зарубежных фирм основным размерным пара-
метром является размер присоединительной резьбы. Отметим, что условный про-
ход и разыер присоединительной резьбы понятия неоднозначные: при одина-
ковой присоединительной резьбе аппараты MorYT иметь разные условные ПРОХОДЫ.
Условный ПРОХОД аппарата неоднозначно определяет ero расходную харак-
теристнку, которая в зависимости от вида и величины местных внутренних сопро-
тивлений может быть 'различной при одинаковых условных проходах.
Днапазон давленни опредеJшется минимальным и номинальным (максималь-
ным) Значениями. Ряд значений и понятие номинальноrо давления определены
в [ОСТ 12445 80. Под номинальным давлением поннмают наибольшее мано-
метрическое давление, при котором оборудование должно работать в течение
установленноrо срока службы с сохранением пара метров в пределах установлен-
ных норм.
Устройства BbICOKoro давления общепромышленноrо назначення рассчитаны
в основном на номинальное давление 0,63 и 1 МПа. Минимальное давление завн-
сит от конструктивноrо исполнения устройств. В устройствах MorYT при мен ять
эластичные уп.1Jотнения, для rерметизацни которых требуется определенный
перепад давления или усилие прижатия к уплотняемой поверхности. Определен-
ное минимальное давление требуется также для преодоления сил трения при
перемещенин распределительноrо эле ента, преодоления усилия возвратных
упруrих элементов и т. п.
Для пневматических устройств BblcoKoro давления минимальное давление
составляет O,05 O,35 МПа.
Расходная характернстнка проточноrо пневматическоrо устройства опреде-
ляет КО.'IИчество (массу илн объем) воздуха, проходящеrо через Hero в единицу
времени в зависимости от величины и соотношения давлений на входе и выходе
устройства. Расходная характеристика пневматичсских устройств является одннм
из основных параметров, определяющих быстродействие и величину потерь
давления в пневмосистемах.
В настоящее время при меняют три способа задания расходных характе-
ристик:
16
+
1) величиной расхода при определенном перепаде давления и давлеиии на
входе или перепадом давления при определенных величинах расхода и давлении
на входе;
2) rрафиком, выражающим завнсимость расхода от перепада давления при
определенном давлении на входе, илн серией rрафиков для различных значений
давления на входе;
3) параметро , характеризующим rндравлнческое сопротивление устройства.
Прн первом способе определяют расходную характеристику только в одной
точке, прнчем обычно для разных устройств при различных Ус.1JОВИЯХ, что затруд-
няет сравнение и выбор устройств.
Прн втором способе расходную характеристику устройства определяют
достаточНО полно, но при этом требуется большой объем экспериментальных
работ и данные получают в Неудобной для практических расчетов форме.
При третьем способе параметр, задающий расХОДНУЮ характеристику,
удобен прн выборе н сравнении пнев !атических устройств, пересчете величины
расхода для любых условий по простым формулам и определяется эксперимен-
тально достаточно простыми способами. В качестве TaKoro параметра принимается
пропускная способность Ки, представляющая собой расход жидкости, м 3 /ч,
с плотностью, равной 1000 Kr/M 3 , прн перепаде давления на устройстве 0,098 МПа
(rOCT 14691 69).
Зарубежные фирмы задают расходную характеристику параметрами С и
и fv, которые являются аналоrамн пропускной способности Ки, но выражены
в американской и британской системах единиц соответственно.
Правила экспернментальноrо определения пропускной 'способностн Ки
реrламентированы [ОСТ 14768 69 н в части требований к определенню Ки
полностью открытых устройств применнмы для проточных пневматичесКнх эле-
ментов (аппаратуры, трубопроводов и т. п.).
В соответствии сТОСТ 14768 69
Ки QB/V Др ,
rде QB объемный расход воды, м 3 /ч; ДР перепад давлення, Па,
Существуют следующие зависимости меЖJ\У пропускной способностью Ки,
перепадом давления и объемным pacxoдo воздуха, приведенным к нормальным
УСЛОВИЯ I по СТ СЭВ 521 77, т. е. к температуре 293 К (20 ОС) н давленню
101 325 Па:
для подкри тическоrо р ежнма течения
Q === СК и V (Pl Р2) Р2'
,1
t
для надкритическоrо режима течення
Q === СК и pl/2,
rде Рl и Р2 абсолютное давление сжатоrо воздуха соответственно на входе
н выходе, Па; С постоянная (С === 4,70 при Q в /мин Н Ки в м 3 /ч; С == 284
при Q и Ки в л/мин).
Приведенные значения С определены при допущенИИ, что температура на
ВХОДе в устройство равна 293 К. При изменепии температуры на 1 О ос ошибка
расчетов не превышает 2%.
Этот способ определения расходной характеристики позволяет находить
любую величину из четырех Q, Ки, Pl, Р2' Например, на практике часто возникает
задача определения падеНия давления (Pl P2J на устройстве прн заданных давле-
нии Р2 на выходе н расходе Q. Если известно Ки устройства, то
Р1 Р2 === Q 2 c 2 j ( K P2) ,
Друrой типовой задачей является выбор пневмоаппарата, например распре-
делителя, с требуемой пропускной способностью, если известны Q, Pl Н Р2' В этом
случае определяют
Q
Ки С V PJP2
fr
11
и выбирают аппарат с требуемым значением Kv. Последнее выражение может быть
использовано для экспериментальноrо определения К" путем измерения величин
расхода Q воздуха и давления Рl и Р2'. .
Пропускная способность К" цепи, состоящеи из пр.оточных устроиств ( ча-
стков), каждое из которых характеризуется пропускнои способностью Kvi (1 ==
1,2, ..., n), определяется следующим образом: при параллельном соединении
К" == K V l + K V2 +...+ Kvn и при последовательном соединении
1 1 1 1
== + + ... + .
K К;! K 2 K n
Величины С" и fv характеризуют расход воды через устройство соответственно
в rаллонах США и анrлийских rаллонах в 1 мин при перепаде давления
В 1 фунт-сила на кв. ДЮЙЛ<.
Соотношение между Кь, C v и fv приведены в таблице 1.6.
В расчетах пневматических устройств расходную характеристику выражают
также через эффектнвную площадь проходноrо сечення устройства fЭ == /lf,
Тде /l коэффициент расхода устройства; f rеометрическая площадь проход-
ното сечения устройства.
Эффективную площадЬ, м 2 , обычно определяют экспериментально
или
Q рТн
QH == рнТ '
rде QH' Рн> Рн И Т н объемный расход, плотность, абсолютное давление и тем-
пература воздуха при заданных условиях; Q, р, Р и Т то же при рабочих
условиях.
Объемный расход воздуха, который указывается в технических данных
пневматических устройств (при отсутствии специальных отоворок) представляет
собой объем, который заняла бы данная масса воздуха при нормальных условиях.
Под параметрами управляющеrо воздействия понИмают: минимальную вели-
чину усилия, необходимоrо для переключения устройства при механическом
управлении и управлении от оператора; величину давления управления при пнев
матическом управлении; параметры электрическоrо тока и мощность электро-
маrнита при ЭJlектромаrнитном и электропневматическом управлении.
Величина мипимальноrо усилия переключения распределительноrо Э,1емента
(минима.1ьноrо давления управления) складывается из усилия, необходимоrо
для преодоления трения, I! УСИЛИЯ, вызванноrо действием давления на Нераз
rруженные Площади распределите.1ьноrо элемента. В частности, в распредели-
те,1ЯХ с пневматичес!шм возвратом даВление управления должно преодолеть
действие даВления питания, подведенноrо к противоположной, меньшей по пло-
щади стороне поршня привода распределительноrо элемента. В этом случае
в теХНических данных указывается, что давление управления не должно быть
меньше давления питания, или приводится завнсимость первоrо от второто.
Параметры управляющеrо воздействия можно выразить также в виде допу-
скаемото диапазона или номинальных значений давления, расхода, перемеще-
ния, длительности входното сиrнала и др.
Параметры выхода определяют состояние выходното сиrнала в зависимости
от СОстояния входов, изменения давления питания, настройки и т. п. (например,
изменение давления на выходе при изменении давления на входе или расхода
воздуха для редукционных пневмоклапанов; задержка пневматическоrо сиrнала
для ПнеВмоклапапов ВЫдержки времени, длительность выходното импульса для
импульсатора и др.).
Утечки Еоздуха в пневматических устройствах в соответствии
с [ОСТ 18460 73 допускаются только в подвижных соединениях, например, тде
УПЛОТНение осуществляется за счет малоrо зазора (в притертых золотниковых
парах). Величину утечек (расход через уплотнительные устройства) можно выра-
Жать в еДИНИцах расхода воздуха (в случае непосредственноrо измеренИя коли-
чества вытекаемото воздуха) или характеризовать величиной падения давления
(в случае, котда утечку воздуха определяют косвенным методом по падению ето
давления в определенном объеме).
Под времеием срабатывания пневматических устройств обычно понпмают
промежуток времени от момента приложения управляющеrо воздействия (напри
мер, начала роста давления в полости управления) до момента полноrо переклю-
чения рабочеrо ортана или до достижения заданноrо давления в определенном
объеме, подсоединенном к выходу пневматическоrо устройства. Время срабаты
вания устройства зависит от мноrих факторов (конструкции, размера, наrрузки,
длины и сопротивлення линий управления, давления и др.) и в зависимости от
них Может иметь значения от тысячных долей до нескольких секунд.
Время срабатывания пневматических устройств, как и их расходная харак-
теристика, Имеет большое значение, особенно для высокопроизводительноrо
оборудования (манипуляторов, прессов, машин точечной сварки и др.).
Частота включений обычно связана с временем срабатывания (зависит от
тех же факторов) и может достиrать 40 [ц.
Надежиость привода это свойство ПРИЕода выполнять заданные функции,
сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение Tpe
буемоrо Промежутка времени И.1И требуемой наработки. НадеЖность привода
ООусловливается безотказностью, ремонтоприrодностью, соохраняемостью, дол-
rовечностью.
Показателями безотказности привода ЯВ,1ЯЮТСЯ: вероятность безотказной
работы, средняя наработка до отказа или на отказ, параметр потока отказов,
интенсивность отказов. Основным показателем ремонтоприrодности привода слу-
жит Вероятность восстановления в заданный период времени или среднее время
ВосстаНовления. Основным показателем сохраняемости привода является тамма-
fЭ Q
0,454Рlер (Р2/Рl)
Тде Q объемный расход воздуха, приведенноrо к нормальн.ым услов ям (МЗ/МИll);
Рl И Р2 абсолютное давление на входе и вЫХоде устроиства, Па, ер (Р2/Рl)
расходная функция, значения которой приведены на рис. 11.4 и в приложении
работы [2].
Числовой коэффициент в выражении для f' определен при допущении, что
температура на входе в устройство равна 293 К (20 ОС). ри изменении темпе-
ратуры на 1 О ос поrреШНость расчетов не превышает 2 уо .
Если при работе устройства отношение Р2/ Рl изменяется в широких. пределах,
то для уменьшения поrрешности расчетов с использованием расходнои функции
ер (Р2/Рl) данното вида рекомендуется [2] вводить поправочный коэффициент 0,95
fЭ == O,95Qmax
О,454Рlер (P2/Pl)
тде Qmax наибольшее прн данном P значение расхода (соответствующее Haд
критическому режиму течения); ер (Р2/ Рl) == 0,2588.
Выражения для определения эффективной площади f: проходноrо сечения
цепи последовательно и параллельно соединенных устроиств аналоrичны при
веденным выше выражениям для пропускной способности Kv. Пр?пускная спо-
собность, rvr3/ч, и эффективная площадь, м 2 , связаны между собои выражением
Kv == 5.10 4 fЭ.
Иноrда расходные характери-
стики задают длиной эквивалентноrо
трубопровода, т. е. длиной трубопро:
вода, эквивалентноrо по пропускнои
способности данному устройству.
Для приведения объемноrо pac
хода сжатоrо воздуха к заданным
условиям по давлению и температуре
используют зависимости
QH == Q Р/Рн
Таб 1Uца 1.6
Соотношение между Kv' С " и Iv
C v ' f v '
анrлий
Пара- Xv' r алло СКНХ
метр м'jч нов сША rалло-
в МННУТУ НОВ В
МННУТУ
К" 1 I 0.85 1.03
С " 1,17 1 1.20
fv 0,97 I 0.83 1
18
19
процентный срок сохраняемости, основными показателями долrовечности
средний срок службы, средний ресурс, rамма-процентный ресурс.
Определении этих показателей даны в [ОСТ 13377 75 и СТ СЭВ 878 78.
Надежность пневматнческих устроЙств BblcoKoro давления обычно выра-
жается двумя показателями: rамма-процентной наработкой до отказа и raMMa-
процентным ресурсом. В зависимости от принщша действия пневматических
устройств, имеющих циклический (например, у распределителей, лоrических
элементов) или нециклический (у фильтров, редукционных клапанов) характер
работы, наработка на отказ и ресурс выражается в циклах и часах соответственно.
Для пневматических устроЙств циклическо!'о действия ресур обычно находится
в пределах от 3 5 до 10 20 млн. циклов в заВIIСШЮСТИ от назначения и кон-
струкции; для устройств нецнклическоrо деЙСТВI1Я от 5000 до 12 000 ч.
Размеры и масса для большинства пневматпческих устройств являются
одними I1З наиболее общепринятых показателей качества. На практике часто
оценивают не абсолютные их значения, а удельные показатели, представляющие
собой отношение объема (массы) устройства к основному параметру (расходной
характеристике, развиваемому усилию н т. п.).
rде t оп оперативное время работы оборудования; t и календарное время за
учетный период (за смену, сутки и т. п.), состоящее из оперативноrо времени
н времени простоев и пауз в рабочее время.
Общий расход воздуха по цеху или участку определяют за календарное
время t и
i,==n
Q == 1 Z!q!K IiCPIl
i l
rде Z! чнсло потребителей одноrо типа и размера; q! номинальный расход
воздуха на единицу однотипноrо оборудования (см. табл. 1.7) за время t K ; СР!
коэффициент, учитывающий непроизводительные расходы в результате утечек,
периодическоrо заполнения н опорожнения трубопроводов и т. п. (обычно ср, ==
== 1,1 1,3); n число различных потребителей.
Таблuца /.7
Средние значения расхода воздуха и коэф ициента использоваиия
для различных нотребителей
К И == toll/t K ,
I I Давле- Расход Коэффи-
I циен1'
Потребнтель Характеристика I ние. воздуха. ИСПОЛЬЗ0
1 МПа м 3 /мин вания К и
Ковочные и штаМ- I Уснлие, кН:
повочные молотЫ 5 10,0 O,65 0.75
7 13,0 O,60 O,70
10 16,5 O,60 0.70
J5 20,0 O,60 O,70
20 0.6 24,0 O,60 O,70
30 30,0 0.f;o O,70
50 40,0 0.50 O,65
100 55,0 0.40 O,50
120 60,0 O,40 O,50
150 65,0 O,40 0.50
МОЛОТКИ: МОЩНОС1'ь, кВ1':
рубильио-че- O,37 0.51 O,5 O,6 O,6 O,8 O,40 O,50
каННые
клепальные 0.12 O,74 0.7 I,5 O,30 0.45
Сверлильные ма- Нанбольший диаметр
шины сверления, ММ:
8 O,5 O,8 O,50 O,60
10 O,5 O.6 O,6 O,9 O,50 O,60
J3 O.7 I,O O,50 O,60
22 O,9 1.7 O,30 0.50
Шлифовальные Наибольший диаметр
машины Kpyra. мм:
25 O.6 O,8
50 O,5 0,6 I,O I.3
125 1.6 2,1 O,40 0.80
150 1.7 2,2
[аliковерты и КЛЮ Наибольший ди а метр
чи резьбы. мм:
12 14 O,3 O,7
20 22 O,5 0.6 1,2 1.5 O,30 0.60
28 32 1,3 2,5
Напильники \ Мощность I I I
0.15 кВ1' O,5 O,6 O,2 O,3 O,30 O,60
1.6. РАБОЧЕЕ ДАВЛЕНИЕ И РАСХОД СЖАтоrо ВОЗДУХА
Давление, Выбор оптимальноrо рабочеrо давления сжатоrо воздуха для пневма-
тических устройств и систем является одним из важнейших условий их эффектив-
ной эксплуатации. Повышение уровни давления позволяет уменьшить размер
силовых исполнительных устройств при неизменном развиваемом усилии, что
в некоторых случаях имеет решающее значение. Однако, при повышении давде-
ния уве.'lичивается расход сжатоrо воздуха в системах управления и возрастает
шум.
На основании опыта эксплуатации и технических характеристик пневмати-
ческих устройств рекомендуются С,1едующие значения давления на входе: для
пневмоприводов различных машин и систем механизации станков, прессов и т. )1..
O,6 1 МПа и выше, ес.'lИ размер ИСПО.'lните.'lЬНЫХ механиз юв иrрает решающую
роль (например, у пневмоприводов шюrОЭ.'lектродных сварочных машин); для
пневматических систем автоматическоrо упраВ.'lения (построенных на устройствах
BbIcoKoro давлении) 0,4 0,6 МПа; для ручноrо инструмента, трамбовок, вибра-
торов O,4 O,6 МПа; Д.'lЯ форсунок, пескоструйных аппаратов, краскораспыли-
телей, обдувочных сопел, раснушающих устройств O,2 O,4 МПа.
При значите.'lЬНОМ количестве потребите.'lей воздуха с разным уровнем давле-
ния це.тесообразно иметь сети BbIcoKoro O,7 1 Л1Па и выше, и низкоrо O,2
0,4 МПа даВ.'lений, что дает экономию энерrетических затрат на производство
сжатоrо воздуха. Д.'lи снабжения потребителей сжатоrо воздуха давлением свыше
0,8 МПа обычно применяют иНдивидуа.'lьные или дожимающие компрессоры.
При выборе даВ.'lе!шя необходимо принимать во внимание возможные ero
колебания в заводской сети при одновременном ПОДК.'lючении БО.'lьшоrо ЧИС.'lа
потребителей и потери давления при транспортировании воздуха по трубопро-
воду от компрессорной до потребителя. В прави.'lЬНО построенных пневмосетях
предприятий колебания давления обычно не превышают 0,05 МПа, а потери давде-
нии 5 10% От рабочеrо даВ.'lения.
Расход. При опреде.'lенин расхода сжатоrо воздуха обычно применяют сде-
дующий порядок расчета. По ката.'lОЖНЫМ или расчетным данным опреде.'lЯЮТ
расход воздуха Д.'lЯ единицы оборудования каждоrо типа и размера. Д.'lЯ практи-
ческих целей можно пользоваться средними значениями расхода воздуха Д.'lЯ
раз.'lИЧНЫХ потреGите.'lей, приведенными в табл. 1.7 [6] и учитывающими уве.'lиче-
иие утечек в процессе ЭКСfJ.1!уатации, которое может привести к уве.'lичению
первоначальноrо расхода воздуха на 20 30% и более. Расход воздуха, потребляе-
мый пневмоци.'lИНДРОМ, определяют по данным, приведенным в rл. 2.
Для каждой rруппы однотипных потребите.'lей определяют коэффициент
использования
20
21
Продолжение табл. 1.7
Таблица 1.3
Удельный расход 9иерrии на валу комнрессора прн рабочем давленин 0,6 М Па
для производства 1 О м' ВОЗдУха, "рнведенноrо к нормальным условням
Давле- Расход КОЭФФИ-
циент
Потребитель Характеристика ние, воздуха, использо-
МПа м'/мин ваннн К и
- I
Внбра1'ОрЫ I I O,5 O,6 ДО 5,0 I О, 30 О, 4 О
Трамбовки I I O,5 O,6 1 O,50 I,3 I O,20- O,40
Формовочные O,5 O,6 I O,2 O,8 м' O,10 O,30
машиНЫ на одну
опоку
Моторы Мощность, кВт: м'/кВ1':
0,37 1,7 1,8
O,37 o,74 1,6 1,7
O,74 I,10 1,5 1,65 O,10 I,OO
1,20 2,20 I,O I,5
2,20 O,8 I,O
ПодъеМники rрузоподъемность, к Н: м' на 1 м
высоты
ПОДъема:
10,0 О.З О,4
20,0 0,6 O,6 O,7 0,04 0,40
50,0 1,5 1,8
100,0 3,O 3,5
Пистолеты-краско- ПронЗВоДительность O,3 O,4 O,I O,8 I O,50 O,80
распылители O,5 2 м' окрашеиной
поверхности в час
Пескоструйные Днаметр сопла, ММ:
машиНЫ
5 0,8
8 O,3 O,4 2,0 O,40 0,80
10 3,3
12 5,0
Обдувочные сопла Диаметр сопл а, мм:
4 O,3 0.4 0.6 O,10 O,20
8 2,3
Удельный расход энерrии, кВт'ч, прн производнтельностн
компрессора, м'/ч
Компрессор
100 I 200 1 500 I 1000 1 2000 1 5000 1 10000120000150000
Поршневой . 0,98 0,91 0,86 0,83 0,8 0,78 0,77 0,76
Турбокомнрес- 0,86 0,82
сорный 1,77 1,26 1,02 0,91
к rрупповому расходу воздуха следует добавить расход на утечки воздуха
в маrистральных и цеховых воздухопроводах. Утечки воздуха во внешних (ма-
rистральных) воздухопроводах обычно невелики и составляют не более 1 2%
общеrо расхода, в цеховых воздухопроводах потери от утечек составляют 8 10% .
Энерrетические затраты на производство сжатоrо воздуха зависят от мноrих
факторов и MorYT быть оценены по данным, приведенным в табл. 1.8.
Стоимость сжатоrо воздуха, приведенноrо к нормальиым условиям, состав-
ляет, КОП.:
Производительность компрессора,
м'/ч . . . . . . . . . . . . .. 50 000 20 000
Стонмость 1 м' сЖатоrо воздуха O,2 0,5
20 ooo 10000
O,4 O,7
Менее 1 О 000
0.7 I,2
Стоимость 1 м 3 воздуха, получаемоrо от источников питания вентиляторноrо
типа давлением до 104 Па и используемоrо для питания струйных систем управле-
ния, составляет O,OI O,02 коп.
Энерrетические затраты MorYT быть снижены за счет: замены пневмоцилин-
дров двухстороннеrо действия цилиндрами одНостороннеrо действия с возвратом
под действием силы тяжести или пружины; применения пониженноrо давления
в центральной части системы управления и для холостых ходов цилиндров;
орrанизации сетей с различными уровнями давления и др.
1.7. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОМПРЕССОРАХ И ВОЗДУХОСБОРНИКАХ
Число потребнтелей
1(01 .......
2 3 4 6 7 8
0,9 0,8 0,76
10
0,7
12
0,67
15 20
0,6
30 50
0,5
Компрессоры. Основные типы и техническая характеристика промышленных
компрессоров приведены в табл. 1.9 [6], а конструктивные схемы на рис. 1.3.
По применению компрессоры MorYT быть стационарные (установленные на не-
подвижном фундаменте или раме) и передвижные (установленные на транспорт-
ные средства автоприцепы, локомотивы, специальные тележки и др.). На оте-
чественных предприятиях применяют преимущественно поршневые и центробеж-
ные компрессоры, вырабатывающие сжатый воздух давлением O,4 O,8 МПа.
Однако находят применение в ряде случаев и друrие ко:.\прессоры. Мембранные
компрессоры применяют, как правило, для пневматических систем снебольшим
расходом воздуха, в которых не допускается наличие масла в сжатом воздухе.
Для предприятий со значительны,>, расходом воздуха в качестве базовых реко-
мендуется использовать нереrулируемые осевые компрессоры.
В последнее время находят применение также винтовые компрессоры как
для передвижных, так и для стационарных компрессорных установок.
Воздухосборники (ресиверы) обычно устанавливают между компрессором
и воздухопроводной сетьЮ. Они служат для сrлаживания пульсации пОтока
ВОздуха, поступающеrо из компрессора, создания запаса сжатоrо воздуха для
ИСпользования в моменты пиковых наrрузок, для отделения воды и масла, содер-
жащихся в сжатОм воздухе. Воздухосборники особенно необходимы для поршне-
вых компрессоров, у которых выходной поток сжатоrо воздуха имеет большую
Пульсапию. Воздухосборники MorYT бь!Ть вертикальноrо и rоризонтальноrо
3
При определении расхода воздуха для большоrо числа потребителей, работа
которых связана определенной последовательностью в соответствии с заданным
циклом, следует найти для каждоrо потребителя количество воздуха на одно
срабатывание и на цикл, а затем суммировать полученные результаты. Подсчи-
танный таким образом расход за цикл надо умножить на число циклов за время tJ{.
Для определения производительности компрессора или диаметра питающих
воздухопроводов необходимо знать величину максимальноrо одновременноrо
расхода воздуха Qp для rруппы снабжаемых потребителей
{ n
Qp :L z{Q{Ko{CjJ{,
{ 1
rAe КО[ коэффициент одновременности для каждой rруппы однотипных по-
требителей:
22
01
..;
<j
,..
::!
..
'о
<j
....
24
..
Q
""
Q
"
"
..
""
с:
Z
Q
..
н
:!
..
..
..
о:
:!
:!
Z
Q
""
с:
,.
..
,.
..
"
,.
""
..
..
..
01
""
=
g.b ..=z:
i
OE--o
e " :.
",-
'"
""
"'с::
2
"
t::1:
..
,.
..
..,
..
'"
,.
,.
н
..
..
',.
:!
с:
,.
..
..
::а
,.
..
Q
..
..,
о
"
.:
..
'"
..
"
'"
:.::
... . .- v
:l\OO"KO
o..t:::::c:r>,
2 ;f
Cl)f.-<AOO:;
roa;a;t::tQ
o..:E::z: t;::
:."
а;:: .....с о
:: ;:9t
325 o..
3 ; И
u:I a;::;tQtJ
"
1э
"
'"
Ef
'"
:.
'"
'"
'"
t:
I ::r ... х
g
g 8
(t) f-<:a
'" "",
"
C) с:
a:a
\о::: t:::r: Q)
=::r
.;:: '" о"" "'''
"':'0{0 0{
:.
>-.
S
"''''
.о'"
a
.."
о
'"
'"
:::
'"
'"
'о
"
'"
'"
.:
о
"
:О
.о
..
"
о
:.
'"
о
О
'"
'"
"
о{
'"
'"
u
с
о
О
t::1:
""
о
со
...:....:
:о
'"
о
"
"
"
'"
с:
:.
О
'"
'" "':О
:а :Qf.-<
.. .."
" "..
1:'
::Z:E--o f--ItJ
a' 2
о:с »0
t::
ь.ь?'
00",
c:"i1i
",,,,,,,
'"
"00{
0=0
.. "
:rxa;
J:a:C
iEgj :.
2
d>chth
"".."
о "'О{
..g ><
:;; '"
"..':
.."о
;ro:a
o tQ
".. "
Oa;a;::z:
::Gk Q)
(1)",,
'"
"
.:
о
"
:О
А
'"
"
.:
'"
'"
:I:
о
t::1:
""""""
000
d
'"
...."
., roro::r
Q)::r:r'::Z::
:6::z:::z:a;
';!:а;а;!::
"c:F",
3.tt
"'ОХ'--'
о О{:'
;..;,.,
"''''к
:. '"
о'" :.
"о
03К
':.0",
"' ..
00
'" """"
ttJ
=00=
:.::=""
t , . D:::
ctI .QctI
:::
..r::
t
OQ.\ro:I:
:E
.: р.
" . "
с: .о ..
t
........roOOO
::J;;t::
"
:а::о::;о)
'i
Q) b::'
i'8 =
..s. tQ о
"',
"'О
t::
t:>::tJ::z: O
ro ::cf.-<
;;@
"'""
:.::"
'"
'"
=
о{
'"
'"
u
О
О
О
I
""
""о
о"":
00
t::1:t::1:
",,,,
:0:0
a;t
:11....
"",,,
"",,,,
"с:с:
i::'1:'
"и"
"ОК
""",
" о{"
t::OO{
<>
J-.
'"
"
.о
t)",
о'"
='"
i1i"
o
"
o
. . , . .. о
2. S5
Q)ro
.QO'I:ao..O:s::
.. "" с:
а' '"
oOoO
tJtt [--<
t:0ooroO=
:E:I::I::I:::r::
0)!;,,0{'" '"
:s
:д
"','"
.о'"
".:
'" о
.."
О
"',
"'О
t::
::t
&
""
:.::';3
'"
"
.:
о
"
:О
О
'"
u:>
I
'"
'"
:О
<o::t<o:I:o
.. ....а ..
o..... '"
"
00:::0
t::1:t::1: 0{
с:
u
"
",,,,К
:а:а О
....
"":.
.. s=
а;а;ф.....
:zp:::t::o::::;
"1':'1:'5 '"
:S::
OO{"OE
'"
"
о{
:О
"
..",
:S:: =
:."''''
о:.:.
"
о..:.
.:"
'" О{о
"'00
:rc:C"
Л' . Q)
t
=
\c :C::r'
Ос Оctl
tQ :I:
= o=
,g;:r:
.
t::;tJ:Q1::!
o>.f.-<....O
."а; O'nO
.......:I:\C::z:<o::t<
........,
t
--------+. ' "
а)
t
I .
l " J
+ I
и
f'
"/:
fF;
l
o
a;0>. :aa; » tJ
3 ;
::z: 0..0 (t):I: "'""о
ttQ ttQ:s:
:Q:S:: :Q O::
\С P:J О:: ..Q\C P:J
: g. t:
a.ci'.ci 5 Л.а о..
ut;t u tJ:rt C':Ia;
;g g.S
a;
..:a:r f.-<
(.)f.-<:I: со
:a a; :r
=:rt:: ::z:
cJ)t::tJ »
'81:' t)
о.ио.. о
g a;a
::r ;
и'..ь
i!
:>:S:::--==
"''''-&:.
.:.. '"
cr1tJ=o. о
iq " f-o
".:
'"
iE
о
f-o
А
О
О
О
О
'"
I
'"
""
о""
'"
iE
"',
"'О
t::
и=о
C':I :I:t--o
:&
"'""
:'::u
(j)
'"
"
.:
о
"
:О
с)
о)
Рис. 1.3. Конструктивные схемы компрессоров:
а, 6 поршневоrо одноступенчатоrо одностороннеrо И ДВУС1'ороннеrо дейстВия; в pOTa
ционноrо пластuнчатоrо (ав. ас н ан уrлы всасывания, сжатия, наrнетания); 2
ступеней центробеЖllоrо; д мноrОС1'упенча1'оrо oceBoro (1 VJI ступенн)
C':Iо..ь
" "'
ot::
g
.sg:I1
""'"
O =
исполнения. Наибольшее распространение
получили вертикальные, так как они зани-
мают меньшую площадь 11 более эффективно
удаляют заrрязнения.
Для лучшей сепарации масла и влаrи
обычно ввод воздуха делают в средней части
воздухосборника (рис. 1.4), а вывод в верхней
части (при этом входной трубопровод внутри
сборника заrибается книзу). Внутри воз-
духосборника устанавливают переrородки
и.rIИ отбойные ЩИТЫ, заставляющие воздух
изменять направление движения. Объем воз-
дУхосборника определяют в зависимости от
типа и производительности компрессора.
допускаемоrо колебания давления, способа
реrулирования производительности компрес-
сорной установки и характеристики потре-
бителей.
Для сrлаживания пульсации воздуха,
подаваемоrо из компрессора, достаточно
'"
3
:О'"
.:
о о"
t::1: '"
с
00
t::1:c:
'"
:О
'"
'"
u
О
Рис, 1,4, Тиновая конструкцня воздухосборннка
.....
25
а
<j
,..
:1
'"
\о
<j
е-.
26
..
'"
::;
..
о:
..
01
""
'"
...
:;;
z
..
...
"
'"
"
"
""
о
'"
:;;
'"
о:
'"
о{
'"
:;;
'"
'"
"
о(
'"
:о
'"
'"
...
'"
:::
'"
"
""
u
"
:>i
'"
...
"
(5
о:
'"
'"
'"
'"
'"
"
""
...
""
'"
""
"
...
'"
"'-
:.:
о:
..
.:
"
"
'"
'"
""
...
.:
"
о:
'"
о:
"
.:
"
"
'"
'"
о:
'"
"
r;j:
'"
...
о:
"
.:
"
"
'"
'"
...
"
:>i
:J
'"
=
:;
а
'"
"
"
'"
а
,
"
'"
'"
а
'"
...
"
"
3
:о
'"
"
""
=
о
"
р.,
:ь
"
,'"
о
'"
о
о:
'"
"
1::1:
t::
""
"':о
3:>i
"'
О"
"
'"
3
.о
=
"
:>i
'"
"
:r::
'"
'"
3
.о
'"
о
:ь
о:
'"
"
r;j:
'"
...
'"
:>i
'"
'"
"
"'.:
,," о
1::1:
<L
<::
'"
""
=
'"
'"
...
""
"
=
'"
=
""",
"",
... "
00{
t::g
"
'i
а
а
а
а
о
'"
"
'i
о
о
о
"
'i
.о
...
"
о
""
о
.:
"
"
о:
"
0:=
"...
= '"
.о"
о:
,,'"
:>i'"
'" "
"О{
.:"
"""
><
:о
'"
=
о
""
...
"
"
о:
'"
'"
""
=
""
'"
3
.о
'"
"
:>i
=
"
:r::
""
о
"
"
"
12 '"
'"
'" "
& :>i
" =
"""" =
"о
о »
t: :Е
'" '" "
о... '"
2 "
з:JJ
а ::r:
""
о
3
.о
о:
о
'"
'"
3
.о'"
",=
,,=
:>i"
",О:
"",
:r::
':>i
"'о
0:",-
"'''
":>i
"".,
О{"
"'''''
...
"
3
.о
" о:
""О
>- g'"
ё
a; J;
:ТВ-5:
а;
a Q. tQ
..а о f-OI со О
@
Е
..><
:>i=
"'"
"'"
""
=",
"",
S
:>i'"
.,
"
р.,
'"
'"
О
:<
"
"
'"
=
о:
'"
"
"'-
о{
'"
...
:>i
О
.:
о
"
:;;
'"
=
""
=
:>i
'"
'"
><
:о
'"
о
о:
'"
"
х "'
'" о:
;;..-.
" ...
'" "
= ""
...
"
:. О
'" "
" ...
= х '"
= '" о:
>-13
" '"
:>i'"
",,,,
'" "" о:
... "о:
IO :t: со
'" о: 0:>i
::: (t) а;
:r:: '" >Q [;:
х
:о
=
.о
о:
'"
=
о:
о
=
о
'" ..
О
.o:>i
....,
"'"
0=
"""
ОХ
.:'"
O:>i
о
=
""
О
.:
"
"
'"
'"
...
"
:>i
"'''''
"о
'" :<
="
"
,,'"
'"
120:
",,,,
= "
,,""
",О{
'" '"
" ,.
Е->-
о:.
= '"
'"
..
3"
"''''
>->-
i:;x
ё>
",=
""
<::
"о:
@
о"
'" '"
,,'"
":>i"
"'='"
g-
= "
.:",>-
""х
'Q :Q
"...0:
""",,,
...."'"
...."'::r
""'"
'"
iiJ"
g
:Е CO:s:: о
c:: х
а; o::Z: а;
= " ::r
'" =
..а
t; g tQ
g"':>i :;;
е=
"
:>i
'"
О{
о
Х
"''''
о...
""
:r::""
о
ci.
,,"
О{>-
>-х
'"
""3
012
3>-
.0",-
0:",
0-&
"'=
o
=0{
.о
0:"
"':
"'",
"'о
==
"'''
"''''
"""
0>-
is
'"
'"
.:
.,
>-
""
...
"
""
'"
=
"
:s::
1::1::;}
CQ
0:"
.,
= =
::rg
...
12
>-
'"
...
"
...
>-
"
...
о
',!"tQ:s::
:=;..ca;:s::
Е--о CI) Q. r...
CQ:Qr...o..
::;tQCQa;
'" = =
"", '"
=.:
t: C: :;r
>-",-:ох
...="
"=,,,
= g.13 ""
ol:::a:s::
8
<::'"
. ...
". "
"' ...
':120{
o co=
f-o",,,,,,,
'"
.:
u
"
'"
'"
...
.:
'"
"'-
t::
g.t
О{>-О{
>- =
,,'"
",=0:
ЗЭ
.012",
0:>-
о "":;s
","'=
-&"
0=0
=:>i""
.о"''''
о: О{"
" '"
"'0"
=",,,,
=",,,,
:a
""", о
00 "'-
dJO
>-=
""
....,
""
",,\01
"
=0:
x
:О"
= '"
.о",
",,,,
",,,,
dJi5
=x
""",о
t::.:o:
, ,
".о
=0:
...
"'!;;
'"
о:
.00
"'=",
""о
o"':>i
= .,
'"
":>i=
t ::;
'" """
>->ю:а
::r "'-=
"
...
.:
'"
;;S""
..."
=х
'"
:>i ::r
" ""'
0:"
"':о .
",='"
",,,,.:
.:0'"
Gt;
","'"
="''''-
...
о
i:;
о:
"
=
=
о
""
...
.:
'"
о:
'"
:ь
о
""
...
.:
..
о:
'"
'"
'",
'
.. ""
:::а
. "
",=
0:=
"'.:
... ...
5
.:""
0=
I
"'о:
о: '"
(1)=
о
о
'"
о
О{
о:
"
'"
!;;
"
...
=
о
.:
о
""
"'0
.:
"
c\3
о
о
..
о
о
1::1:
'"
о
1::1:
g
о
о'"
O{
.,
0:=
",'"
'"
" .
0:00
"'
'"
О{О
О{
о
"'0
о...
.:"
8
..
о
'"
о"
...
0:,,0
:: a
".:
" ",-"
0:,,=
'" =
'" .
О{- .
о-
o o
...
Oo
.: '" о
о I
o t
>Q
о:
.:
'"
::1
i
'"
'"
>-
о:
"
.:
о
""
"
с:.
'"
\о
<j
!:
'"
::!
:t
'"
'"
'"
'"
Q.
t::
"
:>i
"
...
"
'"
О
'"
'"
'"
"
'"
'"
'"
""
u
,'"
=
""
...
...
'"
""
о:
'"
.:
"
"
'"
'"
""
...
.:
"
о:
'"
'"
'"
.:
"
"
'"
'"
о:
'"
'"
""
О{
'"
...
о:
'"
"
"
"
'"
=
...
'"
:>i
'"
"
=
=
'"
"
=
=
о
""
...
.:
"
о:
'"
"'
...
"
:>i
'"
41
Е""
о
,,;]
о
"""
:>i ...
"'.:
="
.
[;>-
",""
"",
=3
....0
,,=
"'"
"':>i
"''''
о"
.:'"
о
"'- .
...""
':0
".:
,-:
1
'"
'"
'"
=
...
.:
"
...
=
о
.:
о
"'-",
...
;;;1
"''''
(1)0
"
о
'"
I
00
12
=
=
"
=
,
"'-о
""
"
о"
= '"
'"
",,,,
з'"
.o:>i
0:'"
о"
"'6
",1
'
""0
...
о
0:':
",gJ
iiJ=
0:-
'" -
"..,.
O{I
""',
3:>i"
.0",0:
:I::E
"'о
"...
о: о
'" "
="0
" "
о: :о
",12",
"''''
:t
=
0"'0
..."...
о"""
.:"=
... о """,
,J.., t: u::Z:
о
...0
О'"
""
0=
"О{
:;S"",
В-"i
-о
>-
"'-
од
...
"
о
:.
'"
о
...
"
""
'"
:>i
'"
'"
""
'"
b
""о:
"'''
"''''
0>-
=0
tQ
'"
...'"
"'"
""='"
О"'"
""='"
J;o.
»g",
,,"1
","'",
:StQ
=0
"=.0
:>i"'"
","'''
o.3
5
"о...
...","
":;s...
>-"""
"'","
tQ
f-o",,,,
с
t
'"
с
о
о
I
ф
о
о
"',:.Х
="",
""",
"''''12
g-
" ...
",,,,,,
о '"
"''''
::6=::а
",,=0{
"''''''
"''''''''
о"
'"
=..а:а;:
о: """
b5 g t
g.=
"'",""о{
8 @'
о
I
'"
о
о
6
=
'"
0=
"'"
"''''
""=
о
'" о
0:'"
O{:;S
""
"'"
:>i'"
'" х
="''''
" =
g,
""",о:
t::",
u
'"
=
о
'" о
'" '"
= :о
"'''' ""
",,,, '"
tQ
::z:
"""
'-'>-
8-
:>i.o "'.о
Ec G
>Q t:: g
is
'"
='"
"
",3
"'12
""
g",
=>-
,,""
0:.:
:00
=
'"
"'",
"t;
"'о
="':0
"'O{
0:"'"
o:""
...."'"
'"
"
...
"
>-
'"
"
"":;s
f-o""
>-
....
.о"
...""
,,'"
0=
"'=
"''''
о
,,'"
о'"
='"
""
о'"
"'0:
00
"'=
"'''
""'"
g
.о
t@
",,,,
",::r
"
b. 6
o. t'g
12 >-""
::: o.
ffi=
= "'- '"
!::
E-:s::cQCI'J
"'....:
('IjиСОо::
o'Q =
g
f-oI= а;
"'Э ;f
g
5. 5.
I:: :E ..Q
...
"
О
=
'"
о
"
о
=
"
о
...
о
'"
"
""
'"
'"
'"
'"
о:
'"
.о
,,'"
","
о
=
",,,,
.:0
,,"
"о
",=
",,,
...0
.:'"
"'о
",,'"
t::2.
'"
'"
=
'"
'"
:;s
...
'"
\о
'"
""
"
"
:о
'"
'"
о
о:
.о
...
"
'"
'"
:о
'"
...
>-
...
о
"
'"
...
12
'"
'"
о:
'"
"
:r::
ь
<::
х
:о
'"
'"
...
'"
:>i
, "
'"
'"
о:
>Qo:
...
"
"
3
>-
""
"
"'",
о
о:
i::
:>i
"'><
:о
0:=
о"'
""О
...",
"::1
'"
о:
"'о
"''''
'"
... '"
"''''
О{'"
о"
",,,,,
=
=
х
"
...
о
'"
'"
'"
"
""
"
'"
3
'"
'"
""
"
О{
о
"
ro
f!J
"
""
о
""
...
"
>-
о:
о
"'-
...
"
'"
'"
"О:
.."
"'о{
:о'"
",=
..."
"'"
"'.:
о"
Q
>-
""
'"
;;
= ...
" "'-
::r", "
= '" '"
0= '"
.:" "
'" '"
>- =
,, "
= 2
2
0:" '"
>Q 3 :r::
><
'"
.:
О{
'"
о
:>i
о
"'-
"'",
о
"""'-
00
.:'"
",о:
00:
"'>-
"':>i
G
>-"
'"
'"
,,><
"'",
o
"''''
a1
8
0:'
,,"
...0{
,,"
",'
:>i"
",g.
о
0=
.:
"''''
"'''''
О{=
о
:>i
.0
"'':
"'о
t:;...
о'"
"'",
О{=
>-"
... "" '"
"'о'"
",=::r
"',,О
:;So'"
",,,,,,,
a; :t
...='"
'-'0=
"'" ,
00>-
.: "":>i
"'q
=
... о
"":>i
>-:0'"
="
"'Е
",00
"0:,,,-
"'''0{
" '"
"'о'"
'"
::r::r Х tQ
(1)0=0
B g-
(1)t>CI)
OOO::
о О{:; О:
=(1)I 1
o.a;OE--оО
al::
a;::z:o
,g5';
'" '"
::r o.
а5СО co::c:a
E--o :E
",."=o,,,,
o g u o
5G е-= 'з
05 .
:S0:t ::Z:
:в B
0:t(1)соа;CI)О
"",=o::>i:>i",,,,
""
о
.:
'"
о
=
'"
...
"
>-
':0
,,'"
00
=""
О{<::
>-0",
""", "
... >-...
""12
...>-
... '"
" '"
'" ""
"'",'"
:о:;;"
:t
"''''О
""=
"'о-
a;g::a
:!:>Q'g
'"
"'
,,"
\J
"':>i
",,,,
5=><
":о
=...
""
"'о
"'",-
0=
"
=
",=
" '"
... О:
'" '"
0",=
aE.
i::!CQ
.... '"
'" >.'"
:r
",=",
0"0{
.,..:'"
"""''''-
27
установить воздухосборник, объем KOToporo в 25 40 раз превышает объем
цилиндра компрессора. Для компенсации пиковых расходов в момент одновремен-
ной работы lIаибольшеrо числа потребителей объем воздухосборника необходимо
принимать".большим, от 1/120 до 1160 часовой производительности компрессора.
Приведенные данные являются ориентировочными. Более точно, применительно
к конкретным условиям, объем воздухосборника можно определить расчетом
[5]. Назначение, технические требования, основные параметры и размеры воз-
духосборников приведены в [ОСТ 9028 76 и в работе [4].
r лава 2
ПНЕвмодвиrАТЕЛИ
1.8. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПНЕВМАТИЧЕСКИХ
И дРУrих СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
При автоматизации технолоrических процессов и оборудования проектировlЦИК
часто сталкивается с проблемой выбора оптимальной по заданным условиям
системы управления (СУ) и устройств для ее реализации. Для выбора СУ можно
использовать данные табл. 1.10.
Пневматические СУ значительно уступают по скорости передачи сиrналов
электрическим и rидравлическим СУ, но превосходят по сроку службы электро-
контактные и электроrидравлические. rидравлические СУ превосходят электри-
ческие и пневматические по точности и диапазону реrулирования скорости испол-
нительных механизмов. Для более полноrо использования достоинств различных
устройств автоматики в СУ целесообразно в ряде случаев сочетать пневматические
устройства с rидравлическими или электрическими. Так, недостаточные плавность
перемеlЦения пневматических исполнительных механизмов и уровень передавае-
мой МОlЦности MorYT быть устранены применением пневмоrидравлическоrо при-
вода, а недостаточную скорость передачи пневматическоrо сиrнала, особенно
при большой протяженности цепей управления, можно при необходимости ком-
пенсировать использованием электропневматических и элеJ;:ТРОННЫХ СУ.
в пневмодвиrателях энерrия сжатоrо воздуха преобразуется в энерrию движения
выходноrо звена. Они предназначены для приведения в движение рабочих opra-
нов машин, выполнения различных ВСIIомоrательных операций и т. п. Различают
пневмодвиrатели с поступательным движением выходноrо звена; поворотные
с оrраниченным yr.'1oM поворота выходноrо звена; пневм()двнrатели с неоrрани-
ченным враlЦательным движением выходноrо звена (пневмомоторы).
Основные типы пневмодвиrателей, их назначение и области применения при-
ведены в табл. 2.1 [1 13].
Пневмодвиrатели с поступательным движением выходноrо звена разделяют
на поршневые, мембранные, сильфонные, камерные и шланrовые. Наибольшее
распространение получили поршневые пневмодвиrатели, которые называют также
nневмоцилиндрами. Различают двухпозиционные и мноrопозиционные двиrатели.
Поворотные пневмодвиrатели MorYT быть поршневыми или пластинчатыми.
Пневмомоторы по конструктивным признакам разделяют на поршневые, мембран-
ные, пластинчатые, винтовые и турбинные (см. табл. 2.1).
Остановимся подробнее на некоторых наиболее распространенных типах
двиrателей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бурдун r. д. Справочннк по Международной СНС1'еме еднннц. М.: Изда1'е.1hС1'ВО
С1'а нда р1'ов. 1977. 232 с.
2. repH Е. В., I(рейнин r. В. Расче1' пневмопрнводов. М.: МаШННОС1'роенне, 1975.
272 с.
3. I(ириллнн В. А., Сычев В. В., Шейндлнн А. Е. Техннческая 1'ермодинамнка. М.:
Энерrня, 1974. 447 с.
4. Правнла УС1'ройства н безопасной рабо1'Ы сосудов, раБО1'ающнх под давлен нем.
М.: Ме1'аллурrня, 1971. 80 с.
5. Френкель М. И. Поршневые компрессоры. Теорня, КОНС1'рукцнн н основы проек-
1'нровання. Л.: МаШННОС1'роенне, 1969. 744 с.
6. Pneumatfc Handbook. 4 th edition. Trade and Technica1 Press Ltd., Morden, Surrey,
Епg1апd, 564 р.
2.1. ПОРШНЕВЫЕ ПНЕвмодвиrАТЕЛИ
в пневмоцилиндрах происходит преобразование Потенциальной энерrии сжатоrо
воздуха в механическую энерrпю поршня.
. В пиевмоцилиидрах одностороинеrо действия давление сжатоrо воздуха
деиствует на поршень только в одном направлении, в друrую сторону поршеиь
со штоком перемеlЦается под действием внешних сил (рис. 2.1) или пружины
(рис. 2.2). Такие пневмоцилиндры с пр ужинным возвратом обычно используют
Для выполнения небольших перемещений (O,8 1,5) D, так как встроенная пру-
ЖИНа, сжимаясь, значительно снижает усилие, развиваемое поршнем.
В ,?иевмоцилиндрах двустороинеrо действия перемещение поршня со штоком
под деиствием сжатоrо воздуха происходит в двух противоположных направле-
ниях. Пневмоцилиндры этоrо типа нашли наибольшее применение в промышлен-
НОСти. В зависимости от предъяв.'lяемых требований их различают как по кон-
стРУктивным параметрам, так и по схемам соединения с пневматической системой
и атмосферой.
Пневмоцилиндры двустороннеrо действия изrотовляют с ходом поршня от
нескольких миллиметров до 6 7 м. Ход поршня следует принимать из ряда по
[ОСТ 6540 68. Пневмоцилиндры с ходом поршня более (8 10) D обычно изrо-
товляют по индивидуальным заказам, так как для обработки rильз цилиндров
и штоков необходимо специальное оборудоваиие.
На пиевмоцилиндры двусторониеrо действия без торможеиия (рис. 2.3, а)
и с торможением (рис. 2.3, б) диаметром 25 400 мм разработан и утвержден
29
Таблица 2.1
Продолжение та6л. 2.1
Основные типы пневмодвиrателей I их назначение и области прнменения
Двиrатели
1. Пневмодвиrа1'ели
с ПОС1'упа1'ельиым
движеннем выход-
иоrо звена
Поршneвые (пиев-
моцилнндры)
ОДНОСТОРОIIнесо
действия
Одностороннеrо
действи я с пру-
ЖИННЫМ B03Bpa
том
Дву С1'ор он Hero
действия с одно-
сторонним ШТОКОМ
ДВУС1'ороннеrо
дейс1'ВИЯ с дву-
сторонним штоком
Сдвоенные (одно-
илн двусторопнеrо
действня)
Телескоп ичеек не
(одио- нли двусто-
pOHHero действи я)
30
Схема двиrателя
Db=з
[[@р
Область прнменения
. I I
Двиrателн Схема двиrатеЛ1l Область примененпя
М ноеопозиционные
пневмоцнлиндры:
двухпоршне-
вые
Устройства позиционирования,
однопоршневые переключения передач и др у-
с отверстиями rHe. Обеспечиваю1' несколько
в rильзе фиксироваиных положений ра-
бочеrо орса1lа
миоrопоршие-
вые
Пневмоцилиндры CdВ=з Прошивочные, штамповочные,
со 8С троен.н.ьи! ре- маркнровочные, чеканочные
сиверо" н друrне УС1'рОЙС1'ва. Обеспе-
чивают высокую скорость в
одном или обонх направлеииях
Пневмоцилиндры с Транспортирующие устройства
сuБКU.!tt штоко.Н со значительными перемеще-
ннями и требоваии ЯМИ к МИНИ
мальному размеру цнлиндра.
Велнчина перемещений до 20D
и усилий до 45 кВ. Трудно обе-
спеч ИТЬ УПЛО1'нення rнБКОI'О
штока.
Вращающиеся )
пиевмоцилиидры
I одио- нли двус то-
роннесо действня:
с полым и Зажимные устройства станков
сплошным для обработки пру1'ковоrо Ма-
штоком териала и штучных заrотовок
сдвоеНные ) То же, при необходнмос1'И обе-
спечения усилий зажима CBЫ
ше 15 кН или оrраничении раз-
мера по диаметру цилиндров
МеJ.lбранные (одно- Устройства зажимные, фиксн-
или ДВУсторониеrо рующие и друrие с оrраничен-
действи я) I!.. . ной велнчнной перемещения
O,lD M для плоских мембран н
I ., r 0,25D M для мембран с rофром.
. Величина усилий до 30 кН
Подъемники и механизмы, в KO
торых движенне в одну из сто-
рон производится под дейс1'-
БаеМ внешних СИЛ или собствен
носо Веса. Величниа перемеще-
ний до (8 1 О) D и уснлий ДО
30 кН
Зажимные, фнкснрующие. Пе-
реключающие и друrие устрой-
ства. Величина перемещеинй
до (0,8 I,5) D и уснлий O,04
6 кН
Транспортирующие, ПОrрузоч-
по разrРУЗ0чные, зю'кимные и
друrие УС1'ройства. Величина
перемещеиий до (8 1 О) D н
усилий до 45 кН
УС1'ройства с требованнями ра-
веНС1'ва развиваемых усилий в
обе стороны или управления
конечными выключателямн с
нерабочей стороны штока. Ве-
JlИчина перемещений до
(8 10) D и усилнй ДО 30 кН
Зажнмные устройства с оrрани-
ченнем радиальноrо размера
цилнидров. Величина переме-
щений до (0,8 \ ,5) D н уснлий
ДО 60 к Н
Устройства со значительной ве-
личиной перемещення рабочеrо
opraHa при оrраниченном осе-
вом размере цилиндра в нсход-
ном положении
31
продолжение табл. 2.1
I Схема двнrателя I ОБJlасть прнменения
Двнrа1'елн
В да1'чнках н специальных
Сильфонные УС1'РОЙС1'вах с неболь.шой велн-
чнной хода и усилнн
Д.пя зажиМа деталей в НесколЬ
Ка.ltерные кнх 1'очках. Обеспечнваю1' по-
С1'ояННое усилие зажима. при
нзмененнн размера детален
I Траиспортирующне УС1'ройства
ШлаНёовые со значительной величиной пе.
ремещення (до 1 О м н более, прн
небольшнх перемещаемых мас-
сах)
I
I
2. Поворотиые Автома1'нческие маннпуля1'ОРЫ
пневмодвиr аТели
ДвухпоэиL,ионные н заrРУЗ0чные УС1'рОЙС1'ва; уrол
норшневые поворота обычно до 360° (в спе-
I циальиом исполнеНии до
1800°), КРУ1'ящий момен1' до
20 кН,м
1 I
I а>\
Уrол поворота до 3000; крутя-
шиберные щнi\ момен1' до 500 Н. м
. УС1'ройС1'Ва позиционирования
М носопозиционные С1'анков н маннпуляторов прн
(поршневые Н пла- небольших уrлах поворота
С1'ннча1'ые)
...
Ф
3. Пневмомоторы ..... ... ./ ... Прнводы 1'раНСПОр1'еров, лебе-
Шестеренные ДОК комбайнов, сверлильных
машни в уrольной н rорворуд-
t ной промышлениости
32
Продолжение та6л. 2.1
I Схема двиrателя I Область прнменення
Двнrателн
= Прнводы ручноrо ИНС1'румеН1'а,
А ксиально-пориlНе- свермтьных rоловок н друrнх
вые УС1'рОЙС1'в
. I
. Приводы лебедок, конвейеров
РадиаЛhно-поршне- и друrlIХ устройств во взрыво-
вые опасных помещениях, а также
сверлильных машин с ОТНОСИ
1'ельно высокнм КРУ1'ящим мо-
МеНТОМ
М ел,6ранные ПРИВОДЫ1'рубопроводной арма-
1'уры клананноrо 1'нпа
tф I
", ';', I Ручной инструмеи1', сверлиль-
ПластttН'Iатые - :;::S'>,'«', вые и резьбонарезные rоловкн,
rайковер1'Ы н друrне УС1'рой-
ства
/ \ t
Винтовые ; Приводы конвейеров, 1'ранспор-
1'еров н друrнх машии
iT yp6llHI<Me 4[' Прнводы шлифовальных rоло
вок
11 р и м е ч а н н е. Уснлне и крУ1'ящнй момен1' указаны при tабочем давле-
нии 0,63 МПа; D днаме1'р поршня цнлнидра; DM днаме1'р мем раны.
.
2 Е. В. [ерц н др,
33
[ОСТ 15608-----70. Стандарт преду-
сматривает изrотовление пневмо-
цилиндров со следующими видами
крепления: на удлиненных стяж-
ках, на лапах, на переднем и зад-
нем фланцах, на проушине и на
цапфах. Стандартом таКже преду-
смотрено исполнение штоков с внут-
ренней и наружной резьбой на
конце и отверстий для подвода воз-
духа с метрической и конической
резьбой.
Пневмоцилиндры по [ОСТ
15608 70 серийно изrотовляют
Орджоникидзевский опытный завод
пневмооборудования и ряд заводов
отраслей машиностроения. В по-
мощь предприятиям, изrотовля-
ющим пневмоцилиндры, внииrид-
роприводом разработан альбом
чертежей [15].
Основные параметры пневмо-
цилиндров по [ОСТ 15608 70
приведены в табл. 2.2. Теоретиче-
ское усилие на штоке определено
как произведение избыточноrо дав-
ления на площадь поршня (толка-
ющее) или на разность площадеЙ поршня и штока (тянущее). Конструкция
поршневоrо пневмоцилиндра с двусторонним штоком приведена на рис. 2.3, в.
Сдвоенные пневмоцилиндры. В том случае, Коrда диаметр пневмоцилиндра
оrраничен из-за недостатка места, рекомендуют использовать два цилиндра или
более последовательно соединенных между собой и работающих на один шток.
В результате этоrо усилия сжатоrо воздуха, действующие на поршни, склады-
rn
Рис. 2.1, ПНевмоцилинДР ОДНОС1'ороииеrо дей-
С1'вия без нружииы
Рис. 2.2. ПневмоциЛИИДР одностороннеrо дей-
ствия с нружинным возвратом
Таблица 2.2
Техническая хараК1'еРНС1'ика нневмоцилиндров (rOCT 15608. 70)
Диаме1'Р, Усилне на Ш1'оке. Н
мм
Теоретическое ДеЙС1'ВИ1'ельное (не менее)
Q :3 толка" I 1'ЯНУ- I 'fолка I 1'ЯНУ- толка I 1'ЯНУ- I 1'олка- I 1'ЯНУ-
'" Q ющее щее ющее щее ющее щее ющее щее
"-
"1:
'" '" I Давленне, МПа
'" :.:
" о
'" ... I I I
'" :3 0,63 1,0 0,63 1,0
I
25 10 310 260 490 410 240 200 390 320
32 '10 500 450 800 720 400 360 640 570
40 12 790 720 1 260 1 140 630 570 1 000 910
50 16 1 250 1 110 1 960 1 760 990 880 1 560 1 400
63 16 1 960 1 830 3 110 2 910 1 560 1 460 2 480 2 320
80 25 3 170 2 860 5 030 4 540 2 7RO 2510 4 420 3990
100 25 4 950 4640 7850 7360 4 350 4 080 6900 6470
125 32 7730 7230 12270 l] 470 6800 6360 1 0790 10090
160 40 12670 11 870 20 110 18850 11 650 10920 18500 17340
200 50 19790 18560 31 420 28 460 18200 17070 28 900 27 100
250 63 30 920 28 960 49 090 45 970 28 440 26 640 45 160 42 290
320 80 5 О 660 47500 80 420 75 390 46 600 43 700 73 980 69 350
360 80 64 120 60 960 101 780 96 760 60910 57910 96 690 91 920
400 90 79 160 75 150 125 660 119300 75 200 71 390 119370 113 330
34
а)
А-А
А
r
5)
В)
в)
Рис. 2.3. ПнеВМОЦИJJиИДРЫ ДВУС1'ороннеrо дейс1'ВИЯ:
а без ТОРМОЖеНнЯ; б с торможеннем; 8 С ДВУС1'оронним Ш1'оком: е CAIIOeвныА
2*
35
а)
п)
Рис. 2.4. ПиевмOI ИЛИИДРЫ вращаюЩиеся СО снлошиым (а) и нолым (6) штоками
ваются. Конструкцни сдвоенНоrо пневмоцнлиндра представлена на рис. 2.3, е.
В этой конструкции MorYT быть использованы нормализованные детали цилиндров
по [ОСТ 15608 70, кроме штока н промежуточной крышки. Недостатком сдвоен-
ных пневмоцнлнндров явлиетси увеличенне ДЛины цилиндра приблизительно
в том же соотношении, в каком увеличивается усилие.
Вращающиеся пневмоцилиндры примениют в качестве силовоrо прнвода
патронов, оправок и друrих приспособлений, осуществлиющих зажим штучных
заrотовок н прутковоrо материала на токарных, токарно-револьверных и друrих
станках.
Эти пневмоцилиндры подразделяют на следующие типы: односторонНеrо
дейсТВIIЯ , двустороннеrо действия 11 сдвоенные. В зависимости от исполнення
штока вращающиеся цилиндры бывают со сплошным илн полым штоком.
Вращающийся пневмоцилиндр со сплошным штоком (рис. 2.4, а) имеет
муфту 1 подвода воздуха, предохранительное устройство 2 и собственно цилиндр 3.
При сообщении через пневмораспределитель входноrо канала А с маrистралью,
а канала Б с атмосферой, сжатыЙ воздух через канал Т, шариковый клапан б
и канал Д поступает в штоковую полость цилиндра. Отработанный воздух из
штоковой полости проходит по каналу Е, открытому штоком поршня 5 предохра-
нительноrо устройства шариковому клапану 4, каналы Ж, Б и через распреде-
. итель выбрасываетси в атмосферу.
При подаче сжатоrо воздуха из маrистрали к каналу Б сжатый воздух по-
ступает в бесштоковую полость. Штоковая полость через канал А и распредели-
тель сообщается с атмосфероЙ. Предохранительное устройство 2 обеспечивает
автоматическое отсечение (запирание) штоковой и бесштоковоЙ полостей при па-
дении давления на входных каналах А н Б, что предотвращает разжим детали прн
вращающемся шпинделе станка.
Техническая характеристика отечественных конструкций одинарных п-цв
и сдвоенных П-ЦВС вращаlOЩИХСЯ цилиндров по [ОСТ 21821 76 приведена
в табл. 2.3.
Коиструктивная схема вращающеrося пнеВМОЦИЛИllдра с полым штоком
приведена на рис. 2.4, б. В этой конструкции сжатый воздух в полости цилиндра
также ПОДJJОДИТСЯ через муфту 1 подвода воздуха, клапаны 2 и 4 предохранитель-
Horo устройства. Шток поршня 3 выполнен полым, что позволяет пропускать
через цилиндр прутковый материал к зажимной цанrе.
Поршневые позиционеры. Пневмоцилиндры можно использовать в каче-
стве позиционеров, если не требуетси высокая точность отработки положения
(позиции) и если число позиций невелико.
На рис. 2.5, a в показаны схемы соединенни двух пиевмоцилиндров дли по-
лучении трех (1, II, IIf) и четырех (1, II, 1II, 1У) фиксированных положеиий,
причем, четыре позицин получают соединением двух пневмоцилиндров с различ-
ной длиной хода (рис. 2.5, в).
Коиструкция трехпозициоииоrо пневмоцнлиндра, в котором Moryr быть
нспользованы нормаЛ\lЗ0ванные детали цилиндров по rOCT 1560 70, пока3аНА
ЗQ
.,.,
.,.;
"
;:r
:!
..
\о
"
...
.,
....,
00.
.."''''
0:'"
",,,,:>;
"':::<......
'" '"
",,,,О
"="'
., "'"
:>; "1
",E:ju
и",
0:0.
'"
..
со
..
"1:
'"
'"
ос
'"
:::
со
Z
..
"
'"
'"
'"
U
..
..
Ef
2
01
Ef
..
..
..
01
"
..
...
U
'"
..
...
...
"
01
..
01
..
..
01
"
....
...
..
'"
..
..
...
1-
:r:
:i
со
о-
"1:
'"
'"
"=
:::
:::
OJ
"
'"
'"
'"
'"
.,
.,
о-
o'j
'"
о:
:::
U
'"
:=1.
:>;
""
..
:::
I::!
"
OJ
Ef
>.
'"
'"
f-<
:>i
:о
'"
О
'"
"1:
U
"
s-
"
.,
о:
о:
О
f-<
OJ
'"
о:
"
" о:
" '"
Ef '"
1::1:
'"
f-<
:>i
:о
'"
о-
..
'"
'"
"1:
О
"
"
Ef
i2
.,
о:
о:
О
....
О
'--
о
'"
'"
OJ
О
'"
01:
с..>
о
'--
О
'"
о-
.,
'"
'"
"1:
О
"'
с:::
;;;:
..
..
>.
"1-
'"
o
'"
.,
о: S
Q
S
;'Q
;"1:
'"
<D
ci
'"
.,.
ci
'"
<D
О
'"
.,.
'"
'"
<D
О
'"
.,.
о
'"
<D
О
'"
.,.
о
I _
'"
'"
'"
.,.
'"
'"
<D
С,
'"
'"
со)
.,.
'"
'"
"-
'"
'"
""
'"
'"
'"
'"
'"
<D
8'
'"
'"
'"
'"
'"
'"
.,.
'"
'"
ос)
<D
'"
'"
'"
.,.
'"
""
о-
'"
'"
;:;,
о-
'"
'"
'"
'"
'"
с.-
ос)
'"
'"
'"
ос)
'"
'"
сп
'"
'"
'"
'"
'"
.,.
'"
'"
'"
'"
'"
,...
'"
'"
<D
'"
'"
.,.
"-
'"
'"
'"
<D
":
.,.
'"
'"
ос)
.,.
'"
'"
'"
'"
'"
'"
'"
С')
'"
",
'"
'"
'"
'"
'"
'"
'"
'"
"-
"-
'"
'"
'"
'"
'"
'"
ос)
'"
'"
сп
'"
'"
""
о-
'"
'"
":
.,.
'"
'"
.,.
.,.
сп
'"
'"
.,.
.,.
'"
о-
'"
'"
'"
.,,;
'"
о-
'"
'"
'"
'"
'"
'"
со
<D
'"
'"
'"
'"
<D
"-
сп
'"
'"
.,.
сп
'"
'"
сп
'"
<D
ос)
'"
'"
'"
'"
'"
'"
'"
'"
"-
'"
'"
'"
'"
.....
""
'"
'"
<D .
'"
'"
'"
.,.
.....
'"
'"
'"
.,.,
'"
'"
'"
ос)
'"
'"
'"
<D
<D
'"
'"
'"
ос)
'"
'"
<D
.,.,
'"
'"
.,.
<:>
'"
'"
<:>
'"
'"
37
иа рис. 2.5, е. Шток цилиндра 1 закреплен, а шток цилиндра 2 является исполни-
тельным. При подаче сжатоrо воздуха в бесштоковую полость ЦИЛИНдра 1, испол-
нительный шток перемещается вместе с корпусом цилиндра 1, а при подаче сжа-
Toro воздуха в бесштоковуЮ полость цилиндра 2 исполнительный шток переме-
щается в следующую позицию. Таким образом обеспечиваются три фиксированных
положения исполнительноrо штока. Несколько иная конструкция позиционера
(рис. 2.5, д), представляющеrо собой трехпозиционный пневмоцилиндр. Здесь
среднее положение штока обеспечивается при подаче сжатоrо воздуха в оба
воздухоподводящих отверстия 1 и 2, при соединении подводноrо отвер тия 1
с атмосферой шток втяrивается, а при соединении отверстия 2 с атмосферои и от-
верстия 1 с источником давления шток выдвиrается.
Пиевмоцилиндры с rибким штоком. На рис. 2.6 показан пневмоцилиндр,
в котором шток выполнен из стальноrо троса 2 с нейлоновьщ покрытием. Ци-
линдры этоrо типа позволяЮт получать большую длину хода, так как исключается
деформация штока, свойственная цилиндрам с большими ходами. Трос 2 прикреп-
лен к поршню 3 цилиндра и переброшен через ролики 1, установленные в крышках
ЦИЛИНдра. Для уплотнения поршня и троса служат манжеты V-образноrо типа.
К концам троса при креплена каретка 4, служащая для соединения с перемещае-
мыми механизмами. Пневмоцилиндры с rибким штоком можно применять для
различных операций перемещения, хонинrования, шлифования, полирования
и т. п., особенно в том случае, Коrда оrраничено место для выдвижения длинноrо
штока. "
Пневмоrидравлнческие цилиндры. Для получения стабильнои скорости
перемещения штока, что особенно важно в приводах подач режущеrо инструмента
станков, применяlOТ пневмоrидрав-
3 лические цилиндры (рис. 2.7), со-
стоящие из двух цилиндров: пнев-
матическоrо 1 и rидраВJlическоrо 2.
Сжатый воздух подается в пневмо-
цилиндр, поршень KOToporo через
шток передает усилие на поршень
ПНDш 1У
ш
ill.DULJл Ш3-4IJл
[[8В]I I
о) О)
2
а)
<)
Рнс. 2.5. Поршневые позицнонеры
2
J'
Рис. 2.7. Пневмоrидравличе:.
ский поршневой ци'линдр
2
rидроцилиндра; последний, перемещаясь, выдавливает Mac o из одной полости
в друrую по трубопроводу 3. Скорость перемещения поршнеи реrулируют дроссе-
лем с обратным клапаном 4. Скорость реrулируется только при прямом ходе,
Для предотвращения перетечек воздуха в полость rидроцилиндра, а масла в по-
лость пневмоцилиндра, в промежуточной общей крышке рекомендуется преду-
сматривать дренажные отверстия, облеrчающие выход воздуха и масла, перете-
кающих через уплотнения штока, н ПОЗВОЛ\lющие обнаружить утечки.
Удариые пневмоцилиидры, В промышленностн нашли применение следующие
типы ударных пневмоцилиндров:
одностороннеrо действия со встроенным ресивером (рис. 2.8, а), со встроен-
ным ресивером, концентрично расположенным, и золотниковым распреде.1ением
(рис. 2.8, б); двустороннеrо действия (рис. 2.8, в).
Конструкция ударноrо пневмоцилиндра со встроенным ресивероы [17]
показана на рис. 2.8, е. Цилиндр имеет ресивер 1, поршень 3 со встроенным клапа-
ном, бесштоковую 2 и штоковую 4 полости. В исходном положении поршень
давлением ВОЗдуха в штоков ой полости прижат к седЛУ, закрывая доступ сжатоrо
Воздуха из ресивера в бесштоковую полость цилиндра. До начала хода поршня
бесштоковая полость соединена с атмосферой через клапан. Для выполнения
движения необходиыо штоковую полость цилиндра соединить через клапан с атмо-
сферой. В ресивере, предварительно соединенном с маrистралью, давление равно
маrистральному. "
Движение поршня начнется тоrда, коrда давление в штоковои полости
упадет до уровня, близкоrо к атмосферному. На начальном участке хода давление
в бес штоков ой полости поддерживается близким к маrистральному, а в штоко-
вой полости продолжает уменьшаться, приближаясь к аТ lOсферному. На этом
участке Хода обеспечены нанлучшие условия для разrона поршня и связанных
fJt3э : J t
а) 1 о) . б)
1 2 3 "
]E ,:",=-
Рис. 2.8. Ударные
цИJlИндРЫ .
Пltеамо-
z
'1
1
Рнс. 2.6. Поршневои пнеВМОЦИЛИНI\Р
с rибкнм Ш1'ОКО\l1
39
38
2)
с ним частей мехаНизма: маrистральное давление по ОДllу сторону порШIIЯ и атмд-
сфер ное по друrую. Вследствие этоrо поршень быстро разrоняется до скорости
4 7 м/с. При дальнейшем движении поршня давление в ресивере и бесштоковой
полости падает, а в штоковой начинает возрастать. Скорость поршия уменьшается,
ход заканчивается сравнительно плавно, без удара о переднюю крышку. Для
возврата поршня в исходное ПО,70жение сжатый воздух подают в штоковую по-
лость Цилиндра, а ресивер соединяют с атмосферой.
В пневмоцилиндре со встроенным концентрично расположенным ресивером
(см. рис. 2.8, б) рабочая полость сообщается с резервуаром посредством кольцевой
щели 1 в rильзе цилиндра. В исходном положении поступлеНIIЮ сжатоrо воздуха
из ресивера в рабочую полость препятствует уплотнительное кольцо 2 и воздух
поступает только через дроссель 8. К:оrда поршень сдвиrается с места и открывает
щель 1, то через нее поступает воздух и поршень,цилиндра разrоняется.
Рассмотренные типы ударных пневмоцилиндров обеспечивают высокую
скорость движения поршня только в одном направлении. Показанный на
рис. 2.8. в ударный пневмоцилнндр имеет высокую скорость перемещения поршня
в обоих направлениях. Но в отличие от пневмоцилиндра, изображенноrо на
рис. 2.8, а, в нем нельзя обеспечить эффективное торможение в конце хода из за
большоrо объема вредноrо пространства выхлопной полости.
Расчет пневмоцилиндров подразделяют на проектный и поверочный, При
проектном расчете по заданной наrрузке, маrистральному давлению, массе пере-
мещаемых деталей, скорости перемещения поршня определяют диаметр поршня,
штока и подводящих отверстий, расход воздуха и пр опускную способность пневмо-
линии [6]. При поверочном расчете [3, 6] определяют время срабатывания
пневмоцилиндра и возможность торможения поршня (для цилиндров С TOpMO
жением).
Пневмоцилиндры в зависимости от характера применении условно разделяют
на две rруппы: 1) зажимные цилиндры (подпружинивающие, фиксирующие,
прижимные и др.), которые обеспечивают передачу заданноrо усилия после за-
вершения хода или при весьма малых перемещения поршня с «ползучей» ско-
ростью, и 2) транспортирующие цилиндры, развивающие требуемое усилие на
всем пути перемещения поршня.
Диаметр поршня зажимных цилиндров без учета их быстродействия опреде-
ляют, исходя из заданноrо усилия Р 2 (при зажиме или транспортировании).
Результирующая сила, преодолеваемая силами давления, в общем случае
равна сумме значений вредноrо P 1 (сила трения), полезноrо Р 2 сопротивления,
веса Р з поршня и перемещаемых частей привода (при вертикальном положении
Цилиндра), а также силы РО предварительноrо натяжения пружины
"
Диаметр транспортирующеrо цилиндра определяют по следующим фор.
мулам:
для rоризонта льно располож енных цилиндров
V Р2
D==I,13 (1 k ) '
х.Рм тр
для вертикал ьно расположе нных цилиндров
V Р2+РЗ
D == 1,13 х.Рм (1 k Tp ) ,
Х. безразмерны. . параметр наrрузки ' kTP коэ фф ициент, У читывающиЙ
rде ,
потери на трение в цилиндре. .
Ориентировочные значения k1'P для различных величин полезнои наrрузки .
при уплотнении манжетами по [ОСТ 6678 72 и маrистраЛЬНО 1 давлении O,5 .
0,6 МПа приведены ниже:
Р" кН . . . . . . До 0,60 0.60 6,O
k TP . . . . . . . . O,5 O,2 O,2 0.12
Большие значения k Tp принимают для меньших диаметров пневмоцилиндров.
Безразмерный параметр наrрузки . .
6,O 25
O,12 0.08
25 60
O,Og 0.05
Р
Х. == рмР '
rде F площадь поршня. 4........
Для транспортирующих пневмоцилиндров оптимальное значение Х. О, .
+0,5, при Х. > 0,5 время срабатывания цилиндра значительно возрастает, малые
значения Х. ( O,I O,2) свидетельствуют о неэффективном использован. ии пневмо-
цилиндра, но MorYT быть необходимы для получения максимальнои скорости
срабатывания [3, 61.
Максимально допустимые значения х.mах
P 1' МПа
ХmаХ . .
0,3
0,6
0.4 0,5
0,65 0,7
0.6 I,O
0,75
D == 1,13 V Рl+Р2+РЗ ,
О,9рм Ра
Расчетное значение диаметра поршня окруrляют до ближайшеrо по
[ОСТ 6540 68 значения. Рекомендуется окруrлять в ббльшую сторону, OДHa o,
если расчетный диаметр поршня отличается от стандартноrо не более чем на 5 ,
то можно принимать меньшее значение. По полученному расчетному диаметру
и [ОСТ 15608 70 определяют основные конструктивные параметры пневмо-
ЦИЛиндра.
При расчете специальных пневмоцилиндров основные конструктивные
параметры выбирают следующим образом. Ход поршня определяется в основном
требуемым значениям перемещения рабочеrо opraHa, детали и т. п., но при выборе
максимальноrо хода следует учитывать технолоrичность изrотовления rильзы
и штока, устойчивость штока в максимально выдвинутом поло ении и др.
Максимальное значение хода пневмоцилиидров двустороннеrо деиствия реко-
мендуют оrраничивать 8 10 диаметрами поршня. Если треб:rf.'ТСЯ ход, значение
!(OTOporo превышает десять диаметров поршня, то необходимо рассчитать шток на
устОйчивость, определяя по формуле Эйлера критическую силу, выводящую
шток из устойч ивоrо положения
:п;2Е 1 mln
Р кр == (f!l)2 ,
Р == P 1 + Р 2 + Р з + РО.
Диаметр зажимноrо цилиндра одностороннето действия без пружины
тде Рм минимальное абсолютное давление в маrистрали или на выходе редук-
ционноrо клапана; Ра атмосферное давление.
Диаметр зажимноrо цилиндра одностороННеrо действия с пружинным воз-
вратом
D==I,13 . V Р1+Р2+РЗ+РО+СПS ,
О,9рм Ра
тде Сп жесткость пружины; s ход поршия. Здесь для создания запаса при-
нято, что усилие зажима создается при давлении О,9рм, При вертикальном по-
ложении зажимноrо цилиндра нужно учитывать вес Р з .
Иноrда силу трения учитывают посредством коэффициентов, как это пока-
зано Ниже, при расчете транспортирующих цилиндров.
rде Е модуль упруrости материала штока; 1 mlп минимальный момент инер-
ции сечения штока; 1 максимальиая длина выдвинутой части штока; !1
КОэффициент приведенной длины, зависящий от способа закрепления стержни
и места приложения сжимающей наrрузки.
40
4t
Если шт?к не соединен с наrрузкой, то он работает как стержень, жестка,
закреп. еНIIЫИ одни\! концом, и t 2. При соединении штока с наrрузкой и Пере-
мещении наrрузки по направляющим допускаемая критическая сила возрастает,
так как в этом случае шток работает как стержень, закрепленный с двух сторон,
для KOToporo !1 имеет меНьшее значение и лежит в пределах O,5 2 в зависимости
от способа закрепления конца штока и вида направляющих [14].
Диаметр штока D ш определяется условиями ero прочности в наиболее ОПас.
ном сечении и возможным выходом ero из устойчивоrо ПОЛОЖеНия:
D Ш 1,13 V Р
[ар] ,
rде Р максимально воз южное усилие на штоке; [С;р] допускаемое НаПрЯ
жение материала штока на разрыв.
Определив диаметр штока в наибо. ее опасном сечении конструктивно выби-
рают способ крепления и посадочный диа'<lетр под порш нь. Искомый диаметр
штока принимают НескОлько большим посадочноrо диаметра окруrляя ero до'
ближайшеrо по [ОСТ 6540 68 значения. '
Диаметр присоединительных отверстий цилиндров определяется скоростью,
перемещения поршня, объемны.\! расходом, разМероМ крышек и т. п. Существуют
рекомендации по выбору диаметра d п этих отверстий в ЗiШИСИМОСТИ от диаметра
поршня D; для максимальной ско р ости по р шня О з о 5 м/с П р инимаю т d
O,ID. ' , п
Так как предельные скорости движения поршня на практике встречаются
сравнительно редко, нет необходимости во всех случаях устанавливать трубо
проводы и соединения номинальноrо размера. В некоторых случаях этот размер
можно уменьшить, что даст ЭКОНО lИю металла.
Расход Воздуха, приведенноrо к нормальным условиям, определяют по
следующим формулам:
для ЦИЛИНдра односторонНеrо действия с бесштоковой рабочей полостью
Q О, 785D 2 s !!!!!.. п д .
Ра '
для ЦИЛИНдра двусторонНеrо действия
Q O,785(2D2 D )S : п д ,
rде n д число двойных ходов.
Заданный закон движения u поршня пневмоцилиНдра (например, плавное
нарастание скорости, безударныи останов в конце хода, равномерное или равно-
ускоренное двиЖение и т. п.), заданное быстродействие или минимальные размеры
ци:!индра обеспеuчиваются выбором диаметра поршня, проходных сечений напор-
нои и выхлопнои линий, начальноrо объема полостей пневмоцилиндра и др.
Методика выбора параметров цилиндров двустороННеrо действия для без
ударноrо останова и высокой скорости перемещения поршня из условия обеспе-
чения заданноrо или наибольшеrо быстродействия приведена в rл. 11 и в ра-
боте [6].
u Методика выбора параметров цилиндров одностороннеrо и двустороннеrо
деиствия для обеспечения закона движения с плавным нарастанием скорости
перемещения поршня до конца хода или для ero движения с торможением в конце
хода приведена в работах [3, 5, 6, 13].
Методика выбора параметров различных пневмоприводов с установившимся
и неустановившимся движением поршня рассмотрена в работе [6].
Время срабатывания пневмоприводов с выбранными или заданными Пара-
метрами рассчитывают по методике, приведеННой в работах [3, 6] и rл. 11.
Методика расчета пневмоприводов с торможением (со встроенными в крышки
или установленными на трубопроводах тормозными устройствами) приведена
в работах [6, 12], а ударных пневмоцилиндров в работах [5, 13].
42
2.2. МЕМБРАННblЕ ПНЕвмодвиtАТЕшt
Мембранные пневмодвиrатели применяют в зажимных, фиксирующих, переклю-
чающих, тормозных, прессующих устройствах станков, ПрессоВ, сварочных
н друrих машин, в приводах арматуры с тяжелЫми условиями работы, обус.10В-
ленными заrрязненностью окружающей среды, Н!fЗКИМ качеством очистки сжа-
Toro воздуха от механических частиц и влаrи. Преимущества мембранных ци-
линдров малая трудоемкость при изrотовлении, высокая rерметичность ра-
бочей полости, отсутствие необходимости в подаче раСПЫЛf'нноrо масла и низкие
эксплуатационные расходы; недостатки малая величина хода, непостоянство
усилия по ХОДУ, относительНо низкая долrовечность мембран.
Мембранные двиrатели применяют преимущественно односторонНеrо дей-
ствия с пружинным возвратом и без Hero, реже двустороННеrо действия. Мем-
браны MorYT быть эластичные (из резины, резинотканевых и синтетических мате-
риалов) и металлические (из специальных сортов стали, бронзы и латуни толщи-
ной листа O,2 1, 5 мм). В пневмоприводах станков, прессов и друrих машин
применяют, как правило, эластичные мембраны, которые в зависимости от формы
поперечноrо сечения разделяют на плоские и фиrурные.
Плоские мембраны при работе на поверхности не имеют изrибов сечения,
достиrающих 1800, а фиrурные имеют, что дает им возможность сворачиваться
при ходе штока с поверхности опорноrо диска на внутреннюю цилиндрическую
поверхность камеры, при этом обеспечивается относительно больший ход с ВЫсо-
ким механическим КПД. Конструкции мембранных цилиидров с плоской И фи-
rурной мембраной приведены на рис. 2.9.
Диаметр мембраны (в месте заделки) определяют по следующим формулам:
при толкающем усилии
V Р
DM 1,95 2
(1 + 1 + 1) Р М
I
l'
при тяиущем усилии
. v Р + о,785р м D2 ш
DM I,95 2 '
(1 + 1 + 1) Р М
rде Р заданная сила сопротивления на штоке; Рм избыточное маrистральное
давление; D ш диаметр штока (Р и D ш определяют так же, как для поршиевых
0.)
Рис. 2.9. Мембранные пневмо-
двиrатели одиостороннеrо дей
ствия с плоской мембраной (а)
н двусторОllнеrо действня с фи-
rурной мембраной (6)
б)
43
Максимальное значение хода штока устройства с фиrурными мембраиами
приближенно определяют в соответствии с активной частью высоты мембраны
по формуле
}! == Н h з n',
rде Н общая высота меМбраны; h з часть высоты мембраны, находящаяся
в заделке.
Уточненные методы расчета мембранных двиrателей приведены в работах
[3, 6].
На рис. 2.1 О, а 11 б представлены конструктивные схемы сильфOlШЫХ пневмо-
двиrателей с внешним и внутренним ПОДВО!.l.ом .сжатоrо воздуха. о В I1невмодвиrате-
лях первоrо типа (см. рис. 2.10, а) сжатыи воздух через ВХОДНОI\ канал А корпуса
цилиндра 1 поступает в полость Б, вызывая осевое перемещение сильфона за
счет сжатия ero rофрированной части. В пневмодвиrателях BToporo типа (см.
рис. 2.10, б) сжатый воздух через входноЙ канал А опорноrо диска 1 цилиндра
поступает во внутрь сильфона (полость Б), вызывая осевое перемещение за сче
растяжения ero rофрированной части. При соединении полости Б с атмосф рои
сильфоны возвращаются в исходное положение в результате упруrих своиств
материала, из KOToporo они изrотовлены. При использовании сильфонов, изrо-
товленных из материала с низкой упруrостыо (резины, пластиков и др.), для
возврата сильфона в исходное положение требуется установка пружин.
Сильфонные пневмодвиrатели при меняют для получения относительно He
больших перемещений при высокой rерметичности. Они обладают значительнои
работоспособностью в сравнитеJIЬНО широком диапазоне температуры окружа-
ющей среды. Рекомендуемая величина максимально ,о перемещення в одну сто-
рону: металлических сильфонов 5 15% ero своБОДНОИ длины, резиновЫх сильфо-
нов до 50%. При повышенных требованиях к долrовечности изменениuе длины
сильфонов должно быть в 2 2,5 раза меньше максимально допустимои дефор-
мации.
В сильфонах с внешним подводом сжатоrо воздуха допустимое давлеиие на
25 30% выше, чем у СИJIЬфОНОВ с внутренним наrружением [2]. Сильфоны из-
rотовляют из латуни, коррозионно-стойкой стали и друrих металлов, а также
из резины и упруrих синтетических материалов. В пневматических СИЛЬфОНIIЫХ
двиrателях нашли применение сильфоны с наружным диаметром от 16 до 100 мм.
Усилие, которое может развить сильфон при своем перемещении,
р -=' n ('в + ,н)2 р c 1 h,
4 А
rде 'в и 'н внутренний и наружный ра-
диусы сильфона; р давление сжатоrо
Воздуха, воздействующее на сильфон;
C 1 жесткость сильфона; h текущее
значение перемещения сильфона.
Жесткость сильфонов Cl' выпуска-
емых отечественноп промышленностью,
Приведена в технических условиях.
Таблица 2. 4
Маас:нмальныll ХОД ШТОка двиrателеА С ПЛОсКИ- меморанамн
Ход штока прн маrистральном
,1\авленни, МПа
Мембранный Двнrатель
0,4 I 0,5 I 0,6 I 0,8
Одностороннеrо действня O,08D M O,10D M O,12D M O,15D M
Двустороннеrо действня O,06D M O,08D M O,10D M O,12D M
2.3. СИЛЬФОННЫЕ ПНЕвмодвиrлТЕЛИ
цилиндров); l == Do/DM коэффициент; Do диаметр опорноrо диска; DM
диаметр мембраны в месте заделки.
Коэффициент l обычно принимают в пределах O,6 O,8. При меньших зна-.
чениях l усилие, развиваемое мембранным цилиндром, более равномерно в пре-
делах хода ШТОКа, но эффективная площадь мембраны и развиваемое усилие
на штоке уменьшаются.
Не рекомендуется выбирать Bl> 0,8, так как это приводит к умеиьшению
хода штока и увеличению иелинейности статическОй характеристики мембраны.
Толщина плоских резиновых мембран без rофра [7]
р D (1 в2 )
6==0,175 М М \ 1 ,
['t cp ]
rде ['t cp ] допускаемое напряжение на срез,
Для листовой резины с прочностью на разрыв 5 МПа при использовании
ее с одной тканевой прокладкой можно принимать значения [Т ср ] В зависимости
от тОЛщины резиновых мембран, приведенные ниже:
<'\, мм . . .
['ср]' МПа
2,7
3,0
7,0
2,1
5,0
2,4
Величину хода штока определяют в зависимости от допустимоrо проrиба
плоской мембраны. Чрезмерное увеличение проrиба приводит к снижению уси-
лия, снимаемоrо со штока вследствие потерь давления на растяжение, и сниже-
нию долrовечиости мембраны.
В табл. 2.4 даны рекомендуемые значения максимальноrо хода штока мем-
бранных цилиндров с плоскими меыбранами в зависимости от избыточноrо ма-
rистральноrо давления.
Для плоских штампованных мембран с rофром максимальное значение про-
rиба рекомендуется принимать не более (O,20 O,25) D M .
Камеры с фиrурными мембранами можно рассчитывать по формулам, при-
веденным для поршневых цилиндров со следующими дополнениями.
Диаметр мембраны
DM == D K + 2 (6 + '),
rде D K активный диаметр мембраны; 6 толщина мембраны; r внутрен-
ний радиус переrиба фиrурной мембраны. Активный диаметр мембраны опре-
деляют по формулам для диаметра D поршневоrо цилиндра. Толщина фиrурных
мембран с тканевой прослойкой из нейлона, дакрона, стекловолокна и друrих
равных им по ПрОЧlIOСТИ материалов обычно равна 0,5 1 мм для давления до
1,0 МПа. Радиус r принимают O,9 1 мм для мембраи диаметром в месте заделки
до 60 мм и толщиной 0,45 мм; , == 1,5 --;-. 1,75 мм для мембран диаметром
заделки от 100 мм и более и толщиной O,55 I,O мм.
Диаметр опорноrо диска
Do == D K 2 (6 + т).
2.4. ПОВОРОТНЫЕ
ПНЕвмодвиrлТЕЛИ
Поворотные пневмодвиrатели предназна-
чены для поворота на оrраниченный уrол
рабочих opraHoB автоматизируемых объек-
тов [9, 10]. В зависимости от конструкции
14
5
2.
3
"
а)
РНС. 2.10. Снльфонные
телн
;;
z
t "5
5)
пневмодвиrа-
45
<r
Таблица.2.5
Техническая характеристика ПОБОрОТНЫХ пневмодвиrа телей
типа ПДП (номинальное давленне 1,0 МПа)
Рис, 2.11, ДВУХПОЗНЦИОНl1ыl! ПовоРотныl! Пневмодвиrатель 1'нпа пдп
I '" '" '" '" <:>
00
'" '" 00 .... '" '" 00 ....
<:> 00 00 '" '" "" 00 .... С',
00 ci 00 .... о; о; "" ci ci
ci ci v) "" '" '" ci ci '" <:>
ci '" v) '" о; '" '" '" <:>
'" '" '" м '" '" ф ф ci ci
Парамстр '" c'i c'i ф '" '" .,; .,; .,. .,.
u u o:i o:i U u ";' СО, U u
"" "" .;, "" "" "" "" .;, "" С',
t:: t::
t:: t:: t:: t:: t:: t:: t:: t:: t:: t:: t:: t::
Крутящнй 1 О 20 32 63 80 80 160 160 250 250 I 400 400
момент на
валу двиrа-
теля прн
номинальном
давлен и и
воздуха, Н. м
Уrол ПОВО 180 180 180 180 180 270 180 270 180 270 180 270
рота вала
двнrател я,
rрад
Масса, Kr 4,5 11 8 18 12 18 28 32 20 25 35 42
Размеры, мм: 370 [518 642 518 642 635 795 635 795
длина 300 300 370
шнрина 115 180 132 193 166 165 224 224 200 200 270 270
высота 55 65 70 80 80 80 90 90 118 ) 118 128 128
.
рабочеЙ камеры их Подразделяют на поршневые и пластинчатые. Пп коли-
честву фиксированных ПОЛожений выходНоrо вала они MorYT быть двух- или
мноrопозиционными.
Поршневые поворотные пневмодвиrатели. В :отечественной и за рубежной
промышленности нашли применение поршневые пневмодвиrатели с передаточ-
ными механизмами следующих типов: реечными, рычажными, винтовыми и цеп-
ными.
На рис. 2.11 представлена конструкция дВУХПозиционноrо поршневоrо по-
BOpO.!HO O двиrателя типа ПД!l, который сОстоит из двух пневмоцилиндров
с реикои 1 на Штоке, находящеися в зацеплении с зубчатым колесом 2, установ-
ленным в блоке 3.
Поворотное движение колеса 2 осущестВляется при подаче сжатоrо воздуха
в ':,оршневые полости. Наличие демпфирующих устройств исключает удары порш-
неи о КР IШКУ цилиндров В конце хода. Техническая характеристика пневмо-
двиrателеи типа ПДП приведены в табл. 2.5 (изrотовитель СИМферопольское
НПО «Пневматика»).
В мноrопозицноннои поворотном двиrателе (рис. 2.12) зубчато-реечная
передача 1 приводится в движение мноrопозиционными цилиндрами 2 и 3 при
ЭтОМ обеспечивается поворот вала на заданный уrол. '
Пневмодвиrатели с передаточным механизмом рычажноrо типа по конструк-
ции аналоrичны двиrателям с реечным механизмом, но реечное зацепление в них
заменено поворотным рычаrом, что делает пневмодвиrатели этоrо типа проще
и дешевле. Однако пневмодвиrатели последнеrо типа не допускают уrлов по-
ворота выходноrо вала СВЫше 90 1000.
/T
На рис. 2.13 приведена конструкция пневмодвиrателя с рычажным меха-
низмом, предназначенноrо для дистанционноrо управления запорными и pery-
лирующими механизмами. Он состоит из закрытоrо крышками 1 и 4 корпуса 6
с запрессованными rильзами 5, в которых перемещается поршень 7. rоловки
поршня уплотнены резиновыми манжетами 8. При подаче сжатоrо воздуха в ра-
бочие камеры поршень приводит в движение рычаr 3, который вращает выход-
ной вал 2.
В пневмодвиrателях с винтовым механизмом (рис. 2.14) поступательное дви-
жение поршня 2 llреобразуется во вращательное движение вала 1 посредством
обычной ходовой винтовой пары. Уrол поворота вала зависит от величины хода
поршня и, как цравило, не превышает 3600. Проворачивание поршня устра-
няется установкой направляющих стержней 3.
Имеются конструкции пневмодвиrателей, в которых винтовая пара вынесена
за рабочие камеры цилиндра, а трение скольжения заменено на трение качения.
В пневмодвиrателях с цепным механизмом (рис. 2.15) преобразован е дви-
жения поршня во вращение выходноrо вала происходит с помощью цепнои пере-
дачи. В корпусе пневмодвиrателя помещены поршни 2 и 4, соединенные цепью 1.
При подаче сжатоrо воздуха к отверстию А, поршень 2, имеющий большую
ПЛощадь, чем поршень 4, движется вправо, перемещает цепь и вращает звез
дочку 5 с выходным валом по часовой стрелке. При реверсировании сжатыи
воздух подается к отверстию В, поршень 2 перемещается влево, проворачивая
выходноЙ вал против часовой стрелки. Поршень 4 предназначен для rермети-
зации полостей А и В.
Шнберные поворотные пневмодвиrатели. Н а рис. 2.16 схематично представ-
леи поворотный двиrателЬ с одной пластиной. Вал, выполненный заодно с пласти-
ной, установлен на двух опорах в крышках. Между крышками находится корпус,
ВЫПОлненный в виде кольца. В корпусе между крышками расположена неподвиж-
ная переrородка, оrраничивающая поворот лопасти, а следовательно, и выход-
Horo вала двиrателя. В зазорах по контуру пластины выполнены специальные
Уплотнения
Конструкция пластинчатоrо пневмодвиrателя с двумя пластннами приведена
на Рис. 2.17. Крутящий момент в конструкциях этоrо типа вдвое больше, чем
47
Рис. 2.12. МноrОПОЗИЦliОННЫЙ поворотный пнеВМОДВИI'атель
46
Рис:. 2.13. Поршнерычажныl! поворотныl! пневмодвиrателъ
2
3
Рнс. 2.14. Поршневннтовоl! поворотный пневмодвнrатель
...
2
в
J
Рис. 2.15. Поршнецепноl! поворотныl! пневмодвнrатель
Рнс. 2.16. Схема п, астннчатоrо Поворотноrо двнrателя с О...ОЙ пластнноl!
48
')
Рис. 2.17. ПлаСТИllчатыЙ IIОВОРОТllыl! ДВII-
rаТеЛh с двумя пластинами
в одношиберных, однако уrол пово-
рота выходноrо вала не превышает
130 1 400. Шиберные пневмодвиrатели
имеют значительно меньшие размеры
и массу по сравнению поршневыми,
но более сложны в изrОТОВ.'Iении.
Конструкция мноrопозиционноrо
поворотноrо двиrателя со специаль-
ными шиберами показана на рис. 2.18.
Шибер 2 соединен с цилиндром, а ШII-
бер 5 с валом 1. Уплотнение ши-
беров обеспечивается манжетами 6.
В исходном положении сжатый воз-
дух подводится через отверстие 7, при этом шибер 5 вместе с валом
поворачивается против часовой стрелки до тех пор, пока не будет выбран
зазор "Iежду шиберами. Для обеспечения поворота на заданный уrол сжатый
воздух подается к отверстиям 8, 9, 10. Например, при подаче рабочеrо давле-
ния питания (ero величина должна быть больше величины давления подпора)
в отверстие 8 шибер 3, а вместе с ним шиберы 4, 5 и вал 1 повернутся по ча-
совой стрелке на уrол (jJl; в отверстие 9 на уrол (jJ2, в отверстие 10 на
уrол (jJз; в отверстия 8, 9 и 10 одновременно на уrол равный !jJl + <Р2 + (jJз
('t'aKoe положение изображено lIа рисунке) и т. д. В зависимОСти от конструкции
максимаЛЬНЫЙ уrол поворота вала может быть равен 70 1200, при числе по-
зиций до 32.
+
2.5. ПНЕВМОМОТОРЫ
Пневмомоторы предназначены для преобразования энерrии сжатоrо воздуха во
вращательное движение выходноrо вала. По виду рабочеrо элемента моторы под-
разделяют на шестереНflые, пластинчатые, поршневые, мембранные, винтовые
и турбинные. В зависимости от возможности получения вращения выходноrо
A A
10
.......\
д
Рнс. 2,18. Миоrопознционныl! пластнн,\атый поворотныii двнrател"
49
вала в обе стороны или в одну моторы соот-
ветственно разделяют на реверсивные и не-
реверсивные.
Шестеренные моторы. По способу
зацепления зубьев шестеренные моторы под-
разделяются на моторы с наружным зацеп-
лением, с внутренним зацеплением и проме-
жуточным серповидным элементом, с внут-
8 ,А ренним зацеплением без промежуточноrо
элемента (repoTopHbIe). Моторы ПОСЛедних
двух типов встречаются крайне редко.
В шестеренном моторе (рис. 2.19) сжа-
тый воздух с давлением Рl поступает через
входной канал А к зубчатым колесам. Зубья
колес, касаясь друr друrа в точке Ь, не
дают воздуху пройти в полость канаЛа В.
Давление сжатоrо воздуха воздействует на
зубья колес, которые имеют два неуравнове-
шенных участках аЬ и de, равные участку Ьс.
На этих участках возникают неуравновешен-
Рнс. 2.19. Схема шестеренноrо пнев- ные силы, равные произведению давления
момотора сжатоrо воздуха на площадь неуравновешен
ных участков зубьев. Эти силы создают
крутящие моменты, вращающие колеса в направлениях, показанных стрелками.
Отработанный воздух во впадинах между зубьями выходит в полость выхлоп-
Horo канала В с давление'.! Р2' Поскольку площадь участков аЬ и Ьс постоянно
меняется, крутящий момент, развиваемыЙ мотором, является пульсирующим.
На рис. 2.20 изображена типичная конструкция шестеренноrо пневмомотора
без редуктора. Он состоит из корпуса 5, крышек 4 и 7 и коробки управления 8.
В расточках корпуса на роликоподшипниках вращаются зубчатое колесо 1
с выходным валом 2 и колесо 3. В коробке управления находятся реrулятое
скорости, распределитель и автоматическая масленка 9, подающая в сжаты
воздух распыленное масло для смазывания зубчатых колес. Центробежныи
реrулятор 12 приводится во вращение от вала зубчатоrо колеса 1 и в зависимости
от величины расхождення rрузов перемещает поршневую заслонку 1!, умень-
шая или увеличивая расход сжатоrо воздуха, поддерживая постояннои частоту
вращения вала при изменении наrрузки на выходном алу мотора. еrулятор
скорости обычно настроен на поддержание постояннои номинальнои частоты
вращения.
Моторы выпускают с реrуляторами скорости, обеспечивающие две различ-
ных частоты, независимых от наrрузки. Вместо реrулятора скорости может быть
встроено автоматическое выключающее устройство, срабатывающее при нару-
шениях в пневматических системах.
Моторы можно снабжать встроенным остановочным тормозом, который при
пуске автоматически отжимается под давлением сжатоrо воздуха, а при оста-
нове тормозит вал усилием пружины. Наличие BCTpoeHHoro тормоза избавляет
от необходимости устанавливать на транспортерах, лебедках и т. д. обычные
тормоза.
Распределительный золотник 13 обеспечивает реверсирование вала мотора
путем изменения направления подачи сжатоrо воздуха. К коробке управления
сжатый воздух подводится через патрубок 14. Воздух проходит через фильтру-
ющую сетку 10, поршневую заслонку 11, распределительный золотник 13 и П9
одному из каналов В поступает в полость рабочих колес мотора. Отработанныи
воздух через канал В, распределительный золотник, канал Б и далее по каналам,
расположенным вдоль стенок мотора, через выхлопную трубу б отводится в атмО-
сферу. Такое решение отвода выхлопноrо воздуха позволяет снижать шум без
установки специальных rлушителей. При необходимости дополнительноrо сии-
жения уровня шума на моторе вместо выхлопной трубы устанавливают rлуши-
тель. Управление распределительным золотнико'.! может быть ручным или ди-
станционным (пневматическим).
50
:J;o
A A
72 77
А
70
Рис. 2.20. Шестеренный пневмомотор без редуктора
Моторы с наружным зацеплением изrотовляют с прямыми, косыми И шеврон-
ными зубьями. Моторы с прямыми И косыми зубьями работают без расширения
сжатоrо воздуха и без обратноrо сжатия. Их реверсируют изменением направле-
ния подачи сжатоrо воздуха или механическим путем.
Моторы с шевронными зубьями работают с частичным расширением сжатоrо
воздуха и без обратноrо сжатия. Реверсирование этих моторов выполняют, как
правило, механическим путем, так как при воздушном реверсировании разви-
вается противодавление во впадинах зубьев, что резко снижает КПД. Моторы
с шевронными зубьями, работающие с расширением сжатоrо воздуха, имеют бо-
лее высокий КПД, меньшие размеры (при равной мощности), ч м моторы пре-
ДЫдущих двух типов, и не имеют oceBoro усилия. Адиабатическии КПД моторов
с шевронными зубьями может быть поднят до 0,55 O,6 путем правильноrо вы-
бора степени расширения сжатоrо воздуха, уrла наклона'зубьев и окружной ско-
рости колеса. Адиабатический КПД прямозубых и косозубых моторов не превы-
шает 0,4.
Недостаток моторов с шевронными зубьями, не позволяющий им полностью
вытеснить прямозубые и косозубые моторы, относительная сложность их
изrотовления.
51
Jз табл. 2.6 приведены основнЫе пара-
метры шестеренных пневмомоторов по [ОСТ
10736 71 при давлении сжатоrо воздуха на
входе в пневмомотор 0,4 МПа без rлушителя
шума На выхлопе.
Для пневмомоторов со встроенным воз-
духораспределителем реверса допускается
. снижение мощности до 8% и увеличение
удельноrо расхода воздуха до 12%; для
пневмомоторов с редукторами (кроме червяч-
ных) допускается снижение мощности и уве- J
личение удельноrо расхода воздуха до 5%
номинальных значений.
Пластинчатые (ротационные) моторы
работают с Частrrчным расширенrrем сжатоrо
воздуха 11 частичным обратным сжатием.
На рис. 2.21 ноказана t:xe ra самой рас- Рис. 2.21. Схема пластиичатоrо
прОстраненной конструкции пластинчатоrо пиевмомотора
мотора. Он состоит из;эксцентрично располо-
женных статора 1 и ротора 2. В продоль-
НЫХ пазах ротора iIеремещается несколько пластин 3. Статор с торцов
заКрЫВается крышками, в которых имеются отверстия для ПОДВода и выхлопа
воздуха. Участок ВВ' является впускным, а участок СС' ВЫХЛОПНЫМ. При
движении Пластины а от точки А по направлению к впускному отверстию она
преодолевает сопротивление сжатоrо воздуха. Как только пластина а пройдет
кромку В, давление по обе ее стороны уравнивается и сохраняется до тех пор,
пока она не пройдет кромку В'. Тоrда давление сжатоrо воздуха на пластину
с рабочей стороны (со стороны Бпускноrо отверстия) начинает превышать давле-
ние с друrой стороны, и усилие, возникшее вследствие разности давлений, соз-
дает крутящий момент, направленный по Часовой стрелке.
На рис. 2.22 показана конструкция, а в табл. 2.7 приведены основные пара-
метры нереверсивных пластинчатых пневмомоторов по [ОСТ 16850 71 при
давлении сжатоrо воздуха на входе 0,4 МПа и выхлопе отработанноrо воздуха
из мотора в атмосферу (без rлушителя). Значения параметров моторов при дру-
rих ЗНачениях давления на входе и противодавления на выхлопе указаны
в табл. 2.8.
Статор 3 пневмомотора (см. рис. 2.22) закрыт с торцов крышками 2 и 5,
в которых установлены шарикоподшипники, являющиеся опорами ротора 1
с выходным валом. В пазах ротора перемещаroтся текстолитовые пластины 4.
Принудительное поджатие пласти!! к статору обеспечивается центробежными
;j'а6лuца 2. б
Осиовные нараметры шестереиных пиевмомоторов
Номннальная Номинальная НОМlIнальнЫi\
частота удельный УсловнЫi\
мощность вращения расход проход прн-
Мотор (предельное выходноrо воздух а. соединяемой
отклонение вала, c l м'/мнн арматуры, мм
+12 %), кВт (об/мнн) кВт
2,2
50 (3000) 1.4 25
3,0
4,0 I
1,3 40
5,5
7,5
Косозубый 10,0 1,2
16,7 (1000);
11,0 25 (1500); 50
32 (1920)
15,0 I
1,13 l
18,5
22,0
1,1 63
30.0
I
15,0
1,0 50
18,5
22,0
30.0 12,5 (750);
16.7 (1000); 0.97 63
ШевРО.ВЫЙ 25 (1500);
50 (3000)
37,0
I
45,0
0.9 80
55.0
2 3
A A
"
-+
/
1
Рис. 2.22. НереверснвныЙ пластинчатый пневмомотор:
! начало впуска; !! конец впуска; !I1 начало ВЫJUlопа; 1У конец выхлопа
53
52
5
Основные параметры нереверсньных с1ластннчатыlx пневмомоторов
прн давлеинн воздуха на входе 0,4 м Па
Таблица 2.7
Номи- Номи-
нальная Частота Расход нальная Частота Расход
мощ- Число враще- воздуха. мощ- Число враще- воздуха.
ность, ПJ1ас- ния, c 1 мЗ/мни ность, плас. ния. c 1 мЗ(мин.
кВт тин, (предель- (предель- кВт тин, (предель- (предель-
(предель- шт. ное от. ное OT (предель- шт. ное OT ное ОТ-
ное от- клонение КЛОненне Ное от. КЛОнение клоиеllне
клонеНие ::t:15 %) +10 %) клонение :t:15 %) +10 %)
10 %) 10 %)
0.09 284 0,2 <1 150
0.12 4 267 0.3 1,1 О 5 133 1,4
0.18 250 0,4 6 117
0.25 234 0,5
I I I 4 133
0,37 4 216 1,50 5 117 1,7
5 200 0.6 6 100
I I I .
0.55 4 192 4 I 117
5 175 0.8 1,80 5 100 1,9
I 6 83
4 167
0,75 5 150 1,0 4 100
6 1:13 2,20 5 92 2,1
6 83
4 158 I 4 83
0.9 5 142 1,2 2,65 5 75 2,4
6 125 6 67
..,...
8
4
5
6
9
8
Рис. 2.23. Схема раднально-поршневоrо мотора
Рис. 2.24. ПЯТИЦИJIИНДРОВЫЙ поршневоlI мотор
Осиовные параметры реверсивных пластинчатых пневмомоторов
при разн х значениях давления воздуха на входе
Таблица 2.8
Пластинчатые моторы обладают рЯДОil1 достоинств по сравнению с друrими
типами моторов: высокой энерrоемкостью (при одинаковой мощности пластинча-
тые моторы имеют меньшую массу и меньшие раЗil!еры), простотой конструкции,
плавностьЮ крутящеrо MO leHTa. Недостатки пластинчатых моторов: значитель-
ные утечки; повышенное трение, в связи с этим быстрый износ пластин; сильный
шум и большой расход смазочноrо материала.
Указанные качества четко определили область применения ПJlастинчатых
моторов: они выrОДIIЫ лишь там, rде крайне оrраничены раЗil!еры и масса. По-
этому наиболее широко их используют для привода ручноrо пневматическоrо
инструмента: сверлильных машин, ключей, rайковертов, щеток напильников,
ножниц и др. Моторы применяют как с редуктором, так и без Hero, в зависимости
от Toro, какая нужна выходная скорость инструмента. Пластинчатые моторы
используют также для привода пневматических талей и друrих подъемных
устройств.
Поршневые моторы подразделяют на радиально-поршневые с поршнями,
движущимися перпендикулярно оси выходноrо вала, и аксиально-поршневые
с Поршнями, движущимися параллельно оси выходноrо вала. Наибольшее рас-
пространение получили радиально-поршневые моторы.
Обычная схема радиально-поршневоrо мотора (рис. 2.23) представляет собой
Кривошипно-шатунный механизм с поршнем 2, движущимся в рабочем цилин-
дре 1, шатуном 3 и коленчатым валом 4, являЮщимся выходным звеном. В рабо-
чий цилиндр сжатый воздух подается распределительным Золотниковым меха-
низмом 8, который приводится В движение от выходноrо вала через шестерни 5,
б и шатун 7. Сжатый воздух через ЗО.l0ТНИК поступает в цилиндр и перемещает
Поршень вниз. Распределитель выполнен таким образом, что примерно на 5/8
длины полноrо хода поршня полость цилиндра разобщается с впускным кана-
лом. После «отсечки» поршень перемещается вследствие расширения замкиутоrо
объема воздуха. При обратном ходе поршня Золотник сообщает рабочую полость
с атмосферой. В момент, коrда поршень находится на некотором расстоянии от
Конца хода, ЗОлотник перекрывает выходной канал и при дальнейшем движении
поршня пРоисходит сжатие оставшеrося воздуха. Таким образом, поршневой
Мотор работает с частичным расширением сжатоrо воздуха и с частичным обрат-
НЫм сжатием. Поршневой мотор можно изrотовить с перемеиной степенью напол-
нения, Что позволяет реrулировать величину крутящеrо момента. Это дости-
rается изменением фазы распределения (подачи сжатоrо воздуха) в рабочую
55
силами и давлением сжатоrо воздуха, подводимым через специальные каналЫ,
просверленные в роторе. Подвод воздуха к рабочей камере может быть боковым
(в плоскости, перпендикулярной оси статора) и торцовым (канал со стороны
торца мотора). Боковой подвод воздуха предпочтительнее, так как сечение впуск-
ных каналов в Этом случае больше, что значительно снижает потери давления
при подаче сжатоrо воздуха в рабочую камеру [14].
'Фr;
; ""
и""
'" '" .
","''''
","'''1:
t
"'::о:
"'о",
h(",,,,
54
, '"
t::
",::o:
..
o :::::clJ
5 5
БclJ
о. '" 0.:0
t:",,",,,
Ча-
стота
вра-
щення
'"
''''t:
:a ""
и""
'" '" .
","''''
= Б.
\::><
"'::о:'"
"'о'"
"''''
Рас-
ход
ваз
духа
Мощ-
ность
% номи нальноrо
значения
0,3
О 60 80 75
0,05 40 65 65 0,5
О 100 100 100
0,05 75 85 90 0,63
0,1 60 75 85
0,4
'" Ча- Рас-
, rot:: Мощ- стота ход
"' насть вра- ваз
о......... ..
= C]) щени я духа
;55
r-....... %
8. 3. номинаЛЬНОrО
t:",," значеНня
О 140 11 О 120
0,05 11 О 100 110 I
0,1 90 90 100
0,15 70 80 90
О 220 140 165
0,05 190 120 150
0,1 170 100 \40
0,15 150 80 130
камеру. В поршневых моторах приме-
няют распределители двух типов
золотниковые и осевые (крановые).
Поршневые моторы, как правило,
изrотовляют мноrоцилиндровыми. По
способу расположения цилиндров
они подразделяются на: звездообраз-
ные с расположением цилиндров по
радиусам в одной плоскости; рядные
с расположением цилиндров парал-
лельно друr друrу; V-образные
с расположением цилиндров под уrлом
друr к друrу. Получили также рас-
пространение моторы с поршнями дву-
CTopoHHero действия, в которых сжатый
воздух Подводится к обеим сторонам
поршня. Одноцилиндровый мотор дву-
CTopoHHero действия можно рассмат-
ривать как двухцилиндровый мотор
одностороннеrо действия, у KOToporo
совмещены оба цилиндра и поршни.
На рис. 2.24 приведена конструк-
ция пятицилиндровоrо поршневоrо
Мотора. В радиальных расточках кор-
пуса 9 установлены пять (в друrих
Моделях четыре) рабочих цилиндра 7.
Каждый поршень 6 имеет уплотни-
тельные кольца и палец 10, на кото-
ром смонтирована rоловка шатуна 5.
Нижняя часть шатуна на роликах
посажена на шейку кривошипа,
u остальнЫе шатуны шарнирно связаны
с шатуном 5. Коленчатыи вал мотора состоит из кривошипа 11, выходноrо вала 12
и противовеса 2, соединенных с кривошипом сеrментными шпонками. Опорами
коленчатоrо вала служат три шаРИКОПодшипника. С противовесом 2 с помощью
штифта 3 соединена распределителЬНая ось 4. Трущиеся поверхности мотора
смазыв ются маслом, Которое заливается в картер через отверстие, закрытое
пробкои 1, и разбрызrивается вращающимся кольцом 8.
В табл. 2.9 приведены основные параметры радиально-поршневых моторов
по [ОСТ 10736 71 при давлении сжатоrо воздуха на входе 0,4 МПа без rлуши-
теЛя шума на выхлопе.
Типичная коНструкция аксиально-поршневоrо мотора с одноступенчатым
редуктором представлена на рис. 2.25. В расточках блока цилиндров 2 поме-
щены поршни 3, связанные шатунами 4 с наклонной шайбой 5. Распределитель-
ная ось выполнена за одно целое с крышкой 1, имеющей отверстия подвода и
отвода воздуха. Сжатый воздух по одному из каналов А подводится в рабочие
цилиндры. Усилие от давления сжатоrо воздуха на поршни через шатун пере-
дается на наклонную шайбу 5. Тапrенциальная составляющая этоrо усилия за-
ставляет шайбу и блок поворачиваться, при ЭТО I вращается вал 8, который свя-
зан фланцем с блоком цилиндров и силовым карданом 9 с наклонной шайбой.
Отработанный воздух из рабочих камер выходит через второй канао1 А в распре-
делительной оси, а таКже через канал Б в блоке цилиндров. На конце вала 8
нарезаны зубья, находящиеся в зацеплении с зубчатыми колесами 6 планетар-
Horo редуктора. Водило 7 редуктора является выходным валом пневмо-
мотора.
Выпускаются также пневмомоторы с двуступенчатым редуктором.
Поршневые моторы по сравнению с друrими типами моторов обладают рядом
достоинств: имеют малую утечку воздуха, леrко реверсируются изменением
направления потока сжатоrо воздуха, допускают переrрузку, позволяют изме-
нять степень наполцения.
т абл ю а 2.9
Основные параметры радиально-
поршневых пневмомоторов Щ)Н давленнн
сжатоrо воздуха на входе 0,4 МПа н
номннальной частоте враЩеННЯ
выходноrо вала 750 с'
Номинальная Номниаль- УСЛОI1-
мощиость ный удель- иЫй про-
(предельное нЫй расход ход при-
отклонение воздуха, соедини-
+12 %), м 3 /мин тельиой
кВт кВт армату-
ры, мм
3,0 20
1,20
4,0
25
5,5
7, 5
40
11,0 1,16
15,0
50
18,5
22,0 I 1,08 I 63
56
L
3
ч
б
Рис. 2,2.5. Акснально-поршневой мотор с ,0дноступенчатым редукторOll
9 R
Поршневые моторы применяют для привода машин, лебедок, конвейеров
во взрывоопасных цехах и участках, а также для привода сверлильных машин.
Мембранные моторы (рис. 2.26). Сжатый воздух, подводимый к каналу А
распределительноrо устройства 1 проходит через выточки золотника 2 в канал Б
и поступает в рабочую камеру. Мембранный узел 3 перемещается, проворачивая
при помощи храповоrо механизма 4 колесо 5. Водило 6, жестко связанное с мем-
бранным узлом, в конце перемещения переключает золотник 2, сообщая рабо-
чую камеру через канал В с атмосферой. Происходит выхлоп отработанноrо
воздуха. Мембранный узел 3 усилием пружины 7 возвращается в исходное поло-
жение, переключая золотник на подачу сжатоrо воздуха. Цикл повторяется.
На рис. 2.27 представлена зависиМОсть мощности N o и крутящеrо момента Мо
мембранноrо мотора от частоты вращения. Моторы этоrо типа тихоходны, но
способны развивать высокий крутящий момент. Так, при одинаковом расходе
сжатоrо воздуха мембранные моторы развивают крутящий момент примерно
в 800 раз б6льший чем шиберные, и в 40 раз больший, чем радиально-поршневые
МБТОрЫ. Как и поршневые моторы, они MorYT быть выполнены с переменной сте-
пеныо наполнения.
Имеются конструкции с двумя и тремя мембранными приводами, переда-
ющими усилие на общий выходной вал. Высокий крутящий момент при низкой
скорости вращения и резкое падение ero при увеличении скорости вращения пре-
допределили области использования моторов этоrо типа. Мембранные моторы
Рис. 2.26. Мембранный мотор
по
о
Рнс. 2.27. Завнснмость мощностн N o н КРУ1'ящеrо момента Мо 01' час1'ОТЫ вращення ПО
дЛЯ мембранных моторов
57
Рис. 2.28. Элементы конструкцин винтовоrо мотора
Рис. 2.29. ТурБННRыl\ пневмомо1'ОР
/j
А
Рис. 2.30. Завнснмость мощности N. н крутя-
щеrо момента М. от частоты вращения п. ,1I.ля
турбинных пневмомоторов
Мо N
J
,
.........
./ N o '"
/' '\
......V
..- :::;..- Мо '"
4
!i
о
ПО
широко применяют в прuиводах клапанной арматуры, тде максимальные усилия
необходимы в начальныи момент открытия клапана (затем усилие подъема зна-
чительно снижается в результате выравнивания давления).
Винтовые моторы представляют собой корпус с расточкой в виде «вось-
мерки», двух торцовых крышек, двух (или более) находящихся в зацеплении
винтов, оси которых расположены параллельно, н синхроНизирующих шестерен.
Винты установлены на пОдшипниках качения, смонтированных в крышках.
В сечении, перпендикулярном оси, винты представляют собой наХодящиеся
в зацеплении шестерни зубьями специальных профилей. Однако если в шесте-
ренных моторах сжатыи воздух перемещается по окружности зубчатых колес
то в винтовых он движется в осевом направлении вдоль спиральных зубьев к по:
Лости выхлопа. Выступы одното винта плотно входят во впадины друтото и в не-
скольких местах (в зависимости от тото, насколько длина винта больше ето шаrа)
отделяют полость давления от ыхлопа. Давление сжатоrо воздуха воздействует
иа зубья и создает крутящии моМеНТ.
. На рис. 2.28 показаны рабочие элементы одной из конструкций моторов
этоrо типа. Винт 1 с выходным валом четырехзаходный, профиль ето зубьев
образован выпуклыми полуокружностями; винт 2 и еет шесть зубьев, профиль
которых выполнен в виде вотнутых полуокружностеи. Синхронизирующие косо-
зубые колеса 3 и 4 предохраняют от силовоrо контаКта между винтами, что пре-
дотвращает их износ, при этом можно не ПредъявЛЯТЬ высоких требований к ка-
честву и смазывания. Вследствие спиральноrо расположения зубьев процесс
взаимодеиствия винтов протекает непрерывно, поэтому развиваемый крутящий
момент ЯВЛяется плавным, без пульсаций. Вибрации при работе мотора отсут-
ствуют.
Винтовые моторы подобно шестеренным с шевронными зубьями работают
с частичным расширением сжатоrо воздуха. Отсутствие силовоrо контакта отно-
сительно малый диаметр винтов, применение. подшипников качения обе печи-
вают частоту вращения до 250 c 1 (15 000 об/мин). Винтовые моторы долrовечны
компактны, бы троходны, развивают плавный крутящий момент, имеют относи:
тельно высокии КПД, не требуют смазывания при работе и высокой очистки
сжатоrо воздуха, однако высокая сложность их изrОтовления и, как СЛедствие,
высокая стоимость, сдерживают широкое применение моторов этоrо типа в про-
мышленности.
Турбннные моторы отЛичаются от объемных тем, что в них кинетическая
энерrия потока воздуха неп средственно превращается в механическую работу.
В турбинных моторах сжатыи воздух входит в суживающееся сопло с начальным
давлением, затем, расширяясь, выходит из сопла с большой скоростью прямо
на рабочие лопатки мотора. Направление струи воздуха, проходящеrо по кана-
лам между рабочими лопатками, изменяется, в результате чеrо развивается сила,
приложенная к лопаткам создающая крутящий момент, таким образом, сжатый
воздух отдает часть своеи энерrии турбинному колесу.
На рис. 2.29 изображен турбинный пневмомотор, предназначенный для
встраивания 11 качестве привода в ручные шлифовальные машины и силовые
58
rоловки. Рабочее колесо 4 с выходным валом 1 вращается на двух шарикопод.
шипниках, встроенных в корпус 2. Лопатки рабочеrо колеса охватываются бан-
дажныМ кольцом 5. Сжатый воздух поступает в полость А и через отверстия Б
в сопловом аппарате 3 подается на лопатки рабочеrо колеса.
Типичные кривые зависнмости мощности N o и крутящеrо момента Мо от
частоты вращения ПО дЛЯ турбинных пневмо:vlОТОРОВ показаны на рис. 2.30.
Турбинные моторы мотут быть одноступенчатыми с одним рабочим коле-
сом и одним венцом лопаток или двухступенчатыми с одним рабочим колесом
и двумя венцами лопаток. Двухступенчатые !OTOpЫ обычно изrотовляют как
специальные на большие мощНости.
Достоинства турбинных моторов: малые масса на единицу Мощности и раз-
меры; высокая скорость выходното вала; возможность реrулирования мощности
изменеНием числа сопел.
Недостатки этих моторов: низкий КПД при малой мощности; сложность
реверсирования; понижение КПД при резком изменении режима работы; неустой-
чивость работы при малой частоте вращения.
Турбинные моторы можно применять там, тде требуется высокая частота
вращения и постоянный режим работы. Моторы используют для привода пнев-
МОШПИНделей и ручноrо инструмента малых высокоскоростных шлифоваль-
ных машин для тонкой обработки.
Выбор тнпа пневмомотора. Ни один из рассмотренных типов моторов не яв-
ляется безукоризненным, приrодным для любоrо случая. Каждый из них имеет
свои достоинства и недостатки, и выбор типа мотора в каждом конкретном слу-
чае должен сопровождаться всесторонней оценкой ето особенностей. Не послед-
нюю роль иrрает в этом экономический анализ: иноrда бывает вытодно потерять
в КПД, но выиrрать в массе и размерах, или же проиrрать в размерах, но вы-
иrрать в долrовечности и т. п.
В табл. 2.1 О представлены основные параметры пневмоторов различных
типов. Рабочее давление для всех типов моторов примерно одинаково: 0,3
0,6 МПа.
Самую большую частоту вращения способны развивать турбинные моторы,
меньшую пластинчатые, винтовые и шестеренные. Мембранные и радиально-
поршневые моторы являются самыми тихоходными. Радиально-поршневые мо-
торы рекомендуется применять при рабочих скоростях вращения ниже 25 30%
скорости холостоrо вращения, так как при этой скорости вращения они лучше
реrулируются и меньше потребляют воздуха.
u Пластинчатые, винтовые и турбинные моторы развивают стабильный крутя-
щи!! Момент, а у мембранных, поршневых и шестеренных моторов момент пуль-
сирующий.
Наиболее высокий адиабатический КПД (наименьшие утечки сжатоrо воз-
духа) имеют поршневые и мембранные моторы; КПД пластинчатых и шестеренных
моторов rораздо ниже из-за значительных утечек. Сиижает КПД также установка
rЛУшителей шума. КПД турбинных моторов высок лишь при больших мощностях.
Расход воздуха на едииицу мощности меньше у тех моторов, которые работают
с частичным расширением сжатоrо воздуха, поэтому расход воздуха дЛЯ прямо-
59
Q
;,,: o о
:о '" 00 ;;;I o "':
о: I 00 00,", <D
о: О i ggl I
о: '" "" I I
'о о о u)
о- О"" О,
» о i=!::- ..:
... "'
;,,: <D o I.......o
О а о ""о ""
"' I u) ""о .....0 о r..o
О I о Igg I I
.. ..: I
о: '" '" OL" М Ф О.
= а i=!::- <D
"' OO
==;,,: u) o ;;s10'"" о о
"'о .,.
i:::;s I "'о oott:) '" I
о Ig o I I I
и'" u)
",,,, о 00 с:. ":
:r о i=!
""
:о u) 'х: о
о: а ": (')0 u) '"
== I o а'" '" .,
'" о I I I I I s
о- о- u) o
о 'о о i=! 08 о '"' :О
... :;; а '" о ..: "'
о ., U
:;;
;,,: о'
:О 00 o о
о: а '" 00
.о I 00 ""'"
<: I o I I
'" 00
= '" а i=! 00
;,,: "'о
О u о '" о о
" u)
'" '" ::- u)
., <D '" '"
о: I I I I
s о '"' --: <D
о- ;,,: о' u) а
о :О
о: "" o ""о
.а "" ""о ",""
<: I о I
'" "" 00 01
= а i=!;:;' o
о
'"
о-
I
;,,:1 g,si5,
:О "'.,., а а I ..:;
":0'" <D о о 00
о: о
о: S:z::u о о ;:;. "'о о а ""
<D "'''' <D
., I I I
о- I о I I
., '" ""о о
... = "" "" 00
u b::S:: I Q):C о "'о u) .,.
., О u) ..:
I :;;"-0:00-
S t i=! ::- I I
I t:: . cf) Q)
'" i3 ..:;
"' "'" ..' "
='" "'... х =
'" о- :;;и » о:
"'о о "1: .,
i:: ,,'" i о: '" о- ..
'О" О ,, ;,,: О =
,, 1t '" O '" S u
'" u u
'" ,; "",., :;;.а "1:... '" '"
!; = 0:"'0. "' 52 <: щ '" :;;
о: ... :c::t: :c:S::c » '" "
::е ., CQ =;: "1:= "';,,::;; "
'" <: " ...0= ... '"
0.. "' roro :e: "О:и O- о: о:
'" '" p.::S ::s::'O ='" t ;; ., .а
i:: "1: f. i:Q:S:::S:: O::r О ;,,:'" = <:
(,)00.......0....... ::s :0= ::1 '"
'" u ;; I i ='" ...
'" о 3 5c>- 0:= -е-х 0:...
:r о: ':S""'uCl.U i -е-» i5CQ
о :f
'" u ","1: 0:'"
'" о '" о'" "'1::
:;; :т ;>'::е :.::g О'"
,
Рис. 2.31. Зависимость крутящеrо мо-
мента М. и) и мощности (2) от частоты
вращения для двух различных давлеиий
зубых и Rосозубых шестеренных
моторов превышает расход для
друrих типов. Вели.к расход воз-
духа для турбииных моторов ма-
лой мощности.
Масса на единиuу мощности
наиболее низка у пластинчатых,
турбинных и аксиально-поршне-
вых МОТОРОВ, вследствие чеrо они
являются основными типами для
привода ручноrо инструмента.
Турбинные и пластинчатые по
моторы отличаются от мембраниых,
поршневых, шестеренных и винто-
вых минимальными размерами. Реrулирование крутящеrо момента можно осу-
ществлять в мембранных, поршневых и турбинных моторах: в первых двух
изменением степени наполнения; в последнем измеиением числа сопел.
Все типы моторов, кроме мембранных и шестеренных с шевронными зубьями,
MorYT быть выполнены реверсивными путем перемены направления подачи воз-
духа. Однако моторы с реверсированием менее мощны и потребляют больше
воздуха, но характеризуются лучшим стартовым крутящим момеитом и более
быстрым достижением полной скорости. Так, реверсивный пластинчатый мотор,
не соединенНЫЙ с инерuионными приводными механизмами, набирает полную
скорость примерно за пол-оборота, а поршневой за доли секунды. При выборе
типа мотора следует знать также основные параметры ero характери-
стики.
На рис. 2.31 показаны типичные кривые мощности N o и крутящеrо момента Мо
мотора для двух рабочих давдений. Мощность мотора при постоянном давлении
на входе изменяется от нудя при остановденном моторе до максимума при частоте
вращения, доведенной до опредеденноrо пред еда. Затем мощность снова умень-
шается до нуля Прн скорости Ходостоrо хода (ненаrруженноrо мотора). Крутя-
щий момент имеет максимадьное значение при остановденном моторе (тормоз'
ной крутящий момент) и уменьшается почти динейно до нудя при скорости хо.
достоrО хода. Стартовый крутящий момент (снимаемый с вада мотора) состав.
ляет прибдизитедьно 75% тормозноrо крутящеrо момента. Максимальная мощ-
ность МОТОРОВ, как праюто, достиrается при работе их на частоте вращения,
составдяющей прибдизительно 50% скорости ХОДОСтоrо хода для конструкций
МОТОРОВ без реrудятора скорости и 80% ддя конструкuий С реrудяторами
скорости. При значитедьном изменении наrрузки на ведомом приводе применяют
моторы с реrудяторами скорости, что позводяет поддерживать частоту вращеиия,
бдизкую к номинадьной. снижая непроизводитедьный расход воздуха. Однако
сложность конструкuий и стоимость их выше, по сравнению с конструкuнями
реrудятора скорости.
Все моторы деrко и просто реrудируются изменением рабочеrо давлеиия
на входе. Каждое изменение давдения дает изменение рабочих характеристик
мотора новую пару кривых мощности и крутящеrо момента.
Так как В каталоrах заводов-изrотовитедей мощность моторов может быть
указана при разных давлениях, то для сравнения двух моторов ПО мощностн их
приводят К одной И той же величине рабочеrо давдения, принимая, что измеиение
давдения на 0,05 МПа дает прибдизитедьно 10% изменения мощности. Моторы
Не имеют жесткой характеристики и при изменении наrрузки нзменяют частоту
вращения. Они MorYT быть остановдены под наrрузкой на дюбое время без опас-
Ности повреждения или HarpeBa их деталей.
Часто применяют моторы с шестереннымн редукторамн, что повышает кру-
тящий момент на велнчнну передаточиоrо отиошення и уменьшает эффект вдня-
ния изменення наrрузкн иа частоту вращения.
о..;
"
::r
""
'8
!-о
..
..
с:
:о;
...
н
:а
:о;
..
:о;
"1
..
01
'"
..
..
'"
..
...
..
::е
..
::е
..
"
:о;
с:
:а
'"
...
"
;s
01
'"
01
с:
"
:;s
:о;
..
..
:о;
u
<:)
ЕЮ
110; N o
щ
N, кВт . . . . . .
Q, м'/мин на 1 кВт
1
1,5 2
1 3 Св. 3
1,2 1,5 O,g I,2
аксиально-поршневых с двусторонним распеложе1:lием ПОрШ1:lей
Q D2 Z nD t g " Рl + Ра
2 11 '1 Ра '
rде D диаметр поршней; z число поршней; Dn диаметр окружи ости,
на которой расположены оси цилиндров; 'Уl уrол между осью цилиндровоrо
блока и наклоииой шайбой.
Для прикидочных расчетов расход воздуха при давлении 0,6 МПа и работе
двиrателя на максимальной мощности может быть определен, исходя из эксплуа-
тационных средних даиных расхода на 1 кВт мощности, приведенных ииже:
Расход воздуха Q в режиме холостоrо хода двиrателей без реrулятора ско-
рости составляет приблизительно 130%. а при 25% -ной скорости холостоrо
хода приблизительно 60% расхода воздуха в реЖиме максимальной мощностн.
Для определения расхода воздуха при любой промежуточной частоте вращения
двиrателя по указанным выше данным определяют расход при максимальной
мощности, 25% -ной скорости и скорости холостоrо хода. Через эти точки про-
водят плавную кривую в системе координат, rде на одной оси указывается ча-
стота вращения, а на друrой расход воздуха. По этой кривой определяют
расход при любой частоте вращения.
Пневмомоторы выбирают на основании механических характеристик, да-
ющих зависимость дВНЖущеrо момента М на валу мотора, ero мощности N и
расхода Q сжатоrо воздуха от установившейся скорости w или частоты враще-
ния n (см., например, рис. 2.31). Механические характеристики MorYT быть
получены экспериментально нли теоретически [4, 9, 10].
Точное определение расхода воздуха для моторов различноrо типа весьма
сложно, поэтому для приближенных расчетов можно воспользоваться следующими
упрощенными формулами.
Для шестеренных моторов с двумя зубчатыми колесами
Q 6 5D Ь Рl + Ра
, нот nмYlоб ,
Ра
rде D ио диаметр начальной окружности; т модуль; Ь ширина зубча-
Toro колеса; n м частота вращения вала мотора; Ylоб объемный КПД; Ра
абсолютное атмосферное давление.
Для пластинчатых моторов [9]:
Q е 2 lzп м Ylоб ['У ( :0 + 0,5) 2 ( :0 + 1) cos ( <Ро + ) sin
+ -} cos (2<ро + 1') siп 'У] Рl Ра ,
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Артоболевский Н. Н. Механнзмы в современноЙ технике. Т. 5. М.: Наука, 1976,
с. 848.
2. Башта Т. М., 3айчеllКО Н. 3., Ермаков В. В., Хаймович Е.;М. Объемиые rидрав-
. ические приводы. М.: Машиностроение, 1969.628 с.
3. [ерц Е. В. Пиевматические приводы. Теорин и расчет. М.: Машииостроение,
1969. 359 с.
4. rерц Е. В., Бозров В. М. Механические характеристики пластинчатых пневмv-
моторов. В кн.: Пнсвматика и rидравлика. Приводы и СНСТемы управлеиия. Вып. 7.
М.: Машиностроенне, 1979, с. 241 245.
5. rерц Е. В., Долженков Б. С. Выбор параметров быстродействующеrо пневмопри-
Вода. Станки и ииструмент, 1977, N, 4, с. 15 17.
6. rерц Е. В., I(рейнии [. В. Расчет пиевмоприводов. М.: Машииостроение, 1975.
272 с.
7. rуревИч Д. Ф. Расчет и коиструироваиие трубопроводноЙ арматуры. Л.: Маш!!-
настроение, 1969. 887 с.
8. Деrтярев В. Н., Мялковский В. Н., Борисенко 1(. С. Шахтные пневмомоторы.
М.: Недра, 1979. 190 с.
9. 3еленецкий С. Б., Рябков Е. Д., Микеров А. [. Ротациониые пневматические дви-
rатели. Л.: Машииостроение, 1976. 239 с.
10. 3иневич В. Д., Ярмолеико r. 3., I(алита Е. r. Пневматические двиrатели rориых
ма шии. М.: Недра, 1975, 344 с.
11. I(ожевников С. н., Пешат В. Ф. I'идравлические и пневМатические приводы
металлурrическнх ма шни. М.: Ма шнностроенне, 1973. 359 с.
12. I(рейнин [. В., Солицева 1(. С. Воспронзведение задаииоrо закона движеиия ме-
ханизмов с пневмопрнводом. . Машниостроение, 1971, N, 3, с. 35 41
13. Перельцваiir М. Н. К расчету удариоrо пневматическоrо поршиевоrо привода.
В кн.: Теория машин-автоматов и пневмоприводов. М.: Машиностроение, 1966, с. 203 211.
14. Справочиик металлиста. Том 1. М.: Ма шиностроение. 1976. 768 с.
15. Цилиндры Пневматические на номинальное давление 1 О Krc/cMZ по roc Т 1.5608
70. Конструкция и испоJlНительные размеры. Ч. 1 и ч. 11.. 2-е изд. Харьков: 1974, 150 с.;
149 с. (В нииrидропривод).
16. Рпеu ",atlsche Steuerиngsgera (е. Martonair Drисklиftstеиеrшще!! GmB Н, 1976,
S. 2.3. 115.
rде е эксцентриситет ротора мотора; l длина ротора; z чис.10 пластин;..
l' уrол между двумя соседНИМИ пластинами ротора,
l' 2л/z 360 0 /z;
'о радиус ротора; <{Jo уrол поворота ротора, соответствующий концу зоИЫ
впуска (см. рис. 2.21).
Для поршневых моторов:
радиально-поршневых одноходовых
Q ==- ..::. D 2 lZn'"' о б Рl + Ра ;
2 ., Ра
радиально-поршневых двухходовых
Q лD 2 lznYl Рl + Ра .
об Ра '
аксиально-поршневых с односторонним раСПOJlожеlJИем поршией
Q == .::. D 2 znD n tg 'Уl Рl + Ра
4 . Ра
2
fлава 3
ПНЕВМОПРЕОБРА30ВАТЕЛИ
71
Пневмопреобразователи предназначены для преобразования энерrии потока
сжатоrо воздуха в энерrию потока рабочей жидкости, выдачи электрическоrо
командноrо сиrнала по достижении в пневматической системе заданноrо давле-
ния, сиrнализации о наличии давления на различных участках системы. В эту
rруппу устройств входят: пневмовытеснители, пневмоrидропреобразователи,
пневмоrидронасосы, пневмоrидроаккумуляторы, реле давления и пневмоэлектро-
преобразователи, индикаторы давления.
А
10
7
9 ,/
, Ч
8
б
В
а)
б)
Рис. 3.2. Пневмоrидропреобразоватеди последовате.пьноrо действия
3,2. ПНЕвмоrИДРОПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
z А
5
3
Пневмоrидропреобразователи предназначены для преобразования энерrии ежа-
Toro воздуха в энерrию рабочей жидкости с друrими значениями давления. По
принципу действия различают пнеВ lОrидропреобразователи прямоrо действия,
передающие рабочеЙ жпдкости rидравлической системы высокое давление с мо-
мента подачи сжатоrо воздуха в полость пневмоцилиндра, и последоватеЛЫlOrо
действия, передающие в rидравличеекую систему вначале низкое давление рабо-
чей жидкости, а затем высокое. По конструктивному признаку пневмоrидропре-
образователи lОжно подразделить IН поршневые, мембранные и КО Iбинирован-
ные.
На рис. 3.2, а показан поршневой пневмоrидропреобразователь поеледова-
тельноrо действия. В корпусе 6 помещен поршень 7 пнеВМОЦИЛIшдра с Плушкером 5
rидропилиндра. В промежуточ-
ной плите 8 и стакане 9 смон- А
тирован корпус 3 rидроцилиндра
BbIcoKoro давления. 2
В верхней части корпуса 3 А
расположено клапанное устрой- 3
ство 1. Сжатый воздух, подво
димый К каналу 4, по трубке 2
поступает в верхнюю полость
камеры А. В ней создается дав-
ление, под действием KOToporo
жидкость по трубке 10 посту- Lf
пает в клапанное устройство и
затем в rидроцилиндр 11. Пор- 5
шень r'!.дроцилиндра переме-
щается и создает усилие пред- 6
варительноrо зажима. При По-
даче сжатоrо воздуха в по- о)
лость В пневмоцилиндра пор- 2
шень 7 с плунжером 5 переме-
3.1. ПНЕВМОВЫТЕСНИТЕЛИ
Пневмовытеснители предназначены для передачи давления сжатоrо воздуха
rидравлической жидкости без изменения величины давления. По конструктив-
ному признаку пневмовытеснители MorYT быть: без разделителя сред и с порш-
невым и мембранным разделителями. Пневмовытеснители без разделителя сред
представляют собой закрытый сосуд, верхняя часть KOToporo сообщена с пневма-
тической системой через распределитель, а нижняя с rидроциляНдром. К не-
достаткам пневмовытеснителей этоrо типа следует отнести растворение воздуха
в жидкости; быстрое окисление масла; невозможность установки их в любом
положении. Эти недостатки устранены в пневмовытеснителях с разделителями
сред, лучшими из них являются те, в которых разделители сред выполнены в виде
фиrурной мембраны. Отсутствие перепада давления между рабочимн средами
позволяет применять тонкие элаСТIIчные фиrурные мембраны, что практическ
исключает потери давления на деформацию мембраиы при вытеснении рабочеи
Жидкости.
На рис. 3.1 предравлена схема пневмовытеснителя 2 мембранноrо типа,
применяемоrо для обеспечения перемещения поршня rидроцилиндра 3 одно-
CTopoHHero действия с пружинныM возвратом. При включении распределителя 1
сжатый воздух подается в полость А и рабочая жидкость из полости Б вытес-
няется в бесштоковую Полость rидроцилиндра. Поршень цилиндра возвращается
в исходное положение при сообщении полости А с атмосферой.
'IIC. ..1. eu.a Не.....-
.,ecвllТe.lll .........оro '11188
Рис. 3.3. Пневмоrидропреобразова-
Vели ПрЯмоrо деЙСТВIIЯ поршневоrо
типа (а), мембранноrо ТИП:! (!)
а)
64
3 Е. В. repH и ДР.
бq
щ ается вверх, прижимая клапан к седлу, вытесняя жидкость в rИДРОЦИЛIIНДр
и развивая необходимое усилие зажима на штоке rИДрОЦИЛИНдра. Для возврата
поршня и плунжера в исходное положение сжатый воздух подастся в полость Б.
Недостаток этой конструкции наличие НеПосредственноrо контакта сжатоrо
воздуха с жидкостью (обычно минера.'!ЬНЫМ маслом), что приводит к се окислению
и насыщению воздухом.
На рис. 3.2, б приведена КОНСТРУКЦИИ пневмоrидропреобразователя ком-
бинироранноrо типа, в котором И lеется разделительная ме lбрана, IIсключающая
непосредственный контакт сжатоrо воздуха с рабочей Жидкостью.
Конструкция поршневоrо пневмоrпдропреобразователя прямоrо действия
фирмы «Мэкман» (Швеция) показана на рис. 3.3, а [5]. Он состоит из пневмо-
ЦИЛиндра 1 и камеры 2 усиленпя давления. Жидкость в rидросистему подается
при сообщении полости А пневмоцилиндра с маl'истралью, а возвращается в ис-
ходное поЛожение при подаче сжатоrо воздуха в полость Б. ПнеВ'.Iоrидропре-
образователь мембранноrо типа (рис. 3.3, б) состоит из корпуса 1, крышки 6,
двух мембран 3 и 5, плунжера 2 и втулки 4. Сжатый воздух, подводимый в по-
лость А, оrраниченную фиrурной мембраной 3, перемещает плунжер 2, который
вытсняетT жидкость из полости Б в rидроцилиндр.
Основные достоинства конструкции надежная rерметичность иневысокие
требования к очистке сжатоrо воздуха и рабочей жидкости.
Рис. 3.5. Расчетные схеМЫ пневмоrид-
роаккумулятора
3.4. ПНЕвмоrидРо-
АККУМУЛЯТОРЫ
3.3. ПНЕвмоrИДРОНАСОСЫ
Пневмоrидронасосы предназначены для наrнетания рабочей жидкости в rидро-
систему. По конструктивному признаку различают пнеВ lOrидронасосы одно-
CTopoHHero и двусторОННеrо действия.
В насосе одпостороннеrо действия (рис. 3.4, а) сжатый воздух от пневмо-
распределителя 1 попеременно подается в поршневую и штоковую полости пнев-
моцилиндра 2. При подаЧе сжатоrо воздуха в поршневую полость рабочая жид-
кость из камеры наrнетания А вытесняется через наrнетательный клапан 3 в rи-
дросистему. При обраТНО 1 ходе поршня пневмоцилиндра рабочая жидкость
из rидробака 4 через всасывающий клапан 5 поступает в камеру наrНетания
происходит цикл всасывания. Недостатками насосов этоrо типа являются значи-
тельная пуЛьсация подачи и большой расход сжатоrо воздуха.
В пневмоrидропасосах двустороННеrо действия (рис. 3.4, б) расход воздуха
на единицу оБЪе:Vlа наrнетаемой жидкости уменьшается в 2 раза по сравнению
с расходом воздуха в насосах односторОННеrо действия, так как подача рабочей
жидкости в rидросистему происходит при перемещении поршня пневмоцилиндра
в любую сторону. Это позволяет таКже значительно снизить и пульсацию подачи.
В целях увеличения производительности пневмоrидронасосов устройство
автоматическоrо реверса поршия пнеВМОЦИЛиндра часто встраивают непосред
ственно в корпус ЦИЛИНдра.
А J ч
5 -
2
J
а)
о)
а)
Рис. 3.4. Пневмоrидронасосы о;щостороннеro (а) и двус1' opOHHcro (6) действн.
Рис. 3.6. Пневмоrидроаккумуляторы
i6
3*
t
а)
А
/))
t
ПНевмоrидроаккумуляторы пред
назначены для аккумулирования
энерrIlИ рабочей жидкости, находя-
щейся под давлением, и выдачи ее
в rидросистему в период резкоrо
увеличения расхода рабочей жид-
кости. Аккумулирование энерrии
рабочей жидкости происходит в пе- u
риод отсутствия или незначительноrо потребления rидравлическои энерrии
в rидросистеме.
Из рис. 3.5, поясняющеrо принцип действия ппеuвмоrидроаккумулятора,
видно, что аккумулирование и возврат Энерrии рабочеи жидкости ПРОИСХОДЯТ
в резу.'Iыате сжатия и расширения rаза.
Пневмоrидроаккумулятор представляет собой емкость, заполненную сжатым
rазом с начальным дав.'!ением зарядки Рl (см. рис. 3.5, а). При поступлении в ем-
кость рабочей жидКОСТИ из rидросистемы происходит сжатие и повышение
давления rаза до максимальноrо значения давления в rидросистеме Р2 (см.
рис. 3.5, б). При разрядке рабочая жидкостЬ вытсняетсяя из емкости вследствие
расширения rаза до давления Р3 (сы. рис. 3.5, в). Такие аккумуляторы обычно
изrотовляют с разделителями рабочей жидкости и rаза, что исключает озмож-
ность растворения rаза в жидкости и полную разрядКУ при неработающеи rидро-
системе. Пневмоrидроаккумуляторы объемом несколько сот литров uизrотовляют
без разделителя сред с датчиками сиrнализатора уровня рабочеи жидкости.
В зависимости от вида разделитеЛЯ сред пневмоrидроаккумуляторы MorYT
быть поршневыми и мембранными. В конструкции поршневоrо типа (рис. 3.6, а)
полостЬ А аккумулятора заполняется rазом, а полость Б сообщается с rидро-
системой. rерметизация полости А ОТ полости Б обеспечивается эластичными
уплотнениями ПОрШНЯ 1 и крышек 2 и 3. К Недостаткам пневмоrидроаккумуля-
торов поршневоrо типа необходимо отнести значительные потери давления на
преодоление сил трения уплотнений ПОрШНЯ и возможность утечек rаза в местах
уплотнений ПОрШНЯ и крышки 2.
В конструкции мембранноrо пневмоrидроаккумулятора (рис. 3.6:. б) для
разделения рабочих сред ИСПО.'Iьзована мембрана 1, периметр которои зажат
между разъемными корпусными полусферами 2 и 3. Отверстие Б сообщает рабо-
чую полость аккумулятора с rидросистемоЙ, а отверстие А предназначено дЛЯ
подзарядКИ rазовой полости сжатым воздухом или инертным rазом. Конструкция
t
5)
О)
в)
61'
мембранноrо пневмоrидроаккумулято а
эластичноrо баллона П р едставлена наР с 3 ра 6 здеЛl1телем рабочих сред в виде
Дл _ рис. ., в.
u я ИЗIотовления мембран обычно П р именяют
высокои плотности. вулкапизированную резину
IУЛЯ Р И р счете пневмоrидроаККУМУШIТОРОВ определяют полную емкость акку-
. а «, полезную емкость рабочей ЖИДКОСИ V б
разрядке, а также прове яют на п оч т п, ра оту, совершаемую при
емкость аккумулятора р!вна начал но: с ъ таЛr з ККJм ятора [1]. Полная
аккумулятора рабочей жидкостью (см 3 5 У ) П ( к V 1 ) дО заполнения
нения рабочей жидкости из акк м л . рис. . ,а. ри усЛовии Полноrо вы тес-
чей жидкости V' равна разност: 6ъ ятора при разрядке полезная емкость рабо-
нения V п О емов rаза до заполнения V 1 и в конце запол-
2
rде D виутреюшй диаметр цилиндра; [и] допускаемое напряжение на
разрЫВ; Р2 давление в конце зарЯДКИ; [t коэффициент Пуассона (для стали
[t == 0,3, дЛЯ латуни t == 0,35).
Толщина донышка (крышек) Цl!линдра:
плоскоrо
&1 0,405D у" {d] ;
сферическоrо
& P2 D
1 4[а]
V == V 1 V 2 ИЛИ V == V к ( 1 :: ) .
;аспл; IVазрядку ккумулятора не ДОВОДЯТ до конца н в нем остаетс и ..
з рабочеи Жидкости, а давление rаза П р и это б '\.... e oтopы..
кость м удех Рз. то полезная ем-
По последней формуле можно рассчитать также толщину полусфер шаровоrо
аккумулятора.
3.5. РЕЛЕ ДАВЛЕНИЯ
Vп. V K P1 ( ) .
Рз Р2
Полученные выражения справедпи ь '
ния И сжатия rаза т е П р и значен'и в I ДЛя изотермическоrо режима расшнре-
П и ' . . и показателя политропы n == 1
ни Л Р П v олитропическом проц ссе изменения состояния rаза ( n > '1 )
я д я п примут следующии вид: выраже-
V == 1 к r 1 ( ;: ) J ; V п V к и ) * ( ) ] .
Показатель политропы процесса ра
тельности протекания процесса и давлеС Р И: исжатия rаза зависнт от дли- .
Значения показате.пя политропы n == 1 Р д и разрядки аККУМУJ1ятора.
в режиме компенсации утечек в rидроси аie Тi у Я работы а кумулятора
како о-либо изделия ПОД давлением при отключенном ен ::льнои ВЫдерЖКИ
бочей IJ::g , : :КrК:д ед :е яь HOBeH ЫX боль их расходов ра-
политропы принимают n == 1 311 4 Т т роцесса менее 1 мин) показатель
при измененни состояния rаз; ( > i ) e epaTYPHь e изменения, ПрОIlсходящие
лятора. ,м ут снизить полезную емкость аккуму-
боту g:В У I ; i т: : о!яа r r СТН:I !з аr :a T: Р совершает ра-
rаза Рз == Р1 В конце разрядки Раб 2 до давления
можно определить по выраж ниям ТУ' совершаемую при разрядКе аккумулятора,
для изотермическоrо цикла
А п == P1VK lп
Р1 '
Рассчитывать пневмоrидроаккумулятор
формулам.
Толщина сте нок ЦИЛиндра
l5 ==.Р... [ 1( [а] + Р2 (1 2 1)
2 [a] P2(l+[t)
На пр чность следует по следующим
Реле давления предназначены для выдачи электрическоrо командноrо сиrнала
при достижении в пневматическоЙ системе заданноrо давления (или разности
давлений). Различают реле давления измерительноrо и дифференциальноrо ти-
пов. Первое реаrирует на избыточное давление (раЗIЮСТЬ между иЗ\lеНЯЮЩИМСЯ
давлением в СИСТб!е н атмосферным), второе на разность между давлениями
в ДВУХ частях пневматической системы (иапример, в штоковой И поршневой по-
лостях пневмоцилиндра).
Контролируе\юе давление, или разностЬ давлениЙ, воспринимается чувстви-
тельным ЭЛеr\!еПТШ.I (поршнем, мембраной, сильфоном, трубкой Бурдона). На-
стройка реле давления па заданное значение контролируемоrо параметра осуще-
ствляется изменением усилия наrрузочноrо элемента, обычно винтовой пружины.
Коrда контролируе\IЫЙ параметр достиrнет заданноrо значениЯ, перемещение
чувствительноrо элемента достиrнет значения, необходимоrо дЛЯ замыкания или
размыкания электрическоrо контактноrо устройства.
Электрические коитактные устроЙства MorYT быть пря юrо или MrHOBeHHoro
действия. Контакты прямоrо действия при Iедленном наrружении чувствителЬ-
Horo элемента подверrаются сильному дуrообразованию, что ПрИВОДИТ к ИХ
быстрому износу. Реле давлепия с контактами прямоrо действия приыеняют
только как авари:"rные сиrнальные устройства.
На рис. 3.7, а изображено реле дапления измерительноrо типа с сильфонным
чувствительным элементом и PTYTHЫ I контактным устройством. [аз под давле-
нием ПОДВОДИТС\! J{ штуцеру 8. Если величина давления ниже заданной, колба 2
с ртутью заНЮ.raет положение, при котором оба контакта 3 касаются ртути и
замкнуты через нее (как показано на рисунке). При повышении Дilвления тол-
катель 7 сильфона 6 перемещается вверх и, растяrивая пружину 5, через систему
рычаrов поворачивает колбу с ртутью в направлении, ПРОТИВОПО,10ЖНОМ ходу
часовой стрелки. При достижении задаиноrо давления колба наклоняется влево
Настолько, что контакты раЗ .Jыкаются (не касаютСЯ поверхности ртути). На-
стройка реле дав.1ения осуществляетс\! изменение\! длины пружины 5 с помощью
винта 1. Стрелка 4 показывает на шкале давление настройки.
Диапазон !lЗ lененИЯ рабочеrо давления o o, 1 МПа.
Использование pTYTHoro KOHTaKTHoro устройства делает возможным приме-
нение реле этоЙ конструкции только в cTporo неизмеННО I положении \lа стацио-
Нарных машинах прн отсутствии вибрации. Кроме Toro, ртутиые контакты, как
и все КОнтакты пря юrо действня, НС рекомендуется применять при пульсации
даВЛения rаза, потому что их пере;лещение связано линейной зависимостью с Пере-
мещением чувствительноrо элемента. Ртутные контактны не обеспечивают при
ЭтОм точности срабатывания из-за инерционНОСТИ ртут и, а контакты прямоrо дей-
ствия, изrотовленные из твердых металлов, быстро выходят ИЗ строя вследствие
дуrообразования,
для политропическоrо цикла
А п == : KI [1 ( : )n IJ
1],
68
69
ц
f
z
J
б
7
О)
а)
.Рис. 3.7. Реле давлення
ё)
На рис. 3.7, б представлена конструктивная схема пневматичеСКОj'О реле
давле ня с мембранным чувс:вителЬН IМ элементом и электрическим контактным
устроиством MrнOBeHHoro деиствия. r аз под давлением подводится к присоеди-
нительному отверстию в крышке 5. Усилие от деЙствия давления на мембрану 4
снизу уравновешивается усилием пружины 3. При определенном давлении,
устанавливае,IOМ с помощью реrу,тировочноrо винта 1, толкатель 2, воздеЙствуя
на штифт электрическоrо lИкроп(:;реключателя, перекточает ero контакты.
На рис. 3.7, в изображено реле давления дифференциальпоrо .rипа с поршне-
вым чувств те.тьным элементом и с электрическим КоНтаКПIЬШ устройством MrHo-
BeHHoro деНС'rВНЯ, выпускаемое фирмоЙ «БарксдеЙл вэлвз» (США) [4]. Реле
давления реаrирует на разность давлениЙ в двух полостях, связанных с отвер-
СТШI\Ш А и Б. К отверстию А ПОДВОД ТСЯ rаз низкоrо давления, к отверстию Б
BbIcoKoro. Прн достижении заданнои разности давлеНИ!1 поршень 6 сжимает
пружину 5 Н перемещается вверх, наЖимая на штифт микропереключателя 4,
связаН!lоrо с пружина;\ш 1 и 3. Разность давлениЙ, при котороЙ срабатывают элек-
трические KOHTaKrbI, определяется положением микропереключателя, ИЗ;\lеняе-
мым с ПОоlOщью винта 2.
Реле давления ПРИ 1еняют для контро.'IЯ разности }\<lIJ.тенпЙ в диапазоне
O,035 1 ,О МПа.
На базе этоЙ КОНСТРУКЦИИ фирма выпускает реле давлеиия измерительпоrо
типа (рис. 3.7, 2), реаrирующее на нзбыточное даВ.теНие в пределах О, 1 2,1 МПа,
отличающееся от предыдущеrо только устройством корпуса 7 и поршня 6 (e;,I.
рис. 3.7, в). Точность в пределах 2%. Обе КОНСТРУКЦИИ предназначены Д.УЯ
работы на сжатом воздухе, rазах, воде и масЛе.
Важным достоинством поршневоrо чувствительноrо элемеНта явЛяются ero
Дбшфирующие своЙства (вследствие трения в уплотнении), в результате чеrо
70
I
1
снижается реакция KOHT4K'i'HOfb устроЙства на Пульсацию. В то же время, тре-
Ние, создаваемое уплотнением поршня, приводит к увелпчению зоны нечувстви-
тельности ре.те.
Реле давлеНия измерительноrо типа применяют, как правило, для выклю-
чения машины в случае падения давления в воздушноЙ сети ниже допустимоrо
уровня. Применять реле давления измерительноrо типа для обеспечения работы
исполнителЬных механизмов в определенноЙ последовательности не рекомендуется
по следующеЙ причине. Реле давления дает команду на начало хода BToporo
ЦИЛИНдра, реаrнруя па Повышение даления в рабочеЙ полости первоrо цилиндра,
коrда ero поршень доходит до упора в конце хода. Для надежноЙ работы схемы
с реле давления измерительноrо типа необходимо, чтобы повышение давления
происходило ЛИШЬ в конце хода поршня. Однако в связи с тем, что давление
в выхлопноЙ полости снижается не MrHoBeHHo, требуется довольно высокое дав-
ление rаза в рабочеЙ полости, чтобы II0ршень стронулся с места; поэтому при
небольшом запасе давления возможен ложныЙ ко !андныЙ сиrнал пуска BToporo
цилиндра, отдаННыЙ раньше, Чбl стронулся с lecTa ПОрIllеНЬ первыЙ. Если при-
менить реле давления дифференциальноrо типа, а в качестве сиrнала о заверше-
нии хода поршня первоrо цилиндра использовать увеличение разности между
давлением в рабочеЙ и выхлопноЙ полостях цилиндра, то вероятность появле-
ния ложноrо спrнала уменьшится, так как достаточная для переключения реле
разность давления достиrается лишь в конце хода поршня.
Реле давления, в которых отсутствует ВОЗ,10ЖНОСТЬ реrулирования величины
давления, при котором происходит переключение электрическоrо KOHTaKTHoro
устроЙства, принято называть пневмоэлектропреобразователями.
Конструктивно пневмоэлектропреобразователи аналоrичны реле давления
с настраивае 1ЫХ значением КОНТРО.'Iируемоrо давления, однако отсутствие ус-
троЙства для реrулирования усилия иаrрузочноrо эле !ента позволяет значительно
упростить конструкцию и уменьшить раЗ lер пневмоэ.тектропреобразовате.теЙ.
3.6. ИНДИКАТОРЫ ДАВЛЕНИЯ
Индикаторы давления предназначены для визуальноrо контроля наличия давле-
ния воздуха на раз.тичных участках пневматических систем. Принцип деЙствия
индикаторов давления заключается в преобразовании энерrни сжатоrо воздуха
в механическое перемещение иидицирующеrо элемента (поршня, мембраны,
жидкости и т. д.). По способу индикации давления индикаторы можно разделить
на штоковые, типа ламп и табло.
у штоковых индикаторов типа В52-1I (рис. 3.8, а) признаком наличия
дав.тения является шток 1, выдвинутыЙ из корпуса на 4 6 мм. Индикатор этоrо
типа представляет собоЙ миниатюрныЙ пневмоцилиндр одностороннеrо деЙствия
с подпружиненным поршне,.! 2. Наличие эластичных уплотнениЙ ПОрШНЯ требует
относитеЛЬНо BbIcoKoro уровня переключающеrо давления, что оrраничивает
область применения штоковых индикаторов.
Индикаторы типа .тамп функционально аналоrичны электрическим сиrналь-
ным лампам и поэтому должны обеспечивать четкую индикацию наличия и от-
сутствия давления в системах, размещенных в помещениях с нормальноЙ осве-
щенностью без использования подсветки. Для этоЙ цели в них используют подвиж-
ные детали, окрашенные в цвета с высокоЙ отражательноЙ способностью, появ-
ляющиеся в поле зрения при наличии давления. Применяют конструкции инди-
каторов давления поршневоrо, мембранноrо и жидкостноrо типов.
На рис. 3.8, б приведена конструкция индикатора давления типа П-ИДС,
индицирующиЙ элемент KOToporo выполнен в виде поршия 1 с окрашенным коНи-
ческим уrлублением. Конфиrурация линзы 2 и поршня обеспечивает четкую
индикацию наличия и отсутствия давления в системах низкоrо давления. Для
работы индикатора необходимо, чтобы ero входы были подключены к двум взаИ I'
ноинверсным выходам струйнorо элемента.
В индикаторе типа РУС-l с мембранным ПРИВОДОМ (рис. 3_8, в) при подаче
rаза вод давлением мембранныЙ узел 1 перемещается совместио с шаЙбоЙ, имеющеЙ
фиrурный ВЫрез, и приводит во вращение винтовоЙ шток 2, повораЧИ8ая на 900
окрашенныЙ флажок 3.
71
В индикаторе типа ИП-l (рис. 3.8, е) сжатый воздух, поступающий на вхо
растяrивает окрашенную в яркие цвета эластичную мечбрану 1. Мембрана pa
двиrает секторные участки шторки 2, которые расходятся по окружности и ло-
жатся на нижнюю часть стекла 3. Мембрана выкладывается по профилю стекла
и из".!еняет ero окраску. Цвет мембраны хорошо виден как с лиценой, так и с бо-
ко ои стороны индикатора. При снятии управляющеrо сиrна a Iемб ан
;: иеill сил упруrостн возвращается в исходное положени , и' штcfrки а c
н Индикатор т па ИП3-1 (рис. 3.8, д) обеспечивает сиrнаJlИзацию и запоми-
ание в течение ч наличия давления. Это достиrается с ПОi.юЩЬЮ об aTHoro
клапана 1. При подаче и последующем снятии сиrнала мембрана не возврfщается
ои р сходное положение, так как в индикаторе давление будет сохраняться до тех
, пока нажатием на кнопку 2 камера не будет соеДИНеНа с атмосфе ой
В Жидкостных индикаторах используют свойство Жидкости ТОЧНО по то . ять
фиrу ые поверхности, что дает хороuшй визуальный эффект. р
Р О рис. 3.9, а приведена конструкция пнеВ !;Jтнческоrо ИНдикаторз B кото-
м ИСIюльзоваllа непрозрачная Жидкость в к '.
ндициру щий lлемент от прозрачноrо экрана. h;е т д:ч:о у; о и:
П р И lо I 2 ран п а Р перемещает норшень 4 и жидкость 3 вытесняется в кольцевую
. . и соприкосновении поршня с П р о
видимым индикационный знак на ero торце. зрачным стеклом становится
Окрашенная жидкость может быть использована и в кач"стве ин
элемента. В индикаторе давления (р ис 3 9 б) дицирую еrо
. ., I3 полости Iежду мембранои 1
2
(1)
J 2
2)
Рис. 3.8. Индикаторы давлення
72
о)
Рис. 3.9. Индикаторы давлення жидкост-
Horo типа
4
3
7
I
5)
3
и стеклом 2 в выточке находится
жидкость 3. При появлении пневмати- 7
ческоrо сиrнала мембрана вытесняет
жидкость из выточки на поверхность
линзы, в результате чеrо она окра-
шивается в цвет жидкости.
Аналоrично электрической сиr-
нальноЙ арматуре в пнеВ:-Iатических
ИНДИI(аторзх Дi1вления' используют
красныЙ и зеленый цвета, реже
желтый и rолубой. В ряде случаев
наносят знаки, цифры или надписи. Для удобства наблюдения и контроля на-
личия командных сиrналов, поступающих в систему, применяют rрупповые
индикаторы. Каждый индицирующий элемент в них пронумерован и соответ-
ствует опреде, енной комаНде.
(1)
3.7, ТЕХНИЧЕСI(ИЕ ХАРАI(ТЕРИСТИI(И
СЕРИЙНЫХ ПРЕОБРА30ВАТЕЛЕЙ
в пневмоrидропреобразователе типа пrп (рис. 3.10) камера низкоrо давле-
ния 1 заполнеиа минеральным маслом до определенноrо уровня. В нижней части
штока 7 встроен клапан 5. Камера высокоrо давления 4 через клапан 5 сообщена
с камерой иизкоrо давления, а через отводное отверстие с рабочей полостьЮ
rидроцилиндра. Управление пнеююrидропреобразователе:J производится с по-
мощью KpaHoBoro пневмораспределнтеля последовательноrо действия типа
В71-33. При подаче сжатоrо воздуха в камеру 1 происходит заполнение рабочей
полости rидроцилиндра минеральным маслом под низким давлением. Затем после
переключения пневмораспределителя 3 сжатый воздух подается в полость 8
пнев юцилиндра, что приводит к вытеснению рабочей жидкости из камеры вы-
cOKoro давления 4 и заrотовка окончательно зажимается rИДРОЦИЛИНДР01l1. Кла-
пан 5 при этом отсекает камеру 4 от камеры 1.
Возврат поршня 2 в исходное положение и заполнение камер 4 и 1 рабочей
жидкостью происходят при подаче сжатоrо воздуха в ПО.'IOСТЬ 6 пневмоцилиндра.
т еХflичсская характеристика пflевМОi'идропреобразоватрлrй типа П r п
Номинальное давление воздуха, МПа .
11oMliHaJIbHOe давление рабочей жидкости, \Па':
при предварительном зажиме
при окончательном зажиме .
Объем рнбочей ПО,,"10СТН ЖИДКОСТИ, C I"I'J:
ИИ31<оrо давления
BbtCOKOrO давления
КоэффнциенТ усилении
9U%-НЫЙ ресуРС, цИКЛ . . . . . . . . . .
90% HaH нараБОТJ<:а до перRоrо отказа, ЦИКЛ
1V\ассз, Kr. Не более . . . . . . . . . . . .
0,63
0,63
16
1 000
6"
,'}
;)O 000
50 000
36
Поршневой пневмоrидроаккумулятор типа АР (рис. 3.11) СОСТОIIТ нз цилин-
дра 2, поршня 3 Н крышек 1 и 4. Уплотнение поршня и крышек обеспечивается
резиновыми кольцами. Заряжают аккумулятор через узел 5, отверстие Б ко-
Toporo предназначено для подключения к источнику наrнетания rаза при зарядке,
а отверстие А для подключения манометра, контролирующеrо давление rаза.
Крепление крышек к корпусу выполнено с помощью разрезных колец и винтов.
Технические характеристики аккумуляторов тппа АР приведены ниже,
а полезные обьемы аккумуЛЯТОРОВ различных типоразмеров в зависимости
от изменения давления масла при отборе ero из аккумулятора в:rидросистему
MorYT быть определены по rрафикам, приведенным на рис. 3.12 и 3.13 [2]. Из
73
6
Рис. 3.10. ПневмоrИдРопрсобразова.
тель типа пr n
VZ,Л 0,4 1 25 6,З 16 40 100
ОЗ2 08 }} 504128 З2 80
Рис. 3.11. Поршневой пнеВМQrИдРоако
кумулятор типа АР
о 28 07 775441 112 28 70
, 2 J
А
б
двух точек на оси абсцисс, соответствующих максимальному и минимальному
давлениям жидк?сти Рж В rидросистеме, проводят вертикальные прямые до пере-
сечения с кривои выбранноrо давления Ре зарядки rаза, затем из точек пересе-
чения проводят rоризонтальные прямые до пересечения с ОрДИНi1Тами объемов V
и соответствующеrо типоразмера аккумулятора. Разность между двумя получен
ными значениями на оси ординат соответствует объему масла V который будет
подаваться rидроаккумулятором в rидросистему. ж,
v . л 04 7 25 Ц 76 40 700
0,32 08 ]Д. 504 128 ЗJ 80
028 07 775441712 28 70
о 24 06 75 378 96 24 60
02005 125 3758020 50
V",.Л 0,16 0,'1 7,02.52 6.'1 16 40
0,72 03 0757,8948 72 ЗО
0,08 O, 2 0,50 7,26 З,2 8 20
0,04 0,1 o,'lJ 0,63 1,6 4 10
о о
о о о о
о
о
'+
"
о
72
16
20
28 р""МПа
24
Рис. 3.13. rрафик для выбора полезиоrо объема пиевмоrидроаккумулятора при изотер-
мическом процессе
Техническая характеристика I!НС8J;о?идроаккумулятора типа АР
РаБО1J3Н среда
. Полость rаза ....... технический азот BToporo сорта
(rOCT 9293 74)
Полость жидкости минеральное масло
Р шоМ 16 МПа
Р 2IIОМ 32 МПа
Номнна 'lЫIое давление
Реf<оыендуе;.,.Iое давление за-
р"дни ......... О,13Р раб шах';;; Р зар ';;; (0,9 0.9.j) Рраб 111IH
Перепад давления для страrи-
ванн" поршня ....... Р движ ';;; 0,2 МПа
Диапазон температуры рабочей
жидкости . . . . . . . . . . ОТ зо до +90 ос (допустимая температура масла В
аккумуляторе)
2q
Реле давлеиия (rOCT 19486 74). Давленне сжатоrо воздуха воздействует
через "Iбlбрану 1 11 rрибок 2 на толкатель 3 (рис. 3.14). Если усилие, развивае-
мое давлением воздуха на rрибок 2, станет UО.тьше усилия пружины 4 (пружина
настраивается с помощью поводка 5, переДi\ющеrо вращение rайке 6), то толка-
те,lЬ 3 переместится и через штифт 7 вызовет срабатывание микропереключателя 8.
При понижении контролируемоrо давления пружина 4 возврзщает толкатель 3
в исходное положение, а пружииа микропереключателя вызывает ero обратное
переключение.
, 28р. IoIПа
74
Рис. 3.12. rрафик для выбора полеЗноrо объема пиевмоrидроаI<кумулятора П р и а д иаба-
т ическом ПрОI(ессе
75
8
"
2
Ри(. 3.14. Реле д,авлеИИ8 по rOCT.:J9488 74
'1______
,')
2
.1 .
Рис. 3,16. Индикатор давления типа 852-11
2
Рис. 3.18. Пневмозлектро-
преобразователь тина
п-пэ-с
/'1
Техническая характеристика реАе давления [3]
1,0
упJiотнен резнновым кольцом. Возврат u поршня в исходное положение при отсут-
ствии входноrо давления пружинныи.
Номинальное давление, lviПа .
Диапазон КQнтролируе:\1ЫХ давлениЙ (да.вл"енне з;мьш"аТfИЯ И'ЛН р.аЗ;1ьiк ю я'
злеl\ТРИЧ СКИХ контактов/при изменении давления), !v\Ila . . . . . " O,IG 1.0
Зона неЧУВСТВIIтельности \ раЗIiQС1Ь ые:tl\:ДУ давлением t.:рпБJ.тыва.НllЯ NШ':РО
I ереключателя н давлением возврата в исходное ПОЛОЖ.ениr), l\\IIa
1 I<:lp аметры микропереключатеJJ я:
номинальный ток, А
напр яжение, В:
переменноrо тока До 380
ПОСТОяННOI'о тока До 220
Долrовечность, ЦИ".1 5 .10'
Индикатор давления типа В52-11 (рнс. 3.15) представляет собоЙ миниатюр'
ныЙ пневмоцилиндр односторОJJн"rо деЙствия с ПРУЖШШЫ i возвратом. В кор-
пусе 1 перемещается поршень 2, уплотняемый манжетоЙ. При отсутствии давле-
ния на КОНТрОЛl!руеМО I участке пнеВ lатическоЙ системы поршень под действием
пружины 8 удерживается во втянутом положении. При появлении давления пор-
шень 2, сжимая пружину 8, перемещается влево. Выдвинутый шток сиrнализи-
рует о налични давления на участке системы.
Техническая характеристика индикатора давлоlUЯ
пшпа В52-11 [;j]
O,03 O,06
Техническая характеристика иNдикаторов давления [3]
2,5
п-ид
O,14 O,63
140
16
П ИДl
O,16 O,63
180
Давленне входных снrиалов, МПа
Уrол обзора, rрад .......
АктивныIй диаметр линзы, мм . . . . . . .
Размеры выступающей частн инднцирующе.
ro элемента, мм
Долrовечность, цикл
Масса, Kr .....
5.10'
0,13
03Х3
5.10'
0,027
Дdвленне, МПа:
Номинальное
миНиМальное . . .
Нзпбольшсе допустимое' Ч;!С:l<..)' Ср[1'бu:rЫ'ПП'ltlТI"..'
Долrовечно(.ть, цинл
Масса, Kr
IJIlI<Jl/:'o.!I-JН
0,63
0,25
2,:)0
10'
0,020
Пневмоэлектропреобразоаатель тиr.а п-п с предназнач н для преобразо-
вания пневматическоrо сиrнала в дискретныи электрическии сиrнал. Пневмо-
электропреобразовате.% (рис. 3.18) состоит u из основа:шя 1, в котором .располо-
жен подпружиненный поршень 2 с манжетои, кронштеина 8, на котором крепится
электрический конечныЙ выключатель, и защитноrо кожуха 4. Переключен е
электрических контактов происходит при нажатии перемещающеrося под деи-
ствием входноrо давления поршня на толкатель конечноrо выключателя.
Реrулировка конечноrо выключателя относительно поршня обсспечиваетс
за счет зазоров, образованных отверстпями в корпусе выключателя и винтами D
креПJlения выключателя к кронштеЙну. Отверстие А в основа пии предназначено
для подвода пневматичеСI;оrо сиrнала, отверстие Б для вывода электрических
проводов конечноr() выключателя. Между кожухом и основанием peДYCMOTpeHa
прокладка для защиты электрических контактов от заrрязненни.
3
Рис. 3.16. андикатор давлення тнпа
п-ид
Рис. 3.17. Малоrабарнтиыfi индика-
тор дав.,еиня типа п-нд 1
Индикатор давления тина П-ИД (рис.
3.16) состоит нз поршвя 2 с возврапюЙ
пружипоЙ 4, уплотненноrо в корпусе 8
реЗИIIОВОЙ ,rанжетои, п линзы 1. Линза
ВI.IПолнсна в виде конуса, обращенноrо
вершиноЙ внутрь корпуса, а поршень
имеет соответствующее коничеСI(ое уr.1уб-
ление под линзу, поверхпость KOToporo
окрашена в нужныЙ цвет. При отсутствии
входноrо давления пружипа удерживает
поршеиь в ИСХОДНО llIоложении; при пода-
че давлеиия ПОРШСIIЬ перемещается к
линзе и коническая (окрашенная) по-
верхность ero становится видимой.
В малоrабаритном индикаторе давле
ния типа П-ИД! (рис. 3.17) в качестве
индицирующеrо элемента используют
выступающую при налични входноrо
давления часть штока поршня. Поршень
Техническая характеристика nневмоэлектРОitрео6раэователя mU!la
Il-ПЭ С [о]
ДавЛ>.?пПС входных снrПd.10В, МПа . . _ . . ., 0.14 O,61
Тип конечноrо пыключптеля . . . . . . . . . .. МП 1101 IiСП. 1
Время. мс, не болес:
включения. . . .
выключения. .
Долrовечность, цикл
Масса. Kr . . . . . . . .
20
25
10'
0,35
список ЛИТЕРАТУРЫ
1. Башта Т. М.. Зайчеико н. З., Ермаков В. В.. ХаЙМОJ1ИЧ Е. М. ОбьеМilые rндрав-
лнческне пр иподы. \.: Мв шнностроенне, 1969. 628 с.
2. rИДI}ОflневмоаКI<УМУЛЯТОРьt типа АР. М. 1972. 6 с. (НИИМАШ).
З. Элементы IJ устроЙства писпмоавтоматнкИ BblCO!{Oro давления. к.аталоr. 1\'\. 1978.
155 с. (НИИМАШ). . . h . С Сl 1 1
4. Fluld ро\ует Handbook Directory. 1968 1969. lпdl1stпаl pl1bllS Ing о. еуе ап(,
1250 р.
5. l, ecman New<. N. 42, Novem"er, ! 969, 8 р.
r лава 4
НАПРАВЛЯЮ ЩАЯ
ПНЕВМОАППАРАТУРА
2 t чJ 2t Ч
/ . . . .. . .. . . 'v . . .. .
=, . ..c: . == . :: ;;; . =..... .. = ..
" 3'. ("O.5 t . J I 1 t .5
Рис. 4.1. Схема ПЯТI!.лииейиоrо ДВУХПОЗИl\ионноrо распределителя с ОДНОСТОРОИНИIII уп-
равлеиием
Направляющая пневмоаппаратура предназначена для изменения направления
потока сжатоrо воздуха путе 1 полноrо открытия I1ЛИ закрытия рабочеJ'О про-
ходНоrо сечения.
К этоЙ rруппе ПIlевмоустройств относятся пневмораспределители, обратные
пневмоклапаны, пневмоклапаны быстроrо Выхлопа, последовательности, вы-
держки времени, лоrические (ИЛИ; И).
цифрами. Вторая цифра указывает отверстие, которое будет соединено с отвер-
стием 1 при подаче единичноrо сиrнала к управляющему отверстию.
К двух- и трехлинейным распределителям с односторонним управ. ением
относятся «нормально закрытые» (при отсутствии управляющеrо воздеиствия
питание «закрыто», т. е. сжатый воздух не проходит к выходному каналу р.аспре-
делителя) и «нормально открытые» (при отсутствии управляющеrо возденствия
питание «открыто»).
Двухпозиционные распределители с двусторонним управлением можно
использовать как устройства памяти.
Число внешних линиЙ и познций, а также характер управления (односторон-
нее иЛи двустороннее) определяют схему исполнения пневмораспределителя.
Наибольшее применение в промышленности получили схемы исполнения, пр иве-
денные в табл. 4.1 и 4.2 [1].
Крановые распределители применяют также со специальными схе ами ис-
полнеiшй по числу позициЙ и линейности, в частНости трехпозиционныи шести-
линейный распреде.1итель для последовательноrо управления двумя циЛин-
драми (рис. 4.2, а), шестипозиционный восьмилинейный распределитеЛЬ (шести-
позиционный переключатель, рис. 4.2, б) для обеспечения подачи давления
поочередно к каждому из шести ВЫХОДН,?IХ каналов, при Этом остальные выход-
ные каналы соединяютсЯ с атмосферои. . в
Важным функциональным признаком распределителеи является вид упра
ления. б 4 3
Схема классификацин основных видов управления изо ражена на рис. .,
Условные обозначения видов управления соответствуют [ОСТ 2.721 74.
Известны также механическое управление с маЛ IМ усилием (рь!чаr управ-
ляет вспомоrательным клапаном, приводящим в деИСТБие обычныи мех;низм
пневматическоrо управления, рис. 4.4, а) и механическое бесконтактное J пра;;
лени , достиrаемое обычно механическим воздействием на струю :жатоrо возду
(рис. 4.4, б). Наиболее широкое распространепие в промы лен.нои практике пол
чили следующие конструкции распределительНых устроиств. клапанные, с Ц
линдричеСIШМ золотником, с плоским золотником и крановые.
Принцип клапанноrо распределения без «Kop TKoro замыкания» яс:н из
рис 4 5 Обозначение присоединительпых отверстии: 1 ВХОД (питание), 2
вых'од . ( потребителю)' 3 выход в атмосферу. Обозначение управляющerо
отверстия содерЖИТ две' цифры указывающие сообщаемые при подаче управля-
ющеrо сиrнала присоединител ные отверстия; цифра О показывает, что присо-
единнте.1I>ное отверстне перекрыто. В ИСХОДНЩI положении, обес;,I1еч вкаае;
n,ву\1Я возвраТНЫМII пружина !II, выходное отверстие 2 через полыи то .
'сообщено с BbIXOQOM в атмосферу. При подаче управляющеrо сиrнала к от-
в(.рстию 12 r,нач ле выходное отверстие 2 разобщается с отверстием 3, а затем
сообщается с пходным отверстием.
4.1, ПНЕВМОРАСПРЕДЕЛИТЕЛИ
Пневмораспределители предназначены для изменения направ.1ения или пуска
и останова ПОТоков сжатоrо воздуха в двух или более внешних пневмолиниях
в зависимости от внешнеrо управляющеrо воздеЙствия. Под внешними пневмо-
линиями ПоНи !ают воздухопроводы и каналы для течения воздуха (в том числе
и отверстия для связи с ат:чосферой), соединяемые в определенных сочетаниях
при различных положениях распределительноrо opraHa.
Число внешних люшй определяет линейность распределителя. Применяют
в основном двух-, трех-, четырех- и ПЯТЮ1Инейные распределители. Распреде-
лители для специальных целей, а также крановые применяют и с большим числом
линий.
По числу фиксированных положений распределительноrо opraHa различают
ДВУХ-, трех- и МIIоrопозиционные распределители. Последний тип (за исключе-
нием крановых распреде.1ителей) при меняют ре::(ко 11 ero относят к специальным.
Наибольше применение получили двухпознционные распределители, распре-
делительныи opraH которых может заннмать одно из двух крайних положений.
РаспределительныЙ opraH трехпозиционных пневмораспределителеЙ П?II отсут-
ствии управляющеrо воздеЙствня занимает среднее ПО.10жение. ИIIOrда исполь-
зуют распределители, состоящие из двух двухпозиционных пневмораспредели-
телеЙ. Такие распределители относятся к четырехпозиционным, Хотя MorYT вы-
полнять функции трехпозициоиных, если не используется одпа поЗиция.
Двухпозиционные пневмораспределители MorYT ЮIеть одностороннее и дву-
стороннее управление (трехпозиционные только двустороннее). Под ОДIIостороа-
ним понимают такой вид управления, при котором для переключения распреде-
лительноrо элемента управляющее воздействие прикладывается только I( одному
чувствительному элементу и в одноы направлении, а возврат в исходное положе-
ние ПРОИСХОДИТ после снятия управляющеrо воздеЙствия ПОД действием снл
механическоЙ или пневматическоЙ ПРУЖИНЫ. При двустороннем управлении,
чтобы распределительныЙ элемент привести в заданное состояние, необходимо
управЛяющее воздействие приложить к соответствующе:'IУ чувствительному
элементу (если их два) или изменить направление действия.
На рис. 4.1 приведеНd схема пятилинейноrо двухпозиционноrо распредели-
теля с одНосторонним управлением. Управляющее отверстие обозначается двумя
78
о
а)
ь)
Рис. 4.2. Примеры схем исполиеиия краиовых распределитеJlей
79
Таблu'{а 4./
Основные пневмаТlIчсские схемы дв"хлинсЙпых
и трехлиней ных распределителей
r
Число ПОЗиЦНЙ Схема соеди- ЧИСJIО I
распредели- Упrавление НеИИЯ пиевмо внешних Услов ое rрафи-
телыrorо линии в исход пневМО чес кое обозначение
ЭJ1еМеНl а НОЙ ПОЗИЦI!И лнний по rOCT 2.781 68
I
I z
r .1
2 i 'flvv
I L.::J.. f
!
Нормально
открытая
Z
'! []JJW
3 1
I
Односто-
рон нее о,
2 [J-'i"}//
. <:Т-
7
Нормально
2 закрытая
\
2
3 UltJW
3 7
I z
UtJ
2 >о
I
Двусторон Н ее
! z
rn41
3
I j 1
2
3 ТО же С закрытым 3 arю
неитром
J 7
80
z
\1
\
\
Таблицп 4.2
Основные пневматические <:Х('МЫ четырехлинеilных
и пятилиней иых распреде.аителеЙ
,
Чнсло ПОЗНЦИЙ Чнсло
распредели- Возврат в вНешних :"словное rрафн-
телt,Но!:'о эле- Управление И ХОДНОС ПИевмо ческое обо иачеиие
мента поЛО,v.ение ЛИНнй по rOCT O.781 6R
3 Z
4
ПрУЖНННЫЙ L; 7
24
5 yy
31 !f
Односто-
роннее 3 2
4
2 Пневматический
5
7 .,
Z 1;
4
Дн)'стороннсе J I
z4
5 [lW/]
J 1 .7
2 4
4 П
3 1
3 То же
Z'+
5 ьа
I \ J 1:;
81
8иоы упраВления
Пf/е/JМОр!JСП реiJепите лямц
}-\.
k
Злектро
MaZHuтHoe
Е
Jm):m
Рис. 4.3. Осиовные виды управпения пнев-
мораспредеЛителямн
Рис. 4.4. РаспределителJt с мехаИИ1Jеским упраВ,lением
12
5
2
12
I 5
82
РИс. 4.5. Трехлинейный К lапаи"
IfЫЙ распределитель без «корот"
Koro замыкания»
Рис. 4.6. Трехлинейный к. апан-
ный распределитель с qкоротким
замыканием»
.1
, ,
Как видно из рис. 4.5, трехлинейный клапанный пневмораспределитель
образуется комбинацией двух пар клапан седло. Для ДВУХЛинейноrо распреде-
лителя достаточно одной пары, а для четырех- или пяптинейноrо неоБХОДИ IЫ
четыре пары; обычно четырехлинеЙные клапанные распределители образуются
из двух (НОр lально OTKpbIToro и нормально закрытоrо) трехлинеЙных распреде-
лителей, размещенных в общем корпусе параллельно или соосно.
В распределителях клапаниых с «коротким замыканием» (рис. 4.6) в мо-
мент переключения (переыещения клапанноrо узла из одноrо крайнеrо положения
в друrое) все каналы (питания, выхода и атмосферный) соединены ыежду собой.
Такие распределители несколько проще, но при их переключении возникает
колебание давления, возможно появление ложных сиrналов в системе управ-
ления, увеличивается расход воздуха. Kpoi\le Toro, такая схеЛlа не примеиима при
ручном и механическом управлении, ко!'да перемещеиие клапанrrorо узла мо-
жет быть медленным.
Распределители с цилиндрическим золотником наряду с клапаННЫi\1И широко
применяют в промышленности вследствие простой и технолоrичной конструк-
ции, широким функциональным ВОЗNlОЖНОСТЯМ и удобной ко шоновке.
Распределители этоrо типа в качестве распределительноrо элемента имеют
цилиндрический золотник, перемещаlOЩИЙСЯ вдоль оси в корпусе или вовтул-
ках, помещенных в корпусе. Проточки (пояски) золотника в разных фиксирован-
ных положениях сообщают или запирают разные проточки (отверстия) корпуса
(втулок). Основная проблема при конструирс>вании уплотнение золотника
решается пут б! использования эластичных уплотиений или малоrо зазора. Эла-
стичные уплотнения работают в тяже.'IЫХ ус.'IОВИЯХ, так как при каждш! ходе
- золотника проходят кромки проrочек или отверСТИJ!, и тем не менее опи должны
удовлетворять требования;v! rерметичности в течение длительпоrо срока службы,
ИЗЛlеряемоrо МИ,1лионами и даже десяткалlИ миллионов циклов. Поэтол!у В распре-
делителях с эластичными унлотнеНИЯi\1Н применяют уплотнения повышенной
точности или особой конструкции, используя при этом специальные способы их
установки. Распределители с ,!a.'IbIM зазором требуют нзrотовления прецизион-
ной пары.
Эластичные уплотнения можно устанавливать в корпусе или на золотнике.
Обычно НРИЛlеняют такие конструкции, в которых зазор !ежду корпусом и зо-
лотникол! уплотняется за счет не столько предварительноrо натяrа уплотнитель-
Horo кольца, сколько ero прнжатия к уплотнительным поверхностяы под дей-
ствием давления воздуха. Поэтому при проходе кольцевой канавки на УП,10Т-
няемой цилиндрическоЙ поверхности возможно выдапливание уплотнительиоrо
кольца из cBoero п!езда. Чтобы избежать этоrо, в конструкциях распределите-
лей с кольцеВЫJ\!И проточкалlИ при меняют уплотнительные кольца и посадочные
места такой rеоу!етрической фОр;VIЫ, которая исключает пыдавливание кольца.
ВЛlесто кольцевой проточки, например, во втулке, ПО:\lещенной в корпус, ПО
окружности делают ряд отверстиЙ небольшоrо диаметра или ряд продольных
пазов па торцах втулок или на золотнике, суммарное сечение которых обеспечи-
Bacr Необходимый проход, а взаимное расположение позволяет сохранить по
окружности часть цилиндрической поверхности, которая обеспечивает нормаль-
ное пере;llещение уплотнительных колец.
Примеры конструкций уплотнительных устройств приведены на рис. 4.7.
На рис. 4.8 показана конструкция пятилинеЙноrо пневмораспределителя
с цилиндрическим золотником и пвевматическю! управлением. Золотник уплот-
нен специальны:ли T-образнылlИ уrтотненнюlИ, которые монтируют с помощью
набора втулок. Две крайние втулки ЯВ.1ЯЮТСЯ направляющими и имеют дрос-
сели в виде отверстий малоrо диаметра для создания воздушноЙ подушки в це-
лях демпфировання ударов в конце хода золотника. Обозначение присоедини-
тельных отверстий: 1 питание; 2 и 4 выходы (к пнеВЛlОцилиндрам); 3 и
5 выходы в атмосферу. Обозначение упраВЛЯlOщеrо отверстия содержит две
цифры, указывающие сообщаемые при подаче управляющеrо сиrнала присоеди-
нителы!еe отверстия. На основе цилиидрическоrо зоЛотника леrко получить
распределите.1И с рЗЗЛИЧНЫ\lИ ФункционаЛЫJЫ\!И схемами и модификациями по
способу монтажа. Так, трехпозиционные пятилинейные распределители с закры-
тым центром (в нейтральной позиции все пневмолинии закрыты) получаются наи-
83
L lD
] = # +
.. n
Il : '
'. .
Рис. 4.7. Пр"меры КОНСТРУКЦИЙ уплотнительных узлов
более просто; для реа,ТIИзации этоЙ же схемы с клапанным распределением тре-
буются два трехлинейных и два двухлинейных распределителя. Трехлинейный
распределитель с ЦИЛ/I!IдричеСКИi\I ЗОЛОТНИКОМ без каких-либо изменений в кон-
струкции может быть нормально открытым илн нормально закрытым; для измене-
ния cxe ,!ы достаточно поменять места ш трубопроводы питания и выхлопа. Пяти-
Линейные распределители с цилиндричеС/ШМ золотником обеспечивают раздель-
ный выхлоп каждоЙ полости 11l!евмсцилиндра, что позволяет примеиять весьма
простые дроссельные устройства. Для получения четырехлинейноrо распреде-
лите. Я из пятилинейноrо достаточно объединить выхлопные линии.
В распределителях с ПЛОСКИМ ЗОЛОТНИКОМ (рис. 4.9) потоки сжатоrо воздуха
распределяются пароЙ плоский золотник плита, причем отверстия для про-
хода воздуха выведены на ПЛОСКУЮ,тщательно обработанную поверхность ПлитЫ,
по которой перемещается ЗОЛОтНИК с канавкой, попарно сообщающей между собой
упомянутые отверс1ИЯ. Золотник перемещается относнтельно плоскости с отвер-
стия ;и с .ПО 1Ощью привода, наиболее часто пневматическоrо, хотя для распре-
деЛителеи ыалых размеров используют ручное, механическое и друrие виды управ-
ления. При пневматическом приводе давление управления действует на поршне-
вое и. и плунжерное устройство. Обозначение распределительных отверстий то
Же, что и на рис. 4.8.
Среди крановых распределительных эле Iентов наиба.1ьшее распространение
поЛучпл плоский поворотНый золотннк (рис. 4.10). Обычно крановые распре-
делители имеют ручное управление.
Ктапапные и золотниковые распределители применяют с различным управ-
лением: ручным, механическим, пнев !3тическим, электромаrнитным или элек-
тропнеВ jатическим. Причем обы'iНО различные виды управления достиrают уста-
новкой разных видов приводав на базовую модель распределителей при макса-
мальноЙ ВОЗ\1ОЖНОЙ унификации деталей.
Выбор и расчет пиевмораспределите,1ей. Наибольшую сложность прп проек-
тировании пневматических систе I представляет выбор распределителей с тре-
буемыми расходньши характеристикам!! и быстродействием.
24
72 11
J 15 %
12
4
5
2
Рнс. 4.8. ПЯТНlIинейный распределитель с цилиидрическнм золотником н эластнчными
уплотнениями
84
2 4
12 lq
3 1
<':"
,-"
" '::'"
12
.+
/'/
,
./ '/
W'
2
'r
Рис. 4.9. Четырех..lинейныЙ распределитель с пло-
СКИМ ЗО",10ТНИКОМ
Рнс. 4.10. Четырехлннейныii крановый распреле-
ЛИтель
Определение требуемой расходной характеристики распределителя слож-
ная задача, так как необходимо учесть (применительно к пневмоприводу возврат-
но-поступательноrо действия) раЗ\Iер цилиндра, внешнюю наrрузку, перемещае-
мую массу, закон изменения скорости перемещения и ero время, а также сопро-
тивление подводящей и выхлопной пневмолинпй, в которые входит распредели-
тель. Эту задачу решают методами динамическоrо анализа и синтеза, которые
достаточно полно изложены в справочном пособии [1].
Для приближенноrо выбора требуеi\ЮЙ пропускпой способности распреде-
лrпеля, управляющеrо работой пневыоцилиндра при постоянном коэффициенте
наrрузки на штоке и минимальном СОПРОТl!llлении потоку .в трубопроводах и
их соединениях, можно воспользов ться фОРi\!УJ!Оfi
Kv. r 27FsP
t s t А,О (р др)
r e Kv rrропускная способность распределителя, ilNч; F плсщадь поршпя,
М"; s ХОД поршня, м; t s заданное время перемещения поршня, с; р абсо-
лютное рабочее Давление, МПа; др перепад давления на распределителе, МПа.
Предполаrается, что ПJ!Ощадь ПОрШНЯ выбрана ИЗ УС. ОВИЯ
Х == Р/рР == 0,5,
rде Х безразмерная наrрузка на штоке; Р постоянная сила сопротнвлепия
переыещению поршня.
Значение др для определения Kv рекомендуется выбирать из следующих
соображениЙ: в большинстве случаев следует прннныать др == 0,03 МПа; если
Уменьшсние размера н массы имеет первостепенное значение, можно увеличить
др до 0,08 МПа, а коrда Kv выБИр2ЮТ с запасом У Iеньшить до 0,015 МПа.
Обычно ПРОПУСКНУЮ способность распределителя выбирают с некоторым запасом,
особенно при ВЫСОКИХ средних скоростях пере1ещения ПОрШНЯ, коrда требуется
ero тор\южение в конце хода, и при длинных трубопроводах.
Расходные характеристики распределителей отечественных КОНСТРУКЦИЙ
приведены в табл. 4.3, rде КРОЛ1е пропускной способности Kv И эффективной
85
Таблица 4.3
Та6Аица 4.4
Расходная характеристика лиевмораслределителей
Время срабатывания распределнтелей с электрическим
If электропневматическим управлением
'" I Эффективная Длина ЭI{внваJ1ент
:; Проп) скная ллоmздь лроход Horo трубопровода
способность, Horo сечения (прн d T Dy)
.., >, ], v' м'jч
f'аспреде :;;С! /', мм' J:. 9 , м
литель O:<t
"'о пита-' Быход Пита- 1 Быход Пнта- \ Бы). oд
о"
"'о НИе атмо ние aTMO НИt aTMO
ВЫХОД сфера ВЫХОД сфера ВЫХОД сФера
П Р03П 2,5 0.11 0.12 2.28 2.56 0.46 0,33
I1 Р515П 2,5 0,12 0,11 2,40 2,20 0.39 0,48
Б63-11 4,0 0.20 0,21 4, 00 4,20 2,10 1.90
Б76-21 4, О 0,33 0.18 6.60 3,60 0,50 2.10
П ЭПК 4,0 0,19 0,19 3.80 3.80 2,40 2,40
Б63-13 12,0 1.30 1,30 26,00 26,00 10.30 10,30
Б63-23М 12,0 1,30 1,20 26,20 24,00 10,30 12,40
Б63 14М 16,0 2.24 2,00 44.80 41,00 15.00 18,00
Б63-24 16.0 2,15 2,11 43,00 42,00 16,50 16,5[)
Б B64 14М 16.0 2.54 2,39 50,80 48,00 11,50 12,40
Б64 24М 16.0 2.36 2,15 47,20 4:J,OO I :J.80 16.,,0
B63 15М 20.0 4.90 4.76 98,40 95,00 9. [[) 9.70
Б63 25 20.0 4.30 5,41 86.20 108,00 12, 10 7.30
415255 0080
8 1,22 1,27 24.0 25.0 1,3 1.1
415235 0081
415255 0082
10 1,23 1.28 25,0 2,1,0 4.5 3,9
415255 0083
415255 0100 12 2.65 2.60 53,0 51,8 2,1
415255 0101 2,2
16 3.20 3,20 63,0 64,6 6.8 6,8
415255 0102
20 3.50 3.80 70.2 76.8 25.3 15,5
415255 0103
415255 0120
25 11,7[) 11,50 233,0 230, О 4,1 4,8
415255 0121
32 13,60 13, 00 271, О 259,0 11.7 13.7
415255 0122
40 14,30 13.40 85,O 269.0 34.4 41.3
415255 0123
Время, мс Врf'МЯ, МС
включе I выключения ВКЛЮЧе I выключения
Распреде- нин Р"спредс- ниЯ
литеЛЬ литель
Давление питания. МПа Давление питания, МПа
0,1 I 0.63 I 0.4 I 0.63 0,4 I 0,63 ] 0,4 I 0,63
П ЭПК 18 20 12 12 4152550090 40 36
415255 0110 50 40
БВ64-13М 80 75 415255 0130 125 110
БВ64 14М
200 415255 0091 45 40 60 63
БВ64-15М 200
415255 0111 80 75 100 110
Б64 23М 115 110 160 160 415255 0131 240 210 340 350
Б64-24М
Таблица 4.5
Время срабатывания распределителей с пневматическим управлением
Распре.це-
литепь
",:;
'" ...
<{
О'"
'" о:
g
"'"
о",
"''''
;>. о-
0-"
"';>,
"'о:
0:0:
0:0:
"'о:
hC",
вклю-
чения
liЫКЛК.
чения
РаспреДе-
литель
"':;
'" ...
<{
о",
g-
$'"
5:2.
"'
"'о:
0:0:
0:0:
вклю.
чения
выклю-
чени я
Время, мс
ВI СМЯ. МС
Давление питания,
МПа
Давление питания,
МПа
0,4 I 0,6з1 0,4 I 0,63
0.4 I 0,6з1 0.1 I 0,63
площади f3 указана длина ЭКВИВil.1ентных трубопроводов L э , удобная для опре-
делеиия общей расходной характеристики цепи последовательно соединенныХ
элеЛlентов [1]. Расходные характеристики, приведенные в табл. 4.3, получены
во внииrидроприводе экспериментально путем проливки водой и продувки
сжатым воздухом.
Задача определения вреЛlени срабатывания на практике возникает чаще
Bcero применительно к распределителям с пневматическим, э.'lектро\шrнитным
и электропневматическим управлением; при ручном, НОЖНО I И механическол!
управлеиии время срабатывания зависит or скорости воздействия на Iеханизм
управления.
Наибольший интерес представляет опреде.1ение времени срабатывания
распределителей с пневматическим управление:vr, так как они MorYT приводиться
в действие пневматическими сиrналами от распределителей малоrо ПрОХОДlIоrо
сечения (называемых в этом разделе управляющими устройствами) с ручным,
ноЖным, механическим, пневматическим п электромаrнитным управлениеЛl,
причем распределители с электропневматическим управлением удобно рассма-
тривать как распределители с пвевматическим управлением и встроенным управ-
.1яющим устройством, имеющим электромаrнитиое управление.
Расчет времени срабатывания пневмораспределите.1ей приведен в r л. 11.
Экспериментальные данные внииrидропривода о времени срабатывания
для некоторых типов пневмораспределителей приведены в табл. 4.4 и 4.5.
МВ76-21 1 16 12 28 32 Б63-24М 3 110 120 145 150
3 34 28 160 180 10 275 280 405 440
10 136 105 590 686 Б63-25М 1 92 85 140 158
В63-13М I 60 45 3 140 140 215 215
В63-14М 3 76 72 10 290 300 480 500
10 175 170 415255 0100 1 72 65
Б63 15М 1 95 100 3 100 80
3 145 150 10 200 175
10 300 310 415255 0101 1 90 90 90 95
Б63 23М I 8з 80 86 90 3 125 120 140 150
10 260 250 350 380
rl р и м е ч а н и е. Бремя нзмеряли при следующнх условИях: 1) давление
питания управляющеrо устройства равно давлению питания ра.спредел теля
2) внутрениий диаметр трубопровода в лниии управлеиия d T 4 мм. 3) в качестве
управляющеrо устроЙства для МБ76 21 нспользован П ЭПК, дЛЯ остаЛЬНЫХ
MB76 21, управляемыЙ от П С)ПК.
4.2. ПНЕВМОI(ЛАПАНЫ ОБРАТНЫЕ
86
ОбратнЫе пневмоклапаны предназначены для пропускания сжатоrо воздуха
только в одном иаправлении. По исполнению запориоrо элемента пневлюклапаны
выпускают с конусным, плоским и сферическим элементами (рис. 4.11, а, б, в).
Обратные пневмоклапаны с конусным и сферическим запорными элементами
обеспечивают меньшее rидравлическое сопротивление потоку сжатоrо воздуха,
но более трудоемки Б изrотовлении по сравнению с пневмоклапанами с плоским
87
а)
ff)
8)
Рнс. 4.11. Обратные клапаны с конусным (а), плоски" (6) и сфер"ческим (в) запорными
Э.llементами
заlIОрНЫМ элементом. Подъем за!!орноrо элемента обычно выполняют в пределах,
обеспечивающих (0,6 1) рт, rде р т площадь сечен!!я подсоединяемоrо
трубопровода. Обратные пневмоклапаны без пружины обычно изrотовляlOТ для
больших проходных сечений (Dy > 25 мм) в целях уменьшения rидравлическоrо
сопротивления. Пневмоклапаны без пружины рекомендуется устанавливать
вертикально, седлом запорноrо элемента вннз, что повышает rерметичность и
сокращает время закрытия К. апана. Ииоrда обратные пневмоклапаны ИЗ1'отов-
ляют без пр ужин для небольших типоразмеров (с малыми проходными сечениями),
что позволяет уменьшить их размеры. Запорные элементы в этих конструкциях
выполняют из резиновоrо шарика или мембраны. Для обеспечения надежной
rерметичности уплотнения в пневмоклапанах этоrо типа необходимо давление
ие менее O,05 0,07 МПа.
4 .3, ПНЕВМОI(ЛАПАНЫ БыстРоrо ВЫХЛОПА
Пневмоклапаны быстроrо выхлопа служат для повышения быстродействия пнев-
моприводов Путе 1 уменьшения сопротивления выхлопной линии.
Схема применения клапана бы rр ,)ro выхлопа, приведенная на рис. 4.12, а,
обеспечивает увеличение скорости втяrивания штока пневмоцилиндра J под
действием пружины. При !JI(лю':ении пнеЮlOраспределителя 5 сжатый воздух
проходит через клапан быстрО!'о выхлопа 3, !(оторый беспрепятственно пропу-
скает ero в поршневую полость цилиндра по трубопроводу 2, обеспечивая
перемещеlше поршня вправо. Прн выключении пневмораспределителя 5 дав-
ление в трубопроводе 4 падает, клапан быстроrо выхлопа 3 иереключается,
обеспечивая быстрый выпуск воздуха из пОлости пневмоцилнндра непосред-
C'IBeHHo в атмосферу, минуя трубопровод 4 и пневмораспределитеJIЬ 5.
Применение клапанов быстроrо выхлопа (при условии установки их в не-
посредственной близости от опорожняемой полости) позволяет увеличивать
,/
/4
rЦiIJ
а)
Ь)
Рис. 4.12. Клапан быстроrо вылопа::
а схема прнмененнЯ; б пример конструкцни
88
Рнс. 4.13. Клапан GbIcTporo вых. опа с летающей
мембраной н реаьбовым атмосферным отверстием
в
I
скорость срабатывания !I!Iевмоцилиндров
(особенно зпачительно, еслн объем опорож-
няемой полости существенно превышает
объем сокращаемой части выхлопной линни)
или же (при определенных соотношеииях
параl\Jетров схемы) дает возможность исполь-
зовать трубопроводы и распределители
с уменьшенным ироходным сечением, что
способствует умеиьшению массы 11 размера А
привода и сокращает потери сжатоrо воз-
духа.
Как правило, размер резьбы клапана быстроrо выхлопа для соединения
с пневмораспределителем соответствует размеру резьбы распределителя. Размер
проходных сечениЙ отверстий для присоединения к цилиндру и для выхода в атмо-
сферу, а также проходные сечения внутри клапана быстроrо выхлопа обычно
делают на одну-две ступени выше (в 1,5 2 раза больше) для уменьшения сопро-
тивления потоку воздуха, выходящеrо в атмосферу. Соответственно длина трубо-
провода, соеДННЯlOщеrо клапан с опорожняемой полостью, должна быть мини-
мальной.
На рис. 4.12, б изображена конструкция клапана быстроrо выхлопа за-
щемленной мембраной. Отверстие А СЛУЖИТ для соединения с распределителем,
отверстие Б с цилиндром, а ряд сверлений В для выхода воздуха в атмо-
сферv. В этой конструкции не предусмотрена возможность ПрJIсоединения rлу-
шитёля. В Некоторых случаях применение rлушителей является обязательным,
и ТОl'да необходимо применять клапаны быстроrо выхлопа, КОНСТРУКЦИЯ которых
обеспечивает резьбовое присоединение rлушителя к атмосферному отверстию
(рис. 4.13).
Сжатый воздух от распредеЛIlтеля подводится к отверстию А корпуса 2.
Под давлением сжатоrо воздуха перемещается н прижимается летающая мем-
брана 3 !( атмосферному каналу В крышки 1, сообщая полость цилиндра через
отверстие Б с распределителем. При снятии давления мембрана потоком воздуха,
выходящеrо из полости цнлиндра, отбрасывается ВНИЗ и воздух через канал В
и rлушитель выходит в атмосферу.
Б
3
4.4. ПНЕВМОI(ЛАПАНЫ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ
Пневмоклапан последовательности предназначен для контроля рабочеrо цикла
по давлению (разности давлений) в пнеЮ.1атических системах управления путем
выдачи пневматическоrо сиrнала при возрастании контролируемоrо давления
(разности давлений) до заданной величины. Такие пневмоклапаны применяют
также для переключения пнеВ Jaтически упраВ,lяемых узлов в системах в тех слу-
чаях, коrда нельзя нспользовать для этой цели конечные выключатели (напри-
мер, при переменной длине хода поршня).
На рис. 4.14, а приведена конструкцня активноrо клапана последоватедь-
ности типа В62-21. Чтобы избежать ложноrо сиrнала до начала и в процессе дви-
жения поршня ЦИЛиндра, предусмотреи дифференциальный поршень 1, полости
KOToporo сообщаются с напорной (отверстие 11,н) и выхлопной (отверстие 11,н)
полостя:vш цнлиндра. Так как до начаЛа движения и в процессе движения порш-
ня цилиндра разность давлений в ero полостях меньше, чем после окончания
хода, дифференциальный поршеНL J надежно удерживается в верхнем положении
пружиноЙ 2, настраиваемой с помощью винта 3, и давлением в выхлопной по-
лосrи, деЙствующим на большую площадь поршня 1.
После прихода поршня цилиндра в крайнее положение и ero останова дав-
лен!!е в напорной полости становится равны'>! давлению в маrистрали, а в выхлоп-
ной полости атмосферному. Вследствие этоrо поршень 1, преодолевая действие
89
4
2
5
п
а)
*
Рис. 4.14. Активный (а) н пасснвный (6) клапаны последовательности
пружины 2, перемещается вниз и через ТОЛкатель 4 перемещает кланан 5, тем
самым сое!;\иняя ero выход О с канаЛОм питания П. На ВЫходе образуется пнев-
матическии сиrнал, который может использоваться либо для реверсирования этоrо
же пневмоцилиндра, либо для управления работой друrих элементов схемы.
После ревеРСИР9вания пневмоцилиндра поршень 1 под действием пружины 2
и разносuти давлении в полостях перемещается вверх, и выход сообщается с ат-
мосферои через отверстие А.
Пневмоклапан последовательности пассивноrо типа изображен на
рис. 4.14, б. В положении, показанном на рисунке, коНический кшшан 4 уси-
лием пружины 1 прижат к седлу, Выходное отверстие Б сообщается с атмосферой
через отверстие А, Коrда усилие от давления сжатоrо воздуха, подведенноrо
к каналу r, на площадь коническоrо клапана преодолеет усилие пружины 1,
клапан оторвется, от седла, и
давление начнет действоватЬ на
большую пЛощадь, так как
выходу воздуха из полости В
препятствует пружина б, при-
жимающая втулку 5 к поверх-
ности клапана 3. Вследствие
этоrо обеспечивается быстрый
и четкий прижим уплотнения 2
к седлу, и отверстие Б отсе-
90
Рис. 4.1 f). Схема автоматическоrо
управления цилиндром с использо
ваМнем кла панов последоватеЛЬНО
сти
I
кается от атмосферы. Под дейстВием даВЛt:ния в полости В втулка опускается,
н сжатый воздух проходит к отверстию Б.
На рис. 4.15 показан пример схемы управлення цилиндром с нспользова-
ние I клапанов последовательности.
4.5, лоrИЧЕСI(ИЕ ПНЕВМОI(ЛДПДНЫ
ЛоrическиЙ клапан ИЛИ предиазначен для выдачи выходноrо пневматическоrо
сиrнала при подаче одноrо или двух входных сиrналов. Лоrический клапан И
предназначен для выдачи входноrо пневматическоrо сиrнала только при наличии
двух входных сиrналов.
В промышленности нашли применение пневмоклапаны с распределительными
элементами шариковоrо, клапаиноrо, золотниковоrо и мембранноrо типов.
На рис. 4.16, а показана конструкция пневмоклапана ИЛИ с шариковым рас-
пределительным эле lентом, выполненным нз резины. При подаче сжатоrо воздуха
к отверстию В, шарик прижимается к седлу, отсекая отверстие А от выхода (от-
верстия Б), который сообщается с пневмо.щнией В, наХодящейся под давление l.
При подаче сжатоrо воздуха к отверстию А и сообщении отверстия В с атмо-
сферой шарнк займет правое крайнее положение, отсекая атмосферу, а сжатый
воздух проЙдет к отверстию Б.
На рис. 4.16, б показан пневмоклапан ИЛИ с клапанным распределитель-
ным элементом, а на рис. 4.16, в с золотниковым.
На рис. 4.17 показан пневмоклапан И с !(лапанНым распределительным
элементом. При подаче сжатоrо воздуха к отверстию А и сообщении отверстия В
с атмосферой сжатый воздух не может пройти к ВЫХОДНD:-.IУ отверстию Б, так как
распределительный Э,ТIемеНт отсекает ero от давлення. То же самое произойдет
при подаче давления к отверстию В и сообщении отверстия А с атмосферой.
При подаче сжатоrо воздуха к отверстиям А и В поток сжатоrо воздуха пройдет
к выходному отверстию Б, так как распределительный Э.темент выполнен таким
образом, что он не может одновременно перекрыть выход от входных отверстий
А и В.
а)
(j )
Рис. 4.16. Лоrический клапаи ИJIИ
.
А
Рис. 4,17, JIоrическиА к.uпан И
б)
A A
,
91
Пневмок,тапаны выдержки временн
предназначены для ИЗ\lенения направ-
ления нли пуска и останова потока
сжатоrо воздуха через заданный про-
межуток времени после подачи управ
ляющеrо сиrнала. Современные кон-
струкции таких пневмоклапанов со-
держат ннерционное звено, состоящее
из пневмоемкости и пневмодросселя,
пневмоклапан последовательности и
пиевмораспределитель, встроенпые в
корпус. Имеются конструкции, в ко-
торых пневмоклапан последователь-
ности или распределитель отсутствует.
Инерцноиное звено позволяет ре-
rулировать темп изменения давлеНJ1Я
путем настройки проходноrо сечения
дросселя или объема пневмоемкости.
Пневмоклапан последовательности по достижении задаиноrо уровня давления
в емкости формирует дискретный пневматическиii сиrнал, который используется
ДЛЯ перекточения распределителя или как выходной сиrнал устройства.
На рис. 4.18, а представлен клапан выдержки времени конструкции ЗИЛа.
Сиrнал управления подается к отверстию А. Под деЙСТВJ1ем давления сжатоrо
воздуха днффереНЦИ<JЛЬНЫЙ золотник 2 ПЯТИJlинейноrо распределителя переме-
щается вправо, изменяя направление проходящих через Hero потоков воздуха,
что соответствует началу отсчета времени. Сжатый воздух проходнт через отвер-
стие малоrо днаметра в детали 1 и заполняет емкОсть Б. Так как площадь правоrо
торца золотника 2 больше площади левоrо торца. возрастание давления в ем-
кости Б приводит К переключению ЗG.'lОтника в исходное ПО.тожение и IJыдчеe
в систему сиrиала об окончании вре\lеии выдержки. Вре,ш выдержки настраи-
вается изменением объема емкости Б, определяемоrо положением ПОрШ!IЯ 3.
Пневмоклапан выдержки времени КОНСТРУКЦИИ ЭНИМС показан на
рис. 4.18, б. ПневматическиЙ входной сиrнал подается к отверстию У, располо-
женному в плите 1, поступает в полость б и проходит по каналу r к мембране 9.
Под давлением сжатоrо воздуха мембрана 9 прижю!3ется к сеД.'IУ корпуса 8
и закрывает выход в атмосферу. Одновременно сжатый воздух через металла-
керамическнй фи,тьтр 4 и дроссель 7 поступает в надпоршневую полость в. В на-
чальный момент давление под поршнем 6 превышает давление над Н!IМ вследствие
2 fi
А
3
9
п
{}
7
б
t:;
в
ч
z
у
о)
92
потери давлеиия на дросселе 7. При увеличении давления в полости в над порш-
нем до опредеJIенноrо значеиия поршень 6 начинает движение вниз. Как только
клапаи 12 отрьшается от седла 11, подпоршневая ПОJlОСТЬ сообщается с атмосфе-
рой, дсшление в ней резко падает, что обеспечивает быстрое перемещение IIСрШНЯ
вниз. При этом связанный с !Iоршнем 6 толкатель /О закрывает выхлопной канаЛ
(центральное отверстие внутри толкателя /О) н перемещает клапан 2, открыв
проход сжатому воздуху нз отверстия из П к отверстию О.
Время от подачи входноrо сиrнала до момента появления выходноrо сиr-
нала явЛяется временем выдержки, которое определяется настройкой дросселя
и объемом дополнительной емкости, подсоединяемой к отверстию D.
В нижнем положении вкладыш 5 отсекает подпоршневую полость от атмо-
сферы, упираясь в седло 11. В этом положении пневмоклапан выдержкн оста-
ется до момента снятия входноrо сиrнала. При снятии входноrо сиrнала leM-
брана 9 отжимается от сеДЛа корпуса и сообщает надпоршневую полость с ат-
мосферой через отверстие Al' Под действием пружины 13 и остаточноrо давления
в подпоршневой полости поршень 6 возвращается в исходное положение. Пру-
Жина 14 и Давление возвращают клапан 2 в первоначальное положение и при-
Жимают ero к седЛу 3. При этом отверстне О разобщается с отверстием П и сооб-
щается с отверстием А.
аl
Рис. 4.18. Пневмоклапаны выдержки вре-
мени с реrУJшруемой еМКОСТЬЮ (а) и
с реrулируемым дРосселем (6)
А I
I
{}
4.6. ПНЕВМОI(ЛАПАНЫ
ВЫДЕРЖI(И ВРЕМЕНИ
70
4,7. I(ОНСТРУI(ЦИЯ И ТЕХНИЧЕСI(ИЕ ДАННЫЕ
СЕРИЙНОЙ НАПРАВЛЯЮЩЕЙ ПНЕВМОАППАРАТУРЫ
11
72 .
13
А
Пневмораспределитеш{ типа В76-2 представляют собоЙ ДВУХПОЗИЦ!Iонные трех-
Линейные клапанные нормально закрытые распределители. По виду привода BЫ
пускают следующие конструкции.
С путевым управпением: В76-21 (с ролико !), БВ76-21 (с толкателем),
ИВ76-21 (со штифтом), КВ76-21 (с ломающимся рычаrом).
С ручным управ.тIеНIIем: [В76-21 и [В76-22 (с кнопкой), ДВ76-21 (с ру-
кояткой, нмеющей два фиксированных положения).
С пневматическюr управлением: МВ76-21.
В пневмораспредеЛителе толкатель 1 при отсутствии воздействия на ро-
Лик 2 под действием пружины 3 находится в положении, показанном на рис. 4.19.
При этоы КЛапан 4 прижимается к седлу усилием пружины 5 и давлением сжатоrо
Воздуха. Каиал П перекрывается, выход О соединяется с атмосфеРНЫ 1 кана-
лом А. При нажатии на ролик 2 толкатель 1 вначале упирается в клапан 4 и от-
деляет выход О от канала А, а затем при дальнейшем движении открывает
клапан 4 от седла и СОСД!JIlяет выход О с канаЛОМ П. При освобождении ролика 2
подвижные части возвращаются в исходное положение под действием пружин 3
И 5. Штифт 6 служит для оrраничения хода рычаrа.
На рис. 4.20 показаны ИСПОЛнення пневмораспределителей с друrими IJидами
управ.1ения. В пневмораспределителе исполнения МВ76-21 с пневматическим
управление 1 (см. рис. 4.20, е) на толкатель 1 воздействует поршень 2, Переме-
щающийся под деЙствием давления сжатоrо воздуха, подводимоrо через резь-
бовое отверстие в крышке 3.
Пневмораспределитель типа
[В76-22 (рис. 4.21), в ОТЛичие
от [В76-21 Юlеет присоедини-
тельную резьбу в отверстии для
выхода в атмосферу и большиЙ
условный проход.
Техническая характери-
стика пневмораспредели'rелей
приведена в таб.1. 4.6 [2].
о
п
1ч.
о
ПА
Рис. 4.19. Пн евмораспределитель
типа 876-21
J
4 5
93
{]I? {Ш:F
,O} , fl}
' . 1/;
а)
ф
21
д!
п
1м
А П
Вид б
$
. I
I
lA
$
о
t
A A
' .
Рнс. 4.22.
П-ЭПК
Пневмораспределнтель
типа
J
Предусмотрены исполнения пнеВ1Iораспределителей с нормально открытой
схемой и для различноrо напряжения.
Техническая характеристика nнев.\lорасnределителей типа п-эпк
е}
УсловныЙ ПРОХОД, мм .....
Номинальное давленне, МПа .,.
ПРОПУСl{ная способность, Kv, л/мин
Режнм работы . . . . . . .
4
1,0
3
Длительный и ПО
BTopHO l{paTI{OBpe'
менный
1500
0,020
0,012
Постоянный
24
22,5. 10'
0,6
РНО. 4.20. Исполнения пневмораспределнтелеЙ типа В76-2 по видам управления:
а с толкателем; б со штифтом;в с ..'10маЮIЦИ:МСЯ рычаrом; G С кнопкой;д с Py
кояткой: е с пнеВ;v12тическнм управлеl1ием:
Лневмораспределители типа л-эл 1( (клапаны электропневматические)
представляют собой трехлинейные двухпозиционные пневмораспределители
с электро !аrнитным управлением. К отверстию П (рис. 4.22) присоединяют
ЛИНИЮ питания, к отверстию О линию потребителя, к отверстию А атмо-
сферную линию. При обесточенной катушке 1 электромаrнита якорь-клапан 2
усилием пружин 3 ПРИЖЮlается к седлу 4, перекрывая отверстие П и соединяя
отверстие А с О. При подаче
напряжения на катушку 1
яКорь кла!Iан 2, преодолевая
усилие пружин 3, ПОДIlИ-
мается, перскрывает отвер-
стие А И соединяет отверстия
П!l О. Пневмораспредели-
тель имеет специальное ус-
тройство 5 для ручноrо пере-
ключения при обесточенной
катушке электромаrнита.
94
о
ПА
о
Наибольшее число включений, I\ИКЛ/МИН
Время срабатывания, с, не бо..lее
при включении . . .
при выключении
Род то к а . . . . .
Напряжение, В . .
Долrовечность, цикл
Масса, Kr, не более
J
ЦI П
Ц2
!J
Рис. 4.21. пневмораспределитель
типа [В 76-22
Рис. 4.23. Пиевмораспределитель
тИПа В74-21
ДП
y
Ц1Ц2
95
1
с'1
с'1 СоI с'1 с'1 с'1 СоI с'1
Параметры с'1 ф Ф t: ф ф ф ф
ф t-- 1, t-- t-- , t--
t-- Щ щ щ щ щ щ
щ u) :s: "" 1:::( ""
.
УсловныЙ ПРОХОД, мм 4 8
Номннальное давленне, 0,63
МПа 0,63
Диапазоi{ да j] И Я
управления, МПа I I I I I I O,2
Расход воздуха прп дав- 0,03
Ле\lНИ 0,4 МПа, м'/мпи 0,032 0,25
Потеря давления IIрП
указаниом расходе, Не
более, МПа 0,02 0,03
Пропускная . с'пособ-
иость Kv' л/мин 3 10
Наибольшее допускае- I I I
мое число вт{люч:еннй,
ЦИКЛ/МИН 250
Усплие, необходнмое
Для открытия I<лапан:}
прп номинальном дав- I
ленин, Н, не бо.оее 35 90 116 35 45 15 30
Долrонечность, ЦИКЛ 1.10. 2.10. 1.10'
Масса, Kr . 0,27 I 0,22 I 0,24 I 0,46 I 0,28 I 0,31 0,41 0,16
10
П
Таблица 4.6
Техническая хараК1'еристика нневмораслределителсй
АП
[tIXF
Ц1Ц2
7
6
Рис. 4.24. Пиевморас:прцс.
"итель типа В79-21
Пневмораспределитель типа 874-21. Сжатый воздух подводится к присоеди-
нительному отверстию П (рис. 4.23) l! поступает под плоскиЙ золотник 1, который
вместе с п. унжером 2 может занимать одно из двух крайних положений. Одно
положение обеспечивается воздействие l усилия на ролик 3, а друrое после сня-
тия усилия с ролика подачей в отверстие У пневматическоrо сиrнала, воз-
действующеrо на плунжер 2. В левом крайнем положении золотника отверстие Цl
сообщается с отверстием П подвода сжатоrо воздуха, а отверстие Ц2 с атмо-
сферным отверстием А; в правом крайне,,! положении сообщаются отверстия Ц.
сП,аЦl сА. -
При воздействии на ролик 5 рычаr 6, преодолевая усилие пружины 7, открывает
клапан 2. Сжатый воздух из полости в через сопло 10 выходит в атмосферу, дав-
ление в полости падаеТ, и поршень 3 с ПЛОСКИМ золотником 8 под деЙствием дав-
ления с правой стороиы перемещается влево. В этом положении золотника со-
общаются отверстия: Ц2 с П, а Цl с А. После прекращения воздействия на
ролик клапан 2 перекрывает сопло 10, давление сжатоrо воздуха с обеих сторон
поршня выравнивается, и поршень с золотником под действием пружины 4 воз-
вращается в исходное крайнее правое положение.
Техни ческая характеристика пнев.нораСf!редслител.q
пшпа 879-11 [2]
200
230
Условный проход, мм
Давление, МПа:
номинальное . . .
минимальное . . . . . . . . . .
Расход воздуха прн давлении 0.4 МПа, м 3 /мин ....
Потеря давлеиня прн указанно,", расходе. МПа, Не более
Пропускная способность, Kr;' л/мнн .........
Утечка воздуха нз-под золотннка при иомннальном давленин, см'/мнн, не бо-
лее
Нанбол ш е' допус и ,о !н ло рitб'аты';аниЙ, 'ЦИКЛ/МНИ . : : : : : : :
Уснлне, необходнмое для перемещения ролнка прн номннальиом давленни, Н.'
не более . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Долrоврчиость, ЦИКЛ
Масса. Kr .....
4
0,63
0.25
0,003
0,025
2
Техни ческая характеристика пневмораспределате.1Я
типа 874-21 [2]
УсловиыЙ проход, мм
Давленне, МП,,:
номинальное
минимальиое . . . . . . .
Диапазон давления управления, МПа . .
Расход воздуха прн ДaB. eHHH 0,4 МПа. м'/мин . . . .
Потеря Давлення прн указаииом расходе, МПа, не более
ПропускНая способиость КО' .о/мин . . . . . . . . . . .
Утечки воздуха из под ЗОЛОТНИКа при иомииальиом давле.
нии, не более. см 3 jмин . . . . . . . . . . . . . . .
Наибольшее допустимое число срабатываннЙ, цикл/мин
Усилие, иеобходимое для перемещеиия ролика при иоми
нальном давлении. Н, ие более ............
Долrовечность. ЦИН:Л . . .
Массэ, Kr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
0,03
0,25
O,25 O,63
0.003
0.015
3,5
100
250
2
1.106
0.60
2\
1.10'
0.62
Пневмораспределители типов 4152550100 и 4152550101 представляют собой
пятилинейные распределители с цилиндрическим зоЛотником и эластичными
уплотнениями с двусторонним (рис. 4.25) и односторонним (рис. 4.26) пиевмо-
управлением. Распределители имеют пять отверстий 1, 2, 3, 4 и 5 для присо-
единения внешних .1ИНИЙ и отверстия 12 и J4 для присоединения Линий управ-
ления. Все резьбовые присоединительные отверстия вЫполнены в монтажной
Плите, на которой устанавливается распределитель, уплотняемый с плитой 0-
образными кольцами. Распределитель содержит золотник с набором уплотнений
и втулок, размещенных в корпусе, закрытом крышками или управляющими уст-
ройствами в виде цилиндра с поршнем. Сжатый воздух подводится к отверстию 1.
Пневмораспределитель типа 879-11. Сжатый воздух подводится к присоеди-
нительному отверстию П в плите 1 (рис. 4.24), попадает в полость а корпуса
и далее через дроссель 9 в полость в корпуса. В положении, изображенном на
рисунке, клапан 2 перекрывает сопло 10 и вследствие равенства давлений с обеих
сторон поршня 3 пружина 4 удерЖивает поршснь с плоским золотником в край-
нем правом положении. При этом соедиияются отверстия: Цl и П 1 , а Ц2 с А.
96
4 Е. В. rерц н др.
97
6.L
А
Таблица 4.7
Техиическая. характеристика распределителей типов 4152550100 и 4152550101
Параметр
4152550...
...100 011...100 031...101 011...101 03
J( 13:8" I к \:2" I к 13:8" I к \:2"
0,10
fII.
4
5"
1
б Б 2
J
12
2"
12 14
315
Условный проход, мм .
Прнсоеднннтельная ре%ба по
rOCT 6111 52
Номинальное давление, МПа
Рабочее давлен не мнннмальное, МПа
Внд управлення . . . . . . . . . .
Давленне управлення мнннмальное, МПа
пропускная способность Kv:
м'/ч
л/мнн .....
Время срабатывання, с:
включения
выключения . . . . . . . . . .
Наибольшая допускаемая частота вкЛю.
чений, ВКЛ/МИИ
Масса, '<r
0,05 0,25
Двустороннее Односторон нее
0,25 О,l+0,6р
2,36 I 2,8 2,36 I 2,8
40 46 40 46
0,063 0,125
0,080
200
3,3 3,2 I 3,7 I 3,6
БL
А А
к отверстиям 2 и 4 присоединяются линии, ведущие к исполнительным устрой-
ствам, а отверстия 3 и 5 сообщаются с атмосферой.
При подаче управляющеrо сиrнала к отверстию 12 соединяются отверстия 1
и 2 (4 и 5). При подаче управляющеrо сиrнала к отверстию 14 соединяются от-
верстия 1 и 4 (2 и 3).
В распределителях с односторонним управлением исходное положение зо-
лотника поддерживается постоянным подпором давления под ero торцом; при
этом соединены отверстия 1 и 4 (2 и 3).
Техническая характеристика распределителей приведена в табд. 4.7, она
соответствует [ОСТ 212Бl 75.
Пневмораспределители типов 4152550110 и 4152550111 представляют собой
пятилинейные распределители с цилиндрическим золотнико ! и эдастичными
уплотнениями с двусторонним (рис. 4.27) и односторонним (рис. 4.28) электро-
пневматическим управлением. Распреде. ители имеют пять отверстий 1, 2, 3,
4 и 5 для присоединения внешних линий. Присоединнтельные отверстия выпол-
Рис. 4.25. Пневморас-
пределитель типа
4152550100
k:E..
A A
З
5
Б Б
2
12
21.
12
J 5
1
74
1 S
J
Рие. .4.28. Пневмораспрер,е-
_толь типа 4152550101
Рис. 4.27. Пневмораспрер,о-
"нтель 1'ипа 4152550110
4
98
4"
99
ti
Техиичеааи :Jарактеристика распреАe.DIтелей типов 4152550110 и 4152550111
Таб.1Uца 4.8
I 4152550...
Параметры 1...ll0 озl...110 06 1...l11 озl...111 06
УСЛОI<НЫЙ ПРОХОД, ММ . 16 1 20 1 16 1 20
Присоединительная резьба К 1/2" К 1/2"
О"ОСТ 6111 52)
НОЫ!lI!альное давление, МПа 1,0
Рабочее давлен не минимальное. м.Па 0,25
Вид управлення Двусторониее Одностороинее
Пропускная способность ко: 3,15 2,80 I 3,15
М 3 /Ч 2,80 I
л/мин 46 53 46 53
Время срабатывания, с: 0,063 0,100
вкдючеНiIЯ 0,125
выключеНия
Наибольшая допустимая частота включе- 200
ний, вкл/мин 4,6 I 4,4 I 4,5 I 4,3
Масса, Kr
Поршень 1 (рис. 4.30 и 4.31)
вместе с плоским золотником 2 может
занимать одно из двух крайних поло-
жениЙ. Золотник из' одноrо KpafJНero
положения в друrое перемещается под
давлением сжатоrо воздуха, подводи-
Moro поочередно под торцы поршня.z
через отверстие У. В одном из краи-
них положений золотника сообщаются
отверстия: Цl сП, а Ц2 с А, в дру-
rOM крайнем положении золотника
Цl с А, а Ц2 с П.
Распределитель со стыковым при-
соединением показан на рис. 4.32.
Техническая характеристика распре-
делителей приведена в табл. 4.10 [2].
"невмораспределите,lИ типов 863-2 и "863-2
с резьбовым н стыковым присоединеинем,
A A
1йt .
4
z
Рис. 4.28, Пllевмораспределнтель типа 4152550111
нены в монтажной плите, на которую устанавливают распределитель, ушIOтНЯ-
емый с плитоЙ О-образными кольцами. Распреде:rитель содержит золотник с на-
бором УП,10тнений и втулок, размещенных в корпусе, закрыто'v! крышками, или
управляющими устройствами в виде цилиндра с поршнем. На распределителе
устанавливают управляющие трехлинейные пиеВМОР.1спределители с электро-
маrнитным управлением типа п-эпк.
Сжатый воздух подводится к отверстию 1. Отверстия 2 и 1 соединяются с ис-
поЛНительными устройствами, отверстия 3 и 5 c атмосферой. При подаче
напряжения на электромаrнит, расположенныЙ со стороны отверстия З, соеди-
няются отверстия 1 и 2 (4 и 5). При подаче напряжения на электромаrнит,
расположенныЙ со стороны отверстия 5, соединяются отверстия 1 и 4 (2 иЗ).
в распределителях с односторонним управлением исходное положение Зо.10тНика
поддерживается постоянным подпором давления ПОД eI'o ТОрЦО I, при этом соеди-
нены отверстия 1 и 4 (2 и 3).
Пневмораспределите,1И можно выпотшть с выводом проводов через саль-
ник или со штепсельным разъемом.
Пневмораспределители с условным проходом 12 20 мм комплектуют плитой
с резьбовыми присоединительными отверстиями, а с условным проходом 20 1\11.1
также плитоii (рис. 4,29) для CTbIKOBoro монтажа с цилиндрическими отверсти-
ями 1 5, расположенными в шахматном порядке н уплотняемыми О-образными
резиновымн кольцами.
Техническая характеристика распреде.1ителей приведеиа в табл. 4.8
(rOCT 21251 75), параметры электромаrнитов в табл. 4.9.
n невмораспределителн тнпов 863-1 н "863-1 изrотовляют соотвеТствеино
с резьбовым н стЫковым прнсоединениями.
Таблица 4.9
Пара метры электромаrнитов
Значення пара-
метров при ТОКе
Параме1РЫ I
ПОСТОЯН. пере-
ном менном
Напряжение, В 24 220
Частота, rH 50
Мощность, не 12 Вт 15 В. А.
более
нзrотовляют соответственно
А
ф @J@J@J ф
,] , I ,5
Ф @)@) $
,2 ,1;
Рис. 4.29. Пли та пневмораспре-
ДeJIИ1'eJlеА тип ов 4152550110-06
И 4152550111-06
Рис. 4,30, Пиевмораспределитель тира B63-11
100
п
у
А П
!j !j
Ц1Ц2
.
10,1 i
Б Б
5
Ц/
А
Б
АП
У Ч
ц, Ц?
Ц2 П
и'2
п
Рис. 4.31, Пиевмораспределнтель тнпа 863-1
Таблица 4 10
Техническая характеристнка пиевмораснределнтелеll ТИПf)В 863-1 и П863-1
Рнс. 4.33. Пиевмораспределитель типа 863-2
::<: ::<:
::<: м ::<: ..,. ::<:
Параметры м -;' ..,. -;' '"
,,:, , м -;' м -;' м
м <D М <D М <D
<D <D р4 <D р4 <D р4
р4 р4 t:: р4 t:: р4 t::
Условный проход, мм ., 4 I 12 J 16 I 20
ПрнсоеДинительная резьба К 1/8" К 3/8"1 К 1/2"1 К 3/4"1
Давление, МПа:
номинальное 0,63
минимальное 0,2 0.25
Диапазон давления управ-
ления, МПа O,2 O,63 0.25 0,63
Расход воздух'а пр'и да;JЛе- . I I
нии 0.4 МПа. м'/мин 0,063 0,4 0.8 1,6
Потеря давления прн ука-
;;:OM расходе, не более, 0,015 0,02
ПРопускная' . спо обн'ость'
Kv, л/мин . . , . . . . . 3.0 20 I 36 80
Утечка воздуха ИЗ ПОД ?о-
лоТНИКа при номинальном
давлении, не более, см'/мин 200 500 1000
Время срабатывания при
давлении 0,4 МПа, не бо-
лее, с 0,1 0,2
Наиб ольшее допустимое чи-
сло срабатываний,
цикл/мин , , 250
ДолrовечносТl, цикл 10. I 5. 10.
Массэ, 1(1' . : 0,72 2,75 I 2,5 I 3,2 I 3,1 I 6,3 I 6,3
2
Б Б
y
Ц, Ц !!
i
При подаче сжатоrо воздуха к отверстию П и соответственно в полость б
дифференциальный поршень 1 вместе с плоским золотником 2 займет положе-
ние, показанное на рис. 4.33, и соединит отверстия Цl с П, а Ц2 через отверстие А
с атмосферой. При подаче сжатоrо воздуха через отверстие У под торец поршня 1
последний с золотнико ! 2 переместится влево и соединит отверстия: Цl с А,
а Ц2 с П. При сообщении отверстия У с атмосферой поршень с золотником под
давлением сжатоrо воздуха, находящеrося в полости б, возвратится в исходное
положение.
Техническая характеристика пневмораспределителей приведена в табл. 4.11
[2].
Пневмораспределиrели типов БВ64-} и П БВ64-} изrотовляют соответственно
с резьбовы'о! и стыковым присоединениями.
Сжатый воздух подводится (рис. 4.34) через отверстие П к внутренней по-
лости а и далее через дроссельные отверстия б поступает в полости в и ё под
торцы поршня З. Положение поршня с плоским золотником определяется состо-
янием клапанов, управляемых э.1ектромаrнитами б и 1. На рисунке правый
электромаrнит б включен, а Левый электромаrнит 1 выключен. При включении
t {Ф): З
Ц,
А
ЦZ П
о
Рис. 4.32. Пневмораспределитель тнпа П863-1
Рис. 4,34. Пневмораспреgелнтель тнпа Б864-1 и ПБ861-!
102
3
z "
iJ
s б
7
. .
I I
L[7...A.. _=:J
103
Таблица 4.11
Таблица 4/2
Техническа. характеристика пневмораспределнтелей тнпов 863-2 Н П863-2
:;о ... ;;:; I :;;;
.< "" '" ;;:; C
С, ""- С, ""
Параметры "" ..,. v) I
с, "" ';' "" ';' ""
"" <D "" <D О, <D
<D р4 <D р4 <D i'1
р4 t:: р4 t:: р4 t::
якорь электроыаrнита б нажимает На стержень 5 клапана управления 4, который
отодвиrается влево и выпускает в атмосферу из полости е сжатый воздух через
отверстие д. Это вызывает уменьшение давления в полости е, перемещение пор-
шня 3 с золотником 2 в правое положение и соединение отверстий: Цl с П,
а Ц2 с А. Поршень 3 кольцевым выступом упирается в резиновый вкладыш 7
и закрывает выход сжатому воздуху через отверстие д в атмосферу в течение
Bcero временн, пока электромаrнит включен. При выключении электромаrнита
j{лапан 4 возвращается в исходное пОложение. Если включить левый электро-
маrнит 1, то аналоrичным образом полость в соединится с атмосферой, поршень
с золотником переместится влево, соединив отверстия Ц2 сП, а Цl с А.
Техническая характеристика распределителей приведена в табл. 4.12 [2].
Пневмораспределители типов 864-2 и П864-2 изrотовляют соответственно
с резьбовым и стыковым прнсоединениями.
На рис. 4.35 электромаrнит 1 изображен в выключенном положении, по-
лость б соединяется с атмосферой. Вследствие наличия результирующей силы,
направленноЙ вправо, дифференциальный поршень 2 с золотником 3 занимает
правое крайнее положение и соединяет отверстия: Цl с П, а Ц2 с А. При
включении электромаrнита 1 ero якорь втяrивается, открывает клапан 4, сооб-.
щает полость б с давлением и отсекает выход в атмосферу. Изменяется направле-
Ние результирующей силы, действующей на поршепь, который вместе с ЗОЛОТ-
Нико,! 3 переместится влево и соединит отверстия: Цl с А, а Ц2 с П.
Техническая характеристика распределителей приведена в табл. 4.13 [2].
Пневмораспределнтели крановые (rOCT 18467 73) представляют собой двух-
позиционные четырехлинейные пневмораспределители с плоским поворотным зо-
лотником с ручным управлением. Распределители выпускают двух исполнений:
с присоединитсльны 1И отверстиями на торце основания и с присоединительными
отверстиями на боковых сторонах основания. СжатыЙ воздух подается через от-
верстие П (рис. 4.36) во внутреннIOЮ полость а н по пазу б в ЗОлотнике 1 прохо-
ДНТ К одному из отверстий Цl или Цz, друrое из них в это время по друrому пазу
УСЛОВНЫI ПРОХОД, мм .,
ПрнсоеДИНlIтельная резьба
Давление, МПа;
НQмннальное .
минимальное
Диапазон давления управ-
ления, МПа . . . . . . .
Расход воздуха при давле-
нии 0,4 МПа, мЗ/мнн ..
П()теря давления при YKa
занном расходе, не более
МПа ..........
Пропускная crюсо6ность
Kv' л/мин . . . . . . . .
Утечка воздуха ИЗ ПОД зо
ЛОТНР.Ка при Номинальном
давлении, не более, см 3 jмин
Время срабатывання прн
давлении 0,4 МПа, не бо
лее, с . . . . . . . . . .
Нанбольшее допустимое
число срабатываний,
цнкл /мии . .
Долrовечиость, IJI1КЛ
A'lilcca, кт
104
Техничсская характеристика пнсвмораспределителе'l типов Б864-1 и ПБ864-1
12 I к 16
К 3/8" I 1/2" I
0,63
0,25
O,25 O,63
0,4 0.8
0,02
20 36
500
0,1
250
5. 10'
3.0 2,9 3,5 I 3,0
/к
:;,: :;о ;:;::
;;:; '" ;:;:: :::: . v)
.?:.
"" , '"
'" ..,.
Параметры '" <D .;. <D ..,. <D
"' -о 'а '" "' р4
р4 LQ r:a t!I р4 Щ
щ t:: LQ t:: LQ с::
- i I
Условиыi\ проход. ММ 12 16 20
Присоедииительиая резьба к 3/8" I К 1/2 " I К 3/4" I
Давление, МПа; 0.63
номинальное
минимальное 0.25
Расход воздуха прн давле- I 0.8 I 1,6
нии 0,4 МПа. мS/мин .. 0,4
Потеря давления при ука-
занном расходе, МПа, не
бол ее с.п со.бн'ос.ть. 0,02
Пропускная I
Kv' л/мин 20 36 80
Утечка нз-под 30ЛОТlfика
при номннальном давлении, 500 1000
мЗjмнн, не более . . . . .
Врем}! срабатывання при I
давлении 0,4 МПа, с, не бо- 0,1 0,2
лее
НанБОЛhпiее ДОllУС1Jlмое
число срабатынпний,
цикл/мин 80
Напряженне (атушкн
электромаrнита, В 127
220
380
Потребrrяемая МОЩНОСТ!J,
Пт . . . . . 45
Л.' лrовечносТЬ, 11и!{л 1 3. 10' I
л.1асr<.l, Е[' 4.45 4,7 7.6
20
3/4" I
1,6
80
1000
0,2
6,5 6.3
2
I Пl
i 1
_ {LJ
"
,'
ц,
п
,!j
Рис. 4.35. Пневмораснределите.1Ь ты,а 864-2 и П864-2
105
Техническая характеРИСТlIка пневмораспределнтелей типов В64-2 11 пв 64-2
I
м ..,.
м 0'1
Параметры ":' ..,. ..,.
..,. <D <D
<D со <D со
со r::: со r:::
Условиый проход. мм 12 I 16
Присоедии ительная резьба К 3/8 " I К 1/2" I
Давлеиие, МПа:
номинальное 0,63
минимальное 0,25
Расход воздуха при да ле- . I
нии 0.4 МПа. м';мин .. 0,4 0,8
Потер я давления при YI{a
заином расходе, МВа. не
более способнос ь 0,02
Пропускн я I
Kv' л/мин 20 36
Уте чка возД) ли ИЗ ПОД зо-
лотника при номинальном
давлении, не более, см'/мин 500
Время срабатывания при
давлении 0.4 МПа, не бо-
лее, с 0,1
Наибол;шее допустимое
ЧИСЛО срабатываний,
цикл/мин 80
Напряжение катушки
9JIектромаrнита, В 127
220
380
Потребляемая МОЩНОСТЬ,
Вт 45
До..1I'о.ве н'ос.ть IlИl\Л 3.10'
Масса. Kr 3,5 I 3,7 I 4.25 3,7
I
Техническая ха рактернстнка крановых распределителей
Пара метры
УС..'IовныЙ ПРОХОД. ММ. . . . .
IIрисоеДИНlIтельная резьба
номнналыlеe давление. Mlla
Расход воздуха при давлении 0.4 Мllа, м'/мии
I10теря давлсння при указаином р"Слоде, МВ". не
b .....................
Пропускная способность К'{). JI/ЫИН, не менес
YTe t jK3 воздуха И ПОД З0лотннн.:а при номинальном
давлении, не более, СМ 3 /МНИ. . . . . . . . . . .
Ус илие lJеrеКЛlCчення при НQМИИ<l..'1ЬНОМ давлеНIIИ,
ие более, Н . . . .
Долr О.GеЧlIOСТIJ, I икл
Таблица 4./3
v)
L 0'1
":' ..,.
..,. <D
<D со
со r:::
20
к 3/4" I
1,6
80
1000
0,2
51.
15
А
Ц/
'- АП
'" '- r1 t:ilIIXJ
'-,- '-'-'-,- Ц/ЦZ
r '- .'-
'- '---
\
\ J
Рис. 4.36. Пневмораспреi\еJ'итель р2J!ОВЫЙ по:.rССТ 18467 73
7.1
5 5
с помощью валика 5 и рукоятки б, имеющих три фиксироваиных положения,
которые обеспечивают сообщение отверстий Ц], Ц2, Цз И Ц4 С П или с атмо-
сферным отверстием А в порядке, указанном на рис. 4.37.
Такие распределители служат для изменения направления потоков сжатоrо
воздуХа в пневмоприводах и MorYT быть использованы для упра ления последо-
вательной работой двух пневмоцилиндров двустороннеrо деиствия.
Техническая характеристика крановоео распределителя
типа 871-33 [2]
12
К 318"
0,63
0,4
0,02
14
Условный проход, мм . . . . . . . .
Прнсоедниительная резьба .....
Номннальное давление, МПа ....
Расход воздуха прн давленни 0,4 МПа, м'/мнн . .
Потеря давлеиия при указанном расходе, Л\Па, не б;,лее
Пропускная способность Kv' л/мИн. . . . . . . . . . .
Утечка воздуха из под золотника при ИОМlIнальном давлении,
см'/мин, не более . .
Усилие переключения, н: ';е 'б';лее .
ДолrовеЧIlОСТЬ, цикл
Масса, Kr .....
Таб.lUца 4 /4
08- 11, 12 11, 16 11.
08 21 12 21 16 21
8 12 16
К 1;4" К 3/8" К 1/2 "
1,0
0.2;) 0.63 1,0
0.02
10 2;) 40
350 500 500
30
2.106
500
30
1 .10'
2,5
в золотнике сообщается с атмосфероЙ через uтверстие А. Золотник поворачивают
рукояткой 2.
Техническая характеристика приведена в таб.1. 4.14.
Пневмораспределители крановые последователыюrо включеиия типа 871-33
представ.1ЯЮТ собой ТРСХПОЗИЦИОl!l!ые шестшшнейные распрсдс.1НТСЛН с РУЧНЫоl
управлением. Сжатый воздух подводится через отверстие П (рис. 4.37) 1'.: вну-
тренней полости крана. П.10С!ШЙ поворотный золотник 3 прижимается к зеркалу
крышки давлением сжатоrо воздуха и пр ужиной 4. Золотник 3 поворачивается
Пневмораспре)J,елитель крановый (переключатель мноrопозиционный)
типа ППМ. Переключатель представляет собой ШестиПОЗИЦНОННЫЙ восьмилиней-
ный распределитель с ручным управлением.
Давление питания подается к ueHTpa:JbHoMY отверстию корпуса 1 (рис. 4.З )
и по каналам в распределителе 2 поступает в одно из шести выходных отверстии.
Распределитель 2 поворачивают РУКОЯТКО!l З, при этом фиксируется в определеи-
ной позиции с помощью шарика 4 и пружины 5. Уплотнение подвижноrо соеди-
нення обеспечивается плоским ЗОЛОТНИКО:'I б, который прижимается к плоскости
107
106
I
1.-
'"
,
'"
"',... '"
корпуса 1 пружииой 7. Выходные отверстия, кроме Toro, в которое ПОДВОДJlТСЯ
сжатыЙ воздух в данной позицин, через зазоры между корпусом 1 и распредели-
телем 2, распределителем 2 и проставкой 8 и через отверстия в проставке соеди-
ня ся с атмосферой.
Техническая характеристика переКJ!ючателя типа ППМ
:: ..
" "
е 2;.
1:
е ""
е с
:= '"
:: '"
::
...
'"
'"
., '"
,.
12 ()
" u
" '"
" '"'
"" J::
S
u
<;-
t::::
-:; ::::r ::,; ::;; ::;
....1
сь:'; <' ,;' < ,, ( b< +
/ \ \ '
, \ L\.J ...., =:::s
""
\.;;'L
108
':"'
"
:о
"'
"
"
'"
Условны!! ПрОХОД, мм ..,
Максимальиое число Позиций
Число выходов ....
Давление питания, МПа:
номииалыfеe . . . . . .
минимальное . . . . . . . .
ПРОПУСЮlая способность, l(v' м'/ч
Утечка Еоздуха. м'/мин, ие более
Момент переключения, Н. см
Долrовечность, ЦИКЛ
Масса, Kr .........
'"
a...
;;
"
",,,,
::
.а '"
g;g
'" о. с
'5
E
Ci;. :5
15'1:: !;::>-
:Е
g; I
:r;::
t:::... с
OO
,="С) c..
.;Q .....
u
g I
с:.. '" '"
4
6
6
1,0
0.002
0,18
2. 10 '
63
1.10'
0,36
Пневмораспределители типов П-РОЗ, П-Р515 с пневматичеСКIIМ управлением
предназначены для построения центральной (лоrической) части пнеВ.\fатических
систем управления.
Пнеююраспределители с ручным управлением (пневмокнопки и пневмо-
тумблеры) предназначены для ручноrо ввода в системы упраR.'1ения пневматиче-
ских сиrна.'10В кратковременных с помощью пневмокнопок и длительных
с помощью IIнеюютумблЕ'рОВ. Пневмораспределители с механическим управлением
предн<,значены д,"я выдачи пнсвматическоrо сиrнала при достижении подвижным
opraHo 1 объекта управления заданноrо положения. Указанные пневмораспреде-
лител!\ предназначены также для нелосредственноrо управления неБО.1ЬШИ Ш
по расходу исполнительными механиЗмами.
Номенклатура пневмораспределителей типов П-Р03 и П-Р515 IIриведена
в табл. 4.15. Распределители типов П-РО3 и П-Р515 являются частью КО IП.'iекса
устройств !Иниаппаратуры, объединенных едины:-ш монтажнокоммуникащjOН-
Ными паРЮ.!етрами, и предназначены для построения пнеВЛlатических систем
управления.
На рис. 4.,39 показан трехлинейный пневмораспределитель соднос roронним
пневматическим управлением типа П Р03ПI-с. РаспределитеЛЬНЫ\1 opraHoM
j
:!
...
.,
..
е
:}
е
с
2.
1{. 5
б
J
-=
:1
..
е
:=
..
со.
..
..
"
..
...
:о со>
"'со>
" ,
"-
"'"
E
CiS
0:0
f-o
'"
" :о
I:::J
..
::?
"''''
.J;
. " Q
"'-
:ОС
"';':
Д-У1А
б
tA
I . J
I 12 Ф 2" 10
1J7 Ф Ф Ф j .
LffiJ , '
31\+<ф Wl
[ . . . .. .
б 5
8
2
12
13
Рис. 4.39. Пневморас-
предслитель типа
П-Р03ПI-С
109
HOMeJIII.UTypa пневмораспредеllите...й ТиПОВ П.РОЗ, n.PIIIII
Таблица 4.15
Продолжение табл. 4.15
I Шнфр \ Условное обозначенне П8
ПнсвмораСПРСАслнтели rOCT 2. 781 68
Пятили-
иейиые
С нормальным толкателем I П-Р515Р13 I
С утопленным толкателем I П-Р515Р14
С rрнбовндным толкателем I П-Р5l5Р15
С защнщеннЫМ толкателем I П-Р515РI6
С управлением рычаrом П-Р515Ф l[fllirFj
С управлением штоком П-Р515Мll
С управленнем роликом П-Р515М12 f тшF
С управленнем ломающнм- П-Р515М13
ся рычаrом
Лневмораспределители I Шифр I Условиое обозиачеиие ПО
rOCT 2. 781 б8
С ОДиостороииим пиевма- П-Р03Пl-С {ЩJvv
тическим управлением
С двусторонним пневматн- П-Р03П2-С -
(сескнм управлением
С нормальным толкателем I П-Р03Рl3
С утоплеииым тол кателем I П-Р03Р14
С rрнбовндным толкателем I П-Р03Рl5
С защнщенным толкаТе I П-Р03Р16
лем
Трехлн- С управленнем рычаrом П-Р03Ф
Ненные
С управленнем толкателем П-Р03Мll 9Щ}
С управлением роликом П-Р03М12 .G)
С управлеиием ломающим- П-Р03М13 .
ся рычаrом
С бесконтактиым управле- П-Р03М16 r 1
нием
L_ _
С односторонннм пиевма- П-Р515Пl-С ллl/1llli
тическим управлением
ПЯТIUJН-
нейные
С двусторонннм пневматн- П-Р515П2-С
ческим управлением
служит цилиндрический золотиик 3 диаметром 8 мм, расположеиный в корпусе
4 с зазором 2 6 мкм. В корпусе выполнены кольцевые проточки, с которыми
соединены отверстия для подвода и отвода воздуха.В крышке 1 и втулке 2 выпол-
нены каналы для управляющеrо сиrнала, а в крышке 5 канал, соединяющий
полость пружины с атмосферой через фильтр б, который установлен для предо-
твращения попадания заrрязнений из окружающей среды внутрь распределителя.
Каналы в полости управления задросселированы, что позволяет исклюЧить
жесткие удары золотника о крышку. Распределитель установлен на унифици-
рованной плате 7 (отверстие 10 в данном случае не используется) и уплотняется
кольцами 8. Распределитель может работать как в нормально открытом, так и
в норыально закрытом режиме.
Трехлинейный распределитель с двусторонним пневматическим управлением
типа П-Р03П2-С (рис. 4.40) отличается от распределителя с односторонним пне-
В IaТИЧССКИМ управлением наличием устройства удержания золотника в оп-
ределенном положении при отсутствии управляющих сиrналов. Устройство вклю-
чает хвостовик 2, закрепленный в золотнике 1, и эластичное кольцо З. Сила тре-
ния, возпикающая из-за предварительноrо натяrа ыежду наружной поверхно-
стью хвостовика 2 и внутренней поверхностью кольца З, удерживает золотник
!I определенном положении.
110
111
2 J
8118 А
r
12 .. 2 .. 10
ффф
J Ф'
Рнс. 4.40. Пневмораспределитель типа П-Р03П2-С
5 5
2
12 10
13
Конструкция пятилинейных распределителей с пневматическю.I управлением
типов П-Р515Пl-С н П-Р515П2-С аналоrнчна трехлинейным 11 отличается только
ЧИСЛО I каналов и проточек в золотнике.
Трех- и пятилинеЙные пневмораспределители с ручным управлением по-
строены на базе распределителей с односторонним нневматическим управлением.
На рис. 4.41, а и б показана конструкция трех- и пятилинейной кнонки (pac
пределителя) с нормальным толкателем. Резьбовые отверстия для присоединения
rибкнх трубок выведены на торец платы 1.
Друrие виды ручноrо управления (утопленным толкателем, rрибовидным
толкателе \, защищенным толкателе;,l и рычаrом) приведены на рис. 4.42, Прli
че\1 одни и те же механизмы унравления используются для трех- и пятилинейных
распределителей. В кнопке с защищенным толкателем (см. рис. 4.42, в) рези .
новая мембрана 1 предохраняет полость нажимноrо устройства от попадания за
rрязнений, что позволяет использовать ее в тяжелых условиях.
Для обеспечения четкоrо функционирования тумблера необходи\!о обеспе-
чить перебеr нажимноЙ детали 2 (см. рис. 4.42, е), что ДОСТl!rается сС'единение 1
последнеЙ с золотником через КОl,шенсирующее устройство З.
На рис. 4.43 приведена конструкция трехлинеЙноrо пневмораспре.z;,е.1lпеля
управляе:\\оrо толкателем 1. В конструкции использованы корпус б, золотник 5,
крыщка 7 трехлинеЙиоrо пневмораспределителя с односторонним пневматиче-
ским управлением и компенсирующее устройство 4 ТУ lблера, плата 8 пневмо-
распределителей с ручньщ управлением. Ориrинальными деталями являются
крыщка 3 И резиновыЙ защнтныЙ колпачок 2, предохраняющий внутренние по-
лости распределителя от заrрязнений. Компенсирующее устроЙство 4 обеспе-
чивает дополнительный ход толкателя на 1,5 ; I.
Принцип построения н конструкция трехлннеiiНОI'О и П5Iтплинеi'lНот рас-
предеЛИте.1ей с мехаННЧССКЮ.1 управлением аналоrичпы.
Схемы механнческоrо управления распредетпелеЙ представлены на
рис. 4.44. На рис. 4.45 показан трехлинейныЙ пневмораспределнтель с бескон-
таКТНЫ:-1 механическим управлением, для переключения KOToporo, в отличие от
J 12
'1-,
11
,
.
}"
\.
.#
1
\
;.
"'
;
Вид А
'А
6 J
аl
Рис. 4,41. Трехлинейные (о) и ПSiТl1линейные (6) пневмораспределитеЛII с ручным управ-
лен и еМ
. .
а)
б)
2)
о)
Рис. '1.42. Схемы ручноrо управления пневмораспределителей:
а утопленным толкателем; б rрllбопидным толкателем; в защищеНIIЫ;'I толкателем;
2 рычаrом (тумблер)
2
Рис. 4.43. Пневмораспре,,\елнте,lЬ тип:! П-РО3Мll
3
1''''-. 4.44. Схемы меПНllческоrо управления рас-
пределителеЙ:
а штоком; 6 РОЛllI{ОМ; в ЛQм:ающимся pы
ЧD.rО),f
5
6
7
/
8
а)
ы
О)
J'
113
друrих распределителей с механическим
управлением, не требуется непосред-
2 cTBeHHoro механическоrо контакта под-
вижноrо opraHa объекта управления с на-
ЖИМНЫм механизмом распределителя.
Для этой цели служит бесконтактный
струйный пневматический конечный вы-
ключатель 1, который управляет пнев-
мораспределителем с односторонним пнев-
матическим управлением и пружинным
2 возвратом. Между конечным выключате-
лем и распределителем установлена пли-
та 2, через которую проходят толкатель
мембранноrо привода золотника и канал
питания выключателя. Все коммуника-
3 ционные каналы выполнены в плате 4,
имеющей стыковую плоскость, общую
для корпуса 3 и плиты 2.
Принцип действия выключателя 1
состоит в следующем. Сжатый воздух
подается к питающему соплу а и к прием-
ному соплу в. При отсутствии заслонки
в пазу б поток воздуха из сопла а про-
ходит через паз б, блокирует приемное со-
пло в и выход е в атмосферу; давление
в полости над мембраной возрастает,
и ЗОЛОтник распределителя перемещается
вниз. Если же заслонка прерывает поток
воздуха от сопла а к соплу в, то воздух
из камеры над мембраной выходит в атмо-
сферу через канал е и сопло в.
Принцип действия струйноrо выключателя и ero конструктивные особенности
существенно уменьшают засорение сопла в и позволяют при необходимости про-
чищать ero без демонтажа и разборки устройства. Конечный выключатель пред-
назначен для работы в нормально открытом режиме.
Техническая характеристика распределителей приведеиа в табл. 4.16.
Пневмоклапаны обратные типа В51-1 и по rOCT 21324 75. В обратном кла-
пане типа B5I-l клапан 1 (рис. 4.46) усилием слабой пружины 2 прижимается
к коническому седлу в штуцере З. Стык уплотнен резиновым кольцом 4. Сжатый
воздух, ПОДВОДИ;dЫЙ к присоединительному отверстню в штуцере 3 преодолевает
усилие пружины 2 и, отжимая от седла клапан 1, проходит по ero каналам
Б к отверстию в корпусе 5. При изменении направления движения потока воз-
духа на обратное клапан 1 прижимается к седлу усилием пружины 2, давле-
нием сжатоrо воздуха и перекрывает путь потоку в обратном направлении.
Обратные пневмоклапаны по [ОСТ 21324 75 (рис. 4.47) отличаются от
клапанов B5I-l тем, что для увеличения пропускной способности направлиющий
4
а
d
"
Рис. 4.45. Пневмораспреl\елитедь типа
П-РО3МIБ
5
з
A A
2
.
Б
Рис. 4.46. Обратный пиевмоклапаи типа 851-1
114
'"
"'
Q.
С
:1:
'"
со
Q.
С
..
Q
с:
:1:
..
о=:
а>
"
"
t=
"
"
10{
"
со.
с:
v
01
со.
Q
;&
"
а>
:=
с:
..
"
:1:
..
u
:1:
о.
"
..
"
; .,
о.
.,
><
'"
.,
"
u
а>
'"
'"
:=
><
а>
...
'"
..,;
'"
::-
::!
..
\о
'"
....
м
""
Q '" .
...
SП\l€Оd-U I I м ... I I I '"
'" ..: ""
'" Q Q
... Q
Q
€IW919d-U I ""1'"
I I ""'"
€IW€Оd-U 00
О
ZlW9l9d-U "'jcD
I I I """,
(;IW€Оd-U 00
1 l\'i919d-U ""1""
I I I "" "" '"
1 IW€Оd-U 00
- ci
'-
Ф919d-U 'о ""1'" о
I I I I '" '" .'"
Ф€Оd-U 00 ",,,,
,,"
'" '" а>=
'" ": .. '"
О "'''
О '" '"
'" 12..
9Id919d-U 1 О "'1"" ,,'"
I I "' ci
9Id€Оd-d О "" "С:
'" ... I
""
'': о
О - О О"
"" I О ,-"
О О о"
91d919d-U ""1'" ","
I I I 6 ",'"
9IdtOd-U »'"
о. "
..:;
,-,'"
=
о'"
tld919d-U I C 1'" 2'"
t1d€Оd-U I I "" "" '" о -
00 и'"
о.",
""
"'1'" "'''
€Id919d-U I I I "'''' ",о{
€Id€Оd-U 00' О{"
о'"
"С:
",'-'
",'"
",,""
:)-(;U919d-U Io =2
О I I ""'" о
:)-(;U€Оd-U 00 ;>.:=
,,'"
"" '" О ="
О "'. :=:=
<> <> "" 6
""1"" "..
:)-Ш919d-U О '" I """" о"
:)-Ш€Оd-U 00 "'о.
с"
С:'"
u
"и
а>'"
" :1: "" :.f = " " " "':;
'" "1:= '" " '" "
'" '" о '" " \о ..'"
о. а> " . О ;>.:=
с: " и'" "" \о " i '"
» .. "'1:: .о "" '" ",,,,
'" '" о.:;:: .. .." " :;'"
t:: " u "'о '" u :;"
О{ о "1:\0 ri.
:; :;:: '" '" '" u :; '" ;>.;>.
:а :; '" '" '" - \о '" " " и"
а> '" c: О о.'" :; ri. '" " ",,,
о. ri. " "
.. g .. с: ,, u с: ri. '" '" '"
а> '" ., '" о ",'" '" Q :::f
:; .. '" <i '" '" M с: " '" " " О{:I:
'" О '" .. :; u а> .. '" '" '" .ё ,,"
о. о. .. " ;>,----. а> '" ;>, а> 12 '" .. ..'"
'" '" о'" "1: "'" а> <( '" " . ",'"
с: с: '" :; ..О '" :; 12 " о. u о.'"
t:: "'1:: '" 8:; " " о .
о '" . " '" t::P4
'" " :;:: .. - О{О '" " .. :а с: '-
:а '" '" " '" "' '" .. '" "
'" '" О{I:: " '" u " " " . .
::Е . " .
" а> ",,,, :;:: CJ. C,j ;>. . :;:: '" '" '" Q '"
О " с: '" :; ;; "" '- u
" " '" '" ... I:::(Q) о '" " а> "" '" а> " u
u '" '" '" о"',, "':; ..'" о. ,-," О '"
;>, 1::1: :;:: Р..о t:: 0Q 1::-;:; ;>'0 "'а> ;>,.,3 1::1: :;::
"'" р4 Р4"
"
(
115
jJ,
" 2
12
2
б
lf
2
Рис, 4.47, Обратны;; пневмо-
клапан по rOCT 21З24 75
5
6
хвостовик клапана выполнен в виде цилиндричеСlIOrо хвостовика 1 небольшоrо
диаметра. Центрирование клапана выполняется с ПО1\IOЩЬЮ хвостовика 1, про-
ходящеrо через проставку 2, имеющую каналы А для прохода воздуха.
Технические характеристики обратных пневмоклапанов приведеНLI в
табл. 4.17.
Пневмоклапаны последовательности типов 862-21 н П-КМ, Конструкция
клапана последовательности типа В62-21 описана выше (см. рис. 4.14, а).
На рис. 4.48 показан клапан последовательности типа П-КМ, входящей в
в комплекс устройств миниаппаратуры. В исходном положении сжатый воздух
подводится к ПрllсоеДИНJ!тельному отверстию А, которое закрыто клапаном 10.
Канал выходноrо отверстия Б через паз п отверстие n клапане б J! через паз в кры-
шке 4 соедИнеН с атмосферой.
. Заданное давление срабатывания настраивают вращение,,! винта 3, при этом
rаика 1, п ремещаяеь в осевом направ.1JеIlИИ, изменяет усилие пружины 2.
Сжатыи воздух IIОД контролируемым давлением подается через канал при-
соединит льноrо отверстия в в камеру а, [де вследствие разности эффективных
площадеи ме,,!бран создается усилие, которое при достижении ззданноrо дав-
ления, .преодолевая сопротивление пружины 2, перемещает мембранныЙ узел.
Под дснствие,,! давления сжатоrо воздуха клапан 10 открывается, и воздух по-
ступает в выходной канал, а также, создавая дополнительное УСи.1ие на мем-
брану 9, обеспечивает скачкообразный эффект ВК,1ючеНIIЯ, при этом выход в ат-
мосферу перекрывается уплотнением 5 клапана 6. При использовании клапана
Таблица 4.17
а
Рис. 4.48. Пневмоктз.пан последопаТСЛЬНОСТ;t типа П К.'l
/
r
IIОС.1едовате.1ЫIOСТИ в дифференциально,: режиме второй поток сжатоrо воздуха
подается через канал присоединительноrо отверстия r в каыеру б, при этом из-за
разности эффективных площадеЙ мембран 7 и 8 возникает усилие, препятству-
ющее включению клапана последовательности.
При при,,!енеиии клапана последовательности для контроля по давлению ци-
кла работы систеыы управления сжатый воздух из рабочей и выхлопной полостей
цилиндра подводится к присоеД!lнительным отверстиям В и r соответственно.
ПнеВМОК.1апан последовательности устанаВ,1иваю r на унифнцированную
плату.
Техническая характеристика пневмоклапанов ПОС.тIeдоватеЛЬНоСти приведена
в табл. 4.18.
Техннческая характеристнка обратных пневмоклапанов
"" м ..,. '" 08-1К I 12.1К I 16-1К 12О'IК 125-1К
Параметры
'" '" '" '"
по rOCT 21324 75
Условны!! про- 8 10 16 20 8 12 116 20 25
Jl;ОД, мм
I Присоеднннтель- К 1/4" К 3/8" К 1/2" 1< 3/4" К 1/4" 1< 3/8" К 1/2. К 3/4" К 1"
ная резьба I
Номинальное 0,63 1,0
давление, МПа
Расход воздуха 0,36 I 0,58 1,16 I 2,3 0.4 0,8 I 1,6 I 2,5 I 4,0
при давленин
0,63 МПа,
м'/ JИН
Потеря давле' 0,06 0,05 0,04 0.03
ння при ука-
занном расходе
воздуха, МПа,
не более
Пропускная спо- 7 I 11 23 I 46 9 20 I 40 I 60 I 100
собность Kv'
Л/МИН
Долrовечиос:ть. 5000 10' (8 млн. цнкл.)
ч
Масса, к!' 0,13 I 0,22 I 0,45 I 0,5 0,17 I 0,35 I 0,33 I 0,32 I 0,54
Техническая характеРИстика пневмоклапаиов последовательиости
Параме1'РЫ
Условиый проход, мм i
Давленне, МПа: . .1
номинальное
минимальное . I
Колебаиие давлени'я ср'аб'ат'ыва н . м'Па, не более' . 1
Расход воздуха прн давленни О 1 МПа м'/мии .
Потеря ДаВJlения пон указанном расходе, МПи ..: I
Пропускная СIlособность. Kv' л/мнн
Утечка воздуха в выходной канал прн номинальном
давленнп, СМ 3 /МИН, Не более
ДО 1rовечность. ЦИКЛ . : I
MLlcca, НТ
Таблица 4.18
862.21
П-КМ
4
0,63
0,3
:1::0,01
0.063
0.02
2,2
2,5
0,63
0,14
0,008
0,04
0,02
1,45
600
10.
1,26
З. 10.
0.22
Пиевмоклапаны или типов 867-11 н п- КЧ, На рнс. 4.49 показан пневмо-
клапан ИЛИ типа В67-11. При подач: пнеВ lатическоrо СI1J'Н2ла к отверстию П 1
ил!! П 2 поршень перемещается в крапнее правое или крайнее левое положение.
В этом случае отверстие, кот.орое в данный момент сообщено с атмосферой, пере-
крывается, а пневмаТllчеСКИII сиrнал поступает к отверстию О. Таким образо;,;,
116
117
о
л,@П 2
2
02
а)
Рис. 4.4 . Пневмоклапан ИЛ И типа В6 7 11
Рис. 4.50. Пневмоклапан или типа П-I<Ч
клапаи позволяет питатЬ .1JИИИЮ, присоедииепную к отверстию О, от двух источ-
ников питаиия.
На рис. 4.50 показана конструкция пневмоклапана или типа П КЧ. При
подаче сжатоrо воздуха в одиой из двух входных отверстий клапаиа или (на
рисунке входные отверстия крайние) клапан с резиновыми кольцами перемеща-
ется, закрывая противоположиый вход 11 обеспечивая прохождение сиrнала
к выходиому отверстию (цеитральное иа рисуике) иепосредствеино или через
лыски иа иаружиой цилиидрической поверхиости клапана. При иаличии одио-
времеиио двух входиых сиrиалов иа выход проходит больший по величине сиrиал
(клапаи закрывает входное отверстие со стороны меньшеrо сиrнала), при их
равеистве частичио оба (клапан иаходится в неЙтральиом состояиии).
Техническая характеристика пневмоклапанов или приведеиа в табл. 4.19.
lli8
8ц8 А t А
"ф
' .
"" ""
.,
,," ,,"
5)
Рис, 4.51, Пневмоклапан И ре.ьбовоrо исполнения тина П-I<И-4/10 (а) и CTblltOBOrO ис-
полнения тина П-I<И-4/10-С (6)
Таб 1Uца 4.19
Техническая характеристика пневмоклапанов ил И
Параметры I Вб7 ll I П КЧ
Условный нроход, мм 4 2,5
Давление, МПа:
номинальное . .. 0,63 0,63
мИнимальное 0,25 0,14
Расход воздуха пр'и давл'ен'юi 6,4' лiriа,' м'в/мин . : : : 0,032 0,04
Потеря давления нри указанном расходе, МПа, не более 0,02 0,025
Пронускная способность Ка' л/мин 1,2 1,3
Долrовечиость, ЦИКЛ 10' 2.10'
Масса, Kr 0,16 0.025
Аl..
Пневмоклапан И типа п- КИ-4/10. На рис. 4.51, а показаиа конструкция
пневмоклапана И резьбовоrо исполиеиия типа П-КИ-4/10. Клапаниый узел со-
состоит из двух клапаиов, которые своими хвостовиками свободио входят в иа-
правляющую, имеющую иа иаРУЖIlОЙ поверхиости лыски для прохода воздуха.
Лииейиые размеры деталей клапаниоrо узла таковы, что при подаче сжатоrо
воздуха в оба входиых каиала оба клапаиа закрьJТЬСЯ ие cMorYT. При сбросе дав-
леиия воздух из выходиоrо каиа.1а проходит к входиым каиалам, при этом
клапаиы расходятся и упираются в крышки, иа поверхиости которых располо-
жены пазы д.1JЯ прохода воздуха.
На рис. 4.51, б показаиа коиструкция пиевмоклапана И CTbIKOIJOrO испол-
иеиия типа П-КИ 4!10-С, который можно комплектовать !ОнтажИой плитой
.lA
4
Рис. 4.52. Пиевмокланан выдерЖКIJ времени типа П-КВВ
с резьбовыми присоедииительиыми отверстиями иа иижией плоскости П.1Jаты
(тип П-КИ-4/10 lС) или иа боковых поверхиостях (тип П-КИ-4/10-2С).
Техническая характеристика приведена в табл. 4.20.
118
11'9
Техии.есааА характеристика пневмоклапанов И
PEry ли РУЮ ЩАЯ
ПНЕВМОАППАРАТУРА
Та6ЛUl{а 4.20
r лава 5
у u u
'"
а а а Q
:::::.
Параметры ---- ----
..,. ... ... ----
...
:s: :s: :s: :s:
t:: t:: t:: t:
Условный проход, мм 4
Номннальное давление, 1,0
МПа
Миинмальиое давлен не, 0,1
МПа
ПРОПУiкная способность, 0,272 I 0,24
Kt" м /ч
Долrовечность, цикл 10'
Исполнение по виду мон- Резьбовое I Стыковое Стыковое с платой
1'ажа без пл аты
Масса, Kr 0,068 0,07 0,136 0.126
Реrулирующая пневмоаппаратура предназначена для изменения давления и
расхода сжатоrо воздуха путем реrулирования величины открытия проходноrо
сечения. К этой rруппе пневмоаппаратуры относятся: пневмодроссели, редукци-
онные и предохранительные пневмоклапаны.
Таблuца 4.21
Техннческая характеристика пневмоклапанов выдержки времени
5,1. ПНЕВМОДРОССЕЛИ
Параметры I В61-21 I П-КВВ-4/10
ПП-КВВ-4/10
Условный проход, мм 4 4
Давленне. МПа:
номинальное 0.63 1.0
минимальное 0.25 0.25
Минимальное давлен е управления, МПа 0.3 0,25
Пропускная способность, л/мнн 1.12 4
Время выдержки, с ................ 0.5 6 0.5 15
Изменение времени выдержки при постоянном давлении
На входе (J<олебания давления не более 0,002 МПа), 'У", не
более. . ::1::2 ::1::2
Долrовечность: ЦНКЛ' . . . . . . . . . . . . . . . . 5.10' 3.10.
Масса, Kr 1,42 0,7/1,0
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Пневмодроссели предназначены для изменения расхода путем создания MecTHoro
rидравлическоrо сопротивления потоку сжатоrо воздуха. Различают дроссели
постоянные (нереrулируемые), сопротивление которых (вет1чина ПрОХОДНоrо
сечения, фор:.ш или длина канала) не может быть изменено в процессе эксплуата-
ции, и переменные (реrулируемые), сопротивление которых можно изменять
настройкой. Дроссели используют rлавным образом для реrулирования скорости
пневмодвиrателей и скорости заполнення или опорожнения емкостей в целях
создания временных задержек.
Дроссели обычно выполняют в виде отдельных реrулируемых устройств
и часто снабжают обратным клапаном, устанавливаемым параллельно дроссе-
лирующему узлу. В последнем случае эти устройства называют дросселями с об-
ратным клапаном; они дросселируют поток воздуха только в одном направлении,
а поток воздуха противоположноrо направления пропускают с небольшим сопро-
тивлением, создаваемым обратным клапаном.
Разновидностью пневмодросселей являются выхлопные дроссели, характер-
ная особенность которых заключается в том, что их ввертывают непосредственно
в присоединительное отверстие распределителя, из KOToporo воздух выходит
в атмосферу. Выходное отверстие выхлопноrо дросселя может быть без присоеди-
нительной резьбы или с резьбой для ввертывания rлушителя. При этом полость
между дросселирующиМ узлом и резьбой под rлушитель в ВЫХЛОПН02l1 дросселе
может быть неrерметичной.
Реrулируемые дроссели применяют с ручным и механическим управлением.
В дросселях с ручным управлением расход воздуха (сопротивление дросселя)
устанавливают в период наладки оборудования и он остается неизменным при
рабочем цикле. В дросселях с механическим управлением (называемых также
тормознымн дросселями) расход воздуха завнсит от величины перемещения уп-
равляющеrо элемеита (штока, ролика), определяемоrо обычно профилем копнра
или кулачка, установленноrо на выходном звеие пневмодвитателя, или на под-
вижной части автоматизируемоrо объекта. Таки ! образо !, выбирая необходи-
мый профиль копира, можно изменять сопротивление пневмодросселя на всей
длине перемещения выходноrо звена пневмодвиrателя (например, штока цилин-
дра), обеспечивая заданный закон движения, т. е. требуемую зависимость между
скоростью и перемещением выходноrо звена.
Нереrулируемые дроссели, как правило, являются частью друrих устройств.
Коrда необходимо точно обеспечить заданную величину сопротивления, дроссели
Пневмоклапаны выдержки времени типов П-КВВ и B61 21, Конструкция
пневмоклапана типа П-КВВ-4/10 резьбовоrо исполнения показана на рис. 4.52.
Пневматический входной сиrнал подводится к поршню 1 в левую от мембраны 2
полость и через дроссель 3 (настройка KOToporo определяет время выдержки)
в правую полость, которая отсекается от ат:лосферы поршнем 1. При определе-
нном соотношении давления в правой и левой полостях поршень 4, перемещаясь
влево, соединяет левую полость с атмосферой, открывает клапан 5, и на выходе
появляется снrнал.
На базе резьбовоrо исполнения построен клапан выдержки времени стыко-
Boro исполнения типа ПП-КВВ-4/10.
ПРИII!lIJпиальная конструкция пневмоклапана выдержкн времени типа
В61-21 описана выше (см. рис. 4.18, 6).
Техническая характеристика пневмоклапанов выдержки времени приведена
в табл. 1.21.
1. rерц F. В., I(ренннн r. в. Расчет пневыопрнводов. М.: Машиностроеине, 1975.
272 с.
2. Элементы н устройства ппеБмоавтоматнки BblCOKoro давления. I(аталоr. М.:
197R. 155 с. (НИИМАШ).
121
расходом сжатоrо воздуха через дроссель и соотношением давлений до дросселя
и после I!ero. Расходная характеристика дросселей, как и друrих пневматических
устройств, существенно зависит от режима течения лаМl!нарноrо или турбу-
лентноrо. Ламинарный режим характеризуется прямолинейностью траекторий
частиц жидкости, которая может существовать лишь на достаточном удалении
от входноrо сечения; ламинарный режим имеет место при малых значениях числа
Рейнольдса Re < Re rp . При турбулентном реЖЮlе движение частиц имеет не-
упорядоченный характер и Re> Re rp .
Число Рейнольдса мqжно определить по формуле
Re 4r"wрiYlд,
rде rr rидравлический радиус сечения канала (отношение площади попереч-
Horo сечения к ero периметру); w средняя по сечению канала скорость течения
сжатоrо воздуха; р ero плотность; Ylд коэффициент динамической вязкости,
определяемый по диаrрамме (рис. 5.3, а).
Формулы для определения r и w, а также коэффициента сопротивления TP
дЛЯ ламинарноrо режима течения воздуха через дроссели с различной формой
сечения канала приведены в табл. 5.1 [1], rде l длина канала дросселя; б,
Ь и h указаны на чертежах.
Расход воздуха через щелевой конический дроссель с малым уrлом конуса
можно определить по формулам для щелевоrо цилиндрическоrо дросселя, если
вместо D использовать среднее и по длине значение среднеrо диаметра щели.
Массовый расход G можно получить умножением объемноrо расхода Q на
плотность СЖi\тоrо воздуха при среднем давлении, определяемом как РСР
== Р2 + др/2, rде Р2 давление на выходе из дросселя.
При равных площадях проходноrо сечения отношение массовых расходов
U u U G щ 2б
через щелевои циЛиндрическии и через цилиндрическии дроссели G 3D
ц .
[3]. Так как обычно D » б, то практически расход через цилиндрическии дрос-
сель может быть в десятки раз больше, чем через щелевой дроссель. Засоряемость
щелевых дросселей при этом больше, чем засоряемость цилиндрических, так как
поперечный размер проходноrо сечения (щели, имеющей большой периметр)
меньше. Это отнОсится к дросселям типов конус отверстие, шарик отверстие
и друrим с аналоrичной формой проходноrо сечения. Применение дросселей с ма-
лыми проходными сечениями требует тщательной очистки воздуха не только от
твердых заrрязнений, но и от влаrи.
Из условия обеспечения постоянства расходной характеристики во времени,
по данным xapbKoBcKoro завода ОКЕ «Теплоавтомат»,целесообразно применять по-
стоянные дроссели с поперечным раЗ:vlером канала не менее O,3 O,4 мм.
а)
Рис. 5.1. Пневмодроссели без обратноrо (а) и С обратным (6) клапанаМи
выполняют в виде калиброванных отверстий в деталях простой формы типа вту-
лок или шайб, которые при необходимости можно леrко Заменить.
В пневмоавтоматике, использующей устройства малых проходных сечений
(Dy < 2 мм), широко применяют цилиндрические и щелевые дроссели. Первые
из них имеют канал цилиндрической формы и, как правило, не реrулируются.
Под щелевы 1И дросселями понимают переменные дроссели, канал которых об
разован двумя концентричеСКII расположенными цилиндрическими или кониче-
скими поверхностями. Их называют соответственно щелевыми цилиндрическими
или щелевыми коническими дросселями.
В приводах при меняют также дроссели типа KOHYC OTBepCТIle, шарик OT-
верстие и др.
На рис. 5.1, а представлена типичная конструкция дросселя, а на рис. 5.1, б
дросселя с обратным клапаном, причем коиструктивно обратный клапан и дрос-
селирующий элемент совмещены. Для обеспечения плавности и точности реrули-
рования иrла дросселя имеет уrол конуса 10 150, резьбу выполняют с мелким
шаrо:vl и соосно с дросселирующим от-
верстием.
На рис. 5.2 показана конструкция
тормозноrо дросселя. Принцип работы
дросселя при торможении цилиндра за-
ключается в следующем. Отверстия А
и Б сообщаются соответственно с по-
лостью цилиндра и с распределителем.
При не нажатом ролике (как показано
на рисунке) воздух из выхлопной по-
лости цилиндра свободно проходит через
зазор между проточкой Золотника 1 и
втулкой 4. При нажатии на ролик этот
путь перекрывается и воздух проходит
к распределителю через только дрос-
сель 3. При противоположном направле-
нии потока воздуха открывается обрат-
ный клапан 2.
Основными параметрами дросселя
являются расходная и настроечная харак-
теристики. Расходной характеристикой
дросселя называют зависимость между
3
4
Рис. 5.? Тормозной пиевмодроссель
122
18, fOsH.c/,.,2
Рис. 5.3. rрафики для опре-
деления коэффициента ди-
иамической вязкости воздуха
(а) и коэффициента расхода
воздуха (6)
2,00
(,95
}l
(,9О
1,85
1,80
0,5
1,75278 298 318т, ко,З о
. а)
2,0
123
Перемепные дроссели MorYT иметь каналы меньших поперечных размеров
так как их можно поднастраивать и прочищать перемещением подвижноrо эле-
мента без разборки.
Особенностью щелевых дросселей является" более высокий, чем у цилиндри-
ческих дросселей, rраН!lЧНЫЙ перепад давления t1prp, при котором в дросселе
происходит переход ламинарноrо режима течения в турбулентный. В Этом со-
стоит одно из преимуществ щелевых дросселей, коrда требуется получить лами-
нарный режим при сравнительно высоком значении t1p.
Длп турбулентноrо режима течение воздуха по rладким каналам [1] сред-
няя по сечению скорость 1v == Q/f, rде Q объемный расход воздуха; f пло-
щадь поперечноrо сечения; потеря давления
1 рш 2
t1p == TP 4r1' 2'"""""
rде r1' rидравлический радиус (см. табл. 5.1).
Коэффициент сопротивления TP' характеризующий потери на трение при
движении жидкости, при Re1'P < Re < 105 определяют по формуле Блазиуса
TP == 0,314 Re 0,25,
а при 105 <Re < 108 по формуле Никурадзе
T!,> == 0,00332 + 0,221 Re O,237 ;
полный коэффициент сопротивления дроссеЛя
== BX + Tpl/d,
rде BX коэффициент местных потерь на входе в дроссе.1Ь, определяемый по
l'рафикам (рис. 5.4); d диаметр кана.13.
Массовый расход воздуха определяется по приближенным формулам
для докритическоrо истечения
G == flf V Р2 t1p
RT 2
'"
'"
'"
"
'"
\с
'"
h
" 11
'"
"
"
",-,,: '"
,,,А .., " -"I '"
....р:; '"
:::: '-С.
"'-'О
U
О
"
t::
"" I
""1"
11 ""1-"
"" Q: jv
..... -,,1" 1:5
'" ,. <J "'.
о; '" .,р:;
" р. -!? ;:!;[
t) '" -I
t) '" -"(2;
о .. -" .
со. """
'" :.::' '"
'"
"
'"
.. ......---..
'" ""1-"
" "
:::: 18 -"1"" + +
о: ..
.. .о ..... :;;
:::: <:-" - I I ""1-"
" Л OO -"+ ci
:r -"1""
Q) "":::;. :5
u о"" .с::
о ::ii + I
о: I
'- р. х I
о t:: Iro
::::
:r Q) +
(!) р:;
р.
Q)
'"
о
'"
'"
::ii
р.
о о "- "-
е r:f <J <J
.о <o1 I
" пl I I
о
:.::' <о "" Q ""
"'" 1;::
$ "-
<J
'-
>- Ii I I ... I
со.
:.::' 1':00
8 .!>
"' "
.. ,
" '"
о ,. t)
,. о >-
о р. '"
'" о- '" '"
:13 .о о '"
р. '" t) со.
'" '" о ""1-"
Q) t) ""
::ii о "
р. u ..
'" о '" ,. "
р. " со. .. t) .....
'" u " Q)
t:: "" .. :r
о: :;; ::r ::::
о: :::: '" о. "
" ::ii -е-'" "
-е-"" '"
'" Q) ii
Q) ,о '"о:
со. \о О'" '"
U О :.::'''' ""
о
\.
\.
...........
"
'"
..
'"
..
'"
:1(
о
..
:r
'"
""
,.
"
:1(
:1(
::
t)
"
t)
о
:а
о
:а
'"
""
с::
.
.
ex
/
\ ./
\ ""
'\. ./
0.'1
О,З
0,2
0,1
::
;..
о{
.,
о
.
'"
'"
'"
"
:r
Q)
'"
::
о
"
""
..
"
i
..
'"
:;;
р.
'"
'"
:ii
..
р.
..
с;
0,08 0,15 0,2'1 .,.jd О 40 80 6) 120 1601{'. О
:4'> fЫ
:i . '/iwf. ;:
0,6 0,03.1 0,'1
0,'1 )0,050
О О, 16 0,32 h/d О 0,'1 0,8 1.2 h/d
. z) д)
124
I
I
\ i
'\. I
i
0,2
0,8 Lф/d
0,'1 0,6
8)
Рис. 5.4. Значение КоЭффи-
циеита С ВХ прн различных
Формах входной кромки дрос-
селя:
а со скруrленной кром-
кой; б с фаской Д. Я
lrb/d 0.6; в с фаскоЙ для
([1" 600; 2 С выступающей
цилиндрической частью:
д c ЭКУ8ИИРОВ,ШНЫМ ВХОДОМ
125
""
'"
а)
[о
о)
Рис. 5.5. Расчетные схемы реrулируемых дросселей:
а щелевоrо цнлнндрнческоrо; б щелевоrо КОиическоrо
и для надкритическоrо истечения
Рl
G flf V ,
RT 2
rде fl коэффициент расхода воздуха, определяемый из выражения fl
== I/V 1 + или по rрафику (рис. 5.3, б); f площадь поперечноrо сечения ка-
нала дроссеЛя; Рl и Р2 абсолютное давление воздуха на входе и выходе дрос-
селя; R rазовая постоянная; Т 2 температура воздуха на выходе из дрос-
селя.
rраничное число Rerp для каналов круrлоrо и прямоуrольноrо сечений
различных размеров лежит в пределах 800 1200 (уменьшается с уменьшением
размера сечения) [1 J, а для щелевых цилиндрических и щелевых конических
1100 [2, 3J.
Для дросселей с ла lИнарным течением воздуха характерны небольшие
размеры поперечноrо сечения, большая длина каналов (l/d 10) и докритические
перепады давления. При большом значении [/d и малом Re преобладающее зна-
чение имеют потери на трение в канале дросселя, а сопротивлением на входе
в канал можно пренебречь и считать TP' К таким типам дросселей можно
отнести щелевые цилиндрические, щелевые конические, цилиндрические дрос-
сели (капилляры), дроссели с винтовыми каналами и др.
Дроссели с турбулентным течением воздуха имеют относительно большой раз-
мер сечения канала при ero малой длине. Поэтому преобладающее значение имеет
сопротивление на входе в канал, т. е. можно принять BX' К этим дросселям
можно отнести дроссели типа конус отверстие, шарик отверстие, отверстия
с малым значением [/d и др.
Настроечная характеристика дросселя представляет собой завнсимость
расхода от перемещения дросселирующеrо элемента.
Настроечная характеристика щелевоrо ЦИ.1индрическоrо дросселя
лD{j8 р
(рис. 5.5, а) G == С 1 /[, rде С 1 == t1p коэффициент пропорциональ-
иости.
Настроечная характеристика щелевоrо коническоrо дросселя [3 J с малым
53 лDра 3
уrлом конуса (рис. 5.5, б) G == С 2 [о 5 ' rде С 2 == 121']д t1p; D сред-
иее значение среднеrо диаметра щели; а уrол наклона образующей к оси
конуса, 5 и [о указаны на чертеже.
Для дросселей типа конус отверстие настроечная характеристика .имеет
вид G С З (Do 5 cos а sin а) 5, rде Do диаметр отверстия; С з flЛ s1П ах
1 f --,акр Рl
Х r RT 2 для докритическоrо режима и С з flЛ siп а V RT 2 для над-
критическоrо режима истечения через дроссель.
Характеристики пневматических дросселей различных типов подробно рас-
смотрены в работах [1, 2, 3 J.
126
5.2. РЕДУКЦИОННЫЕ ПНЕВМОКЛАПАНЫ
Применяемые в пневмоприводах редукционные пневмоклапаны (реrуляторы дав-
ления), различают по следующим основным признакам: по типу наrрузочноrо
элемента (пружина, давление с управлением от вспомоrательноrо реrулятора);
по степени разrружеиности редуцирующеrо клапана (со сбалансированиой и не-
сбалансированной площадью клапана); по возможности сброса избыточноrо BЫ
ходноrо давления воздуха (с клапаном сброса и без клапана сброса); по виду
уплотнения редуцирующеrо клапана по седлу (с эластичным уплотнением, с ме-
таллическими уплотняющими поверхностями); по типу чувствительноrо элемента
(мембранные и поршиевые).
Схемы редукционных пневмоклапанов основных типов приведены на
рис. 5.6.
При выборе типа редукционноrо клапана следует учитывать давление воз-
духа в сети, необходимый диапазон реrулирования выходноrо давления воздуха
и ero допустимые колебания; диапазон измеиения расхода воздуха; возможность
превышения давления воздуха сверх заданноrо и необходимость перенастройки
с большеrо давления на меньшее путем сброса сжатоrо воздуха через редукцион-
ный пневмоклапан; необходимость дистанционноrо управления.
Наибольшее применение получили редукционные пневмоклапаны с пружин-
ным наrрузочным элементом. Так как с увеличением условноrо прохода размер
редукционных пневмоклапанов, площадь чувствительноrо элемента, а следо-
вательно, и усилие пружины возрастают, пружинные редукционные пиевмокла-
паны с условным проходом более 25 мм применяют редко. Увеличение усилия,
а следовательно, и жесткости пружины (при сохранении приемлемоrо размера),
отрицательно влияет на точность редукционноrо клапана. Это объясняется тем,
что при изменении параметров потока воздуха на входе или выходе редукцион-
Horo клапана (по сравнению с теми, которые были в момент настройки) чувстви-
тельный элемент, реаrируя на изменение, обеспечивает соответствующее пере-
мещение редукцирующеrо клапана. При этом изменяется д,'l!Iна пружины ,
следовательно, в новом установившемся состоянии усилие, развиваемое пружинои,
будет отличаться от усилия в условиях настройки на величину, определяемую
ходом редуцирующеrо клапана и жесткостью пружины, Что вызовет соответству-
ющее изменение выходных параметров потока воздуха.
Редукционные пневмоклапаны с наrрузкой давлением сжатоrо воздуха
(при дистанционном управлении от вспомоrательноrо редукционноrо клапана
MaJ10ro условноrо прохода) имеют условные проходы 1 40 мм и более, и обе-
спечивают лучшую стабилизацию давления, чем клапаны с пружинным Harpy-
зочным элементом.
Редукционные клапаны с несбалансированным редуцирующим клапаном
наиболее просты и их применяют при относительно постоянном давлении в воз-
душной сети или при сравнительно невысоких требованиях к точности стабили-
зации выходноrо давления. Редукционные клапаны со сбалансированным реду-
.вa
Jit
----1
а)
5)
)
е)
I
I
1,
Рис. 5.6. Схемы редукционных клапанов основных типов:
а с ПРУЖНН!lОЙ наrрузкой, с несбаланснронанной площадью клапана, без КЛ8пана
сброса; б с пружннной наrрузкой, С несбаланснрованной площадью клапана, с кла-
паном сброса; . с пружннной наrрузкоiI. СО сбалансированной площадью клапана,
с клапаном сброса; е с наrрузкой дав.т.еннем сжатоrо воздуха;со сбаланснрованной пло-
щадью клапана. с кл.паном сброса
1....
I
127
Р8h1х,I1Па
0,21
V'
;/,;;;.
-----
/
i/
r;/
о
о, 28 0.56 0,85
7,7'1 1,42 Q,MJ/MUH
0,,6
0,49
о/п
0,56
0,49
0,41
0,35
0,28
0,21
0,1'1
0,07
0,35
0,28
0,t4
0,07
О 0,14- 0,28 0,4-2 0.56 0.70 Рбх,I1Па
Рис. 5.7. Реrулировочные характеристики редукционноrо клапаиа при различном давлении
настройки и расхода
Рис. 5.8. Расходные характеристики редукционноrо клапана
цирующим клапаном обеспечивают большую (в сравнении с указанными выше
клапанами) точность поддержания выходноrо давления при изменении входноrо
давлеиия сжатоrо воздуха.
Показателями точности редукционных пнеВМОК.1апанов являются изменение
выходноrо давления при изменении входноrо давления сжатоrо воздуха (реrули-
ровочная характеристика) и изменение выходноrо давления при изменении pac
хода воздуха через пневмоклапан (расходная характеристика).
Типичные реrулировочные характеристики приведены на рис. 5.7, расходные
характеристики на рис. 5.8.
5.3. ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ ПНЕВМОКЛАПАНЫ
Превышение давления в пневмосети выше допустимоrо может нарушить нор-
мальную работу пневмоприводов и систем управления или привести к аварии.
Обычно пневмосеть предприятий предохраняют путем установки необходимых
устройств на компрессорных станциях, однако в ряде случаев это требуется и
на отдельных участках сети.
Устройство, открывающееся для сброса сжатоrо воздуха в атмосферу при
превышении установленноrо давления воздуха и закрывающееся при восстанов-
лении ero до величины, близкой к заданной, называется предохранительным кла-
паном. Принцип действия клапана основан на уровновешивании усилием пру-
жины (или весом rруза) давления воздуха, деЙствующеrо на запорно-чувствитель-
ный элемент.
Применяемые в пневмосистемах предохранительные клапаны различают
по следующим основным признакам: по виду наrрузочноrо элемента пружин-
Horo типа и rрузовоrо типа; по исполнению запорно-чувствительноrо элемента
с шариковым, коническим, плоским, мембранным элементом; по характеру уп-
равления открытием клапана для сброса избыточноrо давления воздуха клапаны
пря:юrо действия, в которых запорный элемент выполняет также роль чувстви-
телыrorо элемента, и клапаны с сервоуправлением, в которых основной клапан
открывается по сиrналу от вспомоrательноrо клапана, воспринимающеrо давление
в пневмосистеме.
Принято также подразделять предохранительные клапаны по высоте подъ-
ема запорноrо элемента и ряду друrих конструктивных признаков. В промышлен-
ных пиевмосистемах нашли применение предохранительные клапананы пря-
128
t
а)
0')
1.
l
J
А Ii.
а)
Рис. 5.9. Предохранительные клапаны:
а ......... с ПЛОСКИМ запорным элементом н эластичным уплотнением; 6 с коническим запо ..
ным элементом н металлнческнмн уплотняющнмн поверхностями' /t со сфернческнм з
порным элементом; е с мембранным запорным элементом ' ..
z
д)
Moro деЙствия Пружинноrо типа (здесь не рассматриваются предохранительные
клапаны для компрессорных установок) с условным проходом ДО 25 мм.
На рис. 5.9, а изображен предохранительныЙ клапан с плоским запор но-
чувствительным эолементом, имеющим эластичное уплотнение 4 Harp-
женны:\l пружинои 2. Коrда давление воздуха в системе достиr'ает п -
дельноrо значения, запор но-чувствительныЙ элемент отрывается от седла р и
воздух выпускается через отверстие А в колпачковоЙ rайке 1. При пониже ии
давления воздуха в сиuсте е пружина прижимает клапан к седлу. Реrулир ют
давление в системе rаикои 1, которую затем стопорят контрrайкой 3 у
Конструкция предохранительноrо клапана, изображенноrо на ри 59 б
отличается От предыдущей только кОнической формой запорно-чувстви ел оr
элемента 1 и Отсутствием эластичноrо уплотнения. ля обеспечения надежноrо
плотнения элемент 1 направляется по цилиндрическоЙ поверхности в корпусе 2
лемент 1 изrотовлен из коррозионно-стойкой стали, а корпус 2 из бронзы'
На рис. 5.9, в показан предохранительный клапан со сферическим запорны
элементом стальным шариком 5, центрируемым с помощью штампованноrо
поршн5!, 4. 3 2 а д анное давление воздуха в системе настраивают с помощью разрез-
нои аики ,которую стопорят винтом 1.
мен П ( редохtанительном I5лапане с мембранным запор НО-чувствительным эле-
П том рис. .9, е) сжатыи воздух подводится в поЛость Б под мембраной 3
ри достижении заданноrо давления воздуха пружина 2 усилие кото р ой наст р а:
ивают с помощью винта 1 сжима е б .
, тся, мем рана отрывается от седла и сжатый
воздух через отверстие А сбрасывается в атмосферу. '
б К пр [ ед ] охранительным клапанам предъявляются след у ющие основные Т р е-
ования 4.
1. При дОстижении предельноrо давления воздуха клапан должен безот-
казно открываться.
2. В открытом сОстоянии клапан, при установленном давлении воздуха
должен обеспечивать сброс сжатоrо воздуха в количестве, равном П р оизводитель-
ности источника питания.
3. Клапан должен закрываться прн давленин воздуха, минимально отлича-
ющемся от рабочеrо.
5 Е. В. repu н др.
!
'
'!
129
4. В закрытом состоянии клапаиа утечка воздуха должна быть миии-
мальной.
Высокая надежность сраоатывания является обязательным условием при
оценке приrодности предохранительноrо клапана.
Величину настройки предохранительноrо клапана устанавливают в соответ'
ствии справилами [5] на максимальное избыточное давление для сосудов: при
рабочем давлении до 0,3 МПа Ртах < р + 0,05 МПа; свыше 0,3 до 6 МПа Ртах <
< 1,15р; при рабочем давлении свыше 6 МПа Ртах < 1,1 р.
5.4. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЕРИЙНОЙ
РEfУЛИРУЮЩЕЙ ПНЕВМОАППАРАТУРЫ
Редукционные пиевмоклапаны. На рис. 5.10 представлеи редукционный пневмо-
клапан типа В57-16. Сжатый воздух подводится к присоединительному отверстию
П, стабилизированный по давлению воздух отводится через отверстие О. Настра-
ивают пневмоклапан с помощью винта 1, действующеrо через пружину 2 и тол-
катель 3 на редуцирующий клапан 4. Выходное давление воздуха, действующее
на мембрану 5 снизу, уравновешивается усилием пружины 2. При понижении
выходноrо давления ВоздуХа указанное равновесие нарушается, мембрана 5
проrибается и через ТОJ1катель 3 отжимает редуцирующий кЛапан 4, увеличивая
проход для воздуХа и, тем самьш, расход и давление. При повышении давления
воздуха на выходе пружина 2 сжимается, редуцирующий клапан 4 прикрыва-
ется, что приводит к уменьшению расхода и давления.
Пневмоклапапы типа БВ57-1 (рис. 5.11) имеют дополнительный клапан
сброса воздуха в атмосферу. При повышении давления воздуха на выходе выше
настройки сжатый воздух поступает в подмембранную полость и вызывает подъем
мембраны 1 с клапаном 2. В результате сжатый воздух через отверстие в клапане 2
и отверстие А выпускается в атмосферу, снижая давление на выходе до величины,
определяемой настройкой пружины 3.
Наличие клапана сброса позволяет обеспечивать перестройку пневмоклапана
с BblcoKoro давления воздуха на вЫХоде на низкое прн отсутствии расхода
воздуха через редуцирующий клапан.
В пневмоклапанах типа БВ57-3 (рис. 5.12) редуцирующий клапан выполнен
разrруженным от действия давления воздуха на входе (сбалансированный реду-
J
5
о
п
4-
Рис. 5.10. Редукцнонный ПНевмоклапан тн- "'с. 6.11. Редукционный пневмоuапан ТИ-
па 857-16 на 5В67-1
130
цирующий клапан). Подклапанная полость А изолирована от входноrо отверсти
П и соединена отверстиями в теле редуцирующеrо клапана с надклапаннои
полостью Б. Редукционные клапаны со сбалансированным редуцирующим кла-
паном обеспечивают большую точность поддержания давления БоздуХа на выходе
по сравнению с пневмоклапанами с несбалансированны;v! редуцирующим кла-
паном.
Редукционные пневмоклапаны типа П-КР обладают всеми конструктивными
особенностями описанных выше клапанов и имеют аналоrнчную конструкцию.
На рис. 5.13 приведена конструкция пиевмоклапана типа П-КР со сбаланси-
рованиым редуцирующим клапаном
и с клапаном сброса. Для получения
мидификации с несбалансированным
редуцирующим клапаном удаляют
уплотнительное кольцо 3 и не вы-
полняют отверстий в толкателе 4
для связи подклапанной А и
надклапанной Б полостей. Модифика-
ция без клапана сброса обеспечивается 2
заменой клапана сброса 1 обычным J
упором.
У пневмоклапанов типа П-КРК
(рис. 5.14) иастроечное усилие на мем-
брану 1 обеспечивается давлением сжа-
Toro воздуха, подавае:,юrо в камеру
управления r через отверстие У. Кла-
пан сброса 2 установлен между толка-
телем 3 и клапаном 4. Воздух от кла-
пана сброса 2 отводится через отвер- Рис. 6.14.
стие в редуцирующем клапане. тнпа П-I(РI(
"
I
1
п
Рис. 5.12. Редукционный пневмоклапан
типа Б857-3 (rOCT 18468 79)
5*
4-
п
о
"
Б
Рис. 5.13. РедукциОННЫЙ пневмоклапаи ти-
па П-I(Р (rOCT 18468 79)
r
у
"
РедукциоННЫЙ
Dневмоклапан
131
редукционных пнеВмоклапанов
БВ 57-3 [2]
I БВ57-13 БВ57-33/ БВ57-14 БВ57-34! В57-16 БВ57-36
Техн..еская хаРактеРИсТика
типов 5B57.I, B57-16 и ТИПа
Параметры
Та6Аица 5.2
25
1< 1"
0,63 1,0
Условный ПРОХод, мм .
ПрисоеДннительная резьба
Номинальное давленне, МПа
Днапазон реrулирования дав-
лення на выходе (давление на-
стройки), Л1Па. . . . . . . .
Номинальный расход при дав-
леннн на выходе 0,4 МПа,
м'/мин . . . . . . . . . . '1
Сннжение давлення на выходе
прн измеНеннн расхода возду-
ха ОТ нуля до номинальной
велнчнны, МПа, не более .
Увеличение давления На BЫXo
де при сннженнн давления на
входе от НОМ:ннаЛьноrо знаЧе
ння до давлення настройки,
МПа, не более . . . . . .
Превышение давления на вы-
ходе над давлением настройкн,
прн котором ОТКрывзеТ'сн КЛа
пап сброса, МI1а, Не более
ДолТ'овечность, ч
Масса, Kf
12
К 3/8"
0,63 1,0
16
К. 1/2"
0,63 1,0
O,I O,5 O,I O,9'0,I O,5 O,I O,9 O,I 0,5 O,I O,9
0,4
0,63
0,8
1,0
0,03
0,04
0,015
2,5
0,05
0,07
0,18
5000
1.4
0,06
6000
1,7
0,05
0,025
0,07
0,035
0,18
5000
1.4
0,06
6000
1,7
5000
2,1
0,06
6000
2,5
Редукционные пневмоклапаны типа П-КРП так Же, как и клапаны типа
П-КРК, имеют дистанционную настройку.
Технические характеристики редукционных пневмоклапанов приведены
в табл. 5.2 5.4 [6J.
Пневмодроссели с обратным клапаном. На рис. 5.15 представлена конструк-
ция пневмодросселя с обратным клапаном типа 877-1. При подводе сжатоrо воз-
духа к присоединительному отверстию в штуцере 1 клапан 2, преодолевая усилие
слабой ПРУЖИI!Ы 3, ОТЖИ lается от коничеСкоrо сеДЛа в штуцере 1 и пропускает
сжатый воздух к присоединительному отверстию в корпусе 4. При изменении
,SI
А А
5 Б
r 'i
; L<>J i
LH
B B
\t)
132
Рнс. 6,16. ПиеВМОдРоссели с обратным клапаном тнпа В77-1
""
'"
'"
;;j'
'"
"
f-.
L/lz-g?;d)f-И
II-gZd)I-И
L/IZ-ОZd)I-И
11-OZd)I-И
L/ZZ-9Id)[-И
ф
'1
'"
ф
...
'"
11-91d)I-И
f-<
u
О
!::.
10.
:.::'
,
r:::
"
:s:
..
'"
о
'"
..
с::
..
'"
'"
о
:1(
"
"
'"
с::
"
:а
:s:
:s:
о
:s:
CI'
'"
"
""
..
'"
:s:
..
v
:s:
""
.,
..
'"
..
""
..
"
о:
..
'"
v
"
..
:s:
:=
"
"
f-<
L/ZZ-Z 1 d)I-и
II-Zld)I-И
L/zz-gОd)I-И
II-gОd)I-И
:о
о-
1;
::ii
'"
о-
'"
t::
'"
,
о
. ""
x
:.::''''
'"
:t
о
""
о
-;,.""
;;,
:.::'
""
:::;-х о
""
:.::'
""
'"
....
;,
:.::'
:t
ею
'"
.
...
:::;-х
...
:.::'
:t
...
о
I
""
о
ci
....
о
о
ci
о
'"
c'i
'"
о
I
'"
о
ci
""
о
ci
...
'" о
о ":
ci ""
""
о
о
'"
о
ci
...
о
I
""
о
ci
....
о
о
ci
о
""
'"
о
I
'"
о
о
""
о
ci
...
ос>
о
о
'"
о
о
""
о
о
...
о
I
""
о
о
....
о
о
'"
о
ci
о
'"
о
о
'"
о
I
'"
о
о
""
о
о
""
о
ci
Ою
00..,.
о .
оОС......
..,.
о
ci
..,.
ci
I
""
о
ci
...
о
о
....
о
о
о
C
'"
""
о
'"
ci
I
'"
о
о
'"
""
о
о
..,. '"
...
о
""
о
ci
о
о
...
о
I
""
о
о
'"
о
ci
'"
о
о
'"
'"
'"
""
ci
"',
о
I
'"
о
о
'"
""
о
о
... о
'"
о
о
ci
о
ci
. .
',ь .. . :t " 66 ' cQZ::b ?:i ; :::
. '" . ' б= . =O '2 =
:аР< . . -....'t:: ' 2: '::t=2:3: S ' 2;
.. . 8. :2: . :t 2 . i-< \О g. u . .
"1:';1 . .::: O,...::u О :s:::s::t::;11.I 't::;I1.I0:S:: t:; i-< '::т;;::t::;ro :r
::r:: ro t::;б:s::roК::r::::r:::::»::r CQ::EQ)::r:::::(.Qt::;O JJ.CQt:: '
О.д D::D:: '»JJ. р..:Д:s::I1.IQ)::r:: ::\J:S:: 11.I ..::\JCQ::C: Q)::\Jt:ro ..
ro:Q) . т CQ i-< 5О ::\J :s::t::;Q) . .
5 0 .p..('jg,:a::\J ro O ЗQ) SQ) р.. з :s: ...
::r:: ::r ::: ::: =roe\O:::[ M =ro Ob Q :::k
g Б.t::; '5r;:"'t;= :S:: Q) t:::e .. = . ::iЖI :s::8$ ::C:
:t: ' @::: t:: 2' ::: D:: gS %"' ,; @ro"
I:';I ; Q)g :s:: ij &o
5 .. оt:::s:: о а ::\J;t::CQ:д5 ОЗ ::\J0 Q)О
t:: ;;,::q ciUK ;;':: "'ut:: u :t =vv=q
133
направления потока клапан 2 запирается усилием пружины 3 и сжатоrо воздуха.
В этом с.тучае сжатый воздух проходит через канал в корпусе 4, эксцентричную
расточку н кольцевую проточку в rильзе 5 и отверстия в штуцере 1. Расход сжа-
Toro воздуха через аппарат зависит от взаимноrо расположения фрезеровки в кор-
пусе 4 и эксцентричной расточки в rильзе 5 и реrулируется поворотом rильзы.
ля более плавноrо реrулирования расхода воздуха при малом проходном се-
чении на поверхности корпуса 4 в конце канала выполнена эксцентричная ка-
иавка TpeyrO.'lЫlOro сечения (усик).
Конструкция пневмодросселя с обратным клапаном типа В77-26 показана
на рис. 5.16. При подводе сжатоrо воздуха к левому присоединительному от-
верстию в корпусе 1 клапан 2, преодолевая сопротивление слабой пружины З,
ОТЖИ'>lается от коническоrо седла, и поток сжатоrо воздуха свободно проходит
через аппарат. При изменении направления потока сжатоrо воздуха клапан 2
прижимается к седлу пружиной 3 и давлением сжатоrо воздуХа. ля обеспечения
возможности прохода сжатоrо воздуха через аппарат в этом направлении не-
обходимо вывинчивать маховиком 4 шпиндель 5. Шпинде.1Ь 5, перемещаясь вверх,
первонача.'lЬНО открывает проход для воздуха по каналу треуrольноrо сечения,
обеспечивая тонкую реrулировку малоrо расхода, а при дальнейшем вывинчи-
вании поднимает клапан 2 над седлом.
Конструкция пневмодросселей с обратным клапаном по rOCT 19485 74
(рис. 5.17) отличается от рассмотренных выше иаличием отдельноrо дроссельноrо
устройства, состоящеrо из иrольчатоrо
дросселя 1, перемещающеrося по резьбе
во втулке 2, которая закреплена вин-
тами на корпусе З. Расход воздуха ре-
rулируется вращением маховичка 4.
ля фиксирования определенноrо поло-
жения дросселя 1 служит контрrайка 5.
Пневмодроссель с обратным кла-
паном типа П- К-С (рис. 5.18) со-
стоит из параллельно соединенных
обратноrо клапана 1 и дроссельной
пары, включающей цилиндрическое
отверстие в корпусе 2 и конус pery-
ЛИровочноrо винта З. При подаче
Сжатоrо воздуха в центральное при
соединительное отверстие обратный
клапан под действием пружины и дав-
ления воздуха перекрывает свободный
проход в боковое присоединительное
отверстие, в которое воздух попадает
...
'"
t:!
...
:1
.с;
'"
f-.
о
:::: . а>
о
.... о .... .... ....
о '"
... I I ф о о о с')
р.. о о о ф
о
6
о о
'" . '"
t:: о '" Х о
р.. '" о о
""
t:: :t .
.:::. о
'"
о
о . о
.... '"
t:: .... ....
р.. со Х '" о о о
..,. '"
"'f '" "" о о ..,:
....
t:: :t
'" . о
'" .:::. "'>
t:: .,
р.. '" х о о
'" '" .. .... о
.... ао
t:: :t G>
О
I ""
о
'" о
о
'" о о
'" . '"
t:: '" х '" о
р.. '" '"
'" '"
'" '"
t:: :t
'" '"
с') '"
о о
о о
о . о .
'" '" -""- ....
t:: о .:::. х '" 00 о
р.. '" '" о ....
..... о
'" '"
.:: :t
"" . ":
t:: '" '"
"" х о
р.. о о '"
'" о о ...:
'"
.:: :t
" /.. '.. .;, .,,,, . "''''' "', . !2' .
:1It:: 0."" CJ:Iа> o"
о о ":t "., с: >ot:: ooCI:IQ) о"',, .ogj'"
'" "о: х !::; :t8. t ;
" .. ":а 0:;';:: CJ:I
О .. .. 1;i.. .о 0.'" 0::.;;;---
.. t:: 0:""::' 0::' О о . .. '" "с:" :s:: 0..:;'
.. '" :t о: "..'" ro::S:O;;::r:: .. .0: 3 с::
'" ",,,, :Д
.о .о о. :s:: о;; ... ",о:" с:..'"
'" '" 0:"" С:'" " >о '" "С: ut::
'" '" ,; 0:0 t:: ro 0:",.. ",,,,, .. &<
:;; :>! о. о. о: ..о. "'''o-t:: 0:0"
о. :>! о: ,," о::;:: "о'" 1! ::;:: о. '" 0.\0 '"
.. '" ",,,, '" о" " ","'" .. '" и .
" >oi .. ..'" " и.... "" '" "и'" о- о
:а " " '" - :;: o 2 ,13 ("J . о:
.. о .о '" .. "" 0.0 "0'-- .."i! CI:I "" о-
о. " ".. '" .. "" >О'" ""о "С:'"
.. о "ОС>: .. '" " " t " :g ::S: о:;: :E '3 од
t:: о. .. о: '" " .. .. " "" 0:"0 a ..
с: 0:" и " "'о. о 0." :;;0 o. Ф ;: C\'}::Go. "
" и " о- а:С: " '" " о с- О
'" o. о- о: 0:;'" '" " .о:;; ф:О:;:с ::I:Q.I:';:'" > Q) '"
:;; а: '" " о. "t " "'''' "" ::r::S::;;:(l) s Б '" '--
"t" o 5X '"
о: 8 Ь '" .. "'о: <" "' . '" ;2 .. '" "
" о " О'" ::; .. ".. UC3O:: :;;'" O;Q::r::S:: "
о " :а '-'.. С:" ",,, ",,,00 ci о '"
5 "''' "" :s .. :Е", :О: :З::\О :з:: ох ""' = Q) '-- "
E::J "-о. о "'О о", 0.1=:( r""'" U ;;:I: ::S " u
t::" ::I:(Y)OQ) E:b с::; ro O t--iJ) О '"
:» " :r: t::(" :r:", u = I::(:::c "....::;:: Q.. о t:; t::( ::;::
Рис. 5.16. Пневмодроссель с обра1'ИЫМ кла.
паном типа В 77-26
!
LJ
со
....
10.
.,
t::
10.
..
с::
.,
..
"
о
::
..
с::
..
'"
'"
"
:а
::
::
"
.,
=-
'"
со.
..
'"
'"
..
и
'"
со.
'"
..
'"
..
со.
..
"
о:
..
'"
и
'"
'"
"
'"
..
134
.//5 [$j ":l
, ,
, ,
--
Рис. 5.17. Пневмодроссель с обратным кла-
паном по rOCT 19485 74
l
L_. --
2
3
Рис. 5.18. ПневмодроссеЛь с ofpa-nrWм кла-
паном тнпа П -Д 1( -С
135
'"
'"
"
::r
;:!
'"
'"
h
I;!
о
"
..
t::
..
'"
:<
I;!
:о
"
...
..
'"
'"
о
'::::
OJ
'"
..
'"
'"
о
'"
I;!
"
OJ
"
t::
..
:<
::::
...
u
"
'"
..
...
:<
..
'"
..
"
'"
..
:<
'"
..
".
:S:
"
"
..
r-
136
l
но
'"
а
нО
'"
Q
C'I
а
а
C'I
..,.
'"
I
'"
00
J,
ф
а
U
о
""'
е
а
C'I
00
а
а
00
ф
'"
'"
,-
щ
L
C'I
';'
со
'"
'"
,
щ
..,.
ф
,
'"
щ
'"
<,
'"
;ц
со
""
'"
'"
щ
:Б
'"
IU
:Е
'"
Q.
'"
1::
.ъ
'"
'"
:Е Q.
;;
'"
d '"
о :S:
" "'
g, 'ij
t::
'"
:;; q
" '"
8
'" "
u Q.
;>, t:::,5
::<;'
,
::'.:.
с')
::<;'
.с:::
::<;'
,
'"
::<;'
,
::'.:.
::<;'
::<;'
,
::'.:.
""
::<;'
,
.с:::
с') ""
со
о ...:
::<;'
,
'"
::<;'
,
::'.:.
::<;'
'"
:S:
"
'"
'"
"
"
q
'"
о
"
"'
с;
'"
"
"
;,;'"
01::
:r;::;::
а
..;;
'"
""
'"
00
ci
..,.
а
""
'"
с')
",,'
00
'"
а
ф
",
а
=::
q:S:
;,;
,,;;--
;,;
",,,
,,1::
::;::
о'"
,,'"
а
q
о"
""
'-'"
"''''
0.",
r1 :::
t-<t::
::;::
o........::c.:t::
t= b a.i
",о "
;:;:: 2 CI:I
:I: ..o;:;;
@"
",U"
a
::Et::(l):I:t::;
фо Иf-oО
f-::r: U ro",
°a2g. Q)
t::",o. o::s:
'"
а
а
'"
'"
а
а
'C'I:I;:E'Q)
CI:I><;O"':I;
»f- о
>Oq:;; -
=2o. c:
g.
о::: Q) о.
$ !2
;jtO
CJ:ItI:J о;:;:: CI:I
roA;:r:
r::;Q):t::
D::S0 ::s
2' 0 J:: uo Q)
b@::s: i5
rop..Q.roo
...... CI') p..\O
C'I
а
а
L
'"
а
а
а
ci
а
00
со
'"
со
'"
а
""
'"
а
а
;:: а
а а а
а а ""
а а '"
Q ...... Q
""
'"
а
..,.
""
а
'"
..,.
а
а
;;
а
а
ci
00
о>
..,.
а
а
со
а
а
ос>
'"
о>
'"
со
'"
C'I
'"
а
ci
ф
..,.
'"
с>
ci
'"
C'I
'"
C'I
ф о g
а g о
a u) ......
;2
00
с>
с>
ci
со
с>
ci
,
а
с>
а
ос>
'"
gI gI
::r:,.Q:t:: ::r:,.Q::t: u ro а.;
)O ro \O ro Moqa)
8!-<С!) 2t-<'" o. 3
go gO : 'O
И @ И Z
ь О »JS .. f-
U:t:: D:Uo. qo.CI:I U
g-....- 5:t (f):t::I:;:: о
::S: r:: ::: ;..... ;:;; J....
З ОоФ;Е O
e B J:: Q ro
g,::s: " 0;S:CI:I a; ::r:i
1:: fi " е g- " ;;;; g
через реrулируемый зазор в дроссельной паре. При обратном направлении дви-
жения потока воздуха обратный клапан под действием давления воздуха, прео-
долевая сопротивление>1 слабой пружины, открывается и пропускает основ-
ноЙ поток воздуха к центральнОму отверстию (при этом небольшое количество
воздуха проходит также и через зазор в дроссельной паре).
Пнев\\одроссель с обратным клапаном входит в комплекс пнеВ lатической
миннаппаратуры и монтируется на унифицированной п.1ате.
Ниже и в табл. 5.5 приведены технические характеристики пневмодросселей
с обратным клапаном.
I
с>
L
ос>
а
а
'"
'"
ci
Тсхничест<ая харат<теристит<а тивА10дроссе.1Я
с обратным т<лаnаНо.\/ типа Под к-с [6]
УСЛОвНЫЙ ПРОХОД, IM
Давлен не. МПа:
номина Т'Iьное . . .
минимальное . . . . . . . . . . . .
Расход воздуха IlрИ Р 0,4 МПа, м'/МIIН . . . . . . . . . .. ..
ПоТеря давления пр" расходе воздуха 0,04 м'/мнн через открытыЙ обратный'
клапаН (дроссель полностью закрыт), МПа, не более . . . . . . . . . . .
Потери давлення прн расходе воздуха 0,04 м 3 /мин, пропускаемоrо через ПОk
ностью открытый дроссель при закрытом обратном клапане, МПа, не более
Долrовечность, цнкл
!\\асса. Kr .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Тормозные пневмодроссели типа П-ДТ. При ненажатом ролике 3 (рис. 5.19)
воздух из опорожняе>юй полости цилиндра через отверстие П в корпусе 1 и от-
крытыЙ клапан 5 проходит в полость б, через отверстие О и основной пневморас-
пределитель в атмосферу. Шток ци.1индра перемещается со скоростью, определя-
е IOЙ начальным положением клапана 5, настраиваемым с помощью винта б.
Нажатие на ролик 3 вызывает перемещение клапана 5, что приводит К уменьшению
проходноrо сечения и к П,1авному торможению поршня ци.qиндра. Плавность
торможения н ero продолжительность определяютСЯ длиной и профилем упора,
воздействующеrо на ролик 3. При полностью закрытом клапане 5 воздух из опо-
рожняемой полости цилиндра вытесняется только через реrулируемый дросселЬ 2.
При переключепии OCHOBl!oro ПН\'ВМО-
распределителя сжатыЙ воздух из . ма-
rистрали подается через отверстие О в по-
лость б. Преодолевая усилие пружины 4,
сжатый воздух открывает клапан .5 и про-
ходит в полость а, откуда через отвер-
стие П по трубопроводу поступает в ци-
линдр. Таким образом, обеспечивается
беспреПЯТСТВСНl!ое lIаполнение пОлости
цилиндра сжатьш воздухом, нес IOТря
на ТО ЧТО РОЛIIК 3 еще остается в тече-
ние HeKoToporo времени нажатым.
Тормозные пневмодроссели целесооб-
разио применять вместо тормозных уст-
ройств, встроенных в крышки цилинд-
ров, коrда требуется значительная длииа
торможения.
Техническая характеристика тор-
мозных пневмодросселей приведена
в табл. 5.6 [6J.
Предохранительные пневмоклапаны
по ОСТ 2.B58-1 78. Прн превышении
задашюrо даВ.1ения, опреде.1яемоrо на-
СТРОЙJ(пЙ пружипы 1 (рис. 5.20), клапаи 2
отходит От сеД.1а 3, обеспечивая свобод-
ный выход воздуха в атмосферу. При-
способление для нринудительноrо откры-
'"
'"
'"
а
'"
со
""
с>
а
а
C'I
с..;
с>
а
..,.
а
а
""
с>
с>
с>
ф
ci
2,5
0.63
0.14
0.04
0,035
0,055
10'
0,15
5
*
а
о
о
2
' ... '
п' _ о
Рис. 5.19. Тормозной
типа п-дт
пневмодроссе '1Ь
137
J
Рис. 5.20. Предохранитель-
ный пнеВМоКЛ8пан по
ОСТ 2.B58-1 78
Таблица 5.6
Техническая ха рактеристика тормозиых
пневмодросселей типа П-ДТ
тия дает возможность ПрОFерить продувкой исправность клапана. При прило-
жении усилия к кольцу 4 пружина 1 сжимается и клапан 2 освобождается от
ее воздействия. Если клапан не заклинен, то 011 отходит от седла, обеспечивая
выход сжатому воздуху. Для исключения возможности перенаС'тройки клапана
без иарушения пломбы применен защнтный колпачок 5.
Исполнення пиевмоклапанов - на различные номинальные давления при
одних н тех же условных проходах обеспечивается cMeHHЫ 1Н пружинами.
Техническа'1 характеристика предохраннтельных пневмоклапанов приведена
в табл. 5.7.
,.
о о
о ::: :::
Параметры ::: "" '"
ею '"
..... .....
1::( 1::( 1::(
6 6 6
Условиы/! проход.
мм 8 16 25
Присоiщни'ител'ьн'ая'
резьба . . . . . . к 1/4" К 1/2И к 1 и
Давление, МПа:
номинальное 1,0
минимальное 0,2
Расход воздуха при I I
давлении 0,63 МПа,
м 8 /мии . . . . . . 0,4 1,6 4
Потеря давлення
прн указанном рас-
oдe воздуха через
обратный клапан
при полностью за-
крытом дросселе,
МПа, не более 0,04
Пропускная спо-
собность Kv' л/мин 8 32 80
У1'ечка воздуха при
номинальном дaB
ленни через обрат-
ный клапан при
ПОЛНОСТЬЮ з акры-
том дросселе и на.
жатом рычаrе,
м'/мин , , . . . . 0,0005 0,00101 0,0030
Уснлие. необходи.
мое для перемеще-
иия ролика при но-
минальном давле-
нии, Н, не более 100
ДолrовечносТl"
НИКЛ 5' 10'
Масса, Kr 0,5 I 0,6 I 1,5
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Боrачева А. В, ПнсвматнчеСI<ие элементы снстем автомаТlJческоrо УПl1авлення.
М.: Машнностроение. 1966. 240 с.
2. Дмнтрнев в. Н., rрадецкий в. r. Основы пневмоавтоматнки. М.: Машнвостроенне.
1973. 360 с. .
3. 3алмаизон Л. Л. Теорня элементов Пllевмоннки. 1'0\.: Наука, 1969. 507 с.
4. Кондратьева Т. Ф. Предохраннтельные !(лапаны ДЛя компrессор!lЫХ установок.
1'0\. Л.: Маwrнз, 1963. 179 с.
5. Правнла устроЙства и безопасной ЭКСIlлуатаllllН сосудов, работающих под даn.1е-
ннем. М.: Ме1'аллурrня, 1976. 104 с.
6. Элементы и устроЙства пневмоавтоматики BbICQKOrO давления. I(аталоr. М.:
1978. 155 с. (НИИi'IАШ),
Техническая характеристика предохраиительных пневмоклапанов
по ОСТ 2. 858-1 78
Таблица 5.7
Параметры I 16-11 I 16-21 I 16-31 I 25-13 , 25-23 I 25-33
Условный проход, мм 16 25
Прнсоединительиая резьба' М24Х 1,5 М33 Х 2,0
Номннальное давление
МПа ' 0,4 0,63 1,0 О.' I О."
предель; На тj,оЙК'и 'д в.ле: 1,0
ння ВОЗДуха, МПа O,2 O,5 O,5 O,7 O,7 I,O O,2 O,5 O,5 O, 7 O,7 I,O
Расход воздуха при' но";и:
наЛLНQМ давлении. м'/МИН 0,8 2,5 4,0 2,5 6,3 10
Долrопеч насть 6 000 ч (25 000 срабатываний)
iI\асса. кс ' . - . . 0.:350 I 0.900
1.'38
r лава б
VПЛОТНИТЕЛЬН_ЫЕ УСТРойСТВА
Таблица 6.1
нераsборные соединения пневматических устройств
6.1. fЕРМЕТИ3АЦИЯ НЕПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Рабочее Рабочая
Соединяе- 1'еМПе- Облас1'Ь примеиеиия
Метод соединения мые МВ1'е- давление, ратура, в УСТРОЙС1'вах
рналы МПа 'С
Сварка (,леК1'родуrо- 30 150
БаЯ, арrоииая, аТQМИО-
водородная)
Фл аниевые соедине-
СВаР ка (,лектростЬ\- 10 500 иия. 1'рубопроводы.
ковая, точечная, ШОВ- Металлы корпусные де1'алИ
нан) и 1'. П.
Св арка (иrн итронная, 30 50
rазован)
Сварка 1'еПЛОВОЗДУII1- Синтетиче- 1 2 I 75 Трубопроводы и де-
иан ские MaTe тали ИЗ синтетических
рналы I матерналов
Пайка с прнпоем Металлы 30 500 Фланцевые соедине
(серебряным, 20 250 нин, трубопроводы н
медно цинковым, 10 100 детали из цветиых Me
олов.нННО-СВННЦОВЫМ) тал.ТIОВ
Склеивание клееМ 80 200
БФ-2, БФ-4, N. 88, Изrотовление комму-
карбинальным, баке- тацнонных плат. струй-
ЛИТОВЫМ, эпоксидНЫМ O,5 0.8 ных элементов н моду-
лей, деталей из opr-
200 250 с']'еКла
Склеивание клеем
ВС-10Т, ИП-9, Д1
Ме1'аллы Исправление литей-
Заливка ,поксндных и пл аст- 1 2 100 150
смол ЭД-5. ЭД-6 и массы Horo брака корпусных
repMeTHKoB Kr-206. деталеЙ
Kr-207
Комбиннрованный 2 100
(резьбы со склеива-
нием. резьбы с за- f'езьбовые.
ливкой сурнком или соединения
шеллаком, растворен- пневмоустройств с вы-
ны" В спнрте) сокими требованиями
по rерметичности и ра-
боте при высокнх тем-
Металлы 30 50 150 450 пературах
Комбниированный
(резьбы спайкой н
сваркой)
ЗЕ1ВD.льцовка Металлы 0,5 I,O 1 00 200 Трубопроводные coe
и сиитетн" дннення \
ческие ма-
териалы
Надежность работы, потери энерrии и друrие эксплуатационные характеристики
пневмоустройств в значительной мере зависят от качества применяеl\1ЫХ в них
уплотнительных устроЙств. Уплотнительные устройства обеспечивают rерметич-
ность пнеВМОУСТРОЙСТIJ. ПОД rерметичностью пневмоустроЙств понимают непро-
иицаеl\10СТЬ сжатоrо воздуха через соединения деталей, находящихся 11 состоянин
движения или покоя относительно друr друrа.
В зависи1vЮСТН от требований уплотнительные устройства должны обеспе-
чивать полную rерметизацию пневмоустроЙств или значительно уменьшать
утечку сжатоrо воздуха. Как правило, утечка сжатоrо Воздуха не допускается
в неподвижных соединениях деталеЙ пневмоустроЙств и ряда ответственных уплот-
нительных соединений подвижных деталей, rде утечка может привести к аварии
или несчастным случаям. Для большинства уплотнительных устройств, разделя-
ющих полости пневмоустронств, находящихся под разным давлением, а также
для уплотнительных устройств подвижных соединениЙ допускается незначитель-
нан утечка сжатоrо воздуха.
rерметичность пневматических устроЙств обеспечивается устранением за-
зора или созданием малоrо зазора между поверхностями соединяемых деталей.
По характеру уплотняемых соединений уплотнительные устройства подразделяют.
на следующие виды: для соединений неПОJ\ВИЖНЫХ деталеЙ; для соединениЙ де-
талей, имеющих относите.'Iьное возвратно-поступательное движение; Для соеди-
нений деталеЙ, имеющих относите.'Iьное вращательное движение.
rерметизация неподвижных соединений пневматических устроЙств обеспечи-
вается: неразборных сваркой, пай кой, склеиванием, заливкоЙ эпоксидными
смолами, rерметикамн и красками, разва.'IЬЦОВКОЙ; разборных кольцами и
маНЖетами, прокладками, лентой ФУ.М, набивкам".
В таб.'I. 6.1 приведены основНые виды rерметизации неразборных соединениЙ
[1] и области применения их в пневматических устройствах. Примеры конструк-
тивных cxe 1 rерметизации неразборных соединений устройств приведены на
рнс. 6.1.
Разборные неподвнжные соединения пневматических устроЙств чаще Bcero
уплотняют резиновыми кольцаlv!И круrлоrо сечения по rOCT 9833 73 илн ре-
зиновыми и синтетическими прокладками. Набивки и металлические прокладки,
как правило. применяют для пневматических устройств, работающих при высо-
ких давлениях, в широком диапазоне темпеr.атур или при аrреССИВНО\1 воздействии
окружающей среды. Ленту ФУМ при меняют для уплотнения резьбовых соеди-
неннй.
Резиновые кольца круrлоrо сечения. На рис. 6.2 приведены способы установки
резиновых колец в неподвижных соединениях пневматических устроЙств. При
140
141
ЕЕ
а) б) О)
ж)
о) е)
,
I
Таблица б.2
Предельные отклонения диаметров сопряrаемых деталей
для неподвижНЫХ соединений
е)
Допускаемые отклонения уплотняемых диаметров при
давлеиии, lI\Па
Уплотняемый до 5 I 5 10 10
диаметр, мм
Отвер.- I Вал I Отвер- I Вал Отвер- I Вал
стпе сТНе стие
3 6
6 10 Н10
10 18
18 ЗО НlO НlO е9 е9
30 50 е9
50 80
80 120 Н8 f7
120 180 Н8 Н8 h8
Свыше 180 h8 h8
ве
з)
Рис. 6.1. Кuиструктивиые схемы rерметизаЦIIН неразборных соедннений'
а свар"а трубопроводов; 6 сварКа фланц .
деталей; е пайка сильфоииых УпЛоТнеиий' д eBoro СоеднНения; в сварка корпусиых
сКлеиваине струйиых элеМеитов' Ж комб и скленва ( ине коммутационных плат; е
цовка ,ироваииая резьба со сваркой); 8 заваль-
..
смолу 68Н или 68С но rOCT 10589 73. Толщина цельных защитных шайб из
фторопласта должна быть не менее l o,l мм. Наружный .диаметр защитных шайб
выполняют равным диаметру уплотняемых поверхностеи с предельным' отклоне-
нием по наружному диаметру Н8 и внутреннему h8. Для любой конструкции
посадочноrо места величина деформации кольца рекомендуется в пределах 17
35%. Пр!! ремонтных работах rруппу резины колец для изrотовления в зависи-
мости от фактическоrо зазора в сопряrаемыlx деталях рекомендуется выбирать
по табл. 6.3.
Манжеты. В ряде случаев неподвнжные соединения пневмоустройств реко-
мендуется уплотнять манжетами. Так, если имеется опасность раскрытия стыка
сопряrаемыlx поверхностей в значительных пределах, кольца круrлоrо сечеНия
не обеспечивают надежной rерметизации соединений. В этом случае применяют
уплотнения манжетноrо типа. На рис. 6.4 приведены конструкция манжеты
П образноrо сечения и рекомендации по ее установке. Размеры резиновых MaH
жет П-образиоrо сечения приведены в табл. 6.4. Ширииу канавки в деталях
(см. рис. 6.4) рекомендуется выполнять на 0,3 O,5 мм меньше ширины Ь манжеты
[IJ.
Прокладки, rерметнчность соединения при применении прокладок обеспе-
чивается заполиением поверхностей сопряrаемых деталей леrко деформируемым
прокладочны ! материалом. При этом контактное давление в соединении должно
превышать давление уплотняемой среды. В качестве прокладок используют
Р(iзличные эластичные материалы. Материал прокладок выбирают с учетом дав-
конструировании и изrотовлении непо в .
резиновых колец круrлоrо сечения pek-:;м ;; с о инеНИl! с испольЗованнем
::I ; б :н:I н ее ельныle отклонения диаметро:сс ;;: ::м ;:е : _-
(rOCT Q833 7 Ш и е должны превышать значений, указанных в табл 62
быть H ни же у азаеt gв о :/а:з их поверхностей под уплотнение до;ж а
При давлении более 10 МПа кольца сл r
В уплотняемый зазор защитными шайбами e ) ет редохранять от выдаВЛивания
тивоположной направлению давления а' П р ' и С д т: у нса:: р иов н а н е е М м ЫМИ со стороны, б про -
сторон коль ( '6 2) В' давлении с о еих
peKOMeHдyeT = и ! ва ь: капК ;В rатериала для защитных шайб и колец
температуре не более 70 0 С дав ении Д 'ltТ:п :l :с о л Ia и РК п И Т Н к. для работы при
, т, полиамидную
+ .
а) о) б)
ШмФ
д)
142
r)
е)
Таблица 6.3
Рекомендуемые rруп пы резины для уплотиительных
колец
I (
1,6 '-O
"'C
1,6
ж)
з)
Рис. д 6.2. rермеТllзация .неПОДВIIЖНЫХ соединениЙ kольцамн круrлоrо сеЧеиня'
а ТОРЦОВые соеДииеиия' е ж .
з ......... с защитными шайбами " ЦИ.1ШJдрнчеСl<ие соединения без защитных щаА6:
)(авлснис,
/l\Па
Величииа зазора на сторону
(ММ) дЛЯ резины rруппы
2
3
4
а) о)
Рис. 6.3. Шероховатость рабо-
чих ПОверхностей ПОД уплотне.
ния:
а цилиидрическое ИеподВНЖ-
ное IIсоедииение; б торцовое
СОедииение
I
0 5
5 10
10 IG
\ 16 20
0.20 O,1 О
o.15 O,08
О. 0 0,06
о.ОЗ О,02
O,25 O,15
0.15 O,10
O,08 0.01
O,08 O,05
O,15 O,10
O,10 O,06
0.C6 O,03
O,03 O,02
143
rt b !
"" 1::;
ь
Рис. 6.4. КОНСТРУКЦИЯ и способы ус-
тановки уплотнительных манжет
П-образноrо сеч ння:
а УПЛО1'нительиая манжета П-об-
pa3Horo сечення; 6 конструктнв-
ная схема установнн маНжеты во
ФлаИllевом соеднненнн; в конст-
руктивная Схема установки манже-
ты для пневмоустройств CTblKoBoro
исполнения
ления и температуры уплотня-
b o.; емои среды. Рекомендуется при
р! < 102 (rде р давление
а) J В) УПЛотняемой среды, МПа и t
температура, ОС) применять
Иеметаллические Прокладки а
при более высоких знач:ниях pt металличеСКие [4]. Из неметалличес их
прокладок в пневм,?устроиствах нашли примеИение резина по rOCT 7338 77,
полихлорвиниловыи пластикат, фТОрОП.1асты 3 и 4, паронит по rOCT 481 80
капрон; из металлических медные прокладок марки МI и М3 по rOCT 859 78'
алюминиевые по rOCT 11069 74, стальные. '
к: недостаткам мuеталлических прокладок относятся: необходимость высоких
контактных давлении для обеспечения rерметизации; высокие требования к ше-
роховатости обработки уплотняемых поверхностей; высОкне, по сравнению с ана-
Таблица 6.4
Размер уплотнительных Маижет П-образноrо сечения, мм
d D D, Ь ь,
.h "" J, "" j, (1)(1) (1)(1)
О", о", о", .ь j, (1)(1)
" "'х " :r " "'х 0= о",
'" д" Д " "'= " "''''
'" @ '" д"
:: "'" :r = "о: .. д (1) '" д"
" "о '" "о = "= :r "о:
<: O = ., "о фа
:;", :Е 'о: ,,<: :>:.., " '"
0:0 "'" 0:0 0." :S.., :Е.., "1:"
0.... 0:0 0.... 0:0 0."
:I:::r O :I:o: b 0:0
:I:= O :I:", I::!) :I:", 1::0
8 +0,20 15 0.10 Jl
10 18 0.15 14
+0,24
12 20 16
14 +0,24 22 18 4 0,7 0.10
O.15
16 24 О,зо 20
18 28 23
20 30 25 +0,28
22
32 27
25 +0,28 36 30 +0,20
28 40 33
30 42 35
32 45 38 5
34 48 O,20 40 +0,34 1,0
38 52 O,35 44 O,20
40 54 46
42 +0,34 56 48
46 60 52
48 62 54 6
50 64 56 +0,40
52 +0,40 70 60 7 I +0,30 I 1,5
1I11 Il М е ч н н и е. Буквенные об(J3начеиип СМ. Н[] PI!C. 6.4.
14'1
+-
-
.,
.
rtJ
..
Рис. 6.5. Конструктивные схемы применения прокладок в пневмоустройствах
лоrичными неметалличеСКИ:llИ прокладками, требования к точности изrотовления
уплотнения. Для снижения KOHTi1KTHOrO давления в последнее время применяют
смазку контактных поверхностей rерчетиками.
К:онструктивные схемы ПРИ!l1енения прокладок приведены на рис. 6.5.
При расчете прокладочных уплотнений определяют контактное давление N ио ,
достаточное для внедрения материала прокладки в микронеровности уплотня-
емых поверхностей на величину, при которой обеспечивается rерметичность при
малых значениях (близких к нулю) давления в рабочих полостях, и контактное
давление N!<p, при котором обеспечивается rерметичность под давлением рабочей
среды [1, 3]. Так как N ир может быть меньше или больше N KO ' необходимое уси-
лие затяжки прокладок производят по большему из них. Для неметаллических,
а также плоских, OBa. ЬHЫX, восьмиrранных и rребенчатых металлических про-
кладок (рис. 6.6) усилие обжатия при их установке определяют по формуле
N o лDпВqо,
rде D п средний диаметр прокладки; В ширина прокладки; qo удельное
давление на прокладку. Удельное давление зависит от материала, размеров и
формы прокладки .
;Хля прокладок из паронита, картона и фторопласта
qo qyC/ V 26 V13 ;
дЛЯ прокладок I/З резин твердыХ и средНеЙ твердости, пластиката
qo qyC/V 26 ;
\
,
145
а)
"" 1
VA
в
е)
б)
в
Л П
а)
200
o,z
*
..-;
Значенни КOIффнцнентов qv. С, т н I'J дли соеднненнА
неметаллнческнмн прокладкамн прн В ;;. 4 ММ, 1'1 '" 4 мм
Табдuца::б. ,
Резииа
Параметр Пароиит Капрои I средней Пласти- Фтора-
кат пласт
Мяrка я твердо-
стн
qy' 10 Б Па I 200 I 100 I 20 I 40 I 40 1100 350
С V DП
1+0,1 20
т I 4,5 I 3 I 1,5 2
I O'IO O'151 I I I I
1] I 0,95 0,9 0,05
При м е ч а 11 и е. D п в см.
Л z
О)
Рис. 6.6. Типы прокладок:
а плоские; 6 линзовые;
в rребенчатые; е аваль...
иые; д восьмнrраииые
для плоских, J'ребенчатых и овальных металлических прокладок
qo q C,
rде 6 толщина прокладки, мм; В в см; qy и С коэффициенты, рекомендуе-
мые значения которых приведены в табл. 6.5 и 6.6. Усилие обжатия, обеспечи-
вающее rерметичность в рабочих условиях определяют по формуле
N p лDпВqр + (1 1')) N,
rде q удельное давление на прокладку в рабочих условиях; 1') коэффициент
.разу;лотнения (для мета.1лическнХ прокладок 1') == О, дЛЯ неметаллических про-
Таблица б.5
Зиачения коэффициеитов q У' с и т для соединеиий металлическими прокладками
разпичноrо типа
Плоские
Параметр
,=
'"
:r
o::
"'=
" о<:
>2...
"'"'
:<
"'
'"
-"о<:
...
""'
::;:::;
qy' 1 О Б Па
т
I 4;0 I 7:0 I
1 +0,15 V
300
4
с
При м е ч а н и е. Dn в см.
146
с-<
о
5
;;,=
:;=
"'1:
"="'
:;
о:
"''''
.;0<:
",'"
..."'
U:;
::r:
",00
.;
",Х
"''''
u
900
140
7
2,8
rребеичатые
о:
"о:
::;:::<
"'
"''''
,,=0<:
",...
б
1 170 I 240 I
3,5 3,8
1 +0,15 V on
Овальные.
ВОСЬМИ
rpaHHble
Кладок значения 11 указаны в табл. 6.6); N == рлD /4 усилие, возникающее
от действия давления рабочей среды; р давленне рабочей среды,
Для неметаЛ.'IИческих прокладок
qp тр/ '/ 6 УВ ,"
rде 6 в мм, В в см;
для плоских и rребенчатых металлических прокладок
qp тр/УВ;
для овальных и восьмиrранных прокладок qp == тр.
Для линзовых прокладок усилие обжатия определяют по формуле
N р == IOKD , Н,
rде Dn диаметр окружности соприкасания прокладки с фланцем, см; К
коэффициент, зависящий от давления рабочей среды (при р 0,6 МПа К ==
== 240; при р 10 МПа К == 290; при р 32 МПа К == 450; при р == 70 МПа
К == 750).
rерметизирующие замазки. Для rерметизации неразборных соединений
пневматических устройств иноrда используют замазки. Основным материалом
замазок яВляются резина, синтетические смолы, продукты дистиляции деrтя и
асфальта; пластификатором вода, керосин или высыхающие масла, наполни-
телем порошковый асбест, бумаrа, текстильные отходы, металлические поро-
шки [7]. Имеются замазки, изrотовленные из синтетических смол. Для работы
в широком диапазоне температур применяют замазки из силикона и фторсили-
кона.
с-<
о
с-<
о
::r:
",00
x
()
::r:
",00
.;
",Х
"''''
U
о:
"''''
.;0<:
",<-
...'"
U:S
300
160 I 220
1,5
V D n
1 +0,1 10
6,2. УПЛОТНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ СОЕДИНЕНИЙ
С ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНЫМ ДВИЖЕНИЕМ
Для rсрметизаЦИIl соедииений деталей пиевматических устройств, ИмеющиХ
ОТНОСительное возвратно-поступательное движение (поршней, штоков, золот-
ннков, толкателей, клапанов), используют контактные и щелевые УПЛОтНительные
4,2
147
Рис. 8.7. Разиовидности уплотннтельных колец:
Q KpyrJlble: б прямоуrольные: , Х'образиые
устройства и устройства с rибкими раздели-
телями. Контактные уплотнительные устрой-
ства подразделяют на следующие основные
типы: кольцевые, манжетные и сальниковые.
rерметизация кольцами. УплотнеНIIЯ этоrо
типа обеспечивают наименьший размер уплот-
нительноrо узла. В зависимости l от профиля
поперечноrо сечения различают следующие
разновидности уплотнительных колец: Kpyr-
лые, прямоуrольные и Х-образные (рис. 6.7).
Материалом для изrотовления колец служат резиновые С1llеси, металлы, ком-
бинации резины с пластмассами.
В пневматических устройствах нашли применение резиновые кольца двух
ти пов: с созданием натяrа по уплотняемому диаметру при сборке и без натяrа.
rерметизация рабочей среды в соединенияХ с кольцами первоrо типа обеспечи-
вается при нулевом давлении обжатием ero поперечноrо сечения по высоте, ко-
торое затем повышаетсЯ под действием давления РJбочей среды (рис. 6.8).
Круrлые кольца BToporo типа (<<п,тавающие» ко.тьца) пр!! сборке практически
не подверrаются поперечному сжатию по высоте (рис. 6.9), вследствие чеrо они
не обеспечивают полной rерметизации при нулевом !I малом (до 0,02 .мПа) давлении
рабочей средЫ. rерметизация этими кольцами обеспечивается только при пр е-
вышении опреде.тенноrо значения давления.
Уплотнение колы{ами круелоео сечения с созданиеАt натяеа по уплотняемому
диаметру наиболее распространены в пневыатических устройствах.
На рис. 6.10 приведены конструктивные схемы установки уплотнительных
колец круrлоrо сечения по [ОСТ 9833 73 в устройствах. При применении ука-
занных колец необходимо обеспечить выполнение следующих основных требо-
ваний.
Допускае:-!ые отклонения диаметров уплотняемых устройств должны соот-
ветствовать данным табл. 6.7.
Деформация колец круrлоrо сечения по [ОСТ 9833 73 независимо от кон-
струкции посадочноrо места реко !ендуется в пределах 12 25%. Для предохра-
нения уплотнений от выдавливания в зазор при давлении свыше 10.мПа необхо-
димо применять защитные шайбы. Шероховатость поверхности сопряrаемых де-
талей с учетом покрытий должна быть не ниже указаниой иа рис. 6.11. На по-
верхности не ДОПУСКJЮТСЯ забоииы, риски и друrие повреждения. Для повышения
долrовечности резиновых колец рекомендуется покрытие поверхиостей штоков
и rильз цилиндров: стальных твердое хромирование; из алюминиевых спла-
вов хромово-кислое анодирование иЛи друrие методы поверхиостноrо упрочне-
ния. К трущимся поверхностям уплотнительноrо соединения с круrлыми ко,ть-
цами необходимо обеспечивать подачу смазочноrо материала.
Уплотнение «nлаваюиШАtu» кольцаАШ круелосо сечения. Кольца этоrо типа уста-
наВливают в канавку (см. рис. 6.9) с зазором по торцам и дну уплr;тнительной
канавки, т. е. кольцо может перемещаться (<<плавать») в осевом направлеиии
под действием давлеиия рабочей среды. Наружный диаметр KO.'IbLLJ несколько
а)
о)
8)
. .
- --
Рнс. 6.8. Схема, поясияющая деЙС1'вие резииовых колец круrлоrо сечеиия с радиальиым
обжатием
Рис. 6.9. Схема, поясняющая действие .плавающих» резииовых колец круrлоrо сечения
148
. :a
r . IO
а)
Рис. 6.10. КОНС1'руктивные схемы установки уплотни1'ельиыx колеп круrлоro "ечения:
а без защитных колец; 6 с защитными КОЛhцаМI!
больше внутренней расточки уплотняемоrо устройства, что вызывает внешнее об-
жатие кольца при ero сборке в уплотнительном узле. Плавающие кольца обеспе-
чивают сниЖение трения покоя и движения, повышают срок службы по сравне-
нию с уплотнительными кольцами по [ОСТ 9833 73. Высокие требования к точ-
ности и качеству изrотовления плавающих колец оrраничивают их применение
в отечественной практике. К недостаткам колец этоrо типа относится также
потеря rерметичности при давлении рабочей среды ниже O,0l5 O,025 .мПа.
Уплотнение кольцами nрЯАЮУеольноео сечения. rерметизация соединения
кольцами прямоуrольноrо сечения при малом давлении рабочей среды обеспечи-
вается за счет предварительноrо сжатия кольца при сборке уплотнительноrо узла.
Рекомендуется радиальное обжатие кольца принимать равным O,l O,2 мм.
При наличии давления рабочей среды на одной из сторон кольца оно смещается
т а6лuца 6.7
Допускаемые отклоНеииЯ диаметров уплотняемых устройств
..,
I Допускаемые отклонения прн давлении, МПа
до 5 5 10 10 20
Диаметр, мм
Отвер- 1 Вал Отвер- I Вал Отвер- I Вал
стне стне стне
4 6 !
6 10
е9 е9
10 18 Н10
е9
18 30
Н8
30 50 НВ
f 7
50 80
f 7
80 120
f 7 Н7
120 180 g 6
180 400 I g 6 I Н7 .. , 8
149
LJp =Р] Р2
6{J
6Р
I]
Рис. 6.13. Схема, ПОRСНRЮ- o-Z-p p p
; :.':'. ;: :.:;:o' .. .0.'.' ' '
Рис. 6. t 1. Шероховатость рабочих поверхностей :поД кольца в подвнжных соединениях
Рис. 6. 12. Схема, ПОЯСН>lющая деЙС1'вие резиновых колец прямоуrольноrо сечения
Чиело колец 2 2 З 3 З 4 4 5 5 б
Разность даВJJе.Н Йt О,4 О,БЗ 0.63 1.0 I,O l,6 J,б 2,5 2.5 4,O
МПа До 0,4
Число колец б 7 7 8 8 10 JO 12 12 15
Разность д.авле"ии"й, 10 16 16 2;; 25 .10
МПа 4,O 6,3 6,3 10
териалами для колец являются, как правило, пластмассы, срок службы кот.?рых
превышает 25000 ч, при этом значительно уменьшается износ уплотняемои по.
верхности Цилиндра, [8J.
К: недостаткам колец этоrо типа необходимо отнести следующие: невозмож-
ность обеспечения полной rерметичности; высокие требования к точности и ка-
честву изrотовления рабочих поверхностей уплотняемоrо соединения и самих
колец; относите.'IЬНО большой осевой размер поршня для BbIcoKoro давления ра-
бочей среды.
Размеры и основные характеристики стандартных поршневых колец реrла-
ментированы ОСТ 2А54-1-72.
Уnлопiненuе кольцами комбинироваННОёО типа. Одной из основных тендеи-
ций повышения качества уплотнительных устройств является примеиение колец
комбинированноrо типа. На рис. 6.15 приведена конструкция, а в табл. 6.8
размеры применяемоrо в отечественной ПРО Jышленности резино-фторопласто-
Boro уплотнения. В этом уплотнении Kpyr.'IOe резиновое кольцо обеспечивает
необходимое контактное давление по уплотняемым поверхностям соединения,
а П-образная манжета из фторопласта-4 снижение сил трения. В пневмати-
ческих устройствах резино-фторопластовые уплотнения снижают силы трения
в 4 6 раз [1] и обеспечивают надежную работу в условиях иедостаточиоrо
смазывания трущихся поверхностей. Так, при испытании пневмоцилиндров
с диаметром поршня до 40 мм во ВНИИfидроприводе (r. Харьков) уплотнени
этоrо типа обеспечивали надежную работу до 200 тыс. цикл. без допо нительно
подачи смазочноrо материала (поверхности смазывали пластичнои смазкои
только при сборке цилиндров).
К: недостаткам резино-фторопластовоrо уплотнения относятся сложность
обеспечения высокой rерметичиости из-за жесткости фторопластовой манжеты
(особенно при малом давлении рабочей среды) и повышение трудоемкости изrо-
товления уплотнения,
fерметизация маижетными уплотнениями. В уплотнениях манжетноrо типа
первоначальная (при малОм давленип) rерметизация обеспечивается контактной
поверхностью за счет ее деформации при сборке уплотнительноrо узла. При
поВышении давления рабочей среды в уплотняемом узле контактное давление
и площадь контакта увеличиваются (рис. 6.16).
Манжетные уплотнения получили наиболее шнрокое применение в пневма-
тических устройствах вследствие их высокой долrовечности 11 rерметичности,
а' также менее:жестких требпnаннй K точности И качеству обработкн уплотняемых
поверхностеЙ по сравнению с резиновымн кольцамн. К: недостаткам манжетных
уплотнений относятся их относительная сложность изrотовления и большой
размер уплотнительноrо узла.
к боковой стенке канавки, обеспечивая rерметичность соединения плотным кон-
тактом по трем поверхностям (рас. 6.12). Размеры колец, используемых в пнев-
матических устройствах, обычно равны: ширина 3 6 мм, высота 5 8 мм. Раз-
мер колец и канавок выбирают из расчета обеспечения боковоrо зазора в пределах
O, 0,25 мм при сборке кольца (без обжатия).
Д.'IЯ снижения силы трения колец в ряде коиструкций умеиьшают ширииу
пояска, контактирующеrо с уплотняемой поверхностью, снятием фасок. Это
позволяет значительно повысить долrовечность колец при рабочем давлении до
1,0 МПа. Требования к точности и качеству сопряrаемых поверхностей, смазы-
ванию трущихся поверхностей в основном ана.10rичны lIриведенным для колец
круrлоrо сечения.
Уплотнение КОЛЬЦaJ!lи л-образНОёО сечения. К:ольц этоrо типа (см. рис. 6.7)
по своим характеристикам превосходят кольца круrлоrо и прямоуrольноrо
сечений. ('ии меньше, чем крумые кольца, подвержены спиральному скручива-
нию, имеJVТ меньшее трение, чем кольца круrлоrо и прямоуrОо1ьноrо сечения,
обеспечивают надежную rерметизацию при меньшем значении поперечноrо об-
жатия кольца. Полость кольца между ero двумя контактными кольцевыми полос-
ками СlIособна удерживать смазочный материал, что снижает трение при Tpora-
нии и движении кольца по уплотняемой пов"рхности. Требования к точности и
шероховатости СО1lряrаемых поверхностей для колец этоrо типа ие отличаются от
требований, приведенных для колец круrлоrо сечения.
К: недостаткам колец Х-образноrо сечения относится теХНО.'Iоrическая слож-
ность изrотов.тения. прессформ. д.1Я их производства. Однако высокая долrовеч-
ность и друrие преимущества, указанные выше, свидетельствуют о перспектив-
ности применення колец этоrо типа, .
Уплотнение кольцами из .иеталла и nластических материалов. 1 ерметиза-
ция соединения кольцами этоrо типа обеспечивается По10ТНЫм контактом их
с поверхностью ЦИJlИндра 11 стенками канавок поршия, а также лабиринтным
деЙствием набора колец. К:онтактное дав.'Iение на уплотняемые поверхности
кольца создается за счет деформации ero при установке в уплотняемое соединение
и давления рабочеи среды (рис. 6.13). В свободном состоянни кольца имеют раз-
мер, больший размера диаметра уплотняемоrо цилиндра и прорези (замки).
В канавку поршня кольцо устанавливают с торцовым зазором. Число п.?ршневых
колец в соединеиии рекомендуется выбирать с учетом разности давлепии, воспри-
нимаемой уплотнением поршня [8J:
Прорези в кольцах выполняют прямой формы при давлении до 5 ,"v1Па, ко-
сой при давлеНИJl до 20 МПа, ступенчатой при давлении свыше 20 МПа
(рис. 6.14) [1 J. Долrовечность колец определяется выбором материала для их
изrотовлен1tя и условиями эксплуатацин. Материалом для изrотовлеНИ5I колец
служат сплавы чуrуна, бронзы, rетинакс, текстолит и пластмассы. ЛУЧШИ 1JI ма-
C:=IJ С=
V:)L:J
(
о)
8)
2)
РНС 6.14. Формы прпрезей уплотнительиых колен "з металла и пластмасс:
а I!рямая; 6 косая; 8, е ступенчатая
150
151
h cпp .
"-.J
d 2
'
. :
Рис. 6.1 Е. Резино-фторопластовые уплотнення
Размеры резино-фторопластовых уплотнений, мм
в табл. 6.9 приведены основные
типы, области применения и характери-
стики манжетных уплотнений, применя-
емых в отечественноЙ и зарубежноЙ прак-
тике. На рис. 6.17 показзны конструктив-
ные схемы установки манжет для уплот-
нения по наружному диаметру, а на
рис. 6.18 по внутреннему диаметру по-
движных соединений устройств.
Уплотнение манJКетш.tи U-обраЗНОёО профиля. В отечественной практике
наиболее распространены манжеты по rOCT 6678 72, предназначенные для
эксплуатации в условиях, указанных в табл. 6.10.
Технические требования к сопряженным деталям уплотнительноrо узла
должны соответствовать требованиям, приведенным ниже:
Поверхность уплотняемоrо цилиндра или штока должна быть изrотовлена из
коррозионно-стойкоrо материала или иметь антикоррозийное покрытие. к: тру-
щимся поверхностям необходимо обеспечить подачу смазочНоrо материала.
Уплотнение манжетaJrtи друёих профилей. На рис. 6.19, а изображена ман-
жета чашечноrо типа, применяемая для уплотнения поршнеЙ пневмоцилиндров.
Для обеспечения хорошеЙ rерметичности при низком давлении рекомендуется
применять распорные пружинящие кольца (рис. 6.19, б, в), изrотовляемые из
.'IИСтовой пружинной стали или жесткоЙ латуни. Материалом для изrотовления
манжет чашечноrо типа может быть резина, прорезиненная ткань и кожа. Раз-
меры манжет этоrо типа [7]: высота при диаметре до 50 мм 12 15 мм, при
диаметре от 50 до 100 мм не более 16 мм, при диаметре от 100 до 150 мм
18 мм и при диаметре от 150 до 250 мм 25 мм. В устроЙствах обычно уста-
навливают по одноЙ мантеже с каждоЙ стороны поршня.
На рис. 6.20 изображена манжета уrолковоrо типа, используемая для уплот-
нения штоков пневмоцилиндров.
С целью повышения rерметичности и надежности уплотнительноrо узла в оте-
чеСтвенной и зарубежной практике все шире применяют манжеты специальных
h 'Р S
.
. RO.J
, t..J
П2
. + .. .
RO,/
Рис. 6.16. Схема. поясняющая Действие ман-
жетных уплотненнй U-образноrо профиля:
!l манжета до монтажа; б манжета при
монтаже; в манжета под давленнем
Шероховатость поверхностн трення Ra .....
Шероховатость посадочноrо места Ra . . . . . .
Допускаемые оТклонения УПJlОiняемых диаметров
D ш
т а6лица б.8
Диаметр уплот- Канавка
инемЫх поверх- Манжета
ностей с предель- Диаметр
НЫМ отклонением сечения
кольца \ \
\ d 2 \ I с ь
D ш s h спр li С пр
D (Н7) +0,1 +0,1 Е =1::0,2
(7)
10 15 I 6 11 I 1,9 0,95 I 2,5 1,65 [ 2,5
0,15 0,1
16 25 I 12 20 I 2,5 1,15 I 3,2 2,15 I 3,2
I I , I I I
26 45 21 38 I 3,6 0,25 1,55 4,5 3,25 4,5
4б 70 I 40 БО I 4,6 5,7 4,3 I 5,7
1,8
72 100 I 62 88 I 5,8 7,0 0,2 5.3 , 7,0
0,3
102 1451 90 130 I 7,5 1,83 I 9,0 6,8 I 9,0
150 250 I 135 2451 8,5 2,4 I 10,0 7,8 I 10,0
При м е ч а J' и е. Буквеиные обозиачеиия см. рИС. 6.15.
152
а
.
а b >с
а)
5)
О)
1,25
2,5
H11; hl1
.
.
e1
Рис. 6.17. Конструктивные схемы установкн манжет для уплотнення по иаружному диа-
метру подвижных соединений
153
о-.
'"
::r
"
'"
h
154
'"
'" '"
...'"
"",
",,,,
<;'"
"'
О'"
""
о:
"
..
..
...
"
с
с>
Q,
...
"
»
"
=
"
"
..
'"
:=
...
..
:а
..
..
:=
..
"
;о
:а
..
»
"
'"
а
"
:=
'00:::""'
t
..o
»E-<a:I
o.uo
f-< о...
"
о S"IЗ
"!2"
=",,,,
»",
, , .
",,,,=
",,,,
",,,,,,
""...0
"'о'"
2
Е-<;;-'.:1:I
"",о
8.=
0"'0::
""'о
US"
,"
"''''
=",0::
"1:",,,,
......
"'о"
0,,0
"о: '"
»
"'",'"
=0'"
1::(",,0
...0:
""
=
:=
..
:=
...
о
"
'"
»
"
;о
=
...
..
..
=
..
:а
'"
=
=
..
'"
a.
":=
'"
"""
'"
'88
:=g
ii
";о
...",
,,'"
....
"'Ef
'"
",,,,,
"'»
0''''
o"'u
","'-О
",'"
р.,о:
'"
...
",";
"''''
0'",,,,
O"'t::
:3
р.,,,,
"1:
:s
...
'"
iE
"'
'"
о:
'"
f-<
'"
:s""
",,'"
"1:=
=
:::: ;;j
o
,,
=",
::1",
о'"
=
'" '"
""
t::",1:'
'"
'"
'"
"1:
'"
о.
U
О'"
...",
"'"
о'"
"'о
[50.
о
"1:° 1
'" .
o
?r:g
I;Б
'"
t:;( Q)1..Q
8 -
0::0:д0
B
6=
... ::10
8 о
....
"'01
",00
o"'
I",
",'" о
... ""
о "1:
"",,,,
00'"
('1)",,,
о
о
-+
о
"1:
'"
'"
1
...
о
с:
о
1::(
о
5'"
"'''
""'
"'-6-
""о
"'''''
<;'=
;:J
:s
о.
"1:
'"
"''''
"'"
"''''
::I"'
о"''''
..."'
",08
2g.
t::'::::o:
'"
'"
"
'"
:r:
'"
о
f-<
'"
о
о
1::(
о
о
'"
о
"1:
'"
о
""
"1:
'"
'"
"
'"
::f
с:
о
1::(
о::
:s
'"
о'
'"
8
'"
::r
(,
:s'"
",,8
"1:
'"
"''''
"'"
'" '"
::1'"
о'"
...
"'о
",,,
",o:
t::'::::
о
r'
о
f-<
'"
ci
о
1::(
о
'"
о
"1:
'"
о
'"
о
...
S
о
00
-+
о
"1:
ю
О)
I
...
о
с:
о
1::(
о:::
:s
'"
о
"
а
...
»
'"
:s""
",,'"
"1:=
'" о:
",'"
2
::1;;
о",
="0:
'" '"
'" о.
",1:'
'"
о
'"
'" '"
:;'i",
...'"
",о
""
О :s
"''''
...
о
'"
6
t:I:
»'"
"'о
1::(0.
'"
о
О
1::(
0=
а :1g
....
"'cil
'" со '"
oC')
I",
",'" о
... ""
о
""''''
00'"
('1)""
о
о
-+
о
"1:
'"
.".
I
...
о
с:
о
1::(
о
5'"
",,,
"",
"'-6-
""о
"'''''
00:
,;,
'"
""
»
...
'"
о.
'"
о:
о:
'"
'"
'"
'"
t::
о
f-<
о
f-<
'"
о
1::(
ь
...'
8
"
'"
'" ::10
о '"
I
1:::
"'00
о '"
""'о
000.
('1),,"1:
о
'"
-+
о
с')
I
...
о
"
1::(
о
5'"
"'''
,,'"
"'-6-
0.0
>00.
" о:
r:.
'"
:s""
0.'"
"1:0:
",о:
"'
,,
"''''
::1",
о'"
o:
'" '"
'" о.
'" »
t::",...
'"
'"
"
о
f-<
'"
"
'"
"
о
f-<
о
"'
'"
""
о
'"
о
...
о
'"
:r:
о'
...'"
s
"
",О:
'" ::10
" .0
v o ",
'"
'" о
"'0"1:
"'''1:
о '"
""'о
000.
('1)""1:
о
"1:
о
'"
<1J
О.
О
'"
О
...
О
'"
:r:
с:
о
1::(
о
5'"
"'''
,,'"
"'-6-
""о
"'о.
00:
'"
о.
>.
...
'"
О.
'"
о:
о:
'"
о
'"
'"
--.1111
.\11 А
'"
"
o:t:
'"
о.
U
Рис. 6.18. КОНС1'руктнвные схемы установки манжет для УП.1Отнения по виутреннему диа-
метру подвижных соеДl1нениi\
профилей (рис. 6.21). К преимуществам этих манжет необходимо отнести высокую
долrовечность, небольшую величину трения, малоrабаритность; к недостаткам
повышенную С.10ЖIЮСТЬ изrотовления.
Сальннковые уплотнения, предназначенные для rерметизации рабочей среды
в соединениях с возвратно-поступательным движением, изrотовляют с ручным
реrулированием усилия затяжки набивки уплотнения (рис. 6.22, а) и автомати-
чески\! при помощи пр ужины (риС'. 6.22, б, в). К недостаткам сальниковых уплот-
нений без пр ужин относятся: большие потери на трение и сложность обеспечения
надежной rерметичности из-за трудности контроля усилия затяжки; необходи-
мость Частой подтяжки в процессе работы; малый срок службы.
Установка ПРУЖl!НЫ в сальниковом уплотнении позволяет частично устра-
нить указанные недостатки. Пр ужина может быть смоитирована как со стороны
давления, так и с противоположной стороны (см. рис. 6.22). Сальниковые уплот-
нения с пружиной, установленной со стороны набнвки, противоположной давле-
нию, рекомендуется применять при рабочем давлении до 1,0 МПа, а с пружиноI1
со стороны давления свыше 1,0 МПа [6].
Высокую надежность в работе показали сальники с коническими элемен-
тами, нзrотовленными нз композиций на основе фторопласта-4 с различными на-
полиителюш: rрафитолr, стекловолокном, коксом [8]. Для повышения анти-
фрнкционных качеств вводят в состав ,двухсернистый мо.1ибден. На рис. 6.23
показапа конструкция сальниковоrо уплотнения завода «Борец» (r. Москва)
с коническими уплотняющими кольцами
1, изrотовленными из композиций на
основе фторопласта-4. Каждый элемент
уплотиения состоит из двух уплотня-
ющих колец 1, помещенных между на-
жимными кольцами 2, промежуток между
'"
iE
о
f-<
'"
о
1::(
ь
...
8
'"
'"
;:
@I
...",
о
"'"
00
('1)"
jТа6лаца 6. /0
Эксплуа Тационные условия для
манжет по rOCT 6678 72
'"
'"
о
f-<
:s '"
'" '"
'" I
g]ooo Рабочее
o. Темпера-
",...'" давление. тура, .С
а f-< МПа
»"'U
0.",0
1 O,005 1,0 ОТ 27
до +70
2 ОТ 55
до +70
При м е ч а н и е. Мак-
симальная скорость возвратно-
поступательиоrо движения
уплот яемой поверхиостн для
ЦИЛИНДРОВ с днаметром до
150 мм до 1 м/с, свыше
150 мм до 0,5 м/с.
'"
ci
о
1::(
о
...
о'"
"'''
"'"
"'-6-
""о
"'''''
<;' о:
(1
\:JПC7
а) а) о) .
Рис. 6.19. Конструктивная схема установки ча-
шечной манжеты с распорной пружиной:
а чашечная манжета; б схема установКИ;
О распорная пружина
155
которыми перекрыт кольцом 4 нз маслостойкой резины. Первоначальное уплот-
нение обеспечивается поджатием колец 1 пружинами 3, затем к этому усилию
добавляется усилие от давления рабочей среды на неразrруженную часть саль-
никовоrо уплотнения. Число уплотняющих элементов зависит от давления рабо-
чей среды. Сальниковые уплотнення этоrо типа применяют в компрессорах для
давления до 60 МПа и обеспечивают ресурс до 5000 ч.
В качестве материала для изrотовления колец сальниковых уплотнений
используют также rрафитовые, асбестовые и полуметаллические материалы.
Значительные rабариты, (}Тносительно низкая долrовечность и большие потери
энерrии на трение оrраничивают область применения этоrо типа уплотнений
в устройствах (поршневых компрессорах, пневмоцилиндрах для работы в усло-
виях высоких температуры и давления).
Уплотнения щелевоrо типа (за счет малых зазоров) в основном применяют
для rерметизации золотниковых пар пневмораспределителей. На рис. 6.24 при-
ведена конструктивная схема уплотнения этоrо типа для пневмораСrIределителей
с плоским золотником, а на рис. 6.25 с круrлым (цилиндрическим) золотни-
ком. Щелевые уплотнения не обеспечивают полной rерметичности. Обеспечение
приемлемой для практики rерметичности достиrается высокой точностью и малой
шероховатостью обработки сопряrаемых золотниковых пар. Для плоских ЗОЛот
ников неплоскостность поверхности не более 0,005 мм (только вотнутость),
шероховатость поверхности Ra == 0,16 мкм. Для цилиндрических золотников
необходимо обеспечить Дllаметральный зазор между золотником и корпусом
(втулкой) в пределах O,002 0,006 мм при шероховатости поверхности Ra ==
== 0,08 МЮ1. .
rерметизация rибкими разделителями. fибкие разделители применяют при
необходимости создания высокой rерметичности. Эти разделители мотут быть
мембранноrо и.1II сильфонноrо типов. Материалом для изrотовления rибких
разделителей служат резины, резиноткани, синтетические материалы и мета.1ЛЫ.
Мембраны. В пневматических устройствах нашли применение мембраны
ПЛоскоrо (рис. 6.26, а), плоскоrо с rофрами (рис. 6.26, б) и фиrурноrо
(рис. 6.26, в) типов.
По исполнению полей под заделку мембраны изrотовляют: с плоскими по-
лями; с пЛоскими поля 1И И утолщением под заделку (рис. 6.27).
Диапазон применяемости мембран в устройствах: плоских без rофра для
цилиндров диаметром 10 630 мм (при толщине мембран O,2 10 мм); плоских
с rофРОllI для цилиндров днаметром 16 500 мм (при тОЛщине мембран O,2
6 мм и высоте изrиба поперечноrо сечения 1,5 90 мм), фиrурных мембран для
цилиндров диаметром 25 200 мм (при тоЛщине мембран 0,2 1 мм и высоте
10 150 мм). Максимальный ход мембран обычно рекомендуется принимать:
плоских без rофра не более 7 15% диаметра заделки мембраны; плоских
вJ!L
б)
е)
а)
о)
Рнс. 6.20, Манжета уrолковоrо типа
Рис, 6,21, Манжетные уплотнения специаllьноrо профиля:
а S-образные; 6 Т-образные; 8 Л-образные; е Ф-образные
а)
о)
б)
Рис. 6.22. Конструктнвные схемы сальниКовых уплотнений:
а с ручноlI затяжкой набивки; 6 с подтяжкой набнвки пружниой со стороны, про-
тивоположной давленню; в с подтяжкой набнвки пружнной со стороны давлення
Рис. 6.23. Сальник с уплотняющими элементами, изrотовлеинымн на 1DIIН08ItЦИН на OQIO"
фторопласта-4
РНС. 6.24. КонструКтивная схема щелевоrо уплотнения с плоским золотНиком
156
Рнс, 8.25. КонструКтивная схема щелевоrо уплотнения с круrлым золотником
157
а)
о)
D
'1:::
Dr
D Ь)
E3J
......
- - ;
....
..
E - <::
' =1
,
Рис. 6.28. КОНС1'РУК1'ивиые схемы установки незащемленных мембран:
а ДВУС1'ороннеrо Дейс1'ВИЯ; 6 одностороннсrо дейс1'ВНЯ
а)
Наружный диаметр мембраны изrотовляют примерно на 1 % больше наружноrо
диаметра у точки р. Уrол заострения кромки мембраны принимают (см.
рис. 6.28) !) (0'55....0'65) а.
К:рай кромки мембраиы должен иметь скруrление радиусом O,5 1 мм.
На рис. 6.28, б приведена конструктивиая схема установки мембраиы этоrо типа
в пневмоприводах типа В26-4.
СиЛЬфОНbl. В пневматических системах СНЛЬфОНЫ нашди применение как
силовой элемент ряда приборов (MaHOMeTpOR, датчиков, реrудяторов); уплотни-
тедьное устройство штоков и толкатедей; сальпнк для rибкоrо соединения труб.
Снльфоны, как и мембраны, обеспечивают высокую rерметичность, однако вели-
чина oceBoro перемещеиия их незначитедьна. СильфонЫ изrотовляют из томпака,
латуни, фосфористой и беридлиевой броизы, антикоррозиониых сортов стали,
резииы и синтетических материалов. Наибольшее перемещение обеспечивают
сидьфоны из резииы до 50% подиой ero длины в свободиом состоянии В КаЖ-
дую стороиу. Рекомендуемая максимальная ВeJlичина перемещения металличе-
cKoro сильфоиа составляет 25% ero свободиой ддины (15% иа сжатие и 10% на
растяжение) [7]. При высоких требоваииях к долrовечности величина переме-
щеииЙ сильфона ие должиа превышать 7 12%.
Долrовечиость сильфона из коррозиоино-стойкой стали в циклах до раз-
рушения может быть определена из выражения [7]:
N '== (11 200/5/)3,5,
rде N число циклов (деформаций до разрушения); 5/ амплитуда колебаиия
напряжения, МПа.
Металлические сидьфоиы изrотовляют одиослойными и миоrослойиыми
с наружным диаметром от 5 до 250 мм. Номинадьное давление сильфоиов зависит
от коиструктивных параметров и материала, из KOToporo они изrотовлены. Так,
допускаемое давление для однослойных сильфонов мадоrо диаметра составляет
до 3 МПа, большоrо диаметра до 0,2 МПа. Миоrослойиые сидьфоны исподь-
зуют В пиевматических системах с более высоким рабочим давлеиием.
Рис. 6.26. Мембраны:
а плоскне; 6 плоские с rофром; в фиrуриые
8)
с rофром до 20 25% диаметра заДeJIКИ мембраны, но не более двойиой высоты
rофра; фиrурных мембран на 20 25% меньше удвоенной высоты мембраны.
Тканевую прослойку мембран выполняют из найлона, дакрона, тефлона,
стекловолокна и хлопчатобумажных тканей, пропитанных акриловой или СИ,Jlи-
коновой резиной, бутил-каучуком.
f 2 Металдические мембраны изrотов-
ляют из тонких (O,l 0,5 M I) ,Jlистов спе-
_ циальных сортов коррозионно-стойкой
стали и бронзы. Металлические мембраны
1 2 применяют Д,Jlя устройств, работающих
W при низкоЙ и высокой .:температурах
, или аrрессивиом воздействии окружа-
, ющей среды.
На рис. 6.28 изображеиы коиструк-
тивиые xeMЫ устаиовки незащемленной
мембраны.
, Эффективная площадь мембраны
приб,Jlижеино опредедяют по формуде
, F к == O,9D , rде D о диаметр опорноrо
диска.
Рабочий ход мембраны 5 <.0,8 (Н (1),
rде Н высота расточки; <1 толщина
мембраны. Уrол расточки а не должен
превышать 600 для; приводов двустороН-
Hero действия; 900 д.'IЯ приводов одно-
сторониеrо действия.
Отиошение диаметров расточку
D 1 /D == 0,75+0,8 (D и D 1 см. рис. 6.28).
При отиошении диаметром менее 0,75
расточка должна образовываться ДВУ !Я
отдельными детадями, что значительно
облеrчает монтаж мембраиы. Диаметр
27 К а опо р ных шайб d ВЫПО,Jlняют иа 2 3 мм
Рис. 6. . С81СТРуктивиые схеМы 3 -
1I.слки мембрlUll меньше BHYTpeHHero диаметра расточки D 1 .
"
158
'
а)
б)
6)
j
Рис. 6.29. Кон структнвные схемы задеЛI<И СИЛЬфОIlОВ:
а резиновый сильфои ддя защиты штока; 6 мет8JlЛический сильфон ДЛII ..щиты
штока; в Металлический СИJlЬфОИ в роли силовоrо элемента
159
нительных соединений с кольцами
круrлоrо сечения, основной причи-
ной выхода из строя уплотнитель-
ных соединений манжетноrо типа
является высокая температура
в месте контакта манжеты с по-
верхностью вала. Эта температура
повышается при увеличении давле-
ния рабочей среды и окружной скорости вращения вала. Сложность обеспе-
чения подачи смазочноrо материала к месту контакта манжеты с поверхностью
вала и отвода теплоты оrраничивают использование манжет для rерметизации
устройств с высокой окружной скоростью (как правило, не выше 10 м/с).
Конструктивная схема установки манжет по [ОСТ 8752 79 приведена
на рис. 6.32. При давлении рабочей среды выше 0,05 МПа рекомендуется уста-
новка KOHycHoro упора (см. рис. 6.32, б) для предохранения рабочей кромки
манжеты от выворачивания. Манжету следует устанавливать на вал с натяже-
нием, при котором внутренний диаметр уплотняющих кромок увеличивается
на 5 8% [2]. На практике внутренний диаметр манжеты в свободно:v! состоянии
обычно выбирают на 1 2 мм меньше диаметра вала. l\\атериалом для изrото-
вления манжет служат различные сорта резин и кожа.
Технические требования к деталям, сопряженным с уплотнениями манжет-
Horo типа приведены в табл. 6.11 [5]. Перед монтажом необходимо правильно
собрать и смонтировать пружину на манжетах по [ОСТ 8752 79. Пружина,
свернутая в кольцо, должна ложиться на плоскость, при этом допускаемый
просвет не должен быть более 2 мм. Смонтированная на манжете пружина должна
равномерно облеrать сжимаемую кромку манжеты. Манжета должна быть плотно
установлена в корпусе, исключающем ее проворачивание или осевое переме-
щение.
Сальниковые уплотнения. Этот тип уплотнений применяют для защиты вну-
тренних полостей устройств от пыли и влаrи, rерметизации рабочей среды,
а также предотвращения утечки смазочноrо материала из подшипниковых узлов
пневматических устройств. На рис. 6.33 приведены основные конструктивные
схемы сальниковых уплотнений. Наиболее просты сальниковые уплотнения,
предназначенные для защиты внутренних полостей устройств от попадания пыли
н влаrи (см. рис. 6.33, а). Это уплотнение не обеспечивает rерметизацию избыточ-
Horo давления. Материалом для набивки сальниковоrо уплотнения этоrо типа
Таблица б.11
На рис. 6.29 приведены конструктивные схемы заделки си.%фонов.
К преимуществам металлических сильфонов следует отнести работоспособ-
ность в широком диапазоне температур окружающей и рабочей среды. Так,
сильфоны из специальных сортов коррозионно-стойкой стали работают при те:>!-
пературе от 240 до +650 ос [7].
Рис. 6.32. Коиструктивиые схемы уста-
иовки маижет по rOCT 8752 79 без ко-
ИУСllоrо (а) н с У.оиусиым (б) упорами
6.3. УПЛОТНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
ДЛЯ ВРАЩАЮЩИХСЯ СОЕДИНЕНИЙ
rерметизацию вращающихся соединений пневматнческих устройств обеспечи-
вают контактными и бесконтактными уплотннтельными устройствами. К кон-
тактным устройствам относятся: радиальные кольцевые, манжетные, сальнико-
вые и торцовые уплотнения. К бесконтактным щелевые, лабиринтные и не-
которые типы друrих специальных уплотнений. В пневматических устройствах
общепромышленноrо применения наибольшее распространение ПОЛУЧlти кон-
тактные уплотнительные устройства. Бесконтактные уплотнительные устройства
нашли применение в компрессорах, пневмотурбинках и специальных пневмати-
ческих устройствах. Однако они не обеспечивают полной rерметизации соеди-
нения,
I(онтактные уплотнения радиальноrо типа. Резиновые кольца круrлоrо
сечения рекомендуют для rерметизации вращающихся соединений (поворотных
пневмодвиrателей и соединений) пневматических устройств KpaTKoBpeMeHHoro
действия с небольшой окружной скоростью.
На рис. 6.30 показано поворотное соединение с резиновыми кольцами. При
более высоких окружных скоростях (выше 0,5 м/с) или длительной работе на кон-
тактной поверхности развиваются высокие температуры, что приводит к выводу
уплотнения из строя. Рекомендуемая величина радиальноrо сжатия кольца не
должна превышать 5 6% при размещении кольца в канавке, расположенной
перпендикулярно оси вращения, и 9 11 % при расположении колец в канавке
под некоторым уrлом к плоскости, перпендикулярноЙ к оси вращения [2, 6].
Уrол CG (рис. 6.31) обычно принимают равным 3 40. Наклонное расположение
кольца по отношению к оси вращения значительно улучшает отвод теплоты от
поверхности трения и подвод смазочноrо материала, что снижает коэффициент
трения и повышает надежность работы уплотнительноrо узла. Рекомендуется
[2] размеры кольца и вала подбирать так, чтобы кольцо можно было монтировать
на вал без растяжения, для чеrо наружный диаметр кольца в свободном состо-
янии должен быть на 5 8% больше диаметра донышка канавки. Это обеспечивает
контакт кольца с уплотняемой поверхностью вала только за счет окружноrо
и поперечноrо сжатия кольца без ero растяжения. Шероховатость поверхности
вала должна быть не выше Ra == O,25 O,1 мкм, овальность не более 0,01 мм,
радиальное биение вала не более 0,05 мм и осевое биение не более O,3 O,5 мм.
Для поворотных пневмодвиrателей и соединений не предъявляются высокие
требования к долrовечности уплотнений, поэтому требования к точности и шеро-
ховатости обработки менее жесткие.
Манжеты. rерметизацию вращающихся соединений устройств манжетами
в основном применяют при давлении рабочей среды до 0,6 МПа. Как и для уплот-
а)
о)
Технические требования к деталям, сопряженным
с уплотнениями манжетноrо типа
Покззатели
Вал
Отверстне
+-
Рис. 6.30. Поворотное соеди-
нение
Шероховатость поверхности ......
Твердость поверхности трения для стали
HRC. не менее ............
Квалитет по СТ СЭВ 145 75
Радиальное биение (мм. не более) пр a:
Стоте вращения вала, с. (об/мин):
до 8,3 (до 500) .......
св. 8,3 до 25 (св. 500 до 1500)
Несоосность посадочноrо места ОТИОСИ
тельно оси вала (мм, не более) при диа-
метре ПОСRдочноrо rнезда:
до 80 .........
св. 80 до 150 . . . . . . . . . . .
Рис. 6.31. Конструктивная
СХема установки нруrлоrо
кольца в канавке под уrлом
к ПЛОСКОСТИ, перпендику
лярной к оси вращеиия
160
6 Е. В. rерц и др.
Ra 0.63 O,16 мкм Ra 2,5 1,25
30
10
мкм
8
0,20
0,15
0.12
0,15
161
а) 2
Рнс. 6.33. Конструктнвные
схемы сальниковых УПЛОТ
неннй для соединений с вра-
щательным движением
а)
В)
8)
Ь)
служат фетро ые и войлочные кольца. Аналоrично сальииковым уплотнениям
для соединении с возвратно-поступательным движеиием, их разделяют на уплот-
нения с ручной и пружинной затяжкой набивки (см. рис. 6.33, б, в).
Повышение надежности и rерметичности сальниковых уплотнений дости-
rается подбором материалов с хорошими антифрикциониыми свойствами и тепло-
проводностью. Наиболее полно этим требованиям отвечают rрафитовые и полу-
металлические набивки. Для обеспечеиия самосмазывания сальниковоrо уплот-
иения в набивк х используют rрафит, баббит и друrие антифрикциониые мате-
риалы. В устроиствах сальниковые уплотнения применяют, как правило, во вра-
щающихся соедииениях с рабочим давлеиием до 1,0 МПа и окружной скорости
вращения вала дО O м/с. Из-за малой долrовечиости и зиачительных размеров
этот тип уплотнении не нашел широкоrо применения в пневматических устрой-
ствах общемашиностроительноrо применения. Вопросы расчета сальииковых
уплотнений подробно освещеиы в работе [6].
Торцовые уплотнения в последиее время все шире используют для rермети-
зации вращающихся соединений пиевматических устройств. К их преимуществам
отиосятся высокая долrовечность, надежная rерметизация при работе (враще-
нии) соединения, работоспособи сть в широком диапазоне температуры, возмож-
ность работы без дополнительнои подачи смазочноrо материала инезначительные
потери мощности на трение. На рис. 6.34 показаны конструктивиые схемы не-
разrружениоrо и р зrружениоrо торцовоrо уплотиения. У неразrруженных
торцовых уплотнеиии на запирающих поверхностях устанавливается отношеиие
давлений р'/р:;;.. 1, у разrружеиных р'/р < 1 [6], rде р' среднее контактное
давл ние на запирающих поверхностях от усилий поджатия; р давление ра-
бочеи среды.
Торцовое уплотнение состоит из уплотнительноrо кольца 1 Поджимаемоrо
пружиной 2 к торцу опорноrо кольца 3. Уплотнительное кольцо '1 имеет свободу
перемещеиия в осевом направлеиии, что дает возможность пружине 2 создать на
контактных поверхиостях уплотиительноrо узла давлеиие, достаточное для
обеспечения rерметичиости при давлении рабочей среды, близком к нулю. При
во растании давления к усилию пружины 2 добавляется усилие давления рабо-
чеи среды иа неразrруженную ПЛощадь уплотнительноrо кольца. Это приводит
к возрастанию коитактноrо давлеиия. С целью исключения вращеиия уплотни-
тельноrо кольца в конструкции должиа быть предусмотрена механическая связь
Рис. 6.35. коиструкции торцовых уплотнеиий:
а с еильфоном; б е эксцентрнчным расположением УПJlОТRительноrо КОJlьца; в
СО свободно плавающнм rрафч1'ОВЫМ УПЛОТНИ1'ельным кольцом
J
2
l
5)
ero с корпусом (шпонкой, штифтом, пайкой к сильфону и т. п.). fерметизация
зазора между корпусом и валом обеспечивается установкой резиновых колец,
манжет или сильфонами. У разrруженноrо торцовоrо уплотнеиия снижение
контактиоrо давления на площадь уплотнительноrо кольца 1 достиrается частич-
л; .
иой разrрузкой ero от давления рабочей среды. Площадь кольца f == Т (d d ),
на которую действует давление рабочей средЫ (см. рис. 6.34,6), выбирают меньше
л;
площади контакта пары F == Т (dr ). Отиошение f/F называют коэффи-
циентом уравновешивания [3]. Подбором отиошения f/F можно обеспечить пол-
ную разrрузку уплотнительноrо кольца от давления рабочей среды. На прак-
тике всеrда производят только частичную разrрузку, что повышает rерметичность
соединения при хороших показателях долrовечности. Отсутствие или недостаточ-
ная подача смазочноrо материала к поверхностям контакта торцовоrо уплотне-
ния, характерная для пневматических устройств, приводит к необходиМОСТИ
применять разrружениые торцовые уплотиения даже при рабочем давлении
O,6 1,0 МПа.
При высокиХ требованиях к rерметичности соединеиия торцовые уплот-
иения применяют в сочетании с сильфонами (рис. 6.35, а, в). При высоких да-
влениях рабочей среды применяют двойное торцовое уплотиение с принудитель-
ной циркуляцией жидкости для подачи смазочноrо мате f. иала к поверхностям
треиия и отвода теплоты, возникающей при трении [7. Давление жидкости
ПриНимают на O,I O,2 МПа выше давления запираемой рабочей среды. Не ре-
комендуется применение торцовых уплотнений для высоких давлений rаза без
принудительноЙ подачи смазочноrо материала и отвода теплоты от контактныХ
повер хн остей.
На рис. 6.35, б показано ориrииальное торцовое уплотнеиие, которое со-
стоит из неподвижиоrо уплотнительиоrо кольца 1, эксцеитричио установлеииоrо
ОТНосительио вала 2. Это значительио улучшает условия подачи смазочиоrо
материала и отвода теплоты от мест контакта трущихся деталей [6]. Уплотня-
ющая кромка имеет очень малую ширину (0,125 мм) и является частью rибкой
мембраны, что обеспечивает малую силу трения и предохраияет место контакта
от заrрязнеиий. Даиное уплотиеиие показал о высокую работоспособиость при
высоких давлениях рабочей среды и больших скоростях вращения, хорошую
температуроустойчивость, коррозиоииостойкость и долrовечиость. На рис. 6.35, в
приведеиа конструкция торцовоrо уплотнения со свободно плавающим кольцоМ,
что позволяет умеиьшить скорость скольжения уплотняемоrо кольца в месте
коНтакта [2]. Плавающее кольцо в этом уплотнеиии изrотовляют из rрафита
или пластмассы, а сопряженные с ним кольца из стали.
На рис. 6.36, а изображена rоловка подВода воздуха с одним подводом и
с торцовым уплотнеиие:>!. Стальной шпиндель 1 установлен в корпусе 2 на двух
а)
Рнс. 6.34. Конструктнвные схемы торцовых уплотнений:
а неразrруженноrо тнпа: б разrруженноrо тнпа
162
6*
163
2 3 .
Рис. 6.38. Разновидности ла-
бl1РНН1'ноrо уплотнення с
расположением rребней:
а ОДН:ОСТОрОННИ!lf; б
ДВУСТОРОННИМ
2 J
Рис. 6.36. rОJ!GВ'И ПОДвода воздуха
Шероховатость рабочих поверхностей уплотнительноrо и опорноrо колец должна
быть Ra =" O,160 O,080 мкм.
Бесконтактные уплотнительные устройства. Из существующих типов бескон-
тактных уплотнительных устройств в пневматических устройствах нашли при-
менение уплотнения щелевоrо и лабиринтноrо типов.
Уплотнения щелевоео типа не обеспечивают полной rерметичности. Величина
утечек через уплотнение зависит от давления рабочей средЫ, rеометрических
размеров щели и режима истечения воздуха. С целью снижения утечек зазор
в сопряrаемых деталях стараются делать возможно меньшим, а длину щелевоrо
зазора большей.
Изображенная на рис. 6.37 муфта ПОДВода воздуха к вращающимся пневмо-
цилиндрам по МН 3453 62 с использованием щелевоrо уплотнения (между вра-
щающимся шпинделем 1 и втулкой 2) предназначена для работы при давлении
сжатоrо воздуха до 0,6 МПа и частоте вращения 20 c l (1200 об/мин). Известны
конструкции муфт, обеспечивающие работу при частоте вращения 67 C l
(4000 об/мин). Втулка 2 муфты изrотовлена из материала с высокими антифрик-
ционными свойствами. СмазоЧНЫЙ материал Подается через масленку, которая
ввинчивается в отверстие А. Кольцевые проточки на втулке служат для сбора
заrрязнений, попавших в кольцевой зазор, что предохраняет вращающее соеди-
нение от заклинивания. Щелевые уплотнения имеют незначительные потери
энерrии от трения, однако высокие требования к их изrотов.1ению, утечка рабочей
средЫ, чувствительность к наличию заrрязнений и температурным деформациям
оrраничивают области их применения в устройствах.
В уплотнениях лабиринтноео типа рабочая среда rерметизируется за счет
дросселирования ее при движении через последовательно расположенные суже-
ния. Как и щелевые уплотнения, они не обеспечивают полной rерметичности.
По виду движения потока рабочей средЫ в лабиринтном уплотнении их разделяют
на уплотнения с односторонним расположением rребней (рис. 6.38, а), в которых
движение потока прямолинейное, и с двусторонним (рис. 6.38, б) с поворотом
потока на 1800.
радиальных шарикuподшипниках. Уплотнеиие вращающеruся ШПинделя дости-
rается применснием втулки 3 из rрафитовой бронзы, поджимаемой к торцу шпин-
деля усилием пружины и даВ.1ением сжатоrо Воздуха. На рис. 6.36, б изображена
rоло ка с двумя подводами воздуха и торцовыми уплотнениями 1 и 3 из rрафи-
товои бронзы, поджатыми пружиной 2. Значительное влияние на работоспособ-
ность торповоrо уплотнения оказывает выбор ширины пояска уплотнительноrо
ко.1ьца. Исследования различных материалов уплотнительноrо соединения
(сталь бронза, сталь фторопласт, сталь бронзоrрафит, сталь же-
лезоrрафит, сталь rрафит, сталь теКСТО.1ИТ различных марок) для муфт
подвода воздуха к вращающимся пнеВМОЦИЛиндрам станков, проведенные во
ВНИИfидроприводе, показали, что лучшие результаты обеспечивает пара сталь
текстолит марки ПТК. При диа:-.lетрах УП.1JотнителЬноrо кольца до 50 м:\! И ши-
рине пояска 1 ,5 2 мм торцовое уплотнение с этой парой обеспечивало надежную
работу прп давлении сжатоrо Воздуха .до 1,0 МПа и частоте вращения 50 c 1
(30.00 об/мни). Для обеспечения высокои надежности работы торцовых уплuтне-
нии необходимо обеспечить определенные требования при изrотовлении уплот-
няемоrо и опорноrо колец.
Величина торцоВоrо биения для колец с диаметром до 50 мм и частоте вра-
щения вала до 50 c 1 (3000 об/мин) не Дl)лжна превышать 0,02 :-.1м. Неперпенди-
кулярность плоскости уплотнительноrо пояска кольца к оси вала при указан-
ных выше значениях диаметра кольца и частоте вращения вала, H должна пре-
вышать 0,01 O,02 мм. Неплоскостность уплотняющих поверхностей колец не
должна превышать 1 2 мкм. Малые значения неплоскостности улучшают rep-
метичиость, однако условия отвода теплоты ухудшаются. Допуски иа точность
изrотовления уплотняемоrо и опорноrо колец MorYT быть снижены при примене-
нии уплотнительных колец со сферическими контактными поверхностями [2].
;.:::
А
2
о)
2 0,2
с)
Рнс. 6.37, МУф1'а подвода воздуха С,щелевым уплотненнем
Рис. 6.39. Вариан1'Ы кольцевых выточек лабириитиоrо УПЛО1'нения
164
165
Физико-механические СВОЙС1'ва ма1'ериалов УПЛО1'иеиия
Предел прочиоети, ",:::
00.
а. 1 O ', Па I:
Модуль 0;'"
"'::: .
Материал упруrости Твердость '"О:'"
E.10 ', Па :::"''''
uo::a
иа иа рас- иа 0-,,0.
0:"",
сжатие тяжение изrиб '""{"
О ?-о.
Резииа 30 70 100 140 55 70 140 300
(по ТМ-2)
ФтороплаСТ-4 1700 120 160 110 НВ З 4 250 500 I
140
I
Поликапро- 8000 600 650 700 800 900 НВ 10 12 150 200
лаптам
(1< апрон)
fрафит (4,7 7,5) 10' 1 260 70 210 260 HSh 30 100
2590 910
Сталь 2,1. 10' 4 ooo Н13 100 300 17 40
10000
Бронза I (O,63 I,05) 10.1 I 4600 I I I 20 30 I
Чуrун (O,7 I,25) 10' 6 000 1 400
14 000 2 500
Полиэтилен (5 8) 10' 200 400 200 70 120 (по 150 800
НД 380 Джонсону)
Полиамид 12000 400 500 800 800 НВ \4 15 100
П-68 1 000 850
Текстолнт (4 6,5) 10' 1 500 1 000 1 600 НВ 35 1
ПТК 2 500
. Для непропитаиных rрафитов.
166
ТаблиЦQ 6.12
.а ко,ффициент
'" .t трения по '" '" 'U
u .
0:>- О: i u '" :2 о
..:U о стали '" '" u "",
""О: '" '" Коэффицнент =" u " ... .
о :s "
о'" о. линейноrо рас- ::1.. о .а "'о.
t;b. " 5 :::0 '" "":>'
о ширеlIНЯ. -6-u c:t "'",,"
о" без -6- U "!о"
,,:<: :: прн ",,, g-"Q '" '" О.
" " t::l смазки смазке о?- t:: 0."",
"'OU 0."
<-- "О <-- ..:
O,42 0,84 12 .10 ' 0,8 O,02 0,45 8 120
0,08
0,84 (8 21) 10 ' O,07 O,1 0,06 195 250
50 55 0,924 (\1 14) 10 ' 0,106 0,092 80 90
336 б72 (2,7 3,6) 10 ' 0,23 0,04 4 20 · 315 340
168- 210
12 .10 6
O,18- 0,5
0,09
O,25 O,3
480
т
I O'32 O'351
260
231
18 '10 6
0,18
0,1
(10,8 14,4) 10 . O,15 O,18 0,1 O,23 O,27 340 370
125 1,43 10 ' 0,045 0,032
60 (11 1 2) 1 0 6 0,098 0,091 120 160
125
(2 4) 10 '
O,25 O,42
O,OI
0,05
0,63
1&7
Размеры капавок и зазоры лабнрипТ!lЫХ
уп. отиений рекомендуется подбирать меТОДО;,1,
изложенным в работе [6]. ФОр'>1а кольцевых
выточек лабиринтноrо уплотнения оказывает
малое влияние на качество rерметичпости уплот-
нения этоrо типа. Из различных вариантов
O,2 o,JI1I1 форм выточек для сжатоrо воздуха рекомен-
дуется вариант, изображенный на рис. 6.39, д,
обеспечивающий лучшие результаты по [ерме-
тичности и теХНО,lоrичности изrотовления [6]. Лабиринтные уплотнения обла-
дают высокой надежностью, имеют пебольшие потери энерrии на трение
в уплотнительном узле, однако утечка рабочей среды в них относительно ве-
лика. Конструктивиая схема установки лабиринтноrо уплотнения приведена
на рис. 6.40.
Рис. 6.40. КОНС1'руктивная схема устаиовки лабириит-
иоrо уплотнения
дает са !ОсмазываlOЩИМИ свойствами, уплотнения иа ero основе нашлп приме-
нение для особо тяжелых условий работы (высокие давленпя и скорости, широкий
диапазон рабочих температур окружающей или рабочей среды).
Для изrотовления манжет обычно используют кожу, обработанную дубиль-
ньшп веществами и пропитанную восКом или синтетически:\ш реЗIlиами. Уплот-
нения нз кожи рекомендуется применять при температуре не выше 80 85 ос.
Кожа обладает свойством фитильной смазки, что снижает коэффициент треНия.
Однако при хорошей подаче СYlазочноrо материала, коэффициент трения уплот-
нениЙ, изrотовленных из. кожи, выше коэффициента трения уплотнеииЙ, изrото-
влениых из резины.
Композиционные материалы рекомендуются для режимов работы с высокими
требованиями к надеЖНОСТИ rерметизации и долrовечности. В настоящее время
стали применять композиционные материалы на основе фторопласта и наполни-
телей из rрафита.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
6.4. МАТЕРИАЛЫ УПЛОТНЕНИЙ
1. Абрамов Е. И" I(олесиичеико К. А., Маслов В. Т. i:Jлементы rНДрОllривода. Киса:
Техннка, 1977. 320 е.
2. Башта Т. М. Машиностроительная rндравлнка. Справочное пособне. М.: Ма ши-
ностроен ие, 1971. 664 е.
3. rуревич Д. Ф. Раечет н конструирование труБОIlРОВОДНО" арматуры. Л.: Машнно-
строение. 1969. 887 с.
4. Детали машнн. Раечет и конетрунроваии . Под ред. Н. С. Ачеркана. Т. 2. М.:
Машнностроенне, 1969. 432 с.
5. Кисельников в. Б. Пневматнческне прнводы н аппаратура ,лектроспарочноrо
оборудовання. Л.: Машнностроенне, 1978.200 с.
6. Макаров r. в. Уплотнительные YCTpoi1cTBa. Л.: Машнностроенне. 1973. 232 е.
7. Башта Т. М., 3айчеико И. 3., Ермаков в. В., Хаiiмович Е. М. Объемные rндравлн-
чсскне приводы. М.: Машнностроенне, [969. 628 с.
8. Фреыкель М. И. Поршневые компрессоры. Теорня, конструкцин и оеновы проектн-
ровання. Л.: Машнностроенне. 1969. 743 с.
Материал уплотнений выбирают с учетом следующих факторов: характера уплот-
няемоrо соединения (неподвижное, возвратно-поступательное или вращательное);
режима работы (скорости и интенсивности рабочнх движениЙ); даВ.lения рабочей
среды; те:\шературы окружающеЙ и рабочей среды, требований к reP:-1етичности
и долrовечности; коиструктивных параметров соединения и др.
В табл. 6.12 приведены физико-механические свойства различных матери-
алов уплотнений [6].
Ниже приведен ряд рекомендаций, составленный на основании работ [1, 2,
6,7,8], которые необходимо учитывать при выборе материала уплотнениЙ.
Резиновые уплотнения обеспечивают надежную работоспособиость в отно-
сительно узком интерва. е температуры. Их долrовечность снижается при по-
вышеиных давлениях рабочей среды и иедостаточном смазывании трущихся
поверхностей. Быстрому выходу из строя резиновых уплотнениЙ способствует
прилипание их к поверхности металлических изделий, при этом значите.1ЬНО воз-
растает усилие, необходимое для страrивания подвижных частеЙ пневматиче-
ских устройств, и повреждаются рабочие кромКи уплотнений. Наиболее эффек-
тивным методом борьбы с прилипанием является создание на резиновых деталях
уплотнений защитных покрытиЙ IIЗ фторопласта или друrих материалов,
не склониых к прилипанию, применение комбинированных кольцевых уПЛОТ-
неиий или покрытие металлических поверхностей.
Фторопласт-4 рекомендуется применять в пневматических устроЙствах,
rде от материала уплотнеиий требуется высокая тепловая и химическая стойкость.
При этом следует иметь в виду увеличение ero Мяrкости с повышением темпера-
туры и текучесть на холоде.
НедостатоК эластичности фторопласта обычно Компенсируют комбинацией
ero установки с резииой или поджатием пружиной. Из-за этоrо иедостатка фторо-
пласт-4 ие рекомендуется для изrотовления самоуплотняющихся уплотнений при
невысоких давлениях. Уплотнения из фторопласта при сборке рекомендуется
смазывать, что снижает коэффициеит трения. Как правило, уплотнения из фторо-
пласта-4 не обеспечивают надежной rерметизации при длительной эксплуатации
из-за нарушения rеометрических размеров.
К недостаткам фторопластовых уплотнений относится также плохой отвод
теплоты от места коитакта (это особенно характерио дЛЯ пневматических уст-
роЙств с вращательным движением уплотнительноrо узла), что приводит к пере-
[реву трущейся поверхности уплотнеиия и быстрому изиосу.
rрафит можно применять как в Чистом виде, так и после ero пропитки мас-
лами, синтетическими смолами, медью, свинцом, баббитом и друrими леrкоплав-
кими сплавами металлов. Вследствие Toro что rрафит является инертным матери-
алом, хорошо рассеивает теплоту, выдерживает термические напряжения и обла-
168
r лава 7
ПНЕВМОЛИНИИ
Внутренний диаметр трубопровода опреДeJIЯЮТ по формуле:
d == V 4Q .fL
nw Р ,
7.1. ТРУБОПРОВОДЫ
rде Q расход воздуха; w скорость воздуха; Ро; Р плотность воздуха соот-
ветственно при нормальном атмосферном давлении и при давлении в трубопро-
воде. .
Оптимальная скорость движения воздуха в трубопроводах зависит от мноrих
факторов, в том числе от их размеров и Назначения.
В маrистральных трубопроводах в зависимости от их протяженности, рабо-
чеrо давления и расхода воздуха скорость воздуха рекомендуется принимать
от 6 До 12 м/с. Для предприятий с относительно малой протяженностью маrи
стральных трубопроводов (до 300 м) при давлении дО O,6 0,7 МПа скорость
воздуха допускается принимать выше 10 15 м/с. Величина потерь давления
в маrистральных трубопроводах при прохождении сжатоrо воздуха от компрес
сора до потребителя не ДОJIжна превышать 5 10% рабочеrо давления.
Для подводящих трубопроводах, соединяющих элементы пневмопривода,
рекомендуемые максимальные скорости движения воздуха составляют 16 40 м/с.
Меньшие значения скорости принимают при более высоких рабочих давлениях.
Уменьшение скорости воздуха при тех же величинах расходов может прив:сти
к увеличению проходных сечений трубопроводов, пневмоаппаратуры и устроиств
и неоправданному увеличению размеров и массы всей системы. Приближенно
потери давления в жестких трубопроводах и в резиновых рукавах можно
определить по HOMorpaMMaM (рис. 7.1, 7.2) [4]. Пример пользования HOMorpaM-
мой на рис. 7.1 показан штриховой линией. Если расход Q 2 м 3 /мин, а давле-
ние р'== 0,4 МПа, то при внутреннем диаметре трубопровода d T 19 мм потеря
давления составит 0,002 МПа. В правой Части HOMorpaMMbI на рис. 7.2 даны по-
тери давления на 1 м ДЛины резиновых руковов при давлении воздуха 0,4 МПа.
Левая часть HOMorpaMMbI дает возможность определить потерю давления для
рукавов длиной 1 30 м при давлении воздуха O,I O,8 МПа. Напри.мер, если
при давлении 0,4 МПа расход воздуха Q == 2 мЗ/мин, а внутреннии диаметр
рукава d1' == 19 мм, то потеря давления на 1 м длины рукава составит примерно
0,0018 МПа (см. штриховую линию на рис. 7.2). Перенеся точку, определяющую
потерю давления, в левую часть HOMorpaMMbI до вертикальнои линии, соответ-
ствующей давлению Р == 0,4 МПа, и перемещаясь по наклонной линии, можно
определить потерю давления для друrих условий (для р == 0,6 МПа f'l.p ==
== 0,0011 МПа). При длине рукава l == 20 м и давлении 0,7 МПа f'l.p == 0,02 МПа,
Потери давления на местныХ сопротивлеIIИЯХ можно приближенно опре-
делить по HOMorpaMMe на рис. 7.1, если пользуясь данными табл. 7.1 заменить
каждое из местных сопротивлений длиной трубопровода, эквивалентной ему по
сопротивлению.
Пневмолинин предназначены для транспортирования сжатоrо воздуха в пневма-
тических системах. В состав пневмолиний входят трубопроводы и соединения,
обеспечивающие разветвление пневмолиний, присоединение трубопроводов к ar-
peraTaM, устройствам и элемеНтам пневматических систем, соединения участков
трубопроводов между собой.
Выбор типа и материала трубопровода зависит от рабочеrо давления, ТбlПера-
туры и аrрессивности окружающей и рабочей сред, вида соединений труб, усло-
вий rибки и монтажа, массы и стою\юсти труб. Трубопроводы MorYT быть rибкими
и жесткими. Необходимость в применении rибких трубопроводов возникает в тех
случаях, Коrда нужно подвести сжатый воздух к пневматическим устройствам,
закрепленным на узлах и механизмах, имеющих относительное перемещение,
И.1И поочередно к различным потребителям от одноrо источника. rибкие трубо-
проводы удобнее для монтажа, особенно в труднодоступных местах.
В качестве жестких трубопроводов применяют обычно металлические трубы.
Трубы из меди, медных сплавов, латуни и аЛЮминиевых сплавов отличаются
вы окой rибкостью, удобны для применения на коротких участках со сложными
изrибами и при необходимости подrонки в процессе монтажа. Эти преимущества
в наибольшей степени проявляются при небольших диаметрах, поэтому такие
трубы применяют большеЙ частью до диаметров 20 25 мм. Трубы из цветных
металлов не требуют специальных покрытий против коррозии, однако стоимость
их достаточно высока. Стальные трубы применяют обычно для больших диаме-
тров. Трубы из уrлеродистой стали необходимо предохранять от Коррозии по-
крытием цинком, медью и т. д.
В качестве rибких трубопроводов применяют резинотканевые рукава, трубки
из синтетических материалов (полиэтилена, полихлорвинила и др.), пневмати-
ческие кабели, содержащие определенное число Синтетических трубок. Преиму-
ществом rибких трубопроводов из синтетических материалов является их высо-
кая стойкость против коррозии, небольшая стоимость, малая масса и удобство
монтажа.
Расчет трубопроводов. Размер трубопроводов в определенной мере определяет
качественные характеристики пневматических систем, особенно в части непроиз-
водительных потерь (потерь давления), быстродействия и т. п.
Трубопроводы следует рассчитывать в такой последовательности: а) опре-
делить ориентировочную величину BHYTpeHHero раЗ>lера трубопровода по задан-
ному расходу; б) определить потери давления по дЛине трубы и потери давления
на местныХ сопротивлениях; в) суммарные потери давления сравнить с допусти-
мыми, при значительном расхождении соответственно изменить диаметр трубы
и сделать перерасчет (выбранный диаметр трубопровода корректируют по сорта-
мепту); 1') рассчитать (проверить) на прочность.
170
Таб.luца 7.1
Длнна 1'рубопроводов, эквнвалентная велНЧНне местных сопротнвленнй
Длина трубопровода (м) при условном проходе
Внд MeCTHoro трубопровода, мм
сопротивления I 10 I 116 I I I I I I
8 12 20 25 32 40 50
Нормальное КО- 0,2 0,3 0,35 0.4 1,0 1,7 2.4
лено r 4d 17 24
Тройник 2 2,6 3,2 4 10
Задвижка 0.3 0,4 0,5 0.7 1,5 2,5 3,5
Вентиль нор-
мальный: 32 45
УrJlОВОЙ 2 3 3,5 4 4.5 5 6,5 8,0 10 20
Проходной 3,5 4 4,5 5 5,5 6 9,0 12,0 15 35 60 65
17l
6 '8. 1() 12 " 11 f/j 2 .! 8()' d."MM ·
D, МООМ
DOG008"':;';'11 /11 / 71Т 7/7 1 //ТП 11///,////
o,oooo;::s /1/ 1 / / / / / /1/ / / / 1/ ПТ7 /П / /./ / П
T/I/ /! ///// /1/l//7771////П
o,OO002 / / / / 1/ / / / / / 1 / /П / / / / / / / /П
=i /! / / / 7 / /1/ / 1 1// / / /1// / / / /7/
o,oooo 7 / / /1/ / / / / !/ / / / / / / / / / / / / / /
О,ООООб 7/ 1/ / /1//1/11//////11//////7
О,ооом / 1 / /1/ / / 7 /1 1/ / / / ;. / / / / / / / / / /
0,0001 I I /. / 1 7 1 /11/ / / 1 / 1 / 1 / 1 / 1 1 / 1
1I 1 I I I //1/ 1//
0,0002 ! / J / / / / jI / /1/ / / / / / 7// 1//17
'l tl4/ /71/7'7 //77/77/////17
О,ОООч I 7;J: 1 1 7 / 1 / 177 1 / 1 / 1 1 / / /
О .I' v .О ОБ з тrт 7 11/ / / I / / 1 1 /
,'J ..............f' / I 11 / I / I
g o,0008 J:J . r r
:!: 0,001
ci:..
'"
I/II// jl///}'/ ////}// / !l//////////I
0,002 /11/ // / / /1/ 7 711/ / /П 1/ / / / / / /П
1 / / / 7,/ / / / / / /п /ТТ / / /1 /7
0,00/1 7, I / / 1 1 1 / '/ 7 : / / / 1 1 1 1 1 / 1 1 / 1 / /
О,ООб 7 "i.. i I .1 r I / 1 I / 1 I /
0,008 .c=. т
,о, it 111 //1//// //,1// / //1/// /7/// //1/
0,02 I / / / / / 7 77 / / / / / / / / / / / / / / / /
...: / /1//[771777 1/ /////////!////
0,04 1 1 1 У 7 71/ 1 1 1 1 1 1 77 r 7 1 1 1 1 1 1 7
0,05 I / i 7 ,'7 1 I 7 I / / 1 1 1 /
0,06 jll 111111111' 'l'IIIIIII'Tr]i[fJrттr , 11!1':iI1 'Т 'ТТI'IIIIIIIIIII"I'I'I'[111
g; :g g;, :;..:::.. r--"}';:-Ir; t:a c:::,c::::, c::. 2
r::::;,... r:::::." " 'r::::; f")'t" Q;;) '" *I.t")
Q,UJ/UUIf
Рис. 7,]. HOMorpRMMR для <определения потери давления на ] м длины жесткнх воздухо-
проводов
Общая величнна потерь давления равна сумме потерь l,\ав, еНIIЯ на прямых
участках трубопроводов и в местных СОПРОТИВJIеНlIiIХ
;\.р .", ;\.Рт + '\: ,"lPM'
"",,б,
При выборе труб по прочностным характеристикам следует исходить не
только из величины перещшаелюrо давления, но и из ВОЗможности механическоrо
повреждения труб, условий rиБКI!, конструкции соединений и т. п. В основном
применяют трубы, для которых отношение наружноrо диаметра трубы D к тол-
Щине стенки б менее 16. В этом случае прочность ПрЮIЫХ отрезков трубопрово-
дов, наrруженных внутренним статическим д:шление l, может быть определена
сле,,\УЮЩЮ! образо:'>! [2].
172
<' '::" ".
p,Mf1rJ
2,5
2,0
7,6
1,2
1.0
O,
8,63
0,5
0,'+
0,3
0.g25
0,16
0,72
0,01
0,06:
O,O
0,025
О
1:::2;'
::.."
..,,",
r:{:
::a::
:E
= :
Q. с. '-i
":.'"
с"Со
::с
:ro
t
« со
:: g
Со""
с",,,,
c2,t:{
::;8
«<'1 .,
" ,:.
:11"
:s:
=
8>' D::
,_ Со:::
="
C t::
:t: :i
о
.:Х: _
.....:s:: :>:<::;
"Со
. с\1
V CL.E- ><
:: "'"
=Cl':{
.ratf
/7!m1
"' cd
. . ,""- lC)
J i 1:'<: l ,
.["k ,:'..): > .... '"
'l! '! ii ['1 i ........
, ......с. ==ht'. с:;:. '"
lC)
",,-
'"
:--... ",,-
%
<::> <:о
у
L
.::
<:i '- 1,
I "- I
........ I , i I
l ,jJ..' '"
'3C;:
, ;о
"Rт '" 'П, "" '
'1...... " " , ! ....... 1
"- t.......i К!....... "-
<'".
.I'-< "R S
'<9
[, i i ,..:.;!.Sf('
[+ c-........
r !' J ,
""-
,,
""""
""- <,;
1
.
!
V6
"'\.-.""
""""
.<::,""
""""
""- ",,-
%
""
I ""
i
!: ""
,.
i
i r
1"-...
,
:с:
'"
'-
/
.
.J2I
111
I I I
R i)1 П; ! I З:: ;,;
k\ D .
"' s:s %% "" "" t>..
с,>",,- c,> <::> .
""
",-
"1
173
""
,.:
i
:s
f..
"
..
=
'"
'"
"
:2
..
о.
t::
u:::, 0:"" 6..Ы gcL
tJ: ...=
"О:'" u;;E"
"'2>: ... ...
">:\0 ="''' = : ;
= \0"'\0
"...'" "''' О.
; o.uo. 2 :3
..."\0
"С" tJ::i-" 0..'10
=::t .Q1:tI t: Сi-">-C'I"J:=
p:j[1 .e. " 'gog.
'"
!Ii ='" o. !Ii = t t:: .D
'8:i u ",,, >: се Cl)f-o<'3
>::2 u с i-" tJ:: о-
:a ... '" " :а ;;
"'2'"
IO .е. \0;:1: 'IO g :s::
o..o..>'>.t;: c>'o.. >'::Т<сi-"UС
t:: 0." :а о..Жi-"СС;:s::.
bu:2:2c ......= b':euct::u
t::Ц" .D -i .....Ь. .....
1 =;>,С '" ::;о о"" '"
"'о. :r:
о '" о. Х :r::r:
Ц= b"C'1x со со ""
b ", u -о .ХХ Х
"1'0""<1' .. ""
U:S:::I:g O .::;0 :=1:\IC'1
O"' "'o. ..ХХ :r: ьь
Н=: 0..21-- =-=оt.O со ""'" Ь
о и С'1""'" x .t::l
t: o..t:: i-" З(j .. .......................... ::;O
5 :s:: "'ci l::g: o:r::r::r::r: :r: co
,.Q t:: = ,.QooOOt'--t'-- ",,""
:а ". I ..><>< ",,:r:
ro м t:Q ::S:: о.. ",ХХХХ ХХ
f-oCl)QСCl) i-"Ьt.OОN 1--000000 соф
U\O::s::.:I:ro uu.,."' Uoo........... 00
"
"'
"
ь
cr) с'1 а:)ь
Х :t:::
:r:
о X
....x;:
b о
>< с'1 С'1.. М
соХ .::;O>Q ......::;0.....
оЮОМС'10С'1ФО
.:t:t:t:t S::t:t
,rt'--ООr---ОООО'lJt'--оо
XXXXXXXX
O 6
ь
""
:r:
со
..
"
..
"
Q,
t:
"
\О
,.,
О.
...
"
о:
'"
....
"
'"
..
"
'"
...
"
;i;
со
'"
=
...
u
..
о.
"
...
'"
со
"-
со
:><
174
'"
=
о.
'"
...
'"
=
=
'"
'"
'"
'1:
6 bo.
t:: f-o t:: С
» д..:-&
'" С"
'" ....С
:< = "
'" "С
'" 1-0
С =gi-"
t:: tJ:: g.
I ";)
tn gJ
t.CU':I ф:\о о-
.. .. ..о..ф t::
C"IC'1I:")i-"t;:><с
t'3
t::l= 0.:2
I
= =:I:= =t::
iВ c.:' ::;O
o..ro tJ:: t:Q
i-" ro
>':1:." t: <O
;;12 :<ФН
1:2 iВ : с>.
tO:S: ;u
;:
:S::o.. 5 \O
S-u=roi-"
Cl)ro = =
::S::O оо..ЖuС
t... 1-- t:: :I::I:
ffi g
0..; С
g.D:: @:I:o
:=\0 ro .. 5
= 1 еЖ Cl) ,.Q:I:
о::' "t:3 =
tO О = ::r cl)
C"I '"1' ::s::
о C D:: а
:t g. ro =
Q,. о ;>.
о.. U . О
.......(l):t(l)......
E "'a
Q;' ":а,, "2"
...........:t о.. = ;:я ro.в.
=I
'"
=
=
'"
'"
'"
t::l
'"
"'t::
::;O
'" .
"''''
=",
=
"''''
"'...
о.:а
'1: с
= ....
'--=
с>.
I
""
.,.
I
:2
:s
1:>1 о: .;,
"" :2
1::: "" .,
ф о. =
о. ...
'1:'" '" '"
"", ;; :2
,,:2 '"
" '" '" '" =
0.= = = "
",'1: t U:lrJ '1: ...
....
"""" .,..,. . ""
:а:а '" 1 1 "" :iI '"
; ;; q = =",
!Ii = .
";>, S" """" ;>, '" Ef""
,,5 а o.a ",
I:\::I:aO(l)
:t...... :r: ",Ь =
" ' 'со
U rot"oo
'" ,3 \; I
'" '" :<""
:а ","'",
::5Фф 2"'''"
="'''" = "'со
I ='" =0.
"'"' "'''
",О"" "'= I-ob
...",ф ","= i:: u
u OC'J ="'",
0.'" ",>: .... О
С 1-02= ",,--
"' "Ь "'''' .... :а2
"''''u ,,;>, "'=
» O » ф
0.",-- о.":а
Ь o( Ьа=
.,.
ф
I
со
= ф
"' о
= '"
'"
:а "'ь
"" z.u
o..(l)roO
bEfeb
о.
:2
'"
=
'1:
'"
'"
=
"
...
u
о.
'"
:2
'"
'"
р.
""
:а '"
= =
a
:r: b
"
"о.
",'"
",:<
"'
0.'"
"
=
'"
"
'1:
"
'"
"
о.
С
"
'"
;>,
о.
...
'1:
=
со
1=
""@
'"
...
о."
...
'"
:2
"''''
==
'1:=
Ef
...
2 "
=...
"' ""
;>, ""
о. . I
",о""
.,..'" .
"''''0
. I I '.......
О o..o..roC'1
XOObt'--
", :<""I
::5 rfM>::::;
;S;
Ою
S (l)b
lj t---
'" = gi5
:а I ro:I:
\О ;g .......
»t:{ о.. М
о..ожо=
b"'::!o.
66
о.С
С
",12
»=
0.=
... '"
'"
;>'''
>:'"
... '"
"о.
"'...
'"
0."'"
'g
g.
Ь",...
:t ro 2Ь..Ь ж
<'3tJ::<'3=::t =: .Q U tJ::<'3
g t b
tr)<'3.в. ,.Q-=Q:Оroо '\0<'3'0
Ж-=О ОО= :t ф <'3
,..ut::.0=u=:I: ""= о..цо..
oOa:t= :I::to..Q<'3 O'\O
:s::C >< b g=o
t ,i;g& g
;Е g -= t$' ;E:s::
=O= O O OO t'30:;t
u g5>:::u5; :S:::I:;
ro o..0Vo..V:a::S:::;::M ::1'
. Ж \О =
» 1.!:: (l)!:'E::s: V »:>-'::1' о о »o..
со g.u ; t:: g.
, '" '
о.. 000=<'3
ж :t=('t)
"':.:"'''il:S"o
...2">: "'C:
Q;g;>.<'3 :S:
tJ::<'3f-o :t tJ::
b i (l):t
0\0<'3\0= O
b $'»ffi<'3\O=
t...\Oo s :s::'g
('t) о о о ФО о..
== b lf:)b
::s (l)QO:I::I: C)
\O »
;>.::rM >< ФМ
o..:I:VO::SObro O
t---;::;; ь o..t... u t---<
а>
:r:
.со
p.
>QX
"",,"
CO
со .Ь
a>'"
:r::r::r:
.,.со""
""
хХХ
""""со
o o
.....00 ЬЬ
00
;;; . ;;;; Ь
о о ф
.:r: ХХ .;;
t'--oo Q..
:2 х ;<
;;; .,. .::;0 . ЬСО О
о °OOlf:)O .C'lф
......:t:t:t S::t
,д Mlf:)M ['--ОО 0000""<1' 00
XXXXXXXXX
lf:)ОООООС'1С'1фr-....
U.................. О О............. О........
""
u
'"
ЬХ
о",
s: >li>li>Q
.....
1""o0LQlf:)lf:)
ф..........................
0:r::r::r::r:
,.QООффф
xxx
фф"1'С'О
Uoooo
'" -i .Dx
'" ::;о "'0
о х "1'
ё ><;; &
U .0 Х
1:;:: ..; о
u .-< 0""::;0
'X "" Х
OLQ &LQ
C'1 "'" o ......
QU -i ................-i
'" ci°ug: '" -1::
---:;;;X E:X
LQO OO
uu.,."' u '"
.Dx
"'0
.,.
.D
'" .
Х
о
0""::;0
'" Х
-x
о",
.,:
'" .
E:x
"'00
U '"
L-5><"
"'0
.,.
.D
'" .
Х
о
0""::;0
"" Х
.x
о",
.,:
'" .1::
X
"'00
U '"
'"
о:
=
'"
'"
'"
'1:
= '"
'" '"
:2 о.
'"
о.
'"
r::r;= I ;f
f;! I
= ",:2
;< о (l) O ro
:t tJ:: (l) C'1t::
tJ::(l)
:;t o.. o
.. ..:
:I
; '1::2::;O iВ
= ;:яtf) :>1
c g.g. o
... "
:а=
С
....
о: "
1-0
"
о: iВ
0."
С"
'"
"''''
='"
о:
'"
"'"
::g.
t::l= =
=I
11
Q,
, '"
"'о.
g
с '1:
g
"
z.8
=ffi
"
"
"''''
='"
='"
'"
"
'" '"
=I
Q,
'"
"
:<
....
'"
'" '"
=0:
=
'" '"
"'...
0.",
'1: С
= ....
'--=
с>.
'"
=
=
'"
'"
о:
...
" "
= о.
'" С
'" "
о. ....
E
Q;' ,,:а
= о.
I
.,.
0.=
...:<
"'=
:2",
"'...
="
'1:",
=
",,=
:aS"
=0;
!lig
-1
",о""
.,.."" .
... o
I!SI
",>:
",,=
"
...
о."
...
"
:1
",,,,
==
'1:=
S"
""3
...
!Ii
.1
"'''''''
.,.."" .
...",,,,,
I
""=
'"
...
0."
...
"
:!I
"''''
==
'1:=
Ef
""
:а"
=...
"'
-1
",о""
:r:;::::o
I
"'=
'"
...
0."
...
"
:!I
"''''
==
'1:=
S"
""а
...
!Ii '"
.1
",о",
:r::: o
1'" I =
LC c:
О U
с..Ж ><0
::::: :a t
a
roU:I:(l)
ro tr:
:t "1'
I
:t t:;: = Е- '.ф
::E tJ:::::"";
-,8 1"
:ё ci
I
t--
'"
0.=
...>:
",=
:2'"
",t)
=
'1:'"
=
",,=
:аЕ!"
=
'" ,,""
"'''''''
.1
"'''''''
:r:
6 (l)o:S=
"'::q
",="
д;6
:tro:t
g,:g 1"
S ;;
g.g,:I:ф
.в..о.. ф
::аФ ь
\О U u
;>,'" ""О
&
''''
"=
.... ""
" "
" >:
:а ""
; t
"=6
а..",
\o :s:
:a 8=b
"g; i5
0.5"...,--
Ь\О :S: ц.......
'"
ф
1
со
'"
...
о
'"
о.
С
'"
:а ;:;",
l:a
t'-oo;
t
="" >:
:а at---
'O::;::UtJ::
e%
b"' ,--
"
=
'"
:а
=",
"':а
"'..
g
З
X
66
"'==
"''1:'1:
т,,"
фаа
" 1
'" t--
:S:
U:t(l)(l)........
:a :a:ab
\O u
8. e
t--- ::e.......
цо.
(l) .,,
:а о IO
3 I
З
uX:tt--.
=со
:n t---
'" = "u
б: e
Ь a:2
175
'"
"-
"'
'о
<:!
t'
"
"
'"
"'
"
'"
"
Q
t:;
176
'"
'"
'"
'"
'"
'"
:Е
о.
1::
е;
'"
'"
о.
'"
'"
'"
'"
'"
е;
'"
'"
t::t
:Е
:Е
о.
'"
:Е
'"
'"
Р-
'"
О
'1:
О
'"
О
О.
"
О
>о
;.,
о.
'"
'"
t..-:-::.b..
"' '"
:E '"
'"
1--';: ...
Q:E[:"
"'ДI::
'"'
О"'",
13:<::2
'-;'::11
"'00(
::s:: 1--0..........
О"',...
:s....... .......
'о ::s:: >-::S::
б: а
""""0(
-'"'
Р-ф
"'
...,
"i
:2
O:
_Р-
'"
о( -
"''''
'"
'"
е;
'"
'"
о(
'"
1::
'"
О
"
"
'"
'" '"
"''''
е;",
"''''
"''"
0.:11
0("
"'''
"-'"
I
11
с>.
I
"''''
"
'"
0."
'"
"
:2
"''''
"''''
0(",
Ef
""е;
:110
",'"
:<: ;:
-1
",О""
.,.. <D _
"''''0
,,'"
д'"
",1
0(",
"'
:2,",
:11,...
\о l)
"О
0..
"
"
О
'"
е;
О
Х :11
:::
",со.
:zjt....
!;:.
",'"
'" '"
,...
",'"
'"
o(
0:2
'" '" О
",О",
'" 0."
",""
'" '" '"
:SД ::
"tJ",
"о'"
::S::::t о..ю
I
о'"
"''''
'"
0."
'"
'"
:Е '"
'"
0('"
Ef
""е;
:110
",'"
;.:
» О
О.....сУ:::
"' I
:r:",,,,,
:11
\о
»
о.
'"
"
:11
'"
"
:1I
'"'
"'1
i':'...
"'ф
.;...
'"
'"
с
"
:;:;
.::-
:а!-'-<
\OU
»0
0."-
,...
, , '"
'" о( '"
"''''",
\)'-",
ж
@'о..ro
,-"о(
1'"
","
'"
"
'"
0."
'"
'"
:2
'" '"
"''''
0(",
::f
"";:;
:110
",'"
;.: ;:
.1
",Ои;
.,..0 _
o
"'",
д :11
t' '"
::;::'ro
'"
'" '"
,..."
ч
"'о(
:20.
"
'"'"
12'"
",»
е;е;
",О
О"
'"
Е'"
'"
"'
,...
",e.
»:2
0.",,,,
[----O
00
<D
'"
<D
.о
'"
'"
6
'"
о(
О
е;
О
Х
'"
"':'а "':t:'a
::s::
0:з d):::;; f-o ro
I--:I: :S
Q:I:I-- UI--
ф
Ц
ro :::::0:::::
EMo ;....::
00 i (1).......
:S: d).....: t---
...:st:Qt---<u
:I: tJ........u::s:::I:
;>,= Q::E'"""
; ;
t::t t::t
""
'"
<D
:11 _
'" -со
o
t::t"
-о: "-о: -
" <D
- '-
o:s=
"," -O:
i:1-o:
"'Н';
12 12 ::f';::<D
e;e; ""
-о: ",-o:-o:t::t
а
<D
-ф
>.u;
t;;u
Ii:]
'"
"'''
'"
0."
'"
"
:2
'" '"
",,,,
0('"
Ef
""е;
'"
-1
"'''''''''
:r: Ф -
1'"
'"'1€
"
'"
0."
t
:2
"'ro
"''''
0(",
Ef
""е;
:11 О
",'"
;.: ;:
-/
",О""
.,.. 00 _
"' o
"
:11
'"
'"
'"
'"
О
"
"
Q)
со.
h
"
:11
'"
Q)
"'
"''''
",,,-
:21
Qu;
е;",
"'''''
00
:1If--
\ou
»0
о.с.,
b
8
roO b
м :I: (1)'0
1-- ffi 5
12"'''>0
Ь О О
1;:(.)1--0
rod.>0:2
с t о.-
i-" (l) ..(1)
О "''"
::S::
:I:;s::::ZSC'l
:з=З
'" '" '"
»:g...
Р..ё)t-.<::S::
r----I;:()
"':k cOtD
:?2 -O:
"-о:..:
(l) (1)..
:?
-o: :;: -о:
;;:-О:ф'
'-
-;; ::i
::;J -O:t::t;';
:Е -0:,,; _
Q.. LQ
e;t::t ..:
-о:iO-о:t::t;';
ClI"1 :s::'
::S:: yt--<
:t--.......... о
d)""'" Р..\О
I;:
>о
'" '" О
0000
0.'" :2
" u; о.
81i:
О" о.
(l) 1.0 d)
's:: ::s::;::.
.....>.u w
; Б.о..
o..ro Cl):S:
Cl)ooCt)1--
o..ro ro::s::
со О. '" :2 '"
'!:]
00",
O)
'"
0."
'"
'"
:2 '"
"'",
"'",
О(Е!"
,'" е;
дО
'" '"
;.: ;;
б: - 1
",О""
.,..... -
....."'
'"
:11 12
'" е;
'" '"
::s:: 6)
О "''''
I
ClI;s::t::C'1
о......цоо
t::::
XOO
:S""'"
:11 т,...
\о ro::s::u
» "'о
P..('I')::S::
b"':2
Характернстнка рукавов н трубок резнновых
Внд
трубопроводов
Рукава резино-
вые напорные
с НИТяНыМ YCH
леннем HeapMH
рованные
(I'OCT 10362 76)
Рукава резнно-
вые напорные
с текстильным
каркасом
(rOCT 18698 79)
Рук ав а резн но-
вые н апорно-
всасывающие
с текстидьным
каркасом неарми
рованные,
[ОСТ 5398 76
Трубкн резнно-
вые тех ническне.
rOCT 5496 78
РаЗ'-lер, мм
Внутренннй
диаметр 4 25
Виутреииий
днаме1'р 10 63
Вну1'ренниil:
диаметр Jб 325
внутренний
диаметр 2 40,
толщина стенки
1,3 8
Давленне
Предельное ра-
бочее давленне
О, 1 2,5 МПа
Рабочее давле-
нне (статн-
ческое) 1,0 МПа
Рабочее давле,
нне 0,3
0,5 МПа
Рабочий вакуум
0,08 МПа
Условная проч
ность прн рас-
тяженнн 4
5 МПа
Таблица 7.3
Прнмечанне
Рукава работоспособны в рай-
онах YMepeHHoro н тропнче'
cKoro климата при тсыперату-
ре от 50 до +90 ос, в райо-
нах с холодным климаТоМ
прн температуре от 60 до
+90 ОС. Температура рабо-
чей среды (воздух, нейтраль-
ные rазы) 01' 50 до +60 ос
Рукава работоспособны в рай-
онах YMepeHlloro (температу-
ра от 35 до+50 ОС) н тропн-
ческоrо климата (температура
от 20 до +55 ОС), а таКЖе
в районах с холодным клнма-
том прн температуре от 50
до +50 ОС. Температура рабо-
чеЙ среды (воздух и инертные
rазы) от 35 до +50 ос
Температура работоспособ-
!юстн в районах с умеренным
клнматом 01' 35 до +90 ОС,
с тропнческнм климатом от
lO до +90 ОС, с холодным
клнматом 01' 50 до +70 ос
Температура от 45 до
+90 ос
Пластмассовые трубопроводы
Таблица 7.4
Внд I Размер, мм I Давленне I прнмечание
трубопроводов
Трубы напорные Наружный диа' Макснмальное дав, Предел текучести
нз полиэтилена метр 10 630, ление воды. МПа, при растяженни Не
(rOCT 18599 73) толщнна стенкн прн темпер атуре Менее 20 МН/м' дли
2 25 для труб нз 20 ос для труб тн- труб из полн,тиле-
полиэтнлена высо- па: На высокой плот-
КОЙ пл отиостн; иа- Л леrкоrо Иости 9.5 МН!м'
ружный днаметр 0,25 для труб нз пl)ли
10 160, толщнна СЛ среднелеr- Этилена низкой
стенки 2 20 для Koro 0,4 плотности
труб нз пол иэти С среднеrо
лена ннзкой плот- 0,6
I ности T тяжелоrо
1,0
177
Внд
трубопроводов
Продолжение табл. 7.4
Минимальное разрушающее давление в трубе
а в ( f + 1 )
Рр == J... ( .!!... ) 2 + + 1 '
2 6 б
rде d внутренний диаметр трубопровода; а в временное СОПрОТИВJ!ение
разрыву.
Рабочее давление
Рраб == Рр/nп,
rде Рр минимальное разрушающее давление; nп запас прочности.
Запас прочности выбирают в зависимости от наЗНачения трубопровода
(обычно в пределах 3 6) [1].
Для тонкостенных труб (D/б 16) минимальное разрушающее давление
2бав
Рр == .
Размер, мм
Прнмечани
Давл нн
Трубки из попивн-
инпхпорида ПБ-2
TY6-05-021-204 73
ВиутренниЙ
метр 2 50,
щииа СТеНКИ
5,3
Номинально дав-
ление эксплуата.
ции дл я трубок с
внутреиним дна-
метром до
12 мм 0,6 МПа,
свыше 12 мм
0,2 МПа. Допу-
скается кратковре-
МеННое повышение
в 1,5 раза номи-
нальноrо давления
трубок при ,Ке-
плуатацин
Внутреииее дав-
леиие прн разры-
ве прн 20 ос ДЛЯ
трубок с номниаль-
ным давлением
0,6 МПа 4 МПа,
для труБОI< е номн-
нальным дпвле-
нием 0,2 МПа
1,4 МПа
диа-
тол-
O,8
Трубкн преднази а-
чены для смазоч-
ных и сМаЗ0ЧН()
охлаждающих сн-
стем металлорежу-
щих станков, рабо-
Тающих в климати-
ческнх зонах СССР
и в районах с тро-
пическим клима
том
Осиовные данные, характеризующие трубопроводы, приведены в табл.
7.2 7.5.
Таблица 7.5
Неразъемные соединения имеют преимущества для трубопроводов, не требующих
демонтажа. Их выполняют сваркой встык (rазовой для стальных труб с толщиной
стенКи менее 3,5 мм и электросваркой для стальных труб с толщиной стенКи
более 3,5 мм) и пайкой (для медных и латунных труб). Применяют также соеди-
нения со специальными втулками с прямым и косым обрезом, с раздачей конца
-одноЙ трубы на двойную толщину стенки трубы (рис. 7.3). Использование втулок
с косым обрезом предпочтительнее вследствие понижения напряжения в поверх-
ностном слое трубы за счет распределения их на большую длину. Трубы монти-
руют во втулке с зазором между торцами, равным толщине стенки трубы. Длина
втулки обычно равна 50 80 мм, длина раструба при раздаче трубы примерно
50 60 мм.
На рис. 7.3, е показана схема одноrо из возможных соединений труб пайкой
с применением самофлюсующеrося припоя в среде aproHa. В конусных концах
муфты выполнены отверстия, против которых на внутренней цилиндрической
поверхности муфты проточены кольцевые канавки, в которые закладывается
припой. Диаметральный зазор между муфтой и трубой выбирают в пределах
O,O.5 O,1 мм. Подлежащие пайке концы труб зачнщаюТ и вводят в муфту, затем
место соединения HarpeBalOT в среде aproHa до температуры плавления припоя.
Для этоrо применяют индукционный HarpeB в высокочастотном поле, вследствие
чеrо зона HarpeBa может быть сведена к минимальной величине. Для замены уча-
стка трубопровода в эксплуатационных условиях соответствующие муфты Harpe-
вают до расплавления припоя, после чеrо поврежденную секцию удаляют и впа-
ивают новую, используя те же муфты.
Применение неразъемных соединений позволяет значительно уменьшить
массу трубопроводов в сравнении с разъемными соединениями.
Характериетика пневмокабеля
Марка
Пневмокабель
ТПО
В уеловнях повышенной
влажности, механических KO
пебаиий и вибраций
В условиях повышениой
влажности, при наличии J1er
ких механичеСIШХ воздейетвий
Для виутренних и наружных
открытых проводок иа траееах
с большим числом МесТ ВОЗ
МОЖИЫХ мехаНических Боздей-
етвий и при отсутствии в окру-
жающей среде веществ, раз-
рушающих броию
В условиях вредных сред, по-
вышеННой влаж:ности, при на.
личин большоrо числа Мест
возможных механических воз"
действий
Для внутреиних и иаружиых
ПрОБОДОК, в месТах возможных
Механичесн:нх воздействнй н
при отсутствии в окружающей
среде веществ, разрушающих
броню
Для виутрениих н иаружиых
проводок, во взрыво- И пожа-
роопасных помещеннях. в Ме-
стах возможных Механнческих
воздействнй, при отеутствии
в окружающей среде веществ,
разрушающих броню
При м е ч а и и е. В пиевмокабеле ТПВБr 7 труб, в оетальных 7, 12.
ТПОП
ТПОБ
ТПОБО
ТПББr
ТПВБr
Из поли,тилеиовых труб в
поливинилхлоридиой обо-
лочке
Из попи,тилеиовых труб в
поливииилхпорндиой об
почке в оплетке нз сталь-
ных оцннкованных проволок
Из поли,тиленовых труб в
поливииилхлоридной обо-
лочке, в броне из стальиых
леит е противокоррозионной
защнтой
Из поли,тнленовых труб в
поливииилхлоридной об
лочке. в броне нз стальных
лент в ПОЛИВIIНИЛХЛОРНДIIОЙ
оболочке
Из поли,тиленовых труб,
обмотанных лентамн нз Ka
бельной бумаrи. в броие из
сТальных лент с противо
коррозиоииой защитоЙ
Из поли,тилеиовых труб,
обмотанных полнвнннлхло-
ридными леитами, в броие
из стальных лент с протнво-
коррозиоииой защнТОЙ
178
Наруж-
ный диа-
метр и
толщииа
стенкн
труб,
мм
6Х1
8х1
8Х 1,6
6Хl
8Х1
8Х 1,6
6Хl
8х1
8Х 1,6
6Хl
8Хl
8х 1,6
8Х 1,6
8Х 1,6
7.2. СОЕДИНЕНИЯ
Применеиие
а)
о)
2)
Рие. 7.3. Схемы неразъемных соединений 1'руб:
а, б ео втулкой е обрезом соответствеино прямым и косым; в С раздачей одиоrо
конца трубы; е с примеиеинем еамофлюеующеrося припоя
179
Разъемные соеДинення
трубопроводов разлнчают по
типу применЯемоrо соеди-
нения (резьбовые и ф. анце-
вые), крепления трубопро-
вода к деталям соединения
(с механичеСКЮ,1 креП,1ением,
с использованием сварки или
пайки) и по способу repMe-
тизацни разъема (обжатием
трубы, обжатием деталеЙ со-
единений, с использованием
прокладки).
Соединения резьбовоrо
типа обычио применяlOТ д. я
труб с диаметром до зо
10 мм. С увеличеIJие ! диаметра повышаются силы, необходимые для затяжки
(особещro при соединении по наружному конусу и с торцовым уплотнением),
ПОЭТО IУ дЛЯ труб большеrо диаметра испо.тьзуют фланцевые соединения, которые
просты в изrотовленип и монтаже, а также не требуют высокоrо K. acca точности
н чистоты поверхностеЙ. Сменные уплотнитеJ/ьные Проклад:ш IIОЗНОЛЯIOТ делать
практически неоrраниченное чисЛо переборок. Для жесткоЙ связи трубы с ф.тан-
цем применяют фланцы плОские приварные и приварные встык. Если при монтаже
необходим разворот фланцев нли труб, то используют фланцы свободные на при-
варном КОJIьце или с бурто !.
Все виды фланцевых соединениЙ требуют прнменення прокладок, уплотпя-.
ющих место соединения. Материал и конструкцпю прок. адок выбирают в зависи-
мости от давления и температуры сжатоrо воздуха. Обычио для фланцевых со-
еДИНений пнеВ;\lатических систем используют мяrкие прокладки из паронита,
резины или картона. Толщину картона для прокладок берут в пределах 1
3 мм, резины в пределах 3 5 мм. Качество картонных прокладок ПОВЫшается,
если apTOH, предварительно вымоченный в воде и высушенный, пропитывают
олифои. При установке таких прокладок утечка значителЬно уменьшается. При
использовании. паронитовых прокладок их необходимо предварительно выдер-
жать в rорячеи воде, а затем смазать поверхность прокладКИ смесью из rрафита
и масла. При изrотовлении прокладок их внутренниЙ диаметр необходимо делать
на 2 3 мм больше BHYTpeHHero диаметра трубы, а внешниЙ равным диаметру
прижимноrо кольца для возможности контроля правильности установки про-
кладки.
На рис. 7.4 показано фланцевое соединение по [ОСТ 19535 74. Для уплот-
нения трубопроводов MorYT быть ИСПО.Iьзованы также фланцы стальные с шеЙкой
на резьбе на давление O,I I,6 МПа по [ОСТ 12826 67, [ОСТ 1245 67; плоские
приварные на давление O,1 2,5 МПа по [ОСТ 12827 67, [ОСТ 1255 67,
r ОСТ 12828 67; стальные приварные встык на максимальное давление 4, 10,
20 МПа по [ОСТ 12829 67 12835 67; стальные свободные на r;риварном
кольце на давление O,1 2,5 МПа по [ОСТ 1268 67, [ОСТ 12834 67; стальные
свободные на отбортованноЙ Т ру бе на давление О l' О 25' О 6 МПа по
[ОСТ 1272 67. " , , ,
На концах трубопроводов MorYT быть установлены фланцевые заrлушки
по [ОСТ 12836 67 12839 67. При необходимости продолжения трубопровода
заrлушки снимают и устанавливают на rлухоЙ коиец HOBoro участка трубопро-
вода.
Фланцевые замковые соединения (рис. 7.5) удобны для переносных трубо-
проводов, подверrающихся частому демонтажу. Их применяlOТ для труб диа-
метром до 150 мм. Конструкция этих соединений позволяет не отворачивать
Ii!д..1
'
Ar
>л
А""
A A
180
'/l 17 2
A A
8 ...;1;
/:>";
. )
PHr, 7,4, Соединение ф.п8ицевое
по rOCT 195З5 14 (тип 1
соединение концевое, тип 2
rоединение промежуточное )
rаl!ки полностью, а только ослаб.1ЯТЬ их с тем, чтобы можно было повернуть
фланец с прореэями.
Наиболее простым резьбовым соедииением является муфтовое (рис, 7.6).
Этот вид соедииений требует применения уплотняющих материалов, например
в виде пеньки, смазаиной свинцовым суриком ИJ1И бе.'1илами.
На рис. 7.7 приведена конструкцня шаровоЙ соединитеJ1ЬНОЙ муфты, которую
применя!От в тех случаях, Коrда трубопроводы не MorYT быть проложены по пря-
мой линии с необходимым числом опор или подвесок. IlIapoBbIe муфты допускают
уrловое смещение соединяемых труб до 15° без нарушения уплотнения и без
дополнительноrо напряжения от нзrиба в стыках.
Соединения по наружному конусу с развальцовкой трубы (рис. 7.8) при-
меняют в широком диапазоне давления, они хорошо работают в условиях вибра-
ции, компактны, леrки. Такие соединения используют для труб, изrотовленных
из раЗЛИЧНI,IХ материалов, их можно MHoroKpaTHo демонтировать. Так как для
развальцовки приrодны только тонкостенные бесшовные трубы, то рабочее давле-
ние оrраничивается прочностью трубы и с увеличеиием диаметра трубы сни-
жается. Развальцовку трубы 7IIOЖНО выполнять с помощью переносноrо приспо-
собления, что позволяет делать стыковку непосредственно на издеюIИ и облеr-
чает ремонт трубопроводов.
Соединения по внутреннему конусу (рис. 7.9) пр!шеняют д.тя тонкостенных
11 толстостеllIJЫХ труб с использованием сварки или паi!ки. Требования к точности
монтажа соединений по BHYTpeHHe IY конусу значительно ниже, чем по наруж-
ному. Прн сферическом НИIтеле допускается перекос соединяемых трубопрово-
дов до 5°. Моменты затяжки соедИIН.'НИЙ по внутреннему конусу в 1 ,5 2 раза
Iеньше МОЛIентов затяжки соединениЙ по наружному конусу.
Соединения с врезающимся кольцом (рис. 7.1 О, а) не требуют сварки !:ли
пайки. При стяrивании соединения врезаlOщееся кольцо обжнмается !! ero кромка
внедряется в трубу. При приыенении TaKoro соеДl!нения предъявляются повы-
шенные требования к точности диаметра п шероховатости поверхности трубы.
Соединение с врезающимся кольцом и радиальным монтажом (рис. 7.10, 6)
совмещает в себе принципы соединения с врезающимся ко.тьцом и соединения
с торцовым уплотнением. В отличие от остальных резьбовых соединений, в кото-
рых обязательным яв.тяется осевое смещение деталей при сборке, это соединение
выполняют без oceBoro смещения, что позволяет производить радиальныЙ мон-
таж жестких трубопроводов. Такое соединение Яв.'1яется более сложным и состоит
из большеrо числа деталей, чем остальные рассматриваемые соединения. Труба
закрепляется в соединении в результате внедрения в нее КрО IКИ врезающеrося
кольца, которое осаживается на корпусе штуцера или нажимноrо кольца при за-
тяжке rаЙки. При первой сборке для нормальноrо врезания кольца соединение
рекомендуется затянуть полностью, затем разобрать, проверить закромку на
трубе и собрать вновь, сделав, KorAa кольцо сядет на место, от 1/6 ДО 1/з оборота.
При соединении тонкостенных труб следует применять оправку, которая вста-
вляется внутрь трубы и препятствует ее смятию в месте врезания кольца. Раз-
борка и сборка соединения не влияют на ero качество.
Соединения с торцовым уплотнением (рис. 7.11) выполняют по rосударствеи-
НЫ'-I стандартам ниппельные по [ОСТ 4340 77, [ОСТ 4341 77 и штуцерио-
T01JЦoBыe по [ОСТ 5890 78. Прокладки обычно применяют медные или паро-
нитовые. В условиях повышенной вибрации более надежными являются про-
Х:'1адки из резиновых колец. Для выполнения соединений требуется строrая
соосность труб.
На рис. 7.12 показано соединение с конусными муфтами. Характеристика
стандартизованных и нормализованных соединений для металлических труб
приведена в табл, 7.6.
Для пластмассовых трубопроводов применяют соединения, конструкция
которых учитывает механические своЙства пластических масс.
Для пластмассовых трубопроводов применяются соеДИНеН!IЯ по наружноыу
конусу с наконечником (рис. 7.13, а), с уплотняющей rаЙкоЙ (рис. 7.13, б) на
давление до 0,6 МПа; с обжимным кольцом па давление 0,14l\\Па (рис. 7.13, в);
безрезьбовое соединение для резиновых труб на давление 0,14 МПа (рис. 7.13, е).
Этот вид соединения можно использовать не только для резиновых трубок, 1/0
А
181
Рис, 7.5. Фланцевое 1811.0808 соеДИНение
Рис. 7.6. Муфтовые соедииения труб:
а без КОНтрrайки; б с контрrайкой
;}
а) 6)
+
Рис. 7.7. Шаровая соеДИИительиая
lIуфта
а) 6) f,)
Рис. 7.8. Соединенне труб по наружиому коиусу с развальцовкой коица трубы:
а с проходником ввертиым; б с уrольннком ввертным; в с тройннком
0,\
Рис. 7.9. Соедииеиия по Внутреииему конусу:
а КОнцевое; б проходное
ф
а)
о)
Рис. 7.1 . С()еДllllенне с врезающимся кольцом (а) и врезаЮЩИМСR кольцом и радиальиым
монтажом (и)
Рис. 7.11. СоеДиНение с ТОРЦОВЫМ уплотнением
182
Рис. 7.12. Соедииение с конусными муфтами
Рис. 7.13. Соединеиия для эластичных
трубопроводов:
а по наружному конусу с наконечни-
ком; б по наружному конусу с уплот-
няющей rайкой; 8 С обжимным кольцом;
а безрезьбовое
.
,
а)
в)
E
2)
и для друrих эластичных трубопроводов при небольших давлениях. Конфиrура-
ция уплотнительной поверхности при этом может быть различной.
Известны и друrие конструкции соединений для пластмассовых трубопро-
водов (рис. 7.14). Ориrинальным является бесштуцерное соединение
(см. рис. 7.14, в), в котором эластичная труба уплотняется резиновым кольцом
и удерживается в отверстии кольцевым выступом цанrи. При демонтаже цанrу
необходимо подать вrлубь отверстия и вынуть трубу.
Монтаж рукавов в зависимости от rеометрических размеров рукава, рабо-
чеrо давления и друrиХ условий эксплуатации может быть выполнеН в Каждом
конкретном случае различными способами.
Для небольших давлений (до 0,3 МПа) рукава монтируют на ниппеле с коль-
цевыми проточками и обжимают хомутами (рис. 7.15, а). Рукава, рассчитанные
на давление до 10 МПа, зажимаЮтся между ниппелем и резьбовой муфтой
(рис. 7.15, б). Для систем с рабочими давлениями свыше 10 МПа рукав зажимаЮТ
между ниппелем и муфтой, которая обжимается в специалЬном приспособлении
(рис. 7.15, в).
Быстроразъемные соединения позволяют быстро и леrко сообщать и раз-
общать рабочие полости потребителей с маrистралью сжатоrо воздуха_ Соедине
ния содержат замковые устройства, которые обеспечивают механическое соеди
Нение частей трубопроводов и уплотнение стыка. Соединения MorYT быть без
перекрытия потока при разъеме, с односторонним или двусторонним перекры-
тием.
На рис. 7.16, а показаНО быстроразъемное соединение без перекрытия по-
тока. Фиксация осуществляется с помощью шариков, уплотнение с помощью
' ,'Л/ .
. ..' ." ........... . .
а\
I
б)
Рнс. 7.14. Соединения для эластнчных трубопроводов:
а с фиrурным ннппелем н уплотнитеЛЬ!lоii rайкой; б . с инппелем н торцовым УПJ!ОТ-
иен нем; в с цаиrой
183
""
.-:
'"
'"
::t
'"
10
'"
Е-.
184
'\,
,'"
'"
'"
о)
"
'"
н:
Q)
О
U
..
;::
u
'"
о-
"
о-
'"
..
о-
"
Х
"
g;
"
'"
о)
:;
о.
1::
==
t-- ri: :x: a
:Q3 b,!I1::: >-'оф:::
t:t:Ё 2.... .. ;; t:t::
,::: ; !I1 2. 2:
;Ь а).. Е--< а;!Q)
!I1 :Q E--<;O
g.:s::o..>t:CO::;Eo..oo..;o<u:s;>,
.й '8 !I1 !I1 ; g- ::: 2' @ t
oo a3't:: 0:S!I1Q. o
!I1U 5:::a ::: :I:!I1 .. o..
2'E--< :I: o.. ..rou5(1j
о..::>:: Е-- ::';! V:: ::( :I: Q) О 0..0 =:S::
.t=: t:;o.:I:..c:::E--.Qа)ОII1
ro.!l;:::C:::==t:; u:=t:Oro\O
О f-.< Е--<::>:: t::(o (l) a.P::t::E1.Q 00 >-.
>: +!I1
"
'"
о.
"
о-
- -. -:;
j
t...::r::,,
хоо о>:
о..... !I1 о-
",х ."Щ
""
....... 5
..::O
5 L :
,.ct'--N (l) .....
ххg;Ф<?
O
о.
о)
:;
'"
"
р..
I . ro о o
8 н:
:I: ... Е--<
;::"00 o.. ? О
'"
I
"
i:":"? tл
о) " о)
'g, Е--<
o..6jOg.
Е-- Е-- (l)\.C
'5 ...:
..x
;E:E (l)
:
:: 2:
.й
о;
"
:;
о.
о
"
Ь
u
о
t...
..;
r---r---t--r---r---r---
I I I I I I
"<t' фr---с()о
1.Cr---r---t'--ooo
O')O')O')O'J.....N
С"",)С"':)С")С"",) 00
........................1:'11:'1
f..of..of..of..of..of..o
uuuuuu
000000
\.....,\.....,\.....,\.....,\.....,\.....,
6
'"
'"
"
"
"
"
;=t
Q)
о
'-'
»
:;
о
"
i<
н:
'"
'"
»
0:-'
1::"
E--<CUCl). '00
!Л:Q::Q:I: II1 t::(t::(
:E \O
Q)a);;'-'
>. » i:"
::: ф.. g
:В , U
о t:; IJ;: :I:,:s: _". q
:g c. :; Q):;:
t: f; :E
111 О tл:'Е р.о::::
Ct):I: (l)ё.i:::t:; ro
:a;:: t::(=
p:) 0.::J0)",
eo' ::: C'"JU:
8= Ф
о>:
СО;
'"
.й
"
о-
U
I . ro v::
8 :
'" '" '-'
0..00
t:::C'1 =
О. I ;5
E--"'<tv:::t:
о) "
\O "
:JI
0-00
== :::;-
:sx=
:J
I
C\I ;; а. >'00
::r:: н:!:: ;::;-
"
о
о.
о-
u
о
'"
"
"
0-""
'-''''
U
.й'
o;
",'"
:;u
0.",
О'"
::r::"
I I I 1::;: (l)
2.6.
ut:: = ..a
::;:u22.
:a::t >.t:::
» =
c::r: .
o;,-,О- а t Ф
С;..а) C\I
t:::
u
@
. I . . Q) . . . о
8 g. 8.
u t: t:{t:5
2":a tC
t: . g. ф I
a) t::2:ao
Q.)id t:{b
aj
a'.. @C\I
= t::
v:: g; u
:a
:r: CU "':Ж::,.Q о .....
:r:(l)t:{II1::Gt:{cu:E.....
= +
.й
" .
»
о-
"
.с<
"'",
::r::
",,>::
""
O>:
""""
""
-<
.c
"'о
'"
.й '
t:;
"u
O
.й
о; ."
"о",
0-"'0
u-<
I I
u:":J:r:<O
'" .й
o.. :::;-
t::
0.""
2. o::
:Et::(l)C\I
8
t:{>'
о. о. '"
0-1::"
'" о
:s х
:s .
" ,,
v:: \О...........
g.:r: c'j
::r:: 15.
, . C\I'
(l) ::;:\0 ::;::
8:E
'" 0)0)
о..:;() 0..::;:
"'" о
I - н:
v:: h tQ
.......:
(';1\0 .с..... Х
'" »0; I ""
'" ,,'"
:а х = Е--
t:fo::::O
:Е :;:tл
>,CU ,.)::r::\JX
o.. ;s::\O oo
сос o..»U
:r: = f;"
'"
ф
I
""
"''''
"''''
I I
",о
",ф
"''''
0000
'"
"'ф
f..ol
U""
O
t...",
f..of..o
UU
00
t...t...
'"
:;
"
о-
-&
»
:;
'"
:;
:а
"
'-'
»
"
о
'"
U
':;
.й
о;.й
О"
"'.й
о;
","
,-,'"
:;н:
",'"
;::ro.
g :;
",,-,О
1I1::;:
00
u:;:;
U C\I::;:O
O::;:(l)tC
0.'" 0-+
t:{ Е-- U
..: О
111 ::€ t:{
"':LC)O
5:;:Е L":) I
Е-- =:1;1)
C\I.::! 111
,.Q O;:r:: Е--
:t: t- 1;1) О
.c u t:;
(l)t:; CU II1
::;: Q.lo..ro C\I
oE-- t:{о..
:r: (l)
=::;::0(';1
р'1 <i '" " о.
"
о
u
'"
о)
о; '"
" '"
I
н:o
о;"ф
5t;
O
'" н:
:irb
:; о
'-'
0&:3
"",,:;
I о
C'jo...;<?
н: I
0:;00
>< "
0,"\0
о.н:»
" о.
о-
'"
:a
,.Q :s
"i<:;
»а.>
0;0.'"
,-,,,,"
>.::r::
"''''
",,,,
II
o
"''''
"''''
"''''
f..of..o
UU
00
t.......
.,
О
=
..
:i
1:
1:
:=
::r::
d> oo a3
ooo. :QO:So..
U>-,:t:::S:::r:>-':II1Q)О
(l) :r: t:{0 CU t::
!-о o..(l) О 0"':f:E.....
2. t::: +
... E--2"
1I1 r...ast::
>':s
0Q) 0
@ oi
t:; 0..1;1) о О >-':
;:t: xas (l)
.......0:::0 O....cu::;::E--
a3'e- t::;:r::0
.. "' C\I
:r:Q)t:{(l):r:(l) 1I1 0..
""О>:
'"
O>:::r::
>::
_""
.c
"'о
'"
.й
о; -"
C\l0
Е--С'?о
u-<
. I . сос О О
::;: :Е \О t:{ t:(
::;: u:E,.c
:S:: ro tC
5" g..:.:!.
I I X
C'jо..ф f-.<
t:{ .... о
0:E,.Q;:r:: v::
>-': СОС\О ,.Q Е-- C\I
o::;::;;>.t:;o:r:
o.. o..a) \О
t:: Е-- v::б:
ro Е--
...
; 8i
В ?;
>.::r:: i:;
I ..
I
I II
oo C")
<0['-.00
t--tC оооо
tQ....tC\C
f..o
f..oCf..of..o
uouu
ot...oo
t...lt...t...
.ь
о;
О
'"
'"
'-'
:;
'"
;::r
g
"
'"
'"
о.
"':;
о
u:;
Q)
i<
о
f..o
о)
i<
о
f..o
. C\I o
::;:'" t:{
:;.й
'"
tCCU .....
С, o. I
I Х",
'" ""
н: :
Е-- C\I
g,;J0
t::E--v::.......
:: =
,.Q t:{ cu
X
0'-'
1=: ;:: 0..00
U 0..Е-- "i'<
>.I::
I
tCU:)tC
",,,,,,,
I I I
",,,,,,,,
",,00""
"'''''''
00'"
""""
f..of..of..o
UUU
000
t...t...t...
о t::
"''"
'"
»:;
:a
""
"О
0)0.
0."
о- а
?>
"'-'
'"
:;
»0)
o'-'
»0)
н""
U a::=
f-.<:f :o:::t:::o
:r:,.QcU
t:{ о 111 o..
2E--;a
111 f.... :r:
(l)>,Q.I(l)(t)
:a :a o..
b
o.;
I=:t::oo>,
t-o..t:{t:{
v:: t::: C'Jro
о) "1::,, 1::
:I: a3
0..(l):S::;::
t:{t:::fII1 C'j
""
О>:
сО;
'"
.й
о;
"
о-
U
." '
:11\0 '"
:;.й "
'" о
00)",
",о.
I
""
.
.""
.
""
"'
t:{ro..........
о о; I I
5" .:::..:::.
"'
.йн:",
8
1=: =\0
(,.Io..>'u
:>Ol::
"
о
о.
о-
u
О
'"
"
"
о-
u
..
o;
,,'"
:;t...
0.",
О",
::r::"
185
<о
,,:
IC
'"
"
'"
::!
'"
"
""
"
"-
t::
186
'"
"
о:
"
'"
'"
:;
"
о.
t::
6.ь(J =Q)Ь Ь
o. :5o.!I1:5 :I:
t::0:r:CUO::S: cu::s:
f-.<t::Е--t::((":3 Е--1I1
g
::s: . g..
cJt::( t::U!I1E--<
>.o....o.Q O (":3(":3
o.x i:Q)(l)aClj
g.g. r---5S!I1
;S .+.:з
::t: .. o.::s: >t:::S: ........ CU
::s:t::::t: ..O O O::
:>1:<: "" о. а "1: о:
@::s: t:: a
t::(::( о t::(.... i:-.Ф ::s:
I g.
<'
>::
'"
'"
"
"
о.
'"
о-
,,; <Е1
... :::::
.'"
,,;Ь;;:;
"':r::r:
-,,"'
XX
0-",,,,
u
о.
'"
"
р..
, ."
"':;",
8
" '"
g. о-
0./ '"
(-.<Ф v:: ..
'" ,,
:;",о:х
ДOO
t::t:o.6j-.t<
0-:;;:::::
"" о: о
:Q>t:::S:t::(
:r::Ei::f
",:;"'0
б:
с:3 о..!--
:r: "1:t:: о
-"
"
:;
о.
о
о:
О
r--
/
'"
'"
00
""'"
I
f--<x>
ur--
0;Б
...
f--
U
О
...
'"
"
о:
'"
о:
"
"1:
'"
о
и
"1:
"
I'Q
b d.>
:<:"' '"
и"
"'о.
>.::r'CU::I:
:;"-&:;
cuo.uv;:
:s;<u>->:::
a
о. ""
о- О "
»и о:
=:ж::
» :;
o ::s: g
t:: 0::; и
>,Q)
f-.<:Qt::
ао::;
0-",
о- o.f--
",,,,
"1:'" .
О"',,
К t::
"''':::::
»'" U
0.:5 00
>-o:r:.....o
2:
Q)O
::С: o.::s: t::(
t:: (":3
o o.
::С: Д II1>->
0.,,0-
1'Q c:(
ь
О
:r:
<х> .
'"
Xr.O
<х>"''''
о""
,,;
'"
-""
-"о:",
»0:
"'0-0
0-,,0.
u ",
."
:;",
:;д
'"
",'"
с1) 0..",
I х
'" ""
"''''
:::::
g
o.",
"О-'"
о: _
""o:
;JS x
о: "''''
",o
:::::
u 0.0-
;>,t::o
'"
r--
I
о
'"
'"
'"
,...
u
О
...
'"
:о
'"
о
:1
О.
О
о-
с
о:
о.
"
:1
»
о-
S
К' О
»» ...
I
:; о-
8. I о
!Лt::С") (":3
r.O о..
::s:
о- '" о-
oCU = (":3
:s g.
::o:[3 ;
v::g Q)U
g; o r-o
cu::( .0
:r: .(":30
,,;.; t::+
g :::::
U °:I: O О
Е-- E--C1)t::{
I
'"
'"
о
К
о
о.
"
""
:о
0::;
1]:;
o
...
r--
I
'"
'"
'"
'"
f--
U
О
...
'"
Б:;
Д
" '"
»0
о:
"
и'"
"
О.
'"
:о "
g(J)::f
::';!::s: .!I
0:3
<E1 ",
d.> b(":3lb d>='"
o..:r:o..t:::o>t: ::at::::(
U t:: tC!I1i Q)
xc;. O:5""
:2 (';1:5...... :r: :I:
::S: i
°UO o..t::
O 5 о. Е--::s:
0.11:) >->"t' t:: cu" CU t::
c:f'-- ::S:CU::S:::S:
.....:I: :::o :s ::t:
8.cug-з :I:S ь
a 'O p:j o.g.Q)
(":3 (":3 cu . о t::::t::5
о. :r:u .............::s:::s:
>. t
t::(:S:ch...cu.-в.>t:О
z oo..o o..»cuo..
.... t::(..... >< t::....... t::(::( o..t::
dJ b
0(.)::(",
u"o:
"'''о:
о. :1
t::
;. ! cu u
z z
::r<N:I::a о..
.......с.'" :t:
"" О
f-o t::
U@c o
00:r: 0:5
::.::... :; '" о:
i
:;'"
"
00.
o
'"
I
00"
"1::1
о
К'"
О"
0.0:
"IC
»
""о.
:о о-
0:"
IC
д'"
и"'''
" '" "'
'" о.и
I
U:)U:)U:HC
r---r---r---t'--
1111
С")"<t'фС")
"<t'''<t'''<t'<O
фффф
oQС()С()С()
f--f--f--f--
uuuu
0000
H \.....,\.....,
;.,
"''''
2
" о
д",
'"
"о
Q) :(
о =
o
>-.U u f....
:::::
эластичной прокладки . Для рассоединения трубопроводов необходимо пере-
мещать втулку, преодолевая сопротивление пружины, до тех пор, пока шарики
получат возможность выйти в кольцевую выточку во втулке.
На рис. 7.16, б показано соединение с односторонним перекрытием Потока.
При рассоединенни трубопроводов клапан с эластичным уплотнением под дей-
ствием пружины и давления ВОЗДУХа перекрывает выход воздуха из трубопро-
вода в атмосферу.
На рис. 7.16, в показано соединение с двусторонним перекрытием потока,
имеющее два клапана с эластичными уплотнениями.
Поворотные соединения предназначены для подвода сжатоrо воздуха к кача-
ющимся пневматическим меХанизмам. Во мноrих случаях они MorYT заменить
rибrше рукава.
На рис. 7.17 показаны прямое и уrловое поворотные соединения, они не
рассчитаны на большую скорость вращения. Так, соединение, приведенное на
рис. 7.17, б, допускает максимальную частоту вращения до 10 об/мин [3].
Вращающиеся соединения применяют для подвода воздуха к вращающимся
пневмоцнлиндрам, мембранным камерам, пневматическим муфтам. Такие соеди-
нения обычно называют муфтами (rоловками) подвода воздуха. Их подразделяют:
по числу подводов с одним (для цилиндров и камер односторОННеrо действия)
и с двумя (ДЛЯ цилиндров и камер двустороннеrо действия)подводами; по типу
уплотнительноrо элемента с мяrкими уплотнениями, с уплотнением за счет
малой величины зазора, с торцовым уплотнением.
На рис. 7.18, а изображена муфта с одним подводом. Уплотнение враща-
ющеrося шпинделя достиrается применением втулки из rрафитовой бронзы, под-
жимаемой к торцу ШпиндеЛЯ усилием пружины и давлением сжатоrо воздуха.
Муфта, показанная на рис. 7.18, б, имеет два подВода и торцовое уплотнение.
Вращающиеся уплотнительные текстолитовые втулки, посаженные на резиновых
Кольцах, своими торцовыми уплотнительны"!И поверхностями обеспечивают
"',,"
,,
с:(:<: '"
0:"
. "'''
u:so:
о о о:
"'о: .
:s
-&0:
2
t:: и
:;: .:
>-'(0 t::(::t:
..o
0...... к ro
'" "''-
t:: >-.
:s о: о. о:
cu cu »0
,... O-:<:
а)
Рис. 7.15. Присоединение рукавов:
а с ннппелеМ н хомутом; 6 с
, , "
",o
":<:,,
"'о:
""
o.:I:s
(.)cu
и "
"t:
д
"о.
о- "'
ouOo
а "...
'" '"
Ои о:
0.",:;
xa-
::i '"
:s
00:
"'''
;
'"
К"
00:
0.'"
"f>.
""О-
:о
""'"
;>'р..",
"''''
11
"''''
""""
"''''
",<х>
f--f--
UU
00
......
а)
"
'"
"
:о
0:",
-"
,,
о: "
t
u и
Рис. 7.16. Быстроразъемные
соединения:
а без перекрытня потока;
6 с односторонннм пере-
крытнем потока; 8 С ДВУ-
сторонннм перекрытнем по-
тока
Рис. 7.17. Прямое (а) н уrло-
вое (6) поворотные соедиие-
ния
.
ь)
б)
резьбовой муфтой; в с обжнмной муфтой
s1
о)
б)
вe f
а) о)
/
187
А
а)
а)
А
./
б)
Р I:С. 7.20. Пневморазъеыы:
а на давление до 0.4 МПа; 6 ДJIЯ струйных снСтем
РИС. 7.18. Муфты подвода воздуха:
а с одннм подводом; 6 с ДВУМЯ подводамн
тельное устройство. Сопротивление вЫхлопной линии через клапан быстроrо
выхлопа существенно меньше сопротивления выхлопу через линию подвода и
следовательно меньше время опорожнения полОсти пневмомуфты.
Пневморазъемы служат для одновременноrо соединения механическим путем
и rерметизации пневматических контактов определенноrо числа трубопроводов.
В пневморазъемах типа РПУ (рис. 7.20, а) на давлеиие до 0,4 МПа пневма-
тнческие контакты уплотняют введен нем конических поверхностей штуцеров
в цилиндрические отверстия в резиновой прокладке. Металлические ВТУЛ!{И,
почещенные в отверстия резиновой прокладки, оrраничивают перемещепие шту-
церов при соединении частей пневморазъема, предотвращая повреждение резииы.
Пневморазъем снабжен цанrой и муфтой для закрепления пневмокабеля.
В пневморазъемах типа П-ШРК дЛЯ струйных систем управлення
(рис. 7.20, б) пневматические КОнтакты уплотняют поджатием части штуцера,
выполиеиной в виде цилиндрическоrо сопла, к резиновой проставке при соеди-
нении разъема. Для предотвращения самоотвинчИвания rайки предусмотрено
стопорное пружиниое КОЛЬцо.
rерметизацию полостей муфты в месте контаКта с неподвижными стальными
дисками.
На рис. 7.19 ПРИDедсна воздухоподводящая rоловка по ОСТ 2КП92-1 72,
предназначенная для подачи сжатоrо воздуха в полость вращающихся пневмо-
муфт при включении н быстроrо вы-
броса воздуха из полости пневмомуфт
в атмосферу прн отключении, для чеrо
в rоловку встроен клапан быстроrо
выхлопа.
При ВКЛЮчении сжатый воздух
по центральиому каналу через отвер-
стия в металлическом диске поступает
на диафраrму, отrибает ее, закрывая
отверстия во фланце, и через отвер-
стия в диафраrме поступает в полость
пневмомуфты. При отключении воз-
дух, ВЫХОДя из полости муфты, при-
жимает диафраrму к диску, закрывая
входиые отверстия в нем и проходит
через открытые отверстия во фланце
в выточку, затем через отверстия (на
рисунке не показаны) в полость под
кожух и через сетку кожуха в атмо-
сферу, минуя центральный канал, под-
водящий трубопровод и распредели-
список ЛИТЕРАТУРЫ
1. Абрамов Е. Н., I(олесниченко 1(. А., Маслов В. Т. Элементы I'ндропривода. Кнев;
Техннка, 1977. 320 с.
2. Башта Т. М. Машнностроительная rидравлнка. Справочное пособне. М.: Машнно-
строен не. 1971. 671 с.
3. Савнн Н. Ф. rидравлнческнй прнвод стронтельных машнн. М.: Строfiнздат, 1974.
240 с.
4. Элементы н устройства пневмоавтоматнкн BblcoKoro давлення. Каталоr. М.;
1978. 155 с. (НИИМАШ).
Рнс. 7.19. Воздухоподводящая rоловка по
ОСТ 2КП92-1 72
188
3
В 8
4
б
5
1
б
А
б
а) б)
r лава 8
ПНЕВМАТИЧЕСI(ИЕ
ЭЛЕМЕНТЫ И УСТРОЙСТВА
СРЕДНЕrо УРОВНЯ
ДАВЛЕНИЯ
4
3
2
б)
Рис. 8.1, Устройства ручиоrо ввода ииформации:
а пневмокнопка; б пневмотумблер; в переключатель
жении исполнительных механизмов (сиrналы обратной связи) поступает от ко-
нечных выключателей и датчиков. Преобразование аналоrовых сиrналов обрат-
ной связи в дискретные обеспечивается выключателями rраничных зНачеНИЙ
(реле давления, элементами сравнения и т. п.).
Устройства ручноrо и автоматическоrо ввода информации. К устройствам
ручноrо ввода информации в УСЭППА отНОсятся пневмокнопки и пневмотум-
блеры, обеспечивающие ввод в систему пНевматических единичных или нулевых
сиrналов кратковременных (с помощью пневмокнопок) и длительных (с помощью
пневмотумблеров). Пневмокнопки и пневмотумблеры аналоrичны по конструкции
и отличаются только исполнением нажимноrо opraHa, который обеспечивает
два положения распределительноrо элемента.
На рис. 8.1, а показана конструкция пневмокнопки, которая состоит из
корпуса 5, подвижноrо узла 4, пружины 6, клапана 2 и крышек 1 и 3. Между
корпусом 5 и крышкой 3 защемлена мембрана подвижноrо узла_ Сжатый воздух
подводится в камеру А, которая в исходном положении не соединена с камерой
ВЫхода Б. При нажатии на кнопку стержень подвижноrо узла разъединяет ка-
меры Б и В, открывает клапан 2 и соединяет систему с питанием через камеру Б.
При отпускании кнопки клапан ПОД действием пр ужины закрывается, а воздух
из системы через камеры Б и В выходит в атмосферу_
Пневмотумблер (рис. 8.1, б) состоит из рычаrа 1, rайКИ 2, мембранноrо узла
3, пружины 4, клапана 5, корпуса 7, крышек 6 и 8. Детали мембранноrо узла 3
имеют каналы для соединения системы с атмосферой (KorAa на узел не воздей-
ствует рычаr 1). Накидная rайка 2 предназначена для крепления тумблера на
панели. При переводе рычаrа 1 тумблера влево мембранный узел перемещаетс я
вниз, открывая клапан 5. Сжатый воздух, подводимый в камеру А, поступает
в камеру Б и далее в систему. Перевод рычаrа тумблера в исходное положение
приводит к запиранию камеры питания и сообщению ВЫхода, а следовательно.
и системы с атмосферой.
Для обеспечения последовательноrо включения rрупп Каналов (одновремен-
ной подачи Нескольких сиrналов в систему) используют мноrопозиционные пере-
Ключатели. В системе элементов СКБ rазприборавтоматикн эту роль выполняют
переключатели со сменными кулачками типов ПП-4 и ПП-5. На рис. 8.1, в изоб-
ражен переключатель типа ПП-4, который состоит из корпуса 3, конечных выклю-
чателей 2, валика 1, снабженноrо съемными кулачками, и рукоятки 4. Проrрамма
замыкания Контактов переключателя задается установкой кулачков соответству-
ющеrо профиля. Поворотом рукоятки на фиксированные позиции включаются
задаННЫе контакты. Предусмотрена возможность установки кулачков с замыка-
нием контактов трех типов: в одном фиксированном положении рукоятки; в двух
соседних фиксированиых положениях рукоятки; трех соседних фнксированных
191
Пневмоавтоматика cpeAHero (нормальноrо) уровня давления нашла широкое
применение в отечественной прОМЫШ}lеННОСТИ в 60-х roAax_ Это стало в зможным
вследствие создания универсальной системы элементов промышленнои пнею!О-
автоматики (УСЭППА), которая по своим функциональным и монтажно-комму-
тационным данным близка к современной промышленной электротехнике_ Но-
менклатура УСЭППА состоит из устройств центральной частн, входных, выход-
ных, вспомоrательных устроЙств и монтажно-коммутационных деталей.
Информация через входные устройства от рабочнх opraHoB объекта и дат-
чиков, а таКже от устройств автоматическоrо ввода проrраммы поступает
в центральную часть системы. Центральная часть перерабатывает эту информа-
цию и реалнзует заданную последовательность работы исполнительных механиз-
мов автоматизируемоrо объекта, выдавая им команды и информацию оператору
через выходные устройства. Номенклатура устройств УСЭППА яв, яется функ-
ционально полной, что позволяет реализовать на ее базе ре. ейные, аналоrовые
(непрерывные) и аналоrово-релейные схемы.
Важной особенностью устроЙств УСЭППА является высокая унификация
деталей и стыковой монтаж элементов, при котором коммутация межэлементных
входов и выходов обеспечивается при помощи каналов, выполненных в платах.
В rазовой промышлеННОСТ!I широкое применение нашли элементы СКБ
rазприборавтоматики, которые обеспечивают Надежную работу при температуре
окружающей среды от 40 до +50 ос и относительной влажности до 95%.
Из друrих устроЙств пневмоавтоматики cpeAHero давления следует отметить
аrреrатную унифицированную систему (АУС), АУС ЭДД Северодонецкоrо фи-
лиала ОКБА, системы ЦИКЛ, ПЭРА и пневматические устройства для автома-
тическоrо измерения линейных размеров деталей завода «Калибр».
В [ДР изrотовляют систему Дрелоба, которая по основным параметрам,
номенклатуре и фуикциональным возможностям является лучшеЙ из устройств
пневмоавтоматики cpeAHero давления в зарубежной промышленности.
Рассмотрим конструкции основных устройств пневмоавтоматики cpeAHero
давления, используемых в системах управления отечественной промышленности.
8,1. ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА
Входные устроЙства предназначены для ввода в систему управления внешних
заданий (команд), информации о состоянии и положении исполнительных меха-
низмов или рабочих opraHOB объекта управления, о величине параметров кон-
тролируемых процессов и т. п. Ввод внешних заданий обеспечивается устрой-
ствами ручноrо или автоматическоrо ввода информации. Внешние сиrналы,
поступающие в систему в виде сиrналов Apyroro вида энерrии, например Э. еК-
трические, преобразовываются в пневматические сиrналы с помощью соответству-
ЮlЦИх преооразователеЙ_ Информация о состоянии пара метров процесса и поло-
190
две мембраны, соединенные жестким центром, имеющим канал, и защемленные
между секциями.
При подаче с.жатоrо воздуха в камеру А на выходе сиrнал отсутствует. Ме-
ханиче ,кое воздеиствие на шток 5 перемещает через пружину 4 подвижной узел,
которьш открывает клапан 2. На выходе (камера В) появляется сиrнал. При сня
тии меХан!!ческоrо воздействия на шток подвижной узел возвращается в исходное
положение и выход сообщается с атмосферой. При подаче сжатоrо воздуха в Ка-
меру l! воздух через канал в подвижном узле поступает в камеру Б и к выходу.
Воздеиствие на шток приводит к перемещению мембранноrо узла и соединению
выхода с атмосферой. При снятии механическоrо воздействия на шток На выходе
снова появляется сиrнал. Пружина 4 обеспечивает дополнительный ход штока 5,
вследствие чеrо значительно снижаются требования к точности положения по-
движнorо элемента, воздействующеrо на шток 5.
Датчики и преобразователи, В;{дискретных с!!стемах управления величин!;.!
параметров управляемоrо процесса контролируют с помощью датчиков которые
преобразуют ВХОДНОЙ изменяющийся параметр (давление, температуру', уровень
жидКости !J Т. п.) В пневматический сиrнал при достижении заданноrо значения
параметра. В качестве чувствительноrо элемента в датчиках используют мемб-
раны и снльфоны, наrруженные пр ужиной, а выходной элемент датчика обычно
строят на базе конечных выключателей, на которые воздействует чувствительный
Элемент.
Датчик те шературы типа РТП-l (рис. 8.4, а) предназначен для выдачи
Командноrо сиrнал при достижении заданной температуры в контролируемой
среде. Принцип деиствия датчика основан на зависимости изменения давления
Наполнителя, заключенноrо в термобаллоне 4, от изменения температуры KOHTpO
лируемой среды. Давление в термобаллоне, дей-
ствующее на сильфон 3, уравновешивается пружи-
ной 2. При изменении температуры давление в тер-
мобаллоне также изменяется, что приводит к Ha
Рушению равновесия, и шток сильфона 3, действуя
на нажимной элемент переключателя 1, замыкает
или размыкает пневматический контакт датчика
который подает сиrнал на управление пневмореле:
Датчик температуры настраивают реrулироваиием
усилия пружины 2.
Датчики уровня жидкости по принципу дей-
ствия аналоrичиы датчикам давления мембран- А
Horo Типа. Принцип действия их заключается
в следующем. При превышении заданноrо кон- 4
ТРОЛируемоrо уровня жидкости в баке 3 (рис. 8.4, б)
реЗинотканевая мембрана 2 прижимается к соплу 1,
Что приводит К возрастаиию давления в канале А
и пояВлению пневматическоrо сиrнала на выходе
Который затем усиливается и подается в систему:
3
3
4
а}
о)
Рис. 8.4. Датчики ТеМпературы (а) и уровни жидкости (6)
Рис. 8.2. Командоаппарат с перфолеитой и обратиым коитактным считываНием
положениях рукоятки. Таким образом, переключатель является малоrабаритным
командоаппаратом с ручным приводом. Устройства авто !атическоrо ввода команд-
ных сиrналов (командоаппараты) обеспечивают последовательный автоматический
ВВОД в систему управления проrраммы, зафиксированный на проrраммоносителе.
Ко:.-!андоаппараты различаются по характеру движения проrраммоносителя,
типу проrраммоносителя, способу управления командоаппаратом и др. (см.
стр. 283).
На рис. 8.2 показана конструктивная схема командоаппарата с перфолентой
и контактиым способом считывания, используемоrо в систе 1ах среднеrо уровня
давления. Покадровое пере !ещение перфо,тенты осуществляется пневмоприводом
3 с зубчатым механизмом. В кадре может быть помещено информации до 200 бит
(8 дорожек и 25 строк), считываемой и вводимой одновременно в систему. Счи-
ТЫвающее устройство состоит из неподвижной 1 и подвижноЙ 2 rоловок, между
которыми проложена перфолента. При считывании подвижная rоловка переме-
щается и прижимает ленту к нижней rоловке. Сжатый воздух через дроссели 4
подводится к каналам нижней rоловки. При Наличии отверстий в перфоленте
на выIодахx сиrналы отсутствуют (обратный метод считывания).
Командоаппараты из универсальных блоков реализуются на базе лоrических
элементов. Каждому такту последовательности работы в командоаппаратах этоrо
типа соответствует универсальнЫй блок, состоящий из элемента памяти и лоrи-
ческих элементов. Последовательное соединение блоков позволяет строить,
командоаппарат на любое чис.то выходов. В ка-
честве элементов памяти в командоаппаратах
применяют триrrеры с раздельными BXO
дами.
Функциональные схемы !(Qмандоаппаратов
из универсальных блоков приведены в rл. 10,
с. 286, а реализация памяти на элементах
УСЭППА с. 297.
Пневматические конечные выключатели обе-
спечивают контроль положеиия исполнитель-
Horo механизма или рабочеrо opraHa машины и
выдают командный сиrнал по достижеиии ими
заданноrо положения.
На рис. 8.3 представлена конструкция
одноrо из выключателей, входящих в систему
элементов СКБ rазприборавтоматика. Выклю
чатель состоит из корпуса 1, клапана 2, пру-
жин 3, 4 и 10, штока 5, подвижноrо узла 9,
Рис, 8.3, КоНечНый выклю'l секций 6, 7 и 8, В подвижной узел входят
щ
t
r
,
1(J
.2
.3
Б
.8
9
8
7
6
192
7 Е. В. rерц н др.
!>. ror l А
: /!
2
6
5
2
Рис. 8.5. Электропиевмопре-
образователь
193
При понижении уровня жидкости мембрана отделяется от седла и канал пита-
ния сообщается с атмосферой, при этом пневматический сиrнал на выходе исче-
зает. Обычно датчики уровня изrотовляют с возможностью настройки на сра-
батывание при повышении или понижении контролируемоrо уровня жид-
кости.
Преобразование сиrналов одноrо вида энерrии в друrой выполняется с по-
мощ ю различноrо вида преобразователей, например Э.'Iектропневмопреобразова-
телеи. В корпусе 1 электропневмопреобразователя, входящеrо в УСЭППА
(рис. 8.5) расположен клапан 2, соединенный с якорем 6. В корнусе 1 и крышке 4
выполнены седла, которые перекрываются клапаном 2. В ИСХОДНОМ положении
коrда катушка электромаrнита обесточена, клапан 2 пружиной 3 прижат к седлу
ко пуса 1 и сжатый воздуХ, подводимый к каналу в крышке 4, проходит в выход-
нои канал А. При подаче напряжения на электромаrнит 5 якорь 6 перемещает
клапан до упора в седло крышки 4. ВыходноЙ канал А при этом через зазор между
корпусом 1 и ШтОКОм клапана сообщается с атмосферой.
А
5
2
2
А
3
4
t
Рдх!
. Б
Рбых
t
Рдх2
3
4
Б
Рис, 8.7. Лоrический элемент И
Рис. 8.8. Лоrический элемент И,Т]И
8.2. УСТРОЙСТВА ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ
2
3
А
Б
подпор устанавливают равным О,6рпит, а если открыт О,3Рпит' В реле П1Р.3
(см. рис. 8.6, б) одновременно MorYT подаваться два командных сиrнала, так как
давление подпора в нем не требуется (роль подпора выполняет пружина).Схемы
реализации основных лоrических функций с помощью реле П1Р.l и П1Р.3 при-
ведены в п. 5, r.'1. 10.
Лоrический элемент (рис. 8.7) предназначен для реализации функции «конъ-
юнкция» (И) двух переменных. Элемент состоит из корпуса 1, двух одинаковых
резиновых дисков 2 и 6, штока 3 и пробок 4 и 5. При подаче сиrнала в камеру А
резиновый диск перемещается вправо перекрывая выход воздуха в канал В,
и одновременно шток 3 перемещает диск 6. Сжатый воздуХ, подаваемый в камеру
В по зазору между корпусом и диском, поступает в выходную камеру В. Анало-
rично работает элемент при подаче сжатоrо воздуха в камеру В, а затем в ка-
меру А. Таким образом, выходной сиrнал имеется лишь при наличии двух вход-
ных сиrналов.
Клапан перекидноЙ (лоrический элемент ИЛИ) системы элементов СКБ
rазприборавтоматика, предназначенный для реализации лоrической функции
ИЛИ, показан на рис. 8.8. Клапан состоит из корпуса 2, мембранноrо узла 3
и крышек 1 н 4. При подаче входноrо сиrнала в камеру А или В ые Iбранный
узел перемещается вверх или вниз и уплотнениями на тарелках жесткоrо центра
перекрывает одно из сопел в корпусе 2. Через второе сопло сжатый воздух посту-
пает на выход клапана. При одновременной подаче двух входных сиrналов мемб-
ранный блок находится в неопределенном положении, 11 на выход проходит один
входной сиrнал или оба одновременно.
На рис. 8.9 приведена конструкция обратноrо клапана, состоящеrо из двух
частей 1 и 4 корпуса, мембранноrо узла 3 и пружины 2.
При наличиИ сжатоrо воздуха на входе мембранный узел преодолевает уси-
лие пружины, и воздух из камеры А через канал в мембранном узле проходит
в камеру В. При подводе сжатоrо воздуха в обратном направлении, т. е. в ка-
меру В, клапан мембранноrо узла плотно прижимается к уплотнению в корпусе 4,
переl(рывая проход воздуха в камеру А.
Основным элементом дискретной части УСЭППА является трехмембранное реле,
предназначенное для выполнения лоrпческих и счетных операциЙ с дискретными
сиrналами.
f!HeBMOpe.'Ie типа П1Р.l (рис. 8.6, а) и П1Р.3 (рис. 8.6, б) сОстоит из двух
частеи 1 и 5 корпуса, двух промежуточных секций 2 и 3 и !ембранноrо узла 4,
состоящеrо из трех мембран, соединенных с помощью жесткоrо центра. Торцы
жесткоrо центра и сопла в корпусах 1 и' 5 образуют два пневматических контакта
типа сопло заслонка. Реле П1Р.3 отличается от реле П1Р.l наличием пру-
жины 6, удерЖИвающей мембранный блок в определенном положении, и поэтому
носит название «реле с фиксированным нулем». Мембранный блок реле П1Р.l
при отсутствии командных сиrналов находится в неопределенном положении,
отчеrо реле носит название «реле с неопределенным нулем».
Сиrналы команды в виде воздуха под давлением подаются в камеры А и В
реле П1Р.l (см. рис. 8.6, а). Обычно один из сиrналов поддерживается постоян-
ным (давление подпора), а друrой принимает одно из двух дискретных значений
О или 1, соответствующих избыточному давлениЮ О или 0,14 МПа. При подаче
Командноrо сиrнала в камеру А или В мембранный блок под действием резуль-
ти ующеrо усилия от давления подпора в одной камере и даВ,'1ения воздуха в дру-
rои перемещается вверх или ВНиз, открывая один контакт и закрывая друrой.
Значени давления подпора выбирают в зависимости от условий работы:
если под деиствием подпора пневматический контакт должен быть закрыт, то
3
2
а)
б)
Элементы этой rруппы предназначены для не-
прерывно-дискретных преобразоваl1ИЙ, алrеб-
раических и Bpe !eHHbIX операций и ряда друrи х
операций. rруппа элементов непрерывно-дискрет-
Horo действия состоит из двух- И четырехвхо-
7"
4
4
8.3. ЭЛЕМЕНТЫ УСЭППА
Н ЕП РЕРЫВНО- ДИС КРЕТНО rO
ДЕЙСТВИЯ
А
Б
3
2
4
5
5
б
Б
Рис. В.8. Пиевмореле П1Р.l (а) и П1Р.3 fб)'
194
Ptlc. 8.9. обратный клапан
195
1
2
3
4
5
6
7
8
9
а)
2
3
4
Р8ых
А
Рбхf Б
Рбх2 В
r
о)
J
а)
р бых lJx
Рис. 8.12. Повторитель типа П2П.l:
а КОНСтРУКЦИЯ: б схема включеНия
Рбх
о}
лоика сб асывается в атмосферу. Мощиый повтори-
зазор в паре сопло зас efr дпя усиления сиrиала по мощиости с коэф-
тель усилитель П2П.7 предиазиа а иым едииице. Корпус повторителя П2П.7
фициеитом усиления по давлеии ,р u 1 2 3 и 4 между которыми защемлены
(рис. 8.13) состОит из четырех :aac e eC'TK M' цеитром 8. В части 1 корпуса смои
две rибкие мембраиы 9 и мемб а соrтоя ИЙ из седла 6, шарика 7 и пружины 5.
тироваи клапаи шариковоrо типа: Е е з постояииый дроссель поступает в ка-
Сжатый воздух подается в камеру и ч р вл е и ия По д Д ействием давлеиия иа
, набо р ом выходноrо да. 2 4
меру r управляющу 10 ются перекрывая сопла в частях и
входе камеру В мембраиы 9 раздвиr; пов !ша'ется шариковый клапан откры-
корпуса. При этом давлеиие в каМ Рr ал П и повы ении давлеиия иа выходе
вается и иа выходе поя ляеrсяя о Исопл оlкрывая ВЫХОД в атмосферу, и да ле-
верхняя мембраиа 9 от к жимаеТС А сообщае;ся с атмосферой, а камеры В и Д о pa
иие на выходе падает. амера
зуют проточную междро сель ) иу камеР{14 а приведсна коиструктивная схема
Др оссели (сопротивлеиия. а рис. ., а 2 И виита 1 с капилляром 3.
Р ый состоит из корпус
постоянноrо дросселя, кото 4 Дроссель сиабжен фильтром тои
К о р п"с и винт уплотнеиы резииовым кольцом ,
J илля р а от засореиия,
кой очистки 5 для защитЫ кап u оссель Сжатый воздух поступает
На рис, 8.14, б показ н реrУЛ:f : , trй кони еский дросселЬ, состоящи
в ПОДМб!бранную Ka lepy и через р c eMP" Зазор (т. е. сопротивление) между иr
из иrлы 3 и втулки 2, проходит в си r. П р и ввиичиваиии винта зазор уме!!Ь-
лой 3 и втулкоЙ 2 реrулируют виитом .
Рис. 8.10. ЭJlемент типа П2ЭС.l:
а конструкция; б. в схема включения в режимах сравНения и повториТедя
д)
довых усилителей (элементов сравиеиия), работающих в режиме сравиt'ния
двух и более величии, повторителей, пиеВМОсопротивлеиий (пиеВ:\Iодросселей)
и пиевмоемкости.
Усилители. На рас. 8.10, а приведена коиструкция усилителя, обеспечиваю-
щеrо сравиение двух иепрерывиых сиrиалов и получеиие иа выходе дискретиоrо
сиrнала при рассоrласоваиии сравииваемых давлеиий. Элемеит состоит из двух
частей 3 и 7 корпуса, крышек 1 и 9, секций 5 и 6, мембраииоrо узла 4, Мем-
браиныЙ узел собраи из трех резииоткаиевых мембраи, связаииых с жестким
центром, ои имеет полироваииые торцы, Которые вместе со втулками 2 и 8 обра-
зуют две пары контактов типа сопло заСЛОика. Положеиие сопел реrулируют
виитами 10 и 11, что обеспечивает высокую точиость иастройки.
По схеме с равиеиия давлеиий (рис. 8,10, б) сжатый воздух из сети поступает
в камеру А, а камера r сообщается с атмосферой. Если давлеиие в камере В пре-
вЫсит давлеиие в камере В, то на выходе появится сиrнал. Камеры А и r имеют
виешиюю связь. Усилитель может быть вКлючен также в режиме повто-
рителя (рис. 8.10, в),
На рис_ 8.11 показаиа схема четырехвходовоrо усилителя, обеспечивающеrо
сравнение четырех иепрерывиых сиrиалов Pi, Р2, Рз и Р4'
Повторители. Набор повТорителей УСЭППА состоит из двух маломощных
и двух мощиых (ИIlЗКОЙ И высокой точиости) повторителей. Маломощный повтори
тель П2п.l предиазначен для вЫдачи мало-
Мощноrо сиrнала, paBHoro по давлеиию вход-
иому сиrиалу. Повторитель П2П.l (рис.
8.12, а) состоит из корпуса 1, мембраиы 2
(служащей заслоикой), выпускноrо сопла 3,
сообщающеrося с атмосферой, и крышки 4.
Схема вКлючеиия повторителя показаиа иа
рис, 8.12, б. Входиой сиrиал поступает в Ка-
меру А. При подаче в камеру В через посто-
яниый дроссель (коиструктивио ие входящий
в П2П.l) сжатоrо воздуха в ией устаиавли-
вается давление, равиое давлению в камере А.
При измеиеиии входиоrо давлеиия
равиовесие мембрань! нарушается, и оиа
Рис. 8.11. Схема четырехвходовоro устанавливается в иовое положеиие равно-
усилителя типа П2ЭС.3 весия, а избыток сжатоrо воздуха через
р,
Р2
..!L
Т
I
Рдых
PJ
...I...
---т
р"
196
6 Б 5'
"
J f 2
9 ,
8
2
r
Д
Е
Рис. 8. r 3. Повторитель УСИJнпе ']ь М()Щ
ИОсти типа П2П.7
Рис. 8_14. Дроссели:
и реrулируемый (6)
ПОС.IОЯИНЫЙ (а)
3
5
Lf
3
?
t.
б)
197
а)
Рис, 8.15, Пиевмоемкость типа ПОЕ.50
Таб,Juца 8.1
Операцин
1 В ы п олнеиия алrебраических операций иа элемеитах УСЭ П ПА
Примерь
Схема включени я
шается (т. е. повышается сопротивление), при вы-
виичивании винта иrла 3 под деЙствием пружииьi 4
перемещается вверх, увеличивая зазор (т. е. умень-
шая сопротивление).
Пневмоемкость типа ПОЕ.50. Пневмоемкость при-
меняют в схемах аВТОматическоrо управления для
реrулирования постоянных времени в дифференциру-
ющих и иитеrрирующих приставках, инерциоиных
звеньях и т. п. Пневлюемкость (рис. 8.15) представляет
собой замкнутый объем, СОСтоящий из двух стака-
нов, которые соединены между собой с помощью
резьбы на клею. В торце одноrо из стаканов выпол-
нены отверстия для крепления пневмоемкости и под-
соединения ее к системе.
В табл. 8.1 приведены примеры реализации ряда а.'Irебраических операций
На элементах УСЭППА [2].
Алrебранческое сум-
мирование:
на дросселях
иа дросселях с по
вторением
на мембранном че-
тырехвходовОМ
уснлнтеле
8.4. ВЫХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА
выходные устройства предназначены для управления испОлнительными меха-
низмами и ВЫдачи сиrнала о событиях, происходящих в системе управления.
К выходным устроЙствам в УСЭППА отиосятся усилители, пневмоэлектропре-
образователи, индикаторы давления и т. п.
Усилители. На рис. 8.16 приведена конструктивная схема усилителя типа
УП-2 СКБ rазприборавтоматики, предназначенноrо для управлеиия потоком
rаза высокоrо давления. УСилитель состоит из корпуса 1 с двумя седлами, кла-
пана 2, пружины 5, мембранноrо узла 3 и крышки 4.
Сжатый воздух подводится в камеру А. При подаче упраВЛяющеrо сиrнала
в камеру r клапан Под деЙствием усилия на мембранный узел 3 перемещается,
открывая выход сжатому воздуху из камеры А в канал Б. Снятие Командноrо
сиrнала приводит !( возврату плапана 2 под деЙствием пр ужины 5 в ИСХОДНое
положение. Выходная линия через камеру В сообщается с атмосфероЙ.
Пневмоэлектропреобразователи. На рис. 8.17 ПОКdзан пневмоэлектрический
дискретный преобразователь П1ПР.4, входящий в УСЭППА, который состоит из
корпуса 7, крышки 8, мембраны 6, микропереключателя 1, смонтироваиноrо
на кронштейне 2, и rаЙки 4. С помощью rайки реrулируют натяжеиие пр ужины 5,
определяющей давление, при котором срабатывает микропереключатель. При
повЫшении давления мембрана, преодолевая сопротивлеиие пружины, проrи-
бается и толкателем переключает контакты микропереключателя, Замыкая элек-
Повторен не давлення
н уснленне расхода н
мощНОСТИ
'Умножение На ПОС'ТО
янный КОЗффНJ'нент:
на двухвходовом
усилителе с CYMMa
тором на дроссе-
лях k;;;' 1
На четырехвходо-
БОМ усилителе с
сумматором н а
дро(:селях
s
Рис. 8.16. Усил ИТеЛь типа
УП-2
Б
-+
Рис. 8.17. Пневмoueктро- 7
преобразоватеаь т.на
ПIПР.4
'1-
r
п р н м е ч а н н е.
дросселя.
198
Реалнзуемая формула
р Il,p, + k 2 P2
а f3
k, а+В ; k2 а+В
р р, Р2 + Р.
p
Р, + Р.
2
Р P]
P (I++) р,
L+l k; k;;;'1
а
1
P P,
I+L
а
1 k. k";; 1
1+ f3 '
а
Р (1 ++) (P, P2)+P,
I + L k' k;;;'1
а .
k коэффнцнент уснлення;
р, 'т 1 п "т" р,
Р
p
р
P' р
р,
PJ
P'
Р;
v
a
р, ...=:...
Ре Р
р,
р
Р
а,
f3
ПрОВОДИМОСТЬ
199
Рис. 8.18. Реле указате.'ьное с запомина-
нием положения типа Р У3-1
Элемент (тнп)
Техническая хараКтеристика серИЙНО выпускаемых элемеитов }'СЭ П ПА
Таблица .2
трическую цепь. При Понижении дав-
ления мембрана под деЙствием пру-
жины возвращается в исходное поло-
Жение и контакты микропереключателя
размыкают электрическую цепь.
Индикаторы давления. Индикатор
ИП-l, входящиЙ в УСЭППА, описан
в rл. 3. Реле указательное с запомина-
нием положения СКБ [азприборавто-
матика (рис. 8.18) Состоит из кор-
пуса 10, ползуна 9, Кнопки 3, мем-
opaHHoro узла 8 со штоком, пружин 7
и 4, шторки 2, экрана 1, фиrурноЙ
пр ужинной скобы 5 и крышки б. При
подаче сжатоrо воздуха на вход реле
мембранныЙ узел 8 перемещается, вы-
зывая выход rоловки штока из рас-
ширения паза ползуна. Под деЙствием
пружины 4 ползун перемещается вме-
сте со шторкоЙ 2 вверх, Выталкивая
Одновременно кнопку 3 возврата шторки в исходное положение. При перемеще-
ни!! шторки ее белые полосы совпадают с прорезЯi'ЛИ на экране. На лицевоЙ сто-
роне реле ПОЯВЛЯЮтся чередующиеся черные и белые полосы, сиrна.1ИЗИРУЯ о на-
личии давления. После снятия КО?,lандноrо сиrНала ползун удерживается в том
же положении сиrнал «запоминается». Для приведения реле в исходное поло-
жение следует нажать на кнопку 3. Тоrда мембранныЙ узел под деЙствием воз-
ВРJТНОЙ пружины вернется в исходное положение, а rоловка штока воЙдет в про-
резь на ползуне 9, удерживая ЭКран во взведенном положении. Реле крепят на
щите фиrурноЙ пруЖинноЙ скобоЙ 5.
Техническая хараКтеристнка
Размеры,
мм
EMJ<OCTb постоянная
(ПQF.50)
Сопротивленне:
постоянное (П-1127)
9
реrулнруемое СО шка.
лой (П2Д.!)
реrулируемое без
шкалы (П2Д.2)
Делитель (П2С.1)
10
Делитель (П2С.2)
'Усилитель:
двухвходовой
(П2ЭС.1)
двухвходовой
rрубый (ПЭС.2)
четырехвходовоА
(П2ЭС.3)
Повторитель:
маломощный (П2 П.!)
маломощный со СДвн-
rOM (П2П.2)
мощный rрубый
(П2П.3)
мощный точный
(П2 п. 7)
8.5. вспомоrАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
к вспомоrательпым устройствам в УСЭППА относятся задатчики и фи.'Iыры.
3адатчики. УстроЙства этоrо типа предназначены для создания стабильноrо
давления, подаваемоrо в rлухие Kai\repbI приборов. На рис. 8.19 приведена кон-
СТрукция маJ!Омощноrо задатчика, которыЙ состоит из корпуса б, крышки 2,
МСi\rбранноrо узла 5, пр ужины 4, вннта рсrулирования 1 и ползуна 3. Заданное
давленне устанавливают винтом 1, при вращении KOToporo изменяется Натяжение
пружнны 4. МембранныЙ узел устанавливается в положение равновесия при
выходНом давлении, ПРопорциональном силе сжатия пружины. Для подачи
сиrнала на значительное расстояние (до 150 м) в УСЭППА рекомендуется исполь-'
зовать мощныЙ задатчик П23Д.4.
Пневморел е:
универсальное
(Пl Р.1)
с ПРУЖНI!ОЙ (Пl Р.3)
без 1{0pOTKoro замы-
кання (РУП-IМ)
Элемент ИЛИ (К3К.5)
ПневмоклапаIl (П3К.1)
2
-?
Рис, 8.'0, Фильтр типа
11".2' .
Эл ектроп невмопр аобр ilЗ 0-
ваТель (П1ПР.5)
1
+-
Рис. 8.19. Задатчик мало-
мощиый типа П23Д.3
ПнеВМОКНОПJ(а (111 КН.3)
Пневмотумблер (Пl Т.2)
1
2
J
Пн евмоэл еJ<ТРОП реоБРilЗ 0-
Вilтель (Пl ПР.4)
5
k
!ее
v 50 см', масса 140 r
J2j 0,18 мм J
J2j 0,3 мм 1 11,5 мм,
масса 15 r .
Шкала в ОТНQсИтепьных единицах; масса
208 r
Масса 70 r
Сопротивленне постоянное и реrулируе-
мое без шкалы; масса 120 r
Сопротивление постояНиое и реrулируемое
со шкалой, оцнфроваНJ!ОЙ в отиосительных
еДиницах, масса 225 r
Наибольшая разность давления в момент
срабатывания 5.10' Па; rарантийное чи-
сло срабатываний 200 000 в течение 18 мес,
масса 300 r
Нанбольшая разность давлеиня в момент
срабатывания 2.10' Па; масса 100 r
Наибольшая разность давления в момент
срабатывания не более 1.10' Па; rapaH-
тийное чнсло срабаТЫВ"НI1Й 25 000 в тече-
иие 18 мес, масса 340 r
Класс точности 0.25; масса 40 r
Класс точности 1,0 при сдвиrе ::t:17.10' Па,
Масса 75 r
Основиая поrрешность не более 3%; Мас-
са 230 ]'
Поrрешность повторення снrНала ::t:O,5 %
от Р ВХ . тах; максимальный собственный
расход воздуха 100 л/ч; масса 140 r
Петля rистерезиса (0,33 0.14)' Рпнт; ra-
рантнйное чнсло срабатываний 2.10'; Мас-
са 60 r
Петля rнстерезиса (о, 33 0,14) . Рпнт' ra-
рантнйное число срабатываний 2 '10'; мас-
са 90 r
rарантнйное чнсло срабаТЫВilННЙ 10', Мас-
с а 1 00 r
Масса 20 r
rарантнйное число срабатываннй 5. 1 О';
Масса 55 r
Масса 60 r
rарантнйное число срабатываннй 15 000,
Масса 45 r
Ток постоянрый (0.5 4) А; наrруз,," оми-
ческая, номинальНое напряжение 30 В;
rарантнйное чнсло срабатываний 2.10';
масса 60 r
.)..3
Рабочее напряжение 24.'..4 В ПОСТОЯllноrо
тока; сопротнвленне катушкн 220 Ом; ra-
рантнйное,ЧНСЛО срабатываний 2.10'
J2j 40, h 60
22Х9Х21
36 Х 45 Х 50
24Х24Х49
30 Х 30 Х 49
36 Х 45 Х 50
40Х40Х74
30 Х 30 Х 60
40Х40Х84
30 Х 30 Х 34
30Х30Х51
40Х40Х27
40х40х34
30 Х 30 Х 35
30Х30Х41
30 Х 30 Х 40
20Х20Х 16
зох30ХЗО
20Х20ХН
2 О Х 20 Х 60
2.1Х24Х43
40 Х 40 Х 76
201
Продолжение табл. 8.2
Продолжение табл. 8.8
Прнбор
Расход
ВОЗДуха,
л/мин
I
Автоматический оптими-
затор с запоминан
ем
макснмума (АРС-2-0)
Автоматический шаrовый
оптимизатор (АРС:2-0И)
Автоматический шаrовЫЙ
оптнмнзатор снедоходом
ДО максимума (минимума)
(АРС-1-0Н)
Прнбор простейшнх "
алrебраических операции
(ПФ1.1)
Прнбор селектнрованн>!
(ПФ4/5.1)
lIрнбор Ol'rаннчення
(1IП11.1)
Прнбор
Техннческая характернстика приборов системы СТАРТ
Таб.1ица 8.3
Прнбор умноження на
постоянный ко,ффш(нент
(ПФ1.9)
Прнбор нзвлечення кваД-
paTHoro корня ПФ1.17
Уснлнтель ( ПП1.5)
ИнтеrрнрующиЙ прпuор
(ПВ9.4П)
l\1.ноrоточечные обеrаю-
щне устройства с уско-
рителем приема сиrнала
(УМО-8, УМО-16, БП-8)
Пневматическая релейная
управляющая машнна
РУМП
Показывающнй прнбор
(ПВ 1.3, ПВ2.2)
Элемент (тнп) I Техннческая характернстнка I Размеры,
мм
-
Задатчнк: не более =t: О, 5 %
маломощный Поrрешность настройкн 30Х30 Х46
(П23Д.3) максимаЛЬНоrо выходноrо давления; мас-
са 70 r
мощный (П23Д.4) I10rрешность :t: О, 5 %; задатчи к обеспечи- 40Х40х117
вает передачу снrнала на 150 м прн дна-
метре трассы 4 мм; масса 200 r
Фнльтр (ПОФ.2) Масса 37 r 24Х20 х30
Вентнль (ПОВ.1) Масса 40 r 24Х24 Х46
Инднкатор (ИП.1)
o 24, h
26
При м е ч а н н е. Пнтанне элементов
сжатый воздух р
1,4'10' Па
(::!:: 10 %). Элементы работают прн температуре окружающей среды, нзменяю-
щейся от + 10 до +50 ОС, н относнтельной влажностн до 80 %. Элементы пред-
назначеНbI для CTbIKQBOrO монтажа и имеют унифицированный ключ. В элементах
непрерывноrо действня прнменяют резннотканевые мембраны толщнной 1)
'
0.2 мм. релейноrо действня
1)
0,3 мм. Днаметр подводящнх каналов у
большинства элементов 2 мм.
Пределы нзмерення, настройка
Расход
воздуха,
л/мнн
ПОЗИЦИОННЫЙ реrулятор
(ПР1.5)
То же, с настраиваемой
зоноf1: ч увствнтельности
(ПР1.6)
ПРопорцнональный pery-
лятор (ПР2.5)
Пропорцнонально
и нте-
r'раJIЬПЫЙ реrулятор
(ПР3.21, ПР3.22)
Пропорцнонально-н нте-
rралыIйй реrУJIЯТОР co
отношения (ПР3.23,
IIР3.2Л
Прибор ПР5Jмоrо .предва-
рення (IlФ2.1)
Прибор обратноrо предва-
рения (ПФЗ.1)
Пропорцrrон ально- ннте-
rральrrа-Днфференциал ь-
Ный реrулятор IIР3.25
Пропорцнональиый pery-
л ятор с линейной стати
ческой характеристнкой
(ПР2.8)
Пропорцион ально- и нте-
rральиыl'rr реrул ятор с ли
нейной статИческой ха-
рзктернстнкой (ПР3.31)
202
При м е ч а н и е. Приборы питаются сжатым воздухоы д,шленнrм
1 4.106 Па ::::1:::: 10 0/. Непрерывным сиrналам соответствует давление, азменяю-
щееся в диапз:=юн
О 2'l04
1'106 Па. Дно.;ретным двоичным сиrналам со значе-
иИями О н 1 соответствуют два уровня давления О н fJ ПИТ , Приборы раБОТ<lЮТ при
температуре окружающей среДЫ, нзменяющейся от +5 до +50 ос, н относнтель-
ной влажностн до 80 % Прнвод AHarpaMMbl вторнчных прнборов от CHHxpoHHoro
двнrателя СД напряж
нне 127/220 В. CI{OPOCTb двнжения днаrраммы 20 м"jч.
Вторнчные приборы выпускают в прямоуrольном корпусе С разм;ром по фасаДУ
160 Х 200 мм. Поrрешность всех прпборов (кроме ПР!.
н ПП1.
, ДЛЯ КОТОРЫХ
поrрешность =t:1,5%) составляет =t:1 % прн t
20IQ С.
Пороr чувствнтельностн 0,2. 1 О' Па
3,0
4,2
Зона возврата (0,05-.;-0,8) 10' Па
Пределы пропорцнональностн 5 < 1) <
< 3000 %, Кр
100/1), 0,03
Кр
20
Пределы пропорцнональностн 5 < 1) <
< 3000 %
Время ннтеrрировання Т н
0,05-.;-100 мнн
Предел пропорцнональностн 5 < 1) <
< 3000 %
Время ннтеrрнрования Т н
0,05-';-100 мнн
ко,ффнцнент соотношення от До
1 : 10
Время предварення Т пр
0,05-.;-10 мнн
Время предварення То. пр
0,05-.;-10 мнн
Пределы пропорцноналыrостн 5 < 1) <
< 3000 %. Время ннтеrрировання Т н
0,5
100 мнн. Время предварепня
TrlP
0,05-.;-10 мнн
Предел пропорцнональностн 2 < 1) <
< 100 % н 100 % < 1) < 3000 %. Нелн-
нейность статиче скнх характернстик
Il % прн 1)
100 % н =t:3 % прн дру_
rHX зНаченнях 1); 0.03
Кр
50
Предел ПроПорцнональностн 2 < 1) <
<100 % н 100 % < 1) < 3000 %. Время
интеrрнровання Т и
0,05-.;-100 мнн. Не-
лИнейность статнческих характеристнк
=t:1 % прн 1)
100 % н =t:3 % прн дру-
rих значениях 6
3,6
4,0; 5,0
4,0; 5,0
Показывающнй прнбор С
датчнком (ПВ2.З)
То же, со станцней
управлення (ПВ3.2)
Прнuор контроля:
ПВ4.2П (Э)
ПВ4.3П (Э)
То же со станцией
управлеиня (ПВ 1 0.1 П (3)
2, О
1,8
5,0
7,0
7,0
Пределы нзмерения, настроrlка
Зона нечувствнтельностн 1)
1,5 .10'-.;-
-.;-6.10' Па. Время задержкн нмпульса ре-
верса 1 с
30 мнн; скорость поrrска
2'102
6'10' Па/мнн
Зона нечувствнтельностн б
1,5 '10'
6.10' Па. Диапазон длительностн нмпу.1Ь-
сов 1
БО мии; диапазон Д"lитеЛL>НОСТИ
сравненн я 5
60 с. Прнращение выхоДНО-
ro давлення за однн шаr 2 '103
15 '10' Па
Зона нечувствнтельностн 1)1
1,5 '10'
6.103 Па; зона нечувствптельностн 1),
1. 10'
6' 103 Па. Днапазон длнтель-
ностн нмпvльсов 1
60 мнн; днапазон длн-
тельностн - пернода
равнения 1 0
60 с.
ПрнращеннедавлеНИ5I за оДНН шаr 2 .103
15.10' Па
Пронзводнпя постояниая =,=(o
10") П'I
Оrраниченин по мнксимуму (О, 5
1, О) Х
Х 10' Па; оrраннчеюrя по мнннмуму
(О, 7
o, 2) . 1 О' \1а
Коэффнцнент уснленн>! J( _,О O,2
O,95;
',05
5,O
Днапазон ВХОДНЫХ СIII'налов (O,
1) Х
Х 10' Па; O,3'IO'
P1
0,9.10' Па;
0,2'10'
р,
1,0.10' Па
Время шаrа нмпульса от 30 До 300 с
Число тактов 12; чиСло рабочих каналОВ
в такте 1
12: продолжительность ТЭJ{тов
от 1 О
12 с До 2 ч
Зона чувствительности сиrна"lьноrо YCT
ройства (0.04
0,8) 10' Па
8,0
10
15
3,6
5,0
3,G
9,0
3,6
1,8
7,2
5 (lO)-
2
65
2,4
6.0
3,0
4.2
4.0 (2,0)
4.2 (2,4)
6,0 (4.0)
203
Фильтры. В УСЭППА фильтры обеспечивают ОЧистку СЖатоrо воздуха иа
отдельных линиях пневматической системы. На рис. 8.20 показан фильтр ПОФ.2,
который состоит из корпуса 2, сменных войлочных дисков 3 и винта 1. Сжатый
воздух, подаваемый к входному штуцеру, проходит через войлочные диски 3,
очищается от заrрязнений и ноступает к выходному штуцеру. К недостаткам
указанноrо фильтра следует отнести низкую эффективность I! пылеемкость, а
также значительное сопротивление. .
В комrJЛект монтажных деталей УСЭППА входят различные типы штуцеров,
соединительных трубок, заrлушек, прокладок и уплотннтельных колец. Техни-
ческие характеристик!! серийно выпускаемых эле:>tентов УСЭППА I! типовых
приборов систеЩI СТАРТ приведены в табл. 8.2 н 8.3 [5].
Подробные сведения об устройстве УСЭППА, схемах типовых узлов, при-
боров и систеО1 пневмоавтоматики, а также о современных методах построения
различных систем управления в fJромышленности на базе устройств среднеrо
уровня давления можно найти в работах [l
4].
Рис. 8.21. Схемы струй-
ных лоrиЧескнх элемен-
ТОП и усилителей ]\101Ц-
НОСТИ И давления:
а, 6, в
элементы, pea
ЛИ3УIOlцие ФУНКIJИИ И,
ЗАIIРЕТ, ИЛИ; е, д
УСlfлите.llИ. работающие
по СХеме rrопторения и
отрицания
Представленный на рис. 8.21, е усилитель работает по схеме повторения.
При подаче на вход 1 усилителя сиrнала низкоrо давдения, с выхода 2 снимается
ситал, усиленный по мощности и даВЛению. Давление питания, равное (1,4 :i:
:i: 0,2) 105 Па, подается через входы 3 и 4 соответственно к первому и второму
каскаду усилителя. При сообщении входа 1 усилителя с атмосферой, давление
в проточной камере 5 из-за наличия сопротивления б, близко к нулю. В этом слу
чае жесткий центр 7 ПОД действием давления сжатоrо воздуха и пружины 8 за-
нимает верхнее положение, перекрывая сопло 9 и открывая сопло 10. При этом
выход 2 сообщается с атмосферой. При подаче на вход 1 сиrнала низкоrо давления
мембрана 11 перемещается вниз и закрывает сопло 12. Давление в Ka
lepe 5 воз-
растает, и жесткий центр. перемещается вниз, перекрывая сопло 10 и открывая
СОfJЛО 9. На выход 2 поступает сиrнал стандартноrо уровня давления.
Представленный на рис. 8.21, д усилитель, работающий по схеме отрицания,
отличается расположением сопел на втором каскаде усиления (они расположены
навстречу друr друrу). При отсутствии давления на входе 1 жесткий центр 7
занимает верхнее положение и выход 2 сообщается с питанием через вход 4.
Подача на вход сиrнала низкоrо давления приводит к перемещеиию жесткоrо
цеитра 7 вниз, что вызывает отсечение выхода от питания и сообщение ero с атмо-
сферой.
Система ЦИКЛ состоит из восьми функциональных блоков.
1. Блок командно-циклический предназначен для реализации циклических
последовательностей, содержащих до восьми тактов. Более сложные схемы KOM
плектуют из нескольких блоков.
2. БJ10К обеrания предназначен для преобразования последовательности им-
пульсов в восьмиразрядное число в унитарном коде. Разрядность увеличивается
в результате последовательноrо или каскадноrо соединения нескольких блоков.
3. Блок матрица предназначен для записи, хранения и выдачи восьми чисел,
каждое из которых содержит восемь двоичных разрядов.
4. Блок отсчета времени предназначен для реализации четырех временных
задержек.
5. Блок дешифратор предназначен для преобразования четырехразрядноrо
числа в двоичном коде в унитарный код.
6. Блок универсальной лоrики предназначен для реализации восьми лоrи-
ческих функций различной сложности; комплектуется восемью типовыми струй-
ными модулями в любом сочетании.
7. Блок усилителей предназначен для реализации 16 двухвходовых лоrи-
ческих фУНКЦИI! (ДА, НЕ, И, ЗАПРЕТ).
8. Блок усилителей ВСfJомоrательноrо назначения используют для усиления
пневматических сиrналов по мощности в 16 каналах. Возможно инвертирование
сиrнала по любому каналу.
К достоинствам системы ЦИКЛ необходимо отнести: относительно низкие
требования к характеристикам струйных элементов; возможность применения
стандартных датчиков, кнопок, тумблеров, аналоrовой ветви УСЭППА и НСfJОЛ-
нительных механизмов, работающих на стаидартном уровне пневмоавтоматики;
возможность ирименения аrреrатно-модульноrо принципа построения систем
управления циклическими процессами из ТИfJОВЫХ модулей.
К недостаткам струйно-мембранной техники системы ЦИКЛ следует отнести:
ПОВЫшениый расход воздуха по сравнению с мембранной релейной техникой;
низкое быстродействие по сравнению со струйной техникой и некоторую избы-
точность при fJостроении ряда схем.
8.6. АrРЕrЛТНО
МОДУЛЬНАЯ СИСТЕМА СРЕДСТВ
ЦИКЛИЧЕСКОЙ АВТОМАТИКИ ЦИКЛ
Система ЦИКЛ разработана институтом проблем управления (автоматики
и теле'lеханики) и заводом «Тизприбор». Аппаратурно-элементная база системы
ЦИКЛ состоит из J10rических струйных модулей, работающих в пассивном ре-
жю!е, и из активных мембранных элементов (усилителей), которые служат для
повышения уровн я сиrналов.
Входные сиrиалы лоrических ячеек имеют стандартный уровень давления
О либо (1,4 + 0,2) 105 Па. Так как для уменьшения расхода воздуха давление
в самих с
руйных элементах существенно ниже стандартноrо уровня, то на вхо-
дах в ячеики для понижения давления устанавливают нормализующие пневмо
сопротивления. Уровень выходных сиrнаJlОВ струйных модулей должен быть
не ниже 3000 Па. Эти сиrналы усиливаются fJO давлению (до стандартноrо уровня)
и по мощности.
u Набор пассивных лоrических элементов и fJРИНЦИfJиальные схемы усилите-
леи мощности и давления, применяемыx в струйно-мембранной технике, при-
ведены на рис. 8.21 [11. Элемент, представлеиный на рис. 8.21, а, реализует
лоrическую функцию И. На рис. 8.21, б прнведен элемент, реализующий лоrи-
ческую функцию ЗАПРЕТ, а на рис. 8.21, в
функцию ИЛИ.
а) О)
11
1
[j
3 10
Z
'-
9
Z)
204
(j)
iJ)
"':""
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. ArperaTHoe построен не пневматнческнх снстем управлення/ с. А. Юднщ{н Й,
А. А. Таrаевская, Т. К. Ефремова н др. М.: Энерrня, 1973. 112 с.
2. Дмитриев В. Н., rрадецкий в. r. Основы пневмоавтоматнкн. М.: Машннострое-
н не, 1973. 360 с.
3. Пневмоавтоматика. Под ред. А. А. Таля. М.: Наука, 1974. 241 С.
4. Построение дискретных управляющнх устройств на базе аппаратуры ЦИКЛ/
Т. К. Берендс. Т. К. Ефремова, А. А. Таrаевская н др. М.: 1973. 101 с. (Ин-т проблем
управлення).
5. Элементы н схемы пневмоавтоматики/Т. К. Берендс, Т. К. Ефремова, А. Л. Та-
rаевская, С. А. Юднцкнй. М.;Машнностроенне, 1976. 246 с.
r лава 9
ЭЛЕМЕНТЫ И УСТРОЙСТВА
СТРУЙНОЙ ТЕХНИКИ
9.1. СТРУЙНЫЕ СИСТЕМЫ
АВТОМАТИЧЕскоrо УПРАВЛЕНИЯ
р" p
=М)
а)
Р4 =f(s)
б)
В настоящее время во мноrих областях техники используют струйные системы
управления (СУ). Появление струйной пневмоавтоматнки, быстродействие эле-
ментов которой превыщает быстродействие пневматическпх элементов с подвиж-
пыми частяы! и электромаrнитных релейных элементов, онределнло дальнейщее
расширеПlIе областеЙ прпменення элементов и устройств пневмоавтома-
тики.
Высокое быстродействие, надежность и малые размеры струйных элемеитов
позволяют строить сложные комбинационные и цифровые устройства для управ-
ления станками, промышленнымп роботами и друrими машинами.
Простота конструкции элементов, возможность изrотовления их MeTOДO
1
печатных плат из различных материалов, способность работы струйных СУ
в условиях радиации, электромаrнитных полей, вибрациониых и ударных на-
rрузок, высокнх и низких температур, а также в пожаро- и взрывоопасных
условиях, отсутствие ДВИЖУЩИХСЯ механических частей и возможность широкоrо
выбора
Iатерналов для изrотовления струйных элементов
все это ПРИВОДИТ
практически к неоrраниченному сроку службы струйных устройств и их ши-
рокому применению.
Для питания струйных элементов используют промышленную воду, мине-
ральные масла, выхлопные rазы двиrателей. Однако нанбольшее распростра-
нение получили пневматические струйные элементы, что связано с рядом пре-
имуществ, получаемых при ИСпользовании воздуха в качестве рабочей среды.
В разработке в иСпользовании струйных элементов и СУ в иародном хозяй-
стве СССР достиrнуты значнтельные успехи. Областями применения струйной
автоматики являются машиностроенне, энерrетика, нефтехимня, rорнорудная,
деревообрабатывающая и леrкая промышленности и друrие отрасли народноrо
хозяйства. Особенпо высокий экономический эффект (по сравнению с электрп,
чески ми и друrИМII системами управления) обеспечивается при использовании
струйных систем для управления машинами, работающими в пожаро- и взрыво-
опаСIIЫХ условиях и при наличии электромаrюпных и радиационных полей.
В станкостроении струйные системы целесообразно применять для управ-
ления стаиками, промышленными роботамн, в которых в большей степени нс-
пользуются пневматические и rидравлические исполнительные механизмы.
В этом случае эффект достнrается в результате упрощения обслуживания, сок-
ращеиия простоев и увеличеиия надежиости. Использование струйной авто-
матики целесообразно также в станках, прессах и ПРОМЫш.1енных роботах с на-
пряженным циклом.
В США фирмы SPEEDFAM и BURDONS & OLIVER выпускают станки со
струйными Системами управления. В Италии струйные элементы фирмы IMPER-
IAL
RIV используют в автомобилестроительиой ПРоМЫшленности, и в част-
ности в системах контроля на ВАЗе в r. Тольятти. В Японии струйные СУ при-
меняют в станкостроении, роботостроении, судостроении, рыболовстве и дру_
rих областях.
р,
Р4 =f(S)
о)
---.. '___.. Рп
'---
o--..
pr;
Р4
18-20d
е)
ж)
'"
и)
Рис. 9.1. nринциПЫ действия ОСНовнЫХ струйных элементоВ
J)
х)
р,
ь струйных лоrических элементов
Высокая надежность и низкая С
ОИ д
С
ост р оения сложных управляющиХ
оп р е д еляют их широкое использоваю
тысячи лоrическиХ элементоВ. .
устройств, содержащих сотни.и филиалом ВНИИАШ зиачительиыи
Ниже описан накопленныи ВОЛЖСК:
енению элементов и устройств струй-
опыт по созданиЮ и промышлеИНОМ
еП
иы анные о внешних и друrих устрой-
иой пневмоавтоматики, а также при б д д ЭнИМ:Сом внииrидроприводом
ствах струйной автоматики, разра отаиных ,
и друrими орrан.изациями. н1'ов систем управлеиия. В элементах
Принцип деис1'ВИЯ осиовных элеме омеханические явления:
струйных СУ используются в основиом с:е
У
:И:f канала (на рис. 9.1, а
1) изменен не сопротивления истечен 1 oro выходное давление РВ увели-
показан элемент типа сопло-заслонка, у м
:СХается при увеличении зазора);
чивается пр!! уменьшении зазора
ri Ух) на твердое тело например
2) силовое воздействие рабочеи СРfД
) (возду а поступающ
й с выхода
на мембрану, поршень и др. (на рис. 9., '
ПР
ощности воздействует
струйноrо лоrическоrо элемента на вход вляя ее пикрыть сdпло; в резу ль-
иа верхнюю управляющую мембранк, ( за
т
ой) мембр
ной возрастает и обеспе-
тате давление в полости иад нижне си. о выход Р поступает сжатый воздух
ЧIIвает переключеиие клапаиа усилителя, иа в
BblCOKoro давлеиия;
206
207
.. J. \ \ р, 2 \Опl.
.
< ...........{>:.. . ,.:..11:.:.
p!/ !/ S р, !. 1l6PI
11)
Il р р р
.' !!.
........:: ' J
о}
РНС. 9.2. Картииа теченнЙ в рабочей камере струйных элементов
3) прерывание струи (этот способ используется в элементах типа сопло
приемный канал, в элементах с встречными потоками; в путевом струйном вы-
ключателе, схема KOToporo приведена на рис. 9.1, в, выходной сиrнал Рв ста-
новится равным нулю, коrда заслонка прерывает струю; в ВЫключателе, при-
веденном на рис. 9.1, е, соударение встречных питающих потоков воздуха под
давлением Рп препятствует засорению ВЫХОДНЫХ отверстнй и паза выключателя
твердыми частицами; коrда заслонка опускается, соударение встречных потоков
прекращается, давление Рв на выходе выключателя понижается, в результате
чеrо переключается присоединенный струйный лоrический элемент; при отводе
заслонки в нсходное положение давление Рв повышается и элемент переключается
в первоначальное состояние);
4) создание ПОТОКОВ в результате соударения истекающих струй и потоков
(используется в струйных измерительных кольцевых датчиках (рис. 9.1, д) и
элементах с несколькими соударяющимися под уrлом струями);
5) изменение режима течения среды (имеет место в акустических элементах
и турбулентных усилителях; при отсутствии управляющеrо сиrнала ру у турбу-
летноrо уснлвтеля, приведенноrо на рис. 9.1, е, ламинарная струя под давлением
питания Рп обеСfJечивает на выходе сиrнал Рв, поступающий на вход струйноrо
дискретноrо или аналоrовоrо элемента; пр!! наличии управляющеrо сиrнала Ру
ламинарная струя турбулизуется и сиrнал Рв становится равным нулю);
6) отклонение струи вследствие соударения струй (рис. 9.1, ж) и в резуль-
тате притяжения струи к стеике (см. рис. 9.1, а, и).
Часто в одном и том же элемеите струйиой СУ используются несколько
rидромеханических явленнй. 8 путевом выключателе (рвс. 9.1, К), например,
используются эффекты соударения струй в прерывания струи твердым телом.
Рабочий fJроцесс струйных лоrических элементов системы «80лrа» основан на
эффекта соударенвя струй, притяжения струи к твердой стенке и внутренней
обратнои связи.
П ринциnы действия струйных дискретных и аналоеовых элементов «Волеа».
Картина течений в рабочей камере струйноrо двскретноrо элемента изображена
на рис. 9.2, а. Силовая струя, вытекая из канала fJитания 3 в камеру элемента,
оrраниченную стенками 1 и 2, эжектирует среду из окружающеrо пространства,
поэтому в зоне между силовой струей н стенками давление ниже атмосферноrо.
Положение струн становится неустойчивым и струя отклоняется к одной из'
стенок. При этом пространство для прохода эжектируемой среды по одну сто-
рону ОТ СИЛОВОЙ струи уменьшается. Давление с этой стороны струи падает, что
ПРИВоДИТ к увеличению кривизны струи. Процесс искривлеНIIЯ струн нарастает
лавинообразно до тех пор, пока струя не притянется к стенке 1. Давление Р1
в полости У степки 1 уменьшается, а давлеиие Р2 в полосп! у стенки 2
возрастает и струя удерживается у стенки 1 за счет поперечноrо перепада
давлений Лр == Р2 Р1' При этом часть силовой струи, называемая отражен-
ным потоком, отсекается дефлектором 4 и направляется в область между
струей и стенкой 2, в результате чеrо со стороны стенки 2 давление достиrает
величины, равной Р1 + Ро. с, rДе Ро. с давление потока обратной связи,
определяемое величино/! отраженноrо потока и rеометрическими параметрамн
камеры элемента.
Увеличение расхода воздуха, подаваемоrо в управляющий канал 5, приводит
К отклонению струи в сторону стенки 2. При этом отсекаемая дефлектором 4
208
ф
часть струи растет, что приводит к увелнчению в полости у стеики 2 давления,
препятствующеrо отклонепнЮ струи, т. е. возннкает отрицательная обратная
связь. Этот процесс продолжается до тех fJOp, пока не будет достиrнуто крити-
ческое взаимиое положенне струи и разделителя, при котором изменится режим
обтекания дефлектора. При этом возникает отраженный поток с ПРОТИВОfJОЛОЖ-
НОЙ стороны дефлектора, обратная связь становится положительной и процесс
переключения струи к стенке 2 происходит лавинообразно. Аналоrично проте-
кает процесс переключения струи от стенки 2 к стенке 1. Давления в управляю-
щем канале, при которых происходит смена режимов обтекания дефлектора и
переключеиие струи, называют давлением срабатывания и давлением отпускания,
Работа струйных аналоrовых усилителей основана на соударении управ-
ляющей и силовой струй, наfJравленных под уrлом друr к друrу. В результате
их соударения возникает результирующий поток, направление KOToporo не
СОВfJадает с направ. еннем взаимодействующих струй. Для двух струй, соуда-
ряющихся под прямым уrлом (рис. 9.2, б) уrол отклонения а резулыирующеrо
потока в первом прнближении
tg а == ь... == руЬ у ,
J 1 РпЬп
rде J 1 , J 2 количества движения соударяющихся струй, Ру и Рп давление
в управляющем и питающем каналах; Ь у и Ь п ширина управляющеrо и пи-
тающеrо каналов.
Требоваиия, предъявляемые к элементам струйной техникн. Для характери-
стики элементов струйной техники основными являются следующие показа-
тели: быстродействие; потребляемая мощность; лоrические возможности; поме-
ХОУСТОЙЧИВОСТЬ; надежность; температурный диапазон; стонмость.
Хорошие значения этих fJоказателей у элементов струйноЙ техники делают
целесообразным fJрименение струйных систем управления для автоматизации
в различных отраслях народноrо хозяйства, в том числе и в машиностроении.
Конструктивное офор,\!ление. 8 связи с тем, ЧТО функции и области приме-
нения струйных систем управления различны, к настоящему времени выявлено
несколько видов конструктивноrо оформления струйных элементов.
1. Фующиональные модуЛИ, предназначенные для построения вычисли-
тельных устроЙств, представляют собой платы, на которых выполнены несколько
(два и более) лоrических элементов и коммуникационные каналы. Такое конструк-
тивное решение обеспечивает максимальную плотность монтажа, т е. нанболь-
luee число элемеНтов на единицу объема устройства.
2. Струйные элементы, предназначенные для сборки в пакеты. ПлотностЬ
монтажа ниже, чем в первом случае, поскольку на каждой функциональной fJлате
выполнен только один элемент.
3. Струйные элементы и модули, имеющие штуцеры и предназначенные для
монтажа как rибкими шланrами, так и с помощЬЮ печатных плат. Преимущества
таких элементов простота технолоrнческоrо процесса их производства и,
простота обслуживапия построенных на их базе струйных СУ. Элементы данноrо
типа являются ОСНОВНЫМИ в комплексе струйных элементов «80лrа».
Характеристики. Работу струйных дискретных и аналоrовых элементов,
а также внешних устройств струйной техники оденивают с помощью статических
и динаМИческИХ характеристик.
!\. стаТIlчеСКI!М характеристикам относятся:
входная (рис. 9.3, а), представляющая собой зависимость входноrо рас-
хода Qy от входноrо давлеиия Ру в упраВЛЯIOщем канале; входная характери-
стика ПОЗIЮЛЯСТ оценить входные расходы элемента при различных реЖllмах
ero работы и, следовательно, дает возможность ираВ!l.'IhНО соrласовать источник
сиrнала (струЙный путевой ВЫКЛIOчатель, струйныЙ элемент и др.) с управляю-
щими входами элементов;
выходиая (рис. 9.3, б), fJредставляющая собой зависимость расхода QB
в выходном канале от давлеиия Рв в этом же канале; по ВЫХОДl10Й характери-
стике определяют наrрузочную способность элемента (датчика, путевоrо выклю-
чателя и т. и.) при работе ero с лоrическими элементами или друrнми устрой-
ствами;
209
характеристика переключения (рис. 9.3, в), представляющая собой зави
симость давления (расхода) на выходе элемента от давления (расхода) на любом
из ero входов. По характеристике переключения определяют пороr срабатыва-
ния элементов, помехоустойчивость при их совместной работе.
На рис. 9.3, е приведена схема для снятия динамических характеристик
элемента, к которым, в частности, относится показанная на рис. 9.3, д зави-
симость пропускаемой частоты от давления на входе. Это давление зависит от
наrрузки, т. е. от числа элементоВ, подключенных к ВЫХОДУ элемента, и от со-
противления линий связи.
Работа аналоrовых усилителей описывается статической характеристикой
(рис. 9.4, а, б), которая показывает зависимость разности давлений на выходах
" РВ2 РВl ДРв О
от разности давлении на управляющих входах == . тнощение
РУ2 PYl ОРУ
PI,
,7-
0,7
0,6
'25
{/,4
fj3
0.2
fjl
Il,I (/,2 0,3
Qy
а)
Ру
О)
:;ц ш
JOO
200
100
0,1 0,2 о,у 0,4Р6/Рп,р#('рр'
и)
QH
Po f(QH!
2)
Рис. 9.3. Характеристики дискретиых элементов
I!P.
Рп
Jp6
Рп
0,6 I
0,5
0,4 J
0,3 J
0,2
0,1 1
О
0,3 0,2 0.11 Il,I Il,l О}
/ 0,2
03
1 0,4
I1 0.5
) 0,Ii
v 101
Рн, PHl
P!/, P!/!
Il)
D)
Рис. 9.4. ХарактерИ!:ТИIIИ аиulИ'ОВЫХ усилителей
210
Рн
Ро
Ратп Рср
б)
Ру
Ц!/
Рп
Р"
d} pn
/(PfJt ",)
P!/!
l)
ф
разности выходных давлений к разности давлений управления называется ко-
эффицнентом усиления по давлению. Введение отрицательной обратной связи
в аналоrовом усилителе обеспечивает ero работу в релейном режиме. Харак-
теристика переключения и схема релейноrо усилителя, который часто называют
триrrером Шмитта, показаны на рис. 9.4, в, е.
Быстродействие. ОсноВНЫМ показателем быстродействия струйноrо эле-
мента считают среднее время задержки распространения сиrна.1а на один эле-
мент при ero включенни и отключении, иначе rоворя время от момента подачи
сиrнала «1» на ВХОД до .момента, коrда выходной сиrнал достиrнет значеН!IЯ «1».
Быстродействие устройств оценивается временем задержки и информации как
в элементах, так и в ЛИНИЯХ связи, а быстродействие счетных триrrеров опре-
деляется максимальной частотой счета ВХОДНЫХ импульсов.
Наибольшее быстродействие имеют струйные элементы, построенные с ис-
пользованием соударения струй: эффекта Коанда и эффекта внутренней обрат
ной связи. У турбу'лентных усилителей быстродействие ниже. Обычно время
переключення струиных лоrических элементов не превышает одной миллисе-
кунды и зависит от rеометрических размеров струйных элементов, давления пи-
тания и друrих факторов.
Потребляемая мощность. Мощность, потребляемая одним струйным элемен-
том, мала и обычно не превышает сотЫХ или десятых долей ватта. Однако при
построеНIII! больших управляющих устройств потребляемая мощность может
оказаться значите, ьноi\. Поэтому комплекс ЭJlементов «Волrа» имеет в своей но-
менклатуре как элементы большоrо размера, предназначенные для построения
несложных устройств струйной автоматики, так и элементы малоrо размера с ма-
лой потребляемой МОЩНОСТЬЮ для более сложных управляющих устройств.
Элементы первоrо типа отличаются большим сечен нем питающеrо и друrих кана-
ЛОВ и поэтому они менее требовательны к очистке П!Iтающей среды.
Уменьшение МОЩ!IОСТИ, потребляемой элементами, достиrается: снижением
уровня давления питания струйных элементов при оптимальных ироходных се-
чениях каналов; у элементов «Волrа» минимальное давление питания равно 1,5
2 кПа; уменьшением проходноrо сечения канала питания струйных элементов;
приемлемое минимальное сечение канала питания зависит как от технолоrиче-
ских возможностей, так и от условий работы управляющих устройств (от сте-
пени очистк питающей среды и ряда друrих факторов); кроме Toro, снижение
потребляемои мощности может быть обеспечено при проектировании управляю-
щеrо устройства путем определения минимальноrо числа лоrических и друrих
элементов, входящих в управляющее устройство, и выбора рациональноrо источ-
ника питания.
Для струйных СУ с большим чнслом элементов чаще Bcero наиболее эконо-
МИчным источником питания является вентилятор. Но в качестве источника
питания сети низкоrо давления можно использовать и обычную заводскую сеть
сжатоrо воздуха. В этом случае необходимо обеспечить хорошую очистку воз-
духа от влаrи и механических частиц, а также использовать эжекторы, которые
за счет подсоса воздуха из окружающей среды (точнее из выхлопноrо коллектора
струйноrо управляющеrо устройства) позволяют существенно уменьшить потреб-
ление сжатоrо воздуха.
Лосические в031>IOжности для систем струйных элементов определяются сле-
дующпми показателями: числОм ВХОДОВ; наrрузочной способностью; наличием
двух взаимно инверсных выходов, что позволяет снимать одновременно как
пр мое, так и инверсное значение лоrической функции; числом лоrических функ-
ции, реализуемых одним элементом; возможностью объединения элементов в схемы
для реализации различных лоrических функций и цифровых устройств; совме-
стимостью по уровням сиrналов с друrими системами элементов; наличием эле-
ментов, способных работать при длинных ЛИНИЯХ связи, наличием индикатор-
ных и друrих устройств.
У системы струЙных элементов «Волrа» все перечисленные показатели на-
ходятся на современном уровне.
Помехоустойчивость характеризует максимально допустимые давление
пОмехи на входе, при которых не нарушается работа элемента (не происходит
измененне состояния элемента). Причинами возникновения давления помех
211
автоматическоrо реrулирования. Наиболь-
шее применение нашли струйные элементы
однотипной конструкци!! двух размеров.
Элементы первоrо (большоrо) размера имеют
плошадь сечения канала питания 1 мм 2 , эле-
менты BToporo (малоrо) размера 0,25 мм 2 .
Обшим для элементов обоих размеров яв-
ляется то, что монтируют нх В упразля-
юших устройствах с[!Особом штекерноrо
разъема. Базовым для элементов большеrо
размера является элемент ИЛИ НЕ ИЛИ,
типа СТ 41, а для элементов малоrо раз-
мера элемент ИЛИ НЕ ИЛИ типа СТ55.
На рис. 9.5 показан рабочий профиль
элемента типа СТ41. Как и у друrих элемен-
тов большоrо размера, r лубина этоrо про-
филя равна 1,3 мм. У элементов малоrо
размера rлубина проф!!ля равна 0,7 мм. Струя
воздуха, вытекаюшая из канала питания 1
при отсутствии управляюших сиrиалов в ка-
налах 2 3 и б поимыкает к стенке а и идет
в выходной KaHa 4. При наличии управ-
ляющих снrналов в канале 2 или 3 (или
в обоих одновременно) струя питающеrо воз-
духа отклоняется к стенке б и идет в вы-
ходной канал 5, При одновременной подаче
управляющеrо сиrнала в один из каналов
(2 или 3) и в канал б струя питающеrо воздуха проходит в выходной
канал 4.
Рабочую плату элемента, на которой выполнен рабочий профи ь, ;клеивают
с крышкой, образуя функционально законченную единицу струиныи дискрет-
иый элемент, ил!! аналоrовыii усилитель. На крышке и плате элементов указы-
вают цифровые обозначения входов и выходов, модель элемента !! ero условное
обозначение в схемах.
Для питания струйных элементов большоrо размера рекомендуется воздух,
ОЧИщенный не rрубее 5-ro класса заrрязнеиности по [ОСТ 17433 72, для эле-
ментов малоrо размера ие rрубее 3-ro класса. Показатели надежности для
элементов: наработка на отказ 1.10' '1, средний срок службы 12 лет.
В табл. 9.1 приведена характеристика дискретных элементов больших и
малых размеров. Характеристики иереключения, условные обозначения в схе-
мах и друrие сведеиия по отдельным элементам комплекса «Волrа» приведены
НI!же,
Струйный дщ;кретный ЭЛе/>lент типа СТ41. Взаимно инверс ые выходы 4
и 5 элемента (рнс. 9.6, а, в) MorYT быть подключены как к rлухои камере, так
и к входам друrих элементов. Возможно одновременное использование обоих
Выходов Элемент не чувствителен к наrрузке на выходах. При работе в режиме
«Запрет»' давление на запрещающем входе б должно составлять не менее 150%
давления на управляющем входе. Из приведенной на рис. 9.6, в харак еристики
переключения видно что если выход элемеита присоединен к r лухои камере
(QB О), то давлени на выходе элемента может достиrнуть более 35% давления
питания. Если к выходу элемента присоединяются управляющие входы ДB X
элементов Toro же типа, то давление на выходе понижается примерно до 26Уо
давления ШIТания. Из характеристики переключения видно также, при каких
значениях давления ру управляющеrо сиrнала (в процеитах от давления пита-
ния рп) происходит как срабатывание элемента, так и ero отпускание возврат
в исходное состояние.
Триееер с раздеЛЬНЫIlШ входа,ии типа СТ42 в отличие от элемента TIНJa СТ41
имеет два УСТОЙЧИВЫХ состояния. Элемент (рис. 9.6, а, е) предназначен для
построения устройств, в которых требуется запоминание сиrналов (память).
Запоминание двух управляющих сиrналов обеспечивается одним элементом СТ42,
в струйных системах управления являются остаточные давления на выходах и
входах лоrических элементов выходах внешних устройств, перетечки в комму-
никационных платах и др. Помехи MorYT возникать и при совместной работе
элементов в схемах, что связано с некоторыми особенностямн рабочеrо процесса,
протекающеrо в струЙных элементах. Величина давления помех должна быть
обязательно ннже величины давления ОТrJускания струйноrо моностабильноrо
(Имеющеrо одно устойчивое состояние) элемента. Наряду с помехами большоЙ
длительности (коrда время действия помех больше времени переключения эле-
мента) при соединении элементов в схемы возможно также возникновение помех,
время действия которых равно или меньше времени переключения элемента.
СтруЙные элементы с невысоким быстродействием менее подвержены влиянию
таких помех.
В системе струйных элементов «Волrа» приняты все меры по устранению
причин, приводящих к возникновению помех при соедннении элементов в схемы.
В струйных элементах «Волrа» отсутствуют остаточные давления на выходах
сведены к минимуму остаточные давления на входах, которые являются о нои
нз основных причии, определяющих величину помех. Помехи от входных устроиств
чаще Bcero ЯВ.1Iяются следствием низкоrо качества изrотовления или неправиль-
ной эксплуатаЦlIII их (например, коrда заслонка конечноrо выключателя непол-
ностью перекрывает струю).
Температурный диапазон. ИсследоваН IЯ показали, что в зависимости от
материала из KOToporo изrотовлены струиные элементы, они MorYT успешио
работать п'ри температуре окружающей среды от 100 ос дО + 1000 ос и более.
ТемпературныЙ диапазон работы элементов «Волrа», изrотовляемых из ударо- .
прочноrо полистирола, лежит в пределах 20+ +50 ос. При изrОТОIЗJ!ении эле-
ментов из полиамида итI стеклонаполненноrо полистирола диапазон шире 50+
++50 ос.
Долеовецность струйных элементов целиком определяется ДО. rовечностью
материалов, из которых они изrотовлены. В процессе работы элементы никаким
механическим наrрузкам не подверrаются, Из принципа работы элемента сле-
дует, что число переключеЮIЙ не может оказать как.оrо-либо ВЛИЯНИЯ на ero
Долrовечность. Авторам известны пластмассовые струиные элементы, сохранив-
шие раБОТОСrJосоБность после 12 лет непрерывной работы. Поэтому можно ут-
верждать, что элементы, изrотовленные из коррозионно-стойкой стали или из
кер амики, будут иметь практически неоrраниченную долrовечность.
Надежность струйных управляющих устройств определяется надежностью
не только струйных лоrических элементов, но и внешних устройств, элементов
монтажа и др. Таким образом, надежность устроЙств в целом. будет завнсеть от
ero сложности, качества изrотовления, подrотовки питающеи среды и друrих
факторов.
Структура струйной систе,\lЫ управления, как правило, не отличается
от структуры систем, реализованных на б зе друrих технических сеедств. В со-
став системы входят управляющее устроиство, СОСТОЯщее IIЗ СТРУИJIЫХ лоrиче-
ских элементов и элементов монтажа (монтажных блоков, трубопроводов, ар-
матуры), а также внешние устройства, к которым относятся: источник пит ния;
элементы ввода информации (путевые выключатели, датчики н друrне устроист а
контроля технолоrических операций, аПrJаратура ручноrо управления, устрои-
ства задания проrраммы и др.); входные и выходные преобразователи одноrо
вида энерrии в друrой; усилнтели мощносТlI; инди аторы. .
Таким образом, струйиая СУ представ-'!,яет соБОIl КОМrJлекс, СОСТОЯщИI! 11З
управляющеrо устройства и внешних устроиств.
9.2. ЭЛЕМЕНТЫ И КОНСТРУКЦИЯ
УПРАВЛЯЮЩErО УСТРОЙСТВА
Струйные дискретные и аналоrовые элементы. Элементы ОМrJлекса. «Волrа»
предназначены для построения лоrнческих и цифровых устроиств струиных си-
стем цикловоrо и чнсловоrо проrраммноrо управления станками, промышленными
роботами и друrим оборудованием, а также для построения систем контроля и
212
. .
'.. .
..:;. . '. : . ': :
::......:
':':. ....:..
. " .': ",
", "" ,',
а п
PIIC. 9.5. Рабочий профиль струйио-
[О Дl\скретиоrо элеМента
213
Таблица 9.1
O8 O
ШtРIjJКО
2 JЛfненто
Pc
р,
Рп
0,3
и, o
Техническая характеристика струйных дискретных элементов
(давление питаНИЯ 2,5 10 кnа, номинальное давление 4 кnа)
PeKOME'H
Расход Мощ- дуемая
НасТЬ Harpy-
воздуха прн но- З0чнп я
Днск- ПрН HOMH миналь способ- Масса,
ретн ые Лоrическне функцин нальном НаМ дпв- Насть Kr
элементы давлении ленин элемен-
питания, питании, ТОВ Toro
м 3 /с ВТ же типа,
l1IT.
СТ41 ИЛИ НЕ или на два
входа С запретом по
одному НЗ входов
1
СТ42 I Память
7,5.10 . 0,32
СТ43 I И НЕ И На два входа 2 0.01
СТ44 I ИЛИ НЕ или На Трн
входа
I
СТ45 ИЛИ НЕ или на два 10.10 ' 0,4
входа с кНоПОЧНЫМ
управлением по одному
нз входов (ключ)
СТ53 I ИЛИ НЕ или на шеСТh I 7.5'10 . I 0.32 I 1 I 0,02
I ВХОДОВ
I
I -- I I I
СТ54 или на 12 входов (пас- 6' 10 . I 0.01
I СНВIIЫЙ)
I I I
СТ55 ИЛИ НЕ или на два
ВХОДd с запретом по одно-
му из ВХОДОВ
n
k
СТ';б I Память 0,004
СТ57 I ИЛИ НЕ или на четы- 1,6 .10 . 0,05
ре входа 1
СТ60 I ИЛИ И на четыре входа
2
СТб7 Два ЭJlемепта ИЛИ НЕ
или На два входа в 0.002
одной П '1ате
s 0,2
0,1
Рот
Рср
IJ,2 !1:
Рп
.. S
f$б
0,1
РJl
рп
.. S
f : J=fItб
z)
0,1
0,2
j =:f1l--- S
б =tJ--4
8)
о)
If1B 1J
(
НаtР!lJка 2JлтентQ
Оот 'ер
aB O
(
I
Hatplj.?M Z МeI1енто
Оот !Jc
OB O
(
I I
Hatp1jJКd 2 JЛet'lенто
Рот Рер
р,
Рп
IJ,3
0,2
IJ,1
Pv
Рп
J '
0,1 O,Z Ру IJ 0,1 O,Z Ру
J U J J :f1J " рпs 3 lJ= S 3 т " sРп
5 4" 2 42"
)(
е) ж)
0.1
0,2
f -f&1---s
б 4
с)
Рис. 9.6. СтруЙные дискретные элементы больших размеров:
а размер н маркнровка ножек (штуцеров) элементов СТ4(, СТ42, СТ43 н СТ45; б
разМер и маркировка нол.;:еК эле:vlснта СТ44; в ж характеристики переключеиня
н условные обозначення в схемах ,леМеНтов СТ41; СТ42; СТ43; СТ44 н СТ45 соответственно
в то время как для решения этой же задачи при использовании элементов СТ41
требуется схема, составленная из двух элементов СТ41.
Элементы СТ43 (рис. 9.6, а, д) и СТ44 (рис. 9.6, б, е) так же, как и элемент
СТ42, обеспечивают более экономное построение управляющих устройств. Pea
лизуемые ими лоrические функции можно выполнить и при использовании од-
ННХ лишь элементов типа СТ41, но общее ЧIlСЛО элементов в устройстве будет
в этом случае большим. В целях сокращения номенклатуры элементов и облеr-
чения тем самым эксплуатаЩl!I устройств относительно простые управляющие
устройства целесообразно строить на одних лишь элементах типа СТ41, пренеб
реrая некоторым увеличением общеrо числа элементов. Это же относится и к ба
зовом у элементу малоrо размера СТ55.
у элемента СТ45 (рис. 9.6, а, ж) вход 2 через дроссель соединен с каналом
питания. Срабатывание элемента по входу 2 может быть обеспечено механиче-
ским закрыванием ero. Поэтому элемент удобен при работе с датчиком типа
сопло-заслонка, например, в устройствах для контроля уровня. Датчик в этом
случае простейшее сопло, к которому не надо подводить внешнее питание,
215
214
'"'
'"
уменьшенными размерами. Элемент типа СТ56 (рис. 9.8, в) имеет четыре управ-
ЛЯЮШIlХ входа в отличие от элемента СТ42 большоrо размера, что позволяет
упростить выставку триrrеров. Аналоrовый усилитель СТ59 (рис. 9.8, е) пред-
назначен для сравнения и усилення аналоrовых и дискретных сиrналов в системах
УПравления, контроля и реrулирования. Основные параметры технической ха-
рактеристики приведены в табл. 9.2.
Элемент СТ57 (рис. 9.8, д) реализует лоrическую функцию ИЛИ НЕ ИЛИ
на четыре входа и позволяет при проектировании схемы сократить обшее число
элементов. Элемент СТ60 (рис. 9.8, е) реализует лоrическую ФУНКЦИЮ или и
На четыIеe входа.
Струйные аналоеовые усилители большоео раз.мера (рнс. 9.9, табл. 9.2)
предназначены для сравнения и усиления аналоrовых и дискретных снrналов
13 (1= .9
45 8
б 7
I
: 89
f 5
б 7
I
aJ
r
!
инн!
(}
0)'
,)
1II . о) .
'" 2
, ]
p
Р"
115,0 ,
I i
. . . lfazPIjJKO
1 зленмто
I
\ i
t
""i l
.
(,'1
IР
0.1
0.1
11,1
11,1 ру
р;;
t)
Рис. 9.7. Струйные дискретные элементы:
а шестнвходовый ,лемеНт ИЛИ НЕ ИЛИ тнпа СТ53; 6 паССНВlIЫй элемент ИЛИ
на 12 входов ТlIпа СТ54, в универсальный модуль тнпа СТб7 (плата с двумя ,лементамн
ИЛИ НЕ ИЛИ, паКет н характеристнка переключення)
а заслонкой служит контролируемый верхний уровень жидкости (или сыпучеrо
материала) в резервуаре.
Шестивходовый элемент ИЛИ НЕ ИЛИ типа СТ53 (рис. 9.7, а) имеет боль-
шую длину, чем элементы, описанные выше. Пассивный элемент типа СТ54
(рис. 9.7, б) реализует лоrическую фУНКЦНЮ ИЛИ на 12 ВХОДОВ, ои предна-
значен для считывания проrраммы со стандартной перфокарты ПК-80
(rOCT бl98 75). Давленпе на ВЫХоде элемента составляет не менее 15% давле;
ння иа входе.
Универсальиый модуль типа СТ67 (рис. 9.7, в) состоит из функциональной
и коммутационной плат. Каждая функциональная плата содержит два элемента
ИЛИ НЕ ИЛИ на два входа; коммутационная плата имеет отверстия, полу-
чаемые при отливке плат. Модули монтируют в пакеты с ПОМОшью стяжек. Наи-
большее чнсло модулей СТ67 в ОДНОМ пакете 10. Высота па кета Н в этом случае
составнт 32 мм. Такой пакет содержит 20 элементов ИЛИ НЕ ИЛИ (так как
в одной функциональной плате размешены два элемента). Элементы соединены
каналами, фрезерованными в коммутационных платах, и отверстиями, которые
создают при монтаже удалением (пробиваннем) тонких переrородок. Модуль
разработан совместно с НИИтеплоприбором.
Струйные JUCKpemlible элементы и аналоеовый усилитель малоео размера.
Размеры и маркировка иожек элементоВ этой серии приведены иа рис. 9.8, а.
Элемеит типа СТ55 является базовым в серин элементов системы «Волrа», имею-
щих площадь сечения канала питания 0,25 мм 2 ; отличается от элемента типа СТ41
4 5
l щJ= 5 Q '
J [> I .
5 4 > L"J
7 i - 7
z)
;: 1'1
Ц4
I ,Il! О i
I
IfOtjJljJAO
r fl" !
I ., J
I ' "
! l' I
I ' I
/ldJ ['"
Р"
оо,о
11,]
I]J
11,2
01
1, ) LJpg
0.1 (!2 1:,.
; 4зrii7
J 52'Lf-Fб
01
,
1i
Рп
, f/6"0 ,
o.4r (o 2т 1 1
:: t l J: "i
О' j , I
, I
I
{Iy
0,1 11,1 .Уа
& I
=1 7 lj1
;=LJ o 4
.5
rJ)
i
02 L.......
, i I
f/.f! -
." L !
11,1 Рср 11,1
IiJ !!t
, Р п
; 5 1 &iL8
7 4 З 7
&
Z 1 [;[ I
11,4 I l lIа' IjЗКО ,
::r I "; ""1
'" i +j l
!lJ pg
11,1 11,1 р,;
5 '
т Т'f:-l 5 Ф 4
.), Ь
8 g 41 7
7 j
е)
Рис. 9.8. СТ!JуЙные дискретиые элементы и аналоrовый усилитель малоrо размера:
а размер н маркнровка ножек элементов СТ55. СТ56, СТ57, СТ59 н СТ60; 6 e ха-
рактернстикн переключення и условные обозначения в схемах элемента СТ55, СТ56.
СТ59, СТ57 н СТ60 соответСтвенно
216
217
I "- Ф
" 5
fi зЩ
о)
<::.
'"
.
4
;fi4 jct\
IJРIJ
D) Р;;.
<::.
"'"
Ар!
р"
Техническая характеристика аНалоrовых усилителей
Таблица 9.2
Рнс. 9.9. Струйные аналоrо-
вые усилители большоrо
размера:
а размер и маркнровка
ножек. условные обозначе-
ния и статическая xapaKTe
ристика ,лемента СТ46; б,
в то же для элементов
СТ47 и СТ52 соответствен-
но
Параметры I СТ46 I СТ47 I СТ52 I СТ59
Диапазон давления питания, "Па I 0 10 , 0 150
Потребляемый расход воздуха при номи- I 5,3. 10 5 I 8. 10 5 I 5,3'10 5 I 2,6'10 5
нальном давлении питания, м<'/с
Потребляемая МОЩНОСТЬ при номиналь- I 0,2 , 0,35 I 0,2 I 0,09
НОМ давлении питания, Вт
Пропускаемая частота при номинальном I 300 I 600
давлении питания, rц
Макснмальный коэффициент усиления по
давленню:
прн работе на rлухую камеру (QB 8 6 7 6
О)
при наrрузке ОДНИМ аналоrОВblМ эле- 5 4 3 4
МеНТом
Масса, Kr I 0,01 I 0,00,1
I
I
При м е ч а н и е. Номинальное давление питания 4 кПа.
4 5
5з
б 4 .2
о)
АРо'
р;;-
f/5
Стойка имеет двухстворчатую дверь, через КОТОРУ\о ведется монтаж связей между
блоками и панелями, а также подвод внешиих связей с помощью разъемов.
rибкие шланrи позволяют выдвиrать блоки и пане. И из стойки без наруше-
ния их работоспособности. Это обеспечивает свободный доступ к элемеитам в про-
цессе наладки и проверки системы управления.
При необходимости внутри стойки устанавливают блок питания типа СТ 199,
предназначенный для витания усилителей. В нижней части стойки (в зоне вен-
ТИЛятора) может быть установлена дополиительная укороченная панель СТ198-01
дЛЯ размещения преобразователей и друrих устройств.
В блоке тиrJa СТ183 ыожно разместить до 160 струйных элементов большоrо
размера, в блоке типа CT195 До 480 элементов малоrо размера. Блок CТl95
имеет общий коллектор, зак. юченный в KOpfJYC с направляющими. Через съем-
ные крышки монтируют СХб!Ы управления и устанавливают или СНИ\IaЮт струй-
ные элементы. На передней панели можно монтировать устройства управления
и Индикации. На заднеЙ стенке корпуса раЗ;'lещены до десяти пневморазъемов
типа СТ182 дЛЯ коммутации внешних соединений. Блок по иаправляющим встав-
ЛЯЮт в стойку и фиксируют внутри нее с помощью рычажных фиксаторов. д. я
питания элементов блок с помощью rибких шланrов присоединяют к наrнетатель-
ному и всасывающему коллекторам стойки.
Коллектор для установки и питаиия элемеитов малоrо размера собирают
из ЛИТЫХ плаСПlaССОIЗЫХ деталей. Элементы (8 шт.) устанавливают штуцерами
в пластмассовую колодку, в которой имеется общий кана.1 питания. Колодки
(до 15 шт.) собирают в пакеты (рис. 9.11) и стяrивают шпильками. В блоке СТ195
размещают четыре таких пакета. Если на передней павели блока СТ195 IOнти-
руют четыре устройства управления или ИНдикации, то число КОЛОДОК в пакете
не должио превышать 12. При монтаже схемы с помощью пластмассовых трубок
используют пластмаССовые моитажиые ниппели. Если серия выпуска одинаковых
в системах управления, контроля и реrулироваиия. Выходы уси ителей СТ46
(рис. 9.9, а) и СТ47 (рис. 9.9, б) можно подключать как к rлухои камере, так
и к наrрузке. Размер, маркировка штуцеров условные обозначения и статиче-
ская характеристика усилителя с инверсиым выходом типа СТ52 даны иа
рис. 9.9, в.
Компоновка управляющих устройств. На рис. 9.10 приведена компоиовка
струйной системы управления, включающей в себя управляющее устройство 1,
входные устройства 2 (струйные путевые выключатели, различные датчики и др.)
и выходные устройства 3 (пиевматические усилители давления и мощности,
пневмоэлектропреобразователи, электрические пускатели с пневматическим при-
ВОДОМ и др.). Система управляет работой в заданном режиме исполиительных
механизмов 4, которыми MorYT быть rидро- и пневмоцилИНДрЫ, rидро- и пневмо-
моторы, электродвиrатели и др. ..
Управляющие устройства моитируют в унифицированных стоиках высотои
1200 2200 ММ. В стойке размещают монтажиые блоки CТl83 или СТ195 дЛЯ
моитажа rлавным образом, струйных элементов, а также монтажные панели
СТ198 дJ!я монтажа преобразователей и друrих устройств. Блоки и паиели .имеют
одинаковые rабариты и присоединительные размеры и вставляются в. стоику по
направляющим. В нижней части стойки располаrают вентиляторныи источии
питания струйных элементов, сжатый воздух от KOToporo через иаrнетательныи
и всасывающий коллекторы и rиБКlIе шланrи поступает к монтажным блокам.
При этом обеспечивается замкнутая система питаиия лементов, так как отра-
ботанный воздух из элементов отсасывается из полостеи блоков чер.ез всасываю-
щий коллектор н виовь подается веитилятором в наrнетательиыи коллектор.
218
219
управляющих устройств велика, то с целью резкоrо сокращения числа пластмас-
совых трубок схемы МОЖНQ монтировать с помощью модулей, собираемых из
литых пластмассовых наборов (рис. 9.12).
Набор содержит монтажную плату, прокладку и пластину. В монтажной
плате предусмотрены сквозные каналы и отверстия, расположенные соrласованно
с отверстиями в колодке и разделенные между собой тонкими перемычками.
При сборке модуля пере 1ЫЧКИ удаляются по трафаретам, соответствующим
заданной схеме. Монтажные платы разделяют между собой тонкими пластмас-
СОВЫ11И прокладками, отверстия в которых также выполняют по трафаретам.
Наборы склеивают в:\!есте с пластинами, в которых иr"еются rнезда под монтаж-
ные ниппели. Модули соединяют между собой пластмассовыми трубками.
Панель монтажная типа СТ198 предназначена для монтажа пневмоэлектро-
и электропнеВl\Iопреобрззователей и друrих устройств. На передней стенке
панели монтируют элек'трические кнопки и друrие устройства, на задней стенке
размещают пневморазъемы СТ182 и электрпческие разъемы для подвода тока
к преобразователям и друrю! устройствам.
I ""
- .- - - - - - - - -- - - - - .
РиСо ',12. Набор монта.иwА
'"
:s:
'"
"
"
'"
'"
Q.
"
»
:3
:Е
"
f-
U
"
U
,"
"
'"
,"
»
Q.
f-
u
'"
'"
"
"
"
"
"
:Е
"
ц,
't
-+ - r:.;;:
.
I I I l' I I
I 1 I I I I '"
I '"
...
I .1 I I I
I I
I
.
130
,"
:3
'"
;е
'"
f-
'"
"
:Е
f-
"
'"
'"
ф
..;
:::
'"
,:,
ф
..;
-1-6:
!
"
,
9.3. ВНЕШНИЕ УСТРОЙСТВА
СТРУЙНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
Связь управляющеrо устройства с исполнительными механизмами управляемой
машины обеспечивается внешнимп устройствами, которые подразделяют на
входные и ВЫходные. Одни входные устройства путевые выключатели, реле
давления, реле температуры и друrие реле физических ве,тичин служат для
Ввода в управляющее устройство информации о состоянии исполнительных
механизмов (положении, давлеиии, температуре и друrих параметрах). Друrие
входные устройства (аппаратура ручноrо управления кнопки, тумблеры,
перек_ ючатели, устройства задания проrраммы и др.) обеспечивают ввод в управ-
Ляющее устройство информации (задания) от онератора.
Выходные устройства формируют сиrналы для приведения в действие испол-
нительных механиз"IOВ управляе"юй машины, т. е. для изменения состояния этих
механизмов. К выходным устройствам относятся различные преобразователи,
усиЛители давления и мощности и др. К ним же следует отнести визуальные и
Звуковые индикаторы, которые обеспечивают оператора информацпей о состоя-
Нии управляющеrо устройства и всей системы управления в целом.
"-
"
"
"
"
",
'.
220
221
j l
d, dz d H L S, S,
б 10 3 35 б 14
12 fб 4 J3 12 22
18 24 б 47 19 32
а)
fq, нпи
5
4
"'
pq
I s
РЛШfl
о
" ""
'1 0.':: о: +
м о "::
" о "'о: О '"
I " :;; '"
ф '" м "'''
u о "" ;:,. " u "" о
" "'" +
о ":'" ::;::
'" "
I ... о
...
... о I о 00
'1 о.
... о о :: "''''' <D
о о <D " 1+ о
1 '" u о
U о d, '" '" " о <5
0-.:
о
t::
м о о i
... о '" '" о
'" 1 о о '"
I о
U о о "" "" о
м ..
о I
LC> О '" ...
м "' о>
I
'" о '" <5
u 00 '"
о
о.
о. c-.i
о "
'" I
'" .. " о м
о I О 00 м
.ь о о> ,., + ... ...
м I о о <D "
'" " о о
'" о '" '" <5
f-<
U о о .n s' '" u
о о о '" ,,,
;: о о '" 1 о
I '"
I ""
'" о "
о "" о
с; .. о '"
I ""
о '" " ""
""
м "" "
\ " о '"
м о ::;:: <5
u '" ":.
о:
"
u
о .. О
О I "" '"
.ь о о> о:
м "
м ;, о '"
I о '"
о <5 '"
u о.
.. '-
'"
'"
u
;, ",'" " u
" '"
'" " с:. '" '"
'" t:: ",; ;>,,, о.
" '" О'" ';3 U
'" :;; '" "''"
'" " :;; "''' ,'" "
" :: 0.0 i "
'" о: :;; '" 2.'" s' '"
:а '" " '" :r:'" g
о. u ;, о: U '" о:
.... '" '" '" ;Е '"
" '" '" '" " о:
:Е о: '" О. о: " ;>, '"
'" " '" о. о. "
о. " ,., " '"
'" '" о '" :;; ::'" о :;;
'" :а "
t:: '" :;; о: '" "и '"
" :;; о: '" "О О. о:
'" ;>, " " "'''' ;>, о.
"'''' '" о: '-
Q o:t:: '" о '" " '"
'" '" '" '" '" '" t::
'" " '" '" '"", '" \tU
'" о о. '" О'" о. ,;
"'''' t::", " ",О U
'"t:: '"'" "'" о: '" '" " :Е u
"о: 00 0.'" о: '" "Э '"
t::('" Р-.:с t::K "'о: t::( ::;:: ь", :.:
'"
.,.,
t!
::r
::!
'"
10
t!
...
J
I
;
Рис. 9.13. Струйиый кольцевой путевой выключатель типа СТ135:
1 d, 6 мм; 2 d, 12 мм; 3 d, 18 мм
Струйные путевые выключатели и датчики размера. Путевые выключатели
служат для ввода в управляющее устройство информации о состоянии исполни-
тельНЫХ механизмов машины (например, о приходе механизма в заданное конеч-
ное или промежуточное положение), а также для ввода информации о правиль
иости установки обрабатываемой детали в приспособлении или штампе. Будучи
встроенными в различные реле, выключатели MorYT давать информацию одру-
rих технолоrических параметрах. Техническая характеристика путевых вы-
ключателей приведеиа в табл. 9.3.
Струйный кольцевой путевой выключатель СТ 1з5. В выключателе (рис. 9.13, а)
кольцевой канал 1 является питающим, а канал 2 выходиым. На рис. 9.13, б
приведена статическая характеристика для трех типоразмеров выключателя,
показывающая изменение выходноrо давления РВ в зависимости от расстояния s
между торцом выключателя и заслонкой.
ПутевоЙ выключатель СТ143 используют в оборудовании, работающем в тя-
желых условиях, например, при высокой запыленности окружающей среды.
Если в паз выключателя (рис. 9.14, а) шириной 5 M [ заслонка не введена, то
питающий воздух из BepxHero штуцера свободно проходит в канал 1 и на выходе
в канале 2 образуется разрежение отрицательный сиrнал. Это разрежение
при нулевом расходе составляет 10% давления питания.
Путевой выключатель СТ144 (рис. 9.14, б) выполняют склееННЫ 1 из двух
частей, отлитых из полистирола. Питание подводят к нижнему штуцеру. Если
в паз шириной 5,5 мм заслонка ие введена, то в верхний штуцер поступает выход-
ной сиrнал «1». При вводе заслОнки в паз выходной сиrиал становится равным «О».
Путевой выключатель СТ173 (рис. 9.14, в) в отличие от рассмотренных
выше выключатель коитактноrо, клапанноrо типа. Здесь перемещение упора
исполнитеЛЫlоrо механизма вызывает поворот на небольшой уrол иrлы выклю-
чателя, что обеспечивает открытие клапана внутри корпуса выключателя и ПО,-
явление пневматическоrо сиrнала «1» иа выходе. Величина зацепления иrлы упо-
ром не должна превышать 5 мм. Выключате.1JЬ отличается полной rер:>lетичнос'Iыо
и поэтому не подвержен воздействию заrрязненной окружающей среды.
На рис. 9.15 показаны различиые способы подключения струйных путевых
выключателей к системе управлеиия. При коротких линиях связи выходной сиr-
нал с путевоrо выключателя 1 можио подавать непосредственно на вход струй-
Horo дискретноrо элемента 2 (рис. 9.15, а), при длинных линиях связи рекомен-
дуется выход выключателя соединятЬ с входом триrrера Шмитта 3 (рис. 9.15, б),
чтобы усилить слабый выходной сиrнал путевоrо выключателя. Схема подкЛЮ-
чеиин струйноrо путевоrо выключателя СТ143 показана на рис. 9.15, в. Так как
у этоrо выключателя сиrналОМ «1» является разрежение на выходе (коrда заслонка
выведена из паза), то выход выключателя соединяетСЯ с каналом «запрет» струй-
Horo дискретноrо элемента.
222
'::
"
"
"
"
'"
'"
>:
'"
:3
'"
к
:3
'"
"
"
;>,
'"
><
:3
:с
,.,
»
о.
"
u
'"
'"
::
"
u
::
с>-
"
"
'"
'"
с>-
'"
><
'"
'"
'"
u
"
;:
:;;
><
"
...
223
'"
'" .... '"
'<)
2 40
1'<)
18 '<)
20т8. '/J 5,5
r--.
":>
ос:>
<'-./ -ф-
[
4,4 а) б)
1
....
"&
".
рв,кпа
12,5
10,0
7,5
.5,0
2,5
О
2,5
5,и
7,5
,o.o .
I 0,7 '0,8 0,9 O ", 8,111'1.
а)
.
62
132 I
<::>
.."
I
'
,,'
Р8,нПа
10
8
6
.4-
2.
02. 4- 6' 8 S,MM
О)
5}
Рис. 9.16. Струйные датчики размера типов СТ! 40 (а) и СТ! 58 О)
Струйные датчики раЗ,ltера СТ140 и СТ158 (рис. 9.16) предназначены для
бесконтактноrо измерения размеров при активном и послеоперационном кон-
троле деталей. Изменение измерительноrо зазора s расстояния от измеряемой
детали до сопла датчика вызывает измененне давления в выходном канале
датчика. Основные детали датчиков обоих типов выполняют из коррозионио-
стойкой стали (или друrих металлов с надежной защитой от коррозии). Диапазон
давления питания O 100 кПа. Диапазон измерения для датчика СТ140 O I,2MM,
дЛЯ датчика СТ158 O 4 I\HI.
Реле физических величин. На базе струйных и измерительных элементов
MorYT быть построены различные реле (датчики) физических величин. Типовая
структурная схема реле показана на рис, 9.17, а. Физическая величина (ФВ)
воспринимается первичным измерительным элементом 1. И\I может служить из-
мерительное сопло в устройствах измерения размеров, ламинарный или турбу-
лентный дpocce, ь в rазовых анализаторах и устройствах контроля температуры,
reHepaTop колебаний в частотных измерителях и др. При помощи измерительноrо
элемента ФВ преобразуется в пневматический сиrнал, которыЙ при необходи-
мости усиливается струйным аналоrовым усилителем 2 и поступает на пороrо-
выЙ элемент 3. К:оrда измерительный сиrнал достиrнет настроечноrо значения,
пороrовыЙ элемент переключается и ;,\искретный сиrнал подается на сиrнальное
устройство 4 или в цепь управления исполнительным opraHoM Toro или иноrо
мехаиизма.
На рис. 9.17, б показана принципиальная схема струйноrо реле для кон-
троля температуры жидкости, обтекающей нолую спира.'IЬ. В левый конец этой
спирали через дроссель R подводится сжатый воздух постоянноrо давления р'.
в левый входной канал аналоrовоrо усилителя 1 поступает сиrнал давлением Pl,
,"С. 9.14. СтруЙные путевые выключатели типов CTI43 (а), CTI44 (6) и CTI73 (8)
2
u)
.
D)
r ы ""'"
I I
I I
I I
I I
I
I
L/ J
3
Pп О)'
224
Рис. 9. J 5. Схемы подключення стрyllных путевыx внключателей
8 Е. В. [ерц и др.
225
J
а)
2
3
8)
2
Рис. 9.17. Реле физических величин:
а структурная сХема; 6 струй ное реле температуры; в реле разности давлення
J
Рис. 9.19. струйны1e реле ли"
неЙных нзмерениЙ (а, б) н
измерения ПЛОТНОСТИ жид
кости (в)
которое изменяется в зависимости от температуры жидкости, обтекающей спи"
раль. В правый входной канал усилителя 1 подводится сиrнал постоянноrо дав-
ления Р2' Давление a выходе усилителя РВ пропорционально температуре т
жидкости, обтекающеи спираль. Коrда эта температура достиrнет определенной
величины, то на выходе пороrовоrо элемента 2 появится сиrнал. Для изменения
диапазона измерений и пороrа срабатывания служат дроссели Rl и R 2 .
Реле разности давлений показано на рис. 9.17, в. Сиrналы с уровнями дав-
ления РВХ! И РВХ2' разность которых Надо измерить, подаются на входы анало-
rOBoro усилителя 1 через настроечные дроссели Rl и R2' Давление выходноrо
сиrнала PB этоrо усилителя пропорционально измеряемой разности давлений
входных сиrналов. Этот выходной сиrнал усиливается аналоrовым vсилителем 2
и поступает на пороrовый элемент 3, переключение KOToporo реrушiруется с по
мощью дросселя R з .
На рис, 9.18, а показано струйное реле расхода с трубкой Вентури. Сиr-
налы давлением РВХ! И РВХ2 ОТ трубки Вентури поступают на входы аналоrовоrо
усилителя 2. Разность указанных входных давлений пропорциональна скорости
потока в трубопроводе 1. Выходной сиrнал усиливается аналоrовым усилителем 3
и поступает на пороrовый элемент 4, пороr срабатывания KOToporo реrулируется
дросселем R.
На рис. 9.18, б приведена схема струйноrо реле уровня. Коrда уровень h l
(жидкости или сыпучеrо материала) приблизится к уровню h, давление на вы-
ходе преобразователя 1 повысится. Усиленный сиrнал от аналоrовоrо усили-
теля 2 вызовет переключение пороrовоrо элемента 3. При постоянной высоте h
уровень h l , при котором произойдет переключение пороrовоrо элемента 3, может
изменяться путем настройки дросселей Rl и R 2 .
Струйное реле размера представлено на рис, 9,19, а. При изменении рас-
стояния s изменяется сопротивление измерительноrо сопла датчика 1 и, сле-
довательно, изменяется давление на левом входном канале аналоrовоrо усили-
теля 2. Выходной сиrнал с усилителя 2 поступает на вход пороrовоrо элемента 3,
а с Hero на дискретный элемент 4. Величина s и, следовательно, необходимый
размер х настраиваются с помощью дросселей Rl и R 2 .
Схема реле размера, приведенНая на рис. 9.19, б отличается от рассмо-
тренной схемы отсутствием аналоrовоrо усилителя. Здесь входной сиrнал от из-
мерительноrо сопла датчика 1 поступает непосредственно на вход пороrовоrо
элемента 2, срабатывание KOToporo реrулируется с помощью дросселя R, Сиrнал
с пороrовоrо элемента 2 включает пневмоэлектропреобразователь 3.
Для измерения плотности жидкости может быть использовано струйное реле
(рис. 9.19, в). К двум поrруженным на разную rлубину трубкам 1 и 2 через
постоянные дроссели 3 подводится сжатый воздух давлением Рп. Поrруженные
в жидкость выходные концы трубок соединяются с входами аналоrовоrо усили-
теля, выход KOToporo соединен с входом пороrовоrо ЭЛб!ента. Плотность жидкости
будет прямо пропорциональна давлению Рв на выходе аналоrовоrо усилителя и
обратно пропорциональна разности rлубины поrружения трубок 1 и 2 в жидкость,
Подробная информация и сведения о заводах-изrотовителях внешних
устройств для струйных СУ приведены в литературе [6, 10]. К основным внеш-
ним устройствам кроме описанных можно отнести: пневмокнопки типов П-В3Р.
П1КН, 3 (ПК); пневмотумблеры типов П-В3Фl, ПП.2 (ПТ); переключатели типа
П-В4Ф66, ППМ; электропневмопреобразователь типа Ф66-11; реле времени
типа Ф61-21; элемент задержки типа П-3С; индикаторы давления типов СТ196,
П-ИДС' усилитель давления типа ПФ67-21; пневмоэлектропреобразователь типа
Ф62-21; пневмопривод для зоЛотников (rидрораспределителей) типа В26-41,
Реализация лоrических функций. Проектирование лоrических схем основано на
использовании законов алrебры лоrики или булевой алreбры. Основные опера
ции алreбры .'10rики, ее законы, аксиомы и теоремы см. в rл. 10 и в литературе
[2, 4, 8 J. Там же рассмотрены вопросы упрощения и минимизации лоrических
функций. Поэтому перейдем сразу же к реализации лоrических функций посред-
ством струйных элементов.
Лоrические функции наиболее наrлядно представляются в форме таблиц
истинности, которыми и будем пользоваться в дальнейшем. В этих '1'аблицах
9.4. ПОСТРОЕНИЕ лоrИЧЕСКИХ СХЕМ
НА ЭЛЕМЕНТАХ «волrА»
\.
а)
о)
Рис. 9.18, CTpyilllble реllе раСХОАа (а) 11 уро... (6)
226
8*
2'27
!lauMellO!UHиe
фjlНКI{UU
1. ПоВторение
ДА
2. ИнВерсuя
, отрl1цание
!lE
JДUJЬЮНКЦUЯ
ИЛИ
4. CтpfIТKa ПI1/lСU
I(f или
s. /(ОНЬЮНКЦUЯ
И
о. Juпрет по Х/
z Juпрет по Xz
РеUI!UJUl{I1Я
Х/
=х/ fX<
X/
. 1 jI=x/ fX Z
Х!
.
< У=Х2-4-Х/
. 1 1
Х/
Рис. 9.20. Реализация лоrических фуикций
lUOI!I1l{U истиННОСти
!lUI1MeH08uHi1e РеUЛЩUЦIJЯ ТиМици
f!1j1HKLII1IJ истl1нности
Х/ Xz .у
8. ФjlНКЦl!Я О О 1
Шефферu о 1 1
И НЕ 1 о 1
1 1 Q
Х/ Xz
!J. ОiJраrпнUЯ .Y=XZ"'X/ О О
I1МППi1кацuя о 1
ЕСЛИ ТО 1 О
1 1
Х/ Xz
10. ИI1ПЛUКUЦUЯ !/=x/...xz О О
О 1
ЕСЛИ ТО 1 О
1 1
11. PaBHOJHU"
ность
ffт .Y
О О
! 1
fИE !/
О 1
1 О
Х/ xi .у
о о о
о 1 1
! О 1
1 1 1
Х Xz .!/
о О 1
О 1 О
1 О О
1 1 О
Х/ Х! 1/
О О О
О 1 О
1 О О
1 1 1
Х/ Xz !J
О О О
О 1 1
1 О О
1 1 О
12. HepU!HojHUl/
ность (CjlMNU
по моiJ!/I!Ю 2) Х ' Х2 !J
ИСКЛЮl{uтеl!ьное О О О
ИЛИ о 1 1
1 {] О
1 1 О
Х/ Xz 1/
О О О
О 1 О
1 О 1
1 ! О
Рис. 9.20 (Продолженне)
каждому из , озможных наборов aprY.MeHTOB ставится значение функции «О»
и «1». В струиных управляющих устроиствах наибольшее применение получили
лоrические элементы СТ41, СТ55, реализующие операцию или НЕ или.
На базе этих элементов иа рис. 9.20 показана реализация лоrических функций
для одной, двух и более переменных. Лоrические функции MorYT быть реали-
зованы и с помощью друrих элементов «Волrа»: И НЕ и, или НЕ или
на три входа.
Ком инацнонные схемы. ЛоrичеСКIIе схемы, сиrналы на выходах которых
в каждыи момент времени однозначно определяются комбинацией сиrналов на
входах этой cxe 1Ы в тот же момент времени, относятся к комбинационным. На-
пример, комбинационной является схема, реализующая функцию неравнознач-
ности Эта схема находит широкое применение в проrраммных управляющих
устроиствах под названием «сумматор по модулю 2». Рассмотрим построение схемы
«сумматор по МОДУJlЮ 2» ДЛ5! трех переменных. Таблиuа истииности и построе-
22
иие этой схемы на элементах СТ41, СТ52, СТ55 приведены на рис. 9.21, а, о.
ИЗ таблицы истинности и работы схемы видно, что функция у == Хl + Х 2 + хз
истинна если истинно нечетное число ее aprYMeHToB, т. е. сиrнал на выходе
схемы п'оявляется только в том случае, коrда значение «1» принимает один из
любых aprYMeHTOB . ибо три одновременно. Схема для п aprYMeHToB может
строиться как последовательным (рис. 9.21, в), так и параллельно-последова-
тельным методами (рис. 9.21, е).
Комбинационная схема сумма по модулю 2 (неравнозначность) исполь-
зуется для сравнения двоичных чисеЛ при построении цикловых и числовых
управляющих устройств токарными, сверлильиымИ станками и друrим обору-
дованием Во мноrих случаях достаточно установить равенство либо неравен;
ство ДBY чисел. Рассмотрим построение схемы сравнеиия, вырабатывающ
сиrиал равенства при совпадении двух двоичных четырехзначных чисел А и
(см. рис. 9.20). СхемУ срщшеllИЯ строим н<\ эммептцх И/П1 tIE ИЛИ СТ41
229
НаименоВание Реаl!иJация ТаОl!lJча
функции IJстинности
JI X, i-Xz i-Х З тХ" ТХ5
ur )(1 Х! )(3 )(" xsq
О О о о о о
)(3 Ir о о о о 1 1
ИЛИ О О О 1 1 I
)(" О О 1 1 1 1
" "[f о 1 1 1 1 1
Х 1 1 1 1 1 1 1
/
х з
х;
1/=)(1 i-)(zfХзi-Х" i-)(s
Хl Х! Х, Х )(5 !I
О О о о о 1
НЕ ИЛИ О о о о 1 О
,,' '. . " о о о I 1 О
О О 1 1 1 О
KI О 1 1 1 1 О
IJ I I I I 1 О
К5
!!=, I Х! i- Х3 х"
Х1 1
Х 1 х! )(з х" IJ
f О О О О О
О О О 1 О
Х2 1 О О f I 1
О 1 I I I
f !J 1 1 I 1 I
Н ИnИ 1 о О о о
I , 1 1 О О 1
I I I О I
'" 'w о о f О О
О I 1 О О
О 1 О О О
I О О 1 О
I О I О О
ч& I 1 О 1 1
1 О 1 1 1
О 1 О 1 О
Х у=хtФХ;Фхз
Х! 112 /12
хз
Х, Х2 ХЗ У
О О О О
о I
О 1 1 О
I I 1 I
О 1
1 1 T! O
I О 1 О
I О О 1
а)
: 1 /12
ХЗ М ,
L gXI Е>Х2GХJФ...G'JХп=У
Кп 112
8)
о)
РИС, 9.2I, .Схема суммы по модулю 2 для трех перемеииых
rим оборудованием необходимо не только установить равенство двоичных чисел
А и В, но и решить задачи: А> В; А < В. Решение этих задач достиrается с по-
мощью ячейки сравнения (см. рис. 9.23, б), которая имеет два двухразрядных
входа для сравниваемых чисел А и В и два, а иноrда и три выхода. На рис. 9.23, а, б
приведены таблица истинности и схема ячейки сравнения, построенная на эле-
ментах ИЛИ НЕ ИЛИ [8, 9]. Схема работает следующим образом (см. таб-
лицу истинности): если А == В, то сиrналы на выходах у и z равны между собой;
Коrда у == z == 1; числа А и В нечетные, а если у == z == о, то числа А и В
четные. В с. учае неравенства чисел: А> В, У == 1; z == о; если А < В, то у ==
== о, е== 1.
Для сравнения чисел, число разрядов которых больше двух, ячейки соби-
рают в пирамидальную схему. На рис. 9.23, в изображена пирю,шдальная схема
сравнения двух четырехразрядных чисел.
Запрет ИЛИ. Функция У == Хl Х 2 + Х З Х 4 + Х5 Х6 + Х 7 Х В реали-
зуется схемой, показанной lIа рис. 9.23, е. Здесь же приведеllа таблица истин-
ности рассматриваемой лоrпческой операции. Эту схему часто используют для
формирования тактовых импульсов в цикловых управляющих устройствах.
:Т;
Р JJД!lf;;ат . 8 А
CjJllf.':eHue ц, О, I'J} О. С, о, а, а. у
.
Ai-B 10 I I О О О О О О
rl о о о о I О
kftB О 1 1
Ai-8 О 1 1 D О О 1 О О
МВ о I I О О О 1 1 О
л#а о 7 I О О I О О О
О
AoFB О 1 1 О О 1 О 1
А==8 О 1 1 О О 1 1 О ,
,
А#а о 1 1 J О 1 I 1 О
AoF 8 О 1 1 О 1 О О О О
Рис. 9.20. (Окоичание)
в инверсных апалоrовых усилителях СТ52. На рис 9 22 б
лицы истинности и схема сравнения чисел А и В. H B OД ' Ь ри ед ны таб-
сывается число (т. е. на эти входы с помощью каких-пибо ci' o з, 4 запи-
сиrналы «1» и «о», например, запишем число В-Оll0 ) Н У Р тв подаются
ступают сиrналы от У С .. т . . а входы а 1 , а 2 , аз, а 4 по-
троис. ва, и если на этих входах появятся сиrналы в по-
д вательности 0110, то на ВЫходе у схемы появится сиrнал «1». Значительное
р Н щение э е НБОВ в схемах сравнения дает ИСПОльзование модуля СТ60 [7]
нии сиаr!а в M a оказана схема последовательноrо действия, при совпаде:
через Д ем разряде сиrнал от Hero должен пройти последовательно
все разряды" что снижает быстродействие данной схемы В тех сл чаях
оо р I родеиствию устройства предъявляются повышен'ные требо ания'
этой схемы от ра ;: : 1ЬВbl - Вваь: :i ехСХ у о :еч
иены с входами мпоrовходовоrо элемента ИЛИ НЕ ИЛИ ( Р 9 Р22 Д ) п д
создании управляющих устройств промышленными роботами: ан а ив дt;
230
а)
Рис. 9.22. Схемы сравнеиия двоичных чисеЛ
231
z)
Рис. 9.23. Таблица истинносп' и схемы а
меНьше (6), равно (вН; схема реа изации фу ц е:з р ;У .тfJfОИЧНЫХ чисел [больше (а),
»для восьми переменных (с)
Последовательностные схемы. В отличие от комбинационных схем в последо-
вательностных (MHoroTaKTHbIx) схемах кроые внешних входных сиrналов имеются
внутренние ВХОДНЫе сиrналы, обусловленные наличием обратных связей Состоя-
ние последовательности схемы или цифровоrо автомата прн отсутствии 'внешних
входных сиrналов, определяется сиrналами в линиях обратных связей В резуль-
тате этоrо выходные сиrналы цифровоrо автомата зависят как от вне них вход-
ных сиrнал,?в, так и от сиrналов в цепях обратных связей.
Прос}еишим цифровым автоматом ЯБ.'IЯется триrrерная схема, которая имеет
два устоичивых состояния: иулевое и едиНичное. В управляющих устройствах
эту схему используют в качестве памяти. Расс IОТРИМ работу триrrерной схемы,
которая имеет два входа R и S для внешннх сиrналов Д ва выхо д а Q Q И
Q Q 'П+l, пн
два входа n И n для сиrналов обратных связей. Первым внешним входным сиr-
налом схема устанавливается в нулевое состояние, вторым ВХОДНым сиrналом
в единичное, при отсутствии входных сиrналов схема сохраняет прежнее состоя-
ни.е. Работа схемы описывает я таблицей истинности, которая для цифровых ав-
ТО..[атов называется таблицеи переходов, так как отражает процесс пе ехо а
схемы одноrо состояния в друrое. В таблице переходов (рис. 9.24, а) и декfы
п и n I 1 означают последовательные моменты времени. Индекс n + 1 соот-
ветствует моменту, коrда сиrналы на выходе cxev.bI под ВоздеЙствием входных
сиrналов принимают значения, соответствующие последующему состоянию.
232
PeJ!/l1bтtlт &ои 8blxoil
Оl1iJненая Ь 2 Ь,
а! J, !/ z
А 'lf О О О О О О
,--". А <8 О О О 1 О I
' ; о I О О I
>B . о, I I О
/7 I О О I О
j< О i О f I I
; О f О О I
А <В О f I I О I
А >lf I О О О i О
А >8 I О О 1 I О
А ..В I О I О О О
А <В i О 1 I О I
А >8 , I О О 1 О
А >8 1 I О I 1 О
А >8 I I 1 О , О
А 8 I I f , I
11)
Х4.
m
_ rLJ
х. r
ХВ r
Триееер с раздеЛЬНblАШ входшlU в струйной технике может быть реализован
на базе одноrо струйноrо элемента, в котором сиrиалы обратных связей образуются
в результате аэродина;vшческих эффектов. Так, в элементе, изображенном на
рис. 9.23, б, сиrиалы обратных связей Qn и fin возникают вследствие попереч-
Horo перепада давления, образуемоrо давлением внутренней обратной связи и
давлением, возникающим вследствие эжекционнЫХ свойств струи, вытекающей
из канала питания. Очевидно, что устойчивость струи после снятия вНешнеrо
входноrо сиrнала будет определиться величиной поперечноrо перепада давления,
удеРЖIJвающеrо струю у одной из стенок. Физическая модеЛЬ, условное обо-
значение и rрафик работы триrrера с раздельными входами I1риведенЫ иа
рис. 9.24, б, в, е. Задержка распространения сиrнала обратноЙ связи опреде-
ляет время переключения триrrера, т. е. чтобы сиrнал, переключающий триrrер,
успевал получить подтверждение обратной связью, ero длительность должна
быть больше длительности переключения триrrера,
Друrим типом триrrерных схем являются триrrеры с внешними входами для
сиrналов обратных связей. К этим триrrерам с раздельными входами следует
отнести триrrеры, построенные на элементах или НЕ или (СТ41 иСТ55),
И НЕ И (СТ43). ДЛЯ триrrеров данноrо типа необходимо, чтобы длительность
входноrо сиrнала была больше времени задержки распространения сиrнала
обратной связи в двух элементах. На рис. 9.24, д показана схема триrrера на
элементах или НЕ или с внешними обратными связями.
Триеееры со счетНblМ входом имеют один счетный вход и два выхода. Для
установки трипера в исходное состояние имеются один или большее число уста-
иовочных входов. Управляющий сиrнал, поступающий на счетный ВХОД, пере-
ключает триrrер из текущеrо состояния в противоположное. Таким образом,
если иа счетный вход триrrера поступает четное число импульсов, то схема при-
нимает исходное состояние, а при нечетном числе импульсов схема изменяет
первоначальное состояние, т. е. триrrер со счетным входом представляет собой
двоичный счетчик импульсов, поступающих на ero вход. Работа струйных счет-
ных триrrеров рассмотрена в литературе [2,7,9, 10].
На рис. 9.25 приведены схемы счетНых триrrеров, построенных на дискрет-
ных элементах или НЕ или: СТ41 (рис. 9.25, а); СТ55 и СТ56 (рис. 9.25,6);
СТ56 и аналоrовом усилителе СТ59 (рис. 9.25, в); их условное обозначение
Ь,
b z
а.
а?
Ь з
Ь 4
аз
04
Х, Х2 Х з Х4 Х-, Х. ХТ Х В !I
JL eJL О о О о о О о
I О О О О О О ;7 I
, I О О О О О О О
О О I О О О О 1
О О I Т'. О О О О
О
1 О , О О О О +
..L I 'О О О О О
+ 1 , f О О О О О
О iJ I О 11 I О О О I
О О О О , i О О О
I О , О I О .0 О ,
I , I О I О О - ..+-
I 1 , I f О О О I
, 1 Т 1 , Т О О О
О О ii О О О I О О
О О О О О О I + .JL
I О 1 О I О I О I
I I О I О 1 r +
О о о о о о , О
I I I " Т I 1 О I
I I Tr I , О
оп R п Il. п Il. п ОП 1 Il.тf
О О О 1 О I
О I О I О I
О О О I О I
I О I О I О
О О I О 1 О
Н п
Р=Рf-Р2=ап П Т R
Pf=P2.P, =Оп R; а
оп
О)
11)
о
'" '
а п
1J.п+,
Il. П 'f
о)
Uл.
(Jп
2)
Рис, 9,24. Триrrер с раздеЛl>НЫМИ входами
т
"LI Т и '
а)
стояния трехразрядноrо Бычитающеtо счетчика (рис. 9.26, а) следует, Что ис-
ходному состоянию счетчика соответствует единичное состояние всех ero раз-
рядов. Вычитающий счетчик, как суммирующий, образуется, посредством по-
следовательноrо соединения счетнЫх триrrеров; отличие состоит в том, ЧТО ну-
левые выходы разрядов соединяются с входами последующих разрядов. rрафик
работы трехразрядноrо вычитающеrо счетчика приведен на рис. 9.26, е. Наряду
с рассмотренны 1И счетчиками на элементах струйной техники MorYT быть по-
строены реверсивные, ДllOично-деСЯТИЧНЫе и друrие счетчики [8, 9]. Состояние
счетчика в каждый момент времени определяется с помощью дешифратора, уста-
новЛенноrо на выходах счетчика. Назначение дешифратора состоит в преобра-
зовании разрядНorо двоичноrо кода в десятичНЫЙ. Число выходов дешифратора
должно соответствовать числу состояний счетчика; так, у дешифратора трех-
разрядноrо счетчика число выходов равно ВОСЬМII. Выходные сиrналы дешифра-
тора естЬ конъюнкции сиrналов «1» или «О» выходов каждоrо из разрядов счет-
чика. Состоянию трехразрядноrо счетчика 101 соответствует лоrическое произ-
ведение и т. п.
В результате неодновреМенноrо переключения разрядов счетчика на ero
выходах MorYT появляться промежуточные состояния, что в ряде случаев при-
водит к появлению ложных сиrналов на выходах дешифратора или друrих схем,
работающих совместно со счетчиком. На рис. 9.27, а, б приведены схема двух-
разрядноrо счетчика с дешифратором состояний, в которой показаны ложные
сиrна.IIЫ работы этоЙ схемы. Ложные сиrналы, возникающие при работе счет-
чика, исключены введением сиrнала стробирования на входы дешифратора (штри-
ховая линия на рис. 9.27, а).
Командозадающие устройства, или распределители и;'lпульсов являются
одним из основных узлов управляющеrо устроЙства; они обеспечивают последо-
L...r"l;,
J)
O a
"& т.
i1 rт il
Рис. 9.25. TpJlrrep
со счетным входом
.
)
, "'-т, ,ю ш, '" "''''Шf ,
. ;
Рuоота пО пPpeUlffM!I f/lpOlfт!l cqeтlf020 UMI1!1J1I1Cfl
. rl)
(p c. 9.25, е). Схема, построенная на базе триrrеров с раздельными входами,
от ичается более высоким быстродействием, так как содержит меньшее число
элементов в схеме, однако требует настройки с помощью дросселей. На этом же
:C HKe приведен rрафик работы триrrеров со счетным входом, реализованных
П э ементах или НЕ или СТ41, СТ55 и триrrерах с раздельными входами.
ропускаемая частота при давлении питания 3,5 кПа составляет: для счетноrо
триrrера, построенноrо на элементах СТ41 50 [ц для триrrера на элементах
i T551 15q [ц, для триrrера на элементах СТ55 и' СТ56 (рис. 9.25, б) 350 [ц.
ыстродеиствие счетных триrrеров с повшением давления питания возрас-
тает: так, для схемы счетноrо триrrера (рис. 9.25, в), построенноrо на эле-
ментах СТ56, СТ59, при давлении питания более 1 О кПа частота счета им-
пульсов достиrает 1000 [ц. '
Счетчик двоичноrо кода представляет собой цепочку последовательно со-
еДИНенных триrrеров со счетным входом. Работа счетчика описывается rрафиком
либо таблицей последовательных чисел. Состояния трехразрядноrо двоично о
счетчика приведены на рис. 9.26, а.
На вход счетчика поступают импульсы Т и. Младший разряд изменяет свое
состояние при изменении значения счетноrо импульса с «1» на «О» а каждый
последующий разряд счетчика ИЗменяет свое состояние при изменени состояния
преДЫдущеrо разряда с «1» на «О» (рис. 9.26, а, в). На рис. 9.26, б, в приведены
схема трехразрядноrо двоичноrо счетчика и rрафик ero работы Максимальная
пропускаемая частота счетчика определяется быстродействие ; ero младшеrо
разряда. Числа, формируемые счетчиком, выводятся из Hero в параллельной
форме путем одновременноrо опроса всех разрядов счетчика Списывать числа
M HO только между сиrналами счета, т. е. после завершени переходноrо про-
Ц а переключения триrrеров счетчика. Поэтому минимальный период следо-
вания счетных импульсов должен быть равен периоду времени, необходимому
для переключения всех разрядов счетчика и времени опроса ero состояния.
Счетчик, схема KOToporo показана на рис. 9.26, б, является суммирующим.
СчеТЧ!iК по схеме (рис. 9.26, е) выполняет вычитание или обратный счет. ИЗ со-
234
COCmO/lHae 0.1 Oi 01 Т Н
О О О О О
О О О 1
1 о о 1 О
О О , 1
Z О 1 О О
О 1 О 1
j О 1 1 О
о 1 , 1
4 , о о о
1 О О 1
S , о 1 о
, о 1 ,
б 1 1 О о
, , о ,
7 , 1 , о
, 1 1 1
О о о О О
СостОflНaI 0.1 112 11,
О I I I
1 I I О
Z 1 О I
,} 1 О О
4 О I 1
S О 1 О
б О О I
7 О О О
О 1 I 1
о)
Ili&- r.lJ-&
о)
т и
11,
I1!
Os
а)
в)
TH
t)
т н п п п п
t
О,
02
U s
е)
Рис. 9.2Ь. Счетчики' суммирующий (a в) и вычнтающнй (2 e)
235
I
I
L & 11
а}
ТIl
и/
'Ql
00
01
10
11
t
t
t
t
t
t
t
; ;2' : I
t
пz -........... ... t
п 1 'L.. - .............. t
Z r t
11)
о)
Рис. 9.27. Двухразрядный С'lетчик с дешиф-
ратором
t
1
1; : !
пz
' 1 , R: ' /12
P L:%IJ[ 1
b {,JiLL
7it1' & I
вательность выполнения операций, их часто используют для поэтапноrо ввода
проrраммы в цикловых системах управления. В общем случае командозадающие
устройство представляют собой простейший сдвиrающий реrистр, в котором сдвиrи
происходят с частотой тактовых импульсов. Известно большое число различных
схем комаНдозадающих устройств [8, 9], которые MorYT быть применены при
решении задач аВТОЛ!атизации Производственных Процессов.
Четырехразрядное командозадающее устроЙство на элементах «Волrа» и
ero условное обозначение в схемах приведены на рис. 9.28, а, rрафик работы
этоrо устройства на рис. 9.28, б. На вход устройства поступают тактовые
импульсы т и от reHepaTopa тактовых импульсов (временное командозадающее
устройство) или от лоrических устройств, контролирующих окончание какой
либо операции. На выходах nl n4 появляются сиrналы с частотой поступления
на вход устройства тактовых импульсов. Входным ЭЛементом командозадающеrо
устройства является триrrер со счетным входом, хотя MorYT быть реализованы
схемы и без этоrо ЭЛемента.
Рееистры предназначены для храНения и выдачи при опросе отдельных ин-
формационных слоев (чисел). Сдвиrающие реrистры (рис. 9.29) MorYT быть ис-
поЛьзованы для схем Индикации, адресных схем в запоминающнх устройствах
СИСтем управления станками, роботами и друrими машинами. Сдвиrающий ре-
то
.
ПI
Т ТТ,!; П!
1/ 11;
п.
а)
2з6
т-и
п,
П,
П2
П]
П+
о)
Рис. 9.2 . ЧетырехраЗРЯАИ08 lCOIIIaв-
дозадающее устройство
,5/y==j
1)
Рис. 9.29. Сдвиrающий реrистр
т иrrера с раздельными входами и лоrическоЙ схемой,
rистр строят. на OCI:OB ЗАПРЕТ» Схема, образованная этими элементами,
f ; i :::Уа }! О ч й ; ;; Р: ;у : Р : : яа ; p {
' НЕ ИЛИ И равнозначность. Схема (рис. 9.29, а) рабо.ает сле
е б :зом: сиrнал'ы X ; ос а щ:;л ::о T с з; :ьт
входами т , п ед о аю с р яи н; в,;:; «1» сиiналы H выходе cxe ы равны «О», потому что
сиrнал и « », и НЕ ИЛИ Таким образом если
тактовый сиrнал поступает на вход элементов .' . , _
:лВ е Р i:тьПсОяС:У й И:хН : ; ; BoO: :;i : a l e T T= :
НЫМ Р « а О з » р ' Я Д С д виrающеrо реrистра образуется последовательныМ соединением
С Р я д а С д виrаlOщеrо реrистра
Д в у х ячеек задерЖКИ па нолутакт. хема раз
. л Т == «1» а Т
(рис 929 б) работает следующим образом: тактовыи сиrна и , . и _
== «О» ш 'вход х схемы подается сиrнал «1» в результате чеrо на выходе t : ::a
repa устанавливается сиrнал «1». Последующее переключение TaKToBoro с .
т и == «О», Т И == «1» приводит к тому, что единица переписывается в следующии
237
Запись
т
О)
а)
tJ=
б)
Рис. 9.30. Сдвиrающий реrистр на модулях СТ60
триrrер разряда. После смены уровней TaKToBoro сиrнала записанная еДиница
появляется на выходе nj реrистра. В это же время на вход реrистра может быть
подан друrой сиrнал, который при подаче тактовых сиrналов будет последова-
тельно передан на выход разрЯда.
Сдвиrающий реrистр на несколько разрядов n образуется соединением от-
дельных разрядов в последовательную цепочку. Схема реrистра приведена на
рис. 9.29, в. Сдвиrи в реrистре производятся с частотой тактовых импульсов,
т. е. сдвиrающий реrистр представляет собой линию задержки, в которой скорость
перемещения информации определяется частотой тактовых импульсов.
Для ввода чисел в струйные цифровые устройства нспользуют кольцевой
СДВиrающий реrистр, предназначеннын для динамическоrо хранения чисел
(рис. 9.29, е). В рассматриваемой схеме через три такта первые сиrналы запи-
санные «О» или «1», появляются на выходах реrистра. Начиная с этоrо момента,
сиrналы, записанные «О» или «1», один за друrим появляются на выходах реrистра
синхронно с тактовыми сиrналами. Это происходит потому, что схема заколь-
цована и в ней циркулируютсиrналы, записанные «О» или «1» Входная схема ре-
rистра обычно имеет более сложную структуру, обусловленную условиями
выбора чисел от различных истоЧников информации. Для ввода чисел можно
исполЬзовать несколько реrистров, образующих rрупповой реrистр. В этих
реrистрах информация, как правило, снимается с последнеrо разряда. Схема
сдвиrающеrо реrистра на модулях СТ60 изображена рис. 9.30, а. На рис. 9.30, б
изображена ячейка задержки на полутакт, построенная из модулей СТ60, а на
рис. 9.30, в ее условное обозначение. Эта схема представляет собой триrrер
с входными элементами И.
Формирователи тактовых импульсов. В струйных системах управления ис-
Пользуют как однофазную систему тактовых импульсов (рис. 9.31), так и двух-
фазную с импульсами, находящимися в противофазе (см. рис. 9.31, б). (Здесь
т и длительность импульса; Т длительность периода импульса.) Скваж-
ностью импульсов называют отношение Q Т/Т и . В двухфазной системе Q 2.
На рис. 9.31, в по казаны осноВные параметры тактовых импульсов (Ри ам-
плитуда OCHoBHoro импульса; Ро остаточное давление В паузе между импуль-
сами; ptl' Р;;, амплитуды первоrо положительноrо и первоrо отрицательноrо
выбросов; Р;2' Р;;2 амплитуды BToporo Положительноrо и BToporo отрицатель-
Horo выбросов; Т и длительность OCHoBHoro ИМПУЛьса, определяемая на уровне
О,5ри, 'ф, 'ср длительности фронта и среза импульса). На надежность работы
цифровых устроЙств струйной техники MorYT существенно влиять вторые и по-
следующие положительные и отрицательные выбросы. Первые выбросы, как
правило, не оказывают существенноrо влияния на работоспособность схем.
Форму тактовых импульсов в реальных устройствах необходимо приблизить,
насколько это возможно, к идеальной, т. е. длительность фронта и среза должна
быть значительно меньше длительности И:\lпульса; амплитуда выбросов (вторых
и последующих) должна быть минимальной.
238
f--
п и помоши струйных задающих [енера-
Тактовые импульсы формируются g струйных дискретных и усилитель-
торов, которые, как правило, строя;т: ря е следующим основным треuбованиям:
иых элементов. Они должны УДОВЛ оты rенерируемых колебании и малые
обеспечивать высокую стабильность ча :нии окружающей температурЫ, давле-
искажения формы импульсов при изме
ния питаиия и p. овлетворяющие указаННЫМ требованиям,
Схемы струиных reHepaTopoB, уд ( 9 31 е) построен на аналоrо-
изображены на рис. 9.31, e e. [eHepaT !хИо ам 'установленный на выходе
вых усилителях. Триrrер с раздельнЫ ых и dос едующих выбросов импуль-
(рис. 9.31, д) служит для иск ния 1Рили с аналоrовым усилителем в цепи
сов, rенерируемых элементом пост оена на триrrере с раздельными
обратной связи. [енератор (рис. 9.31, е) дл!ны L соединительных трубок для
хода ми rене р ируемая частота зависит от 10 1 000 [ц' для [енератора
в. ис 931 е в пределах , п е-
reHepaTopa показана на Р . 10 560 [ц' для [енератора на рис. 9.31, е в р
на рис. 9.31, д в пределах ,
делах 100 500 [ц. авляющих устройств необходимо полу-
В ряде случаев при построении пр 9 32 а б приведены схемы и [ра-
читЬ импульсы малой длителuьности. а РИС р ' и о в ении сиrнала «О» на входе
фики аботы формирователеи импульсов. п ис 9 32 б). На рис. 9.32, в
(см. p c. 9.32, а) и при появлении сиrн :, lф уе; И lПульсы большей дли-
показан формирователь импульсов, КОТ на ero вход и rрафик ero работы. "
тельностИ, чем сиrналы, поступающие риr ера использующеrо в своеи
На рис. 9.32, е показана схем р сч :н р о о р:здельнь;ми входами, установлен-
работе формирователь импульсов. иr
1, I r'"r':::J IШ
t
(1) Ta2
r r' о) t
\
Рис. 9.31. Си 'I'_1oI тапо..
вых импульсов (Q б) R n-
нераторы тактОВКХ импу..-
сов (e e)
Р,и
Ри
Рта
, t
I
,' ф.
L: L
1 ;
1 UJ
239
у
x t , ,
y <
x
у
п
1
t
6)
t
t
а)
x lu=
Ш ) у
, 1
,, ' I
.'1
())
:!стони{]НI1
"..
t
1
t
Ii
1 1 :т А ,
2)
Рис. 9.32. Формирователи импульсов
ный на выходе формирователя, иrрает роль фильтрующеrо ЭЛ( \1ента, исклю.
чающеrо влияние шумов, которые возникают при переключении дискретных эле-
ментов, па работу счетноrо триrrера. Такой счетный триrrер часто называют
импульсным. Триrrер 06еснечивает высокое быстродействие: так, при исполь-
зовании в схеме элементов СТ55, СТ56 и СТ59 частота импульсов на входе дости-
raeT 400 [ц. -
Реле времени (рис. 9.33), построенное НСКЛЮЧИТельно па струйных элементах,
широко используют для построения струйных управляющих устройств. Назна-
чение реле заключается в получении заданной выдержки времени при включении
или выключении каких либо элементов, управляющеrо устройства. В структур-
ную схему реле (см. рис. 9.33, а) входят следующие основные части: восприни-
мающая !, состоящая из струйных Лоrических элементов, обеспечивающих за-
пуск и сброс реле времени; задающая 2, представляющая собоЙ reHepaTop так-
товых импульсов, частота работы KOToporo опредеJIЯет ДlIскреТIIOСТЬ реле вре-
мени; линия задержки сиrнала 3, обеспечивающая заданную выдержку времени
с момента подачи управляющеrо сиrнала (линия задержки может быть построена
на основе ДВОИЧНоrо, кольцевоrо счетчика или простейшеrо сдвиrающеrо pe
rистра); выходная 4, обеспечивающая фор)'шрование одноrо или нескольких
выходных сиrналов с задержками на заданную величину вре .Iени.
На рис. 9.33, б показана схема реле времени, построенная на основе двоич-
Horo счетчика и схемы совпадения. Время выдержки задается ЧИС,10ВЫМ кодом al'
а 2 , аз, а 4 на входах схемы сравнения. Например, на реле, построеином на четырех-
разрядном ДВОИЧНО\I счетчике и reHepaTope тактовых импульсов, посылающем
в схему реле импульсы через 0,1 с, MorYT быть получены задержки времени от
0,1 до 1,5 с дискретностыо 0,1 с. Увеличение разрядов двоичноrо счетчика поз-
волит получнть выдержки времени сколь уrодноЙ длительности. Реле имеет
один выход и обеспечивает ПО.'учение 15 раЗЛIIЧНЫХ выдержек времени с дискрет-
ностью 0,1 с. ..
40
"
1-
На рис. 9.33, в приведена схема реле времени, построенная на основе про-
стейшеrо сдвиrающеrо реrистра (командозадающсrо устройства), показанноrо
на рис. 9.28. В этом реrистре непрерывно сдвиrается только одна кодовая по-
следовательность 00010... О с частотой тактовых импульсов задающеrо reHepa-
тора. !v1i\ксимальная задержка времени TaKToBoro реле определяется числом раз-
рядов реrистра, а дискретность завис и r от частоты тактовых И;l1ПУЛЬСОВ reHepa-
тора. Число выходов реле равно числу разрядов реrистра. Выходная часть схемы
стронтся на основе коммутационноrо поля.
Схе;;13 реле времени; пспо.1II>зующая в своей работе rрупповой реrистр, изоб-
ражена на рис. 9.34.
Реrистр предназначен д.1Я дипамическоrо хранения четырехразрядных чисел
и выдач!! их в CXe\IY сравнения при поступлении TaKToBoro сиrнаJlа от упраВ,1ЯЮ-
щеrо устроЙства. fрупповой реrистр в данной схеме состоит из четырех реrистров
по три разряда в каЖДО:vI и позволяет записать в Hero три четырехразрядных
числа в двоичиом коде. При записи чисел в реrистр на ero четыре входа подается
первое число, например 0110, рOIШО через один такт подается второе число
1011 и еще через такт третье 1110. Через три такта появляется на выходе ре-
ПIстров первое записанное число, через четыре такта второе, затем третье
и, начиная с этоrо "'IOмента, с каЖДЫilI новы",! тактом записанные числа в задан-
иой последовательности появляются на выходах реrистра и поступают на входы
схемы сравнения. На входы схемы сравнения поступают сиrналы от четырех-
разрядноrо двоячноrо счетчика, работающеrо от reHepaTopa тактовых нмпульсов,
IIосылающеrо на вход счетчика импульсы через 0,1 с. При совпадении чисел
на выходах счетчика и выходах реrистра иа выходе схемы сравнения появляется
сиrнал.
ТаКИil! образом, первый сиrнал от реле времени, соответствующий числу
0110, появится на шестом импульсе и время выдержки будет соответствовать
0,6 с. После этоrо perHCТp сдвиrается и на ero выходах появляется второе за-
писанное число 1011. Это число соответствует одиннадцати импульсам TaKToBoro
reHepaтopa, т. е. сиrнал на выходе реле времени появится через 1,1 с после за-
L1 =
ТШ I '
)....!. t r "1
х 1 4
J/=f{x,t)
а)
д)
'
I
о, 1 0,2 0,'> [},::'
!Jii
!J1lJz!lз
j'п
8)
I'ис. 9.33. Реле времеПI1
24'
Рис. 9.34. Реле времеии с rрупповым сдвиrающнм perHC1'pOM
пуска счетноrо триrrера. Третий сиrнал на выходе реле времени появится при
поступлении четырнадцатоrо TaKToBoro импульса на вход счетчика и будет соот-
ветствоватЬ времени, равному 1,4 с. Очевидно, что для получения более длитель-
ных задержек времени необходи:vlO увеличить число разрядов двоичноrо счет-
чика и сдвиrающиХ реrистров. Увеличение времени задержки может быть до-
стиrнуто увеличением дискретности реле времени. Например, если будем пода-
ватЬ тактовые импульсы через 0,2 с, то максимальная выдержка времени у ре,те
составит 3 с, т. е. возрастет в 2 раза. Триrrер с раздельными входами, установ-
ленный на выходе reHepaTopa тактовых импульсов, является фильтром шумов.
Усилительные и пороrовые схемы. В тех случаях, коrда мощность управ-
ляющеrо сиrнала недостаточна для приведения в действие какоrо-либо струйноrо
устройства, используют схемы, которые строят на аналоrовых усилителях СТ46,
СТ59 и др. Последовательное соединение нескольких элементов образует MHoro-
каскадный струйный усилитель (рис. 9.35, а) с общим коэффициентом усиления
k k 1 k 2 ,..., k n , rде k 1 , k 2 , ..., kп коэффициенты усиления первоrо, BToporo и
посЛедующиХ каскадов.
Пусть требуется переключить управляющим давлением, равным 20 Па,
струйный дискретный элемент, давление срабатывания KOToporo, с учетом запа-
сов по надежности равно 600 Па. Коэффициент усиления струйноrо элемента
одноrо каскада мноrокаскадноrо усилителя k 4. Тоrда коэффициент усиления
трехкаскадноrо усилителя k 4Х 4Х 4 64, а так как k t:..PB/ t:..PBX' то при
t:..PBX 20 Па будет t:..PB k t:..PBX 64 Х 20 1280 Па. Сиrнал с таким
уровнем давления на выходе уси.IJительной схемы более чем достаточен для сра-
батывания дискретноrо элемента,' подающеrо сиrнал в схему управляющеrо
устройства. Для надежной работы мноrокаскадноrо усилителя целесообразно,
на вход первоrо каскада подавать давление смещения. Это давление обеспечи-
вает надежное отключение схемы при уменьшении управляющеrо сиrнала. из-
меняя величины давления смещения, можно реrулировать пороr срабатывания
схемы в очень широких пределах от отрицательных величин давлеиия сраба-
тывания до величин, равных давлению питаниЯ. Схемы этоrо типа можно ис-
пользовать для построения реле физических величин, и в частном случае для
реле контроля rеометрических размеров обрабатываемых деталей. В литературе
их называют пороrовЫМи устройствами, или триrrераМИ Шмитта.
Простейшая схема триrrера Шмитта и ero характеристика переключения при-
ведены на рис. 9.35, б, в. Триrrер Шмитта может быть построен и на одном струй-
ном элемеите. Например, аиалоrовый усилитель, работающий в релейиом режиме
и изменяющий свой пороr срабатывания вследствие изменения величины дав-
242
р,
Рп
0,4
р, = f(p}!,pc}
0,3
0,2
р)
0,1
Ротп==f(Ре) 0,1 0,21
,1!ep==f(peLI
о)
Р}!
Рп
Ре== (Ру, Ре)
Ре
Ре
Ру
I!)
1/)
Рнс. 9.3!;, }'снлнтельные н пороrовые схемы
ления см щения дро селем, включенным в Линию обратной связи, представ-
ляет собои пороrовыи элемент триrrер Шмитта (рис. 9.35, с).
. Изменить пороr срабатывания аналоrовоrо усилителя, работающеrо в ре-
леином режиме, можно также заданием давления смещения с помощью дрос-
селя, соединяющеrо Линию обратной связи с атмосферой (рис. 9.35, д). Ан ало-
rично этому MorYT быть построены пороrовые схемы и на дискретных элементах
Однако, как показали исследования и практика внедрения устройств контроля'
триrrеры Шмитта, построенные на аналоrовых усилителях, имеют меньшиЙ раз
брос по дав.;ению срабатывания и тем самым обеспечивают более высокую точ-
НОСТЬ устроиств контроля.
9.5. ПОСТРОЕНИЕ СТРУЙНЫХ УПРАВЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ
'.
Устройства управления последовательностью операций. Технолоrический про-
цесс изrотовления детали иЛи изделия на маШинах-автоматах (станках, прессах),
aK !1равило, подразделяется на ряд последовательных операций. Функциями
труиноrо управляющеrо устройства являются: контроль выполнения операции
и управления последовательностью и дЛительностью операций; обеспечение мер
защиты и блокировок; обеспечение заданноrо режима работы ручноrо авто-
матическоrо; выдача орератору информации о работе управляющеrо устр'ойства
с помощью визуальнои индикации.
При проектировании управляющеrо устройства необходимо анализировать
с.1еДующие факторы, характеризующие условия и технолоrическиЙ процесс изrо-
товления изделия:
сл условия производства (пожаро- и взрывобезопасность, квалификация об-
ти живающеrо персонала, качество Питающеrо воздуха в заводской сети и т. п.),
И характер производства мелкосерийное, серийное с редко меняющимся
243
циклом работы, серийное с неизмеиным циклом работы станка (в зависимостИ
от типа и характера производства определяется и тип управляющеrо устройства,
т. е. с nporpaMMHbIM цикловым лнбо числовым управлением или же с фикси-
рованной, т. е. неизменной проrраммой);
обеспечение режимов работы ручной, полуавтоматический 11 аВТ01l!ати-
ческии;
функциональное назначение системы защиты и блокировок;
характер окружающей среды и влияние ее на управляющее устройство;
связь оператора с системой управления и машиной с помощью opraHoB руч-
Horo управления и устройств индикации;
иадежность работы связывающих маШИIlУ и СИСТС1llУ управления ус.тройств
струйных путеRЫХ выключателей, преобразователей, разъемов, трубопрово-
дов и др.;
напряженность цикла, длительпость отдельных операцнй и цикла в целом
(исходя IIЗ этих данных можно выбрать управление переходом от одной операП!lИ
к друruй лнбо по путевым выключателям или же по Bpe \eHHbIM сиrнала !);
выбор устройств, управляющих исполнительными механизмами, и их связи
с исполнительными механизмами;
удобство обслуживания системы управления (этим определяется ее компо-
новка, выбор средств и методов ИНДИкацИИ правильности функционирования
системЫ управления).
Важным факторо \ при проектировании является выбор технолоrин изrо-
ТОВ. енИЯ системы управления, ее элементной базы, лоrической структуры н
источника питания (вентилятор, заводская сеть).
Прави.1ЬНО принятые решения на основе оценки указанных факторов поз-
волят создать экономичную и высоконадежную снстему управления.
Построение устройств управления последовательностью операций. Рассмо-
трение этоrо вопроса начнем с простеЙШИХ примеров, lIOслсдовате,'lЬНО усложняя их.
При м е р 1. Автоматическое возвратно-поступательное движение рабочеrо орrшш
осуществляется пневмо. ИЛИ rидроцилиндром. Контроль выполнения операций обеспе
чипается нормально открытыми бесконтактными путевыми выключателями типа CT144.
у которых при отсутствии упраВЛЯЮII еrо воздеЙствия на выходе УСТ3flзпливается сиrнал
«1». Начало н конец работы контролнруются кнопкамн (нормально закрытымн) К П
«Пуск Н Ке ,Стоп».
Цикл работы запншем в виде А+, A , А+, A ; знаК «+» означает выдвнженне штока
цилиндра, знак « » возврат штока.
Схему управляющеrо устройства составляют по таблпце состояннй входных уст-
ройств путевых включателеЙ, кнопок н др. (табл. 9.4). На рнс. 9.36, а прнведена схема
управляющеrо устройства, реализующая заданный цнкл. Схема построена на струйных
Jlоrнческнх элемеН1'ах ИЛИ НЕ ИЛИ; для переключе"ия распределнтелей нспользуют
уснлнтелн давлення, в которых давленне управляющпх снrналов уснлнвается до O,2
0,3 МПа.
Пр н м е р 2. Схема управляющеrо устройства ДJIЯ двух цилнндров, rаботающих
по цнклу А+, В2; A ; B , приведена на рис. 9.36, 6.
В табл. 9.5 дана таблица состояниЙ ВХОДНЫХ устроЙств. на основаНИlI которой ПОСТ
роена схема, УпраВJIяющее устройство. построенное на основе этой схемы. не обеспечивает
защиты исполнителЬных механизмов при Dвари]шых ситуациях. В не....1 отсутствует также
ручиое управленне отдельными цнлнндрами. В следующем прнмере введем соответствую-
щие БЛОКИРОВКII и ручное управление отдеJILltЫМИ механизмами.
При м е р 3. Пресс форма с ФОРЫОБочirоЙ массой подается цил"ндром А. Ци-
линдр В прессует массу в пресс-форме до зоданноii высоты, контролируемоЙ путевым
ВЫКлючателем Ь, (рнс. 9.36, в). ПОJ1Ожение штоков контролнруется нормально откр ытыми '
путевыми выключателями. Начало и окончание работы КО1lтролируется нормально закры
ТЫМИ кнопками «Пуск» И «Стоп». "Управляющее устройство ДОЛЖНО обеспечивать работу
в наладочном, ручном н автоматическом режнмах. Цнкл работы А+, В+; B , A .
Составим таблицу СОСТОЯНИЙ ВХОДНЫХ устройств путевых выключателей, кнОПОК
(табл. 9.б). Состояние путевых выключатеJ,еЙ в строках второй и четвертой совпадает.
Это rОБОрИТ о ТОМ, ЧТО В лоrичесКой cxet-;e необходимо ппести элемент памяти, чтобы разли
чать условня на выдвиженне штока цнлнндра В и на возврат штока цнлнндра А. Элемент
памяти триrrер с раздельными входами заПОМIIнает сиrнал выключателя Ь 21 фикси
рующеrо нижнее положенне штока цнлнндра В. Введем в четвертую строку таблицы допол-
ннтельное условие П132 (сиrнаJI от трнпера), в результате чеrо получнм в строках второй
и четвертой различные условия на ВЫДВllжение штока ЦJI 1индра В и на возпрат штока ци
лнндра А.
Схема устройства, реализующая заданныI(( цикл работы, прнведена на рис. 9.36, в.
Ручной режнм работы устройства обеспечнвается кнопками К Н (A ), К Н (В+), К Н (B )
н тумблером «автомат-наладка». В ручном режиме тумблер соеднняет кнопки ручноrо
управлеиия с источником питаНlIЯ с помощью усилителя II распределителя. В автоматиче
ском режиме питание не подается к кнопкам II разрешается работа ТрИI'rеров J 1 2, 3.
А А [
C о O C
, о, G z G z а, Ь, Ь '
У 1>, . А+ t> , <J B
'1, !/'
а,
Ь, А+
Ь ' Н/
О'
а! О,
0/ ,J)
Рис, 9.36. Простеi!шие схемы управлеиня ра60тоА ЦИ4ИИjQlO8
244
245
Схема переХОда от ручноrо режима к автоматическому может быть решена и друrими
методами.
Рассмотрим, в ка"ой степени схема, приведенная на рнс. 9.36. в, отвечает требова-
нням защиты н блокнровок, связн оператора С управляющим устроЙством. Предположнм,
что в результате нарушення уплотненнй в цнлнндре, от"азов в работе распределителей
илн друrой аппаратуры пронзойдет пронзвольное перемещение ШТО"ОВ цнлнндров. Наибо-
лее опасным будем Считать произвольное перемещение што"а цилнндра В вНнз. Это двн-
женне штока приводнт " аварин выходу нз строя пресс-Формы н друrих механнзмоВ,
прнводнмых ШТО"ОМ цилиндра А, В схеме бло"нров"н, предотвращающей у"азанную
аварию, Нет. ДеЙствительно. штОК ЦИлиндра А БЫДБиrается по сиrналам путевых вЫКЛЮ
чателей аl == О, Ь 1 == О и перемеrцается в дальнеЙшем незавнсимо ОТ СОСТОЯНИЯ путевоrо
ВЫКлючателя Ь 1 , таК КаК триrrер 2 с раздельными входами, восприняв информацию, IIепо
средственно управляет распределителем цнлиндра А. И ес.пн шток цилнндра В по "а"НМ-
лнбо прнчинам начнет перемещаться во время двнжения ШТО"а цилн.'дра А, пронзойдет
аварня.
Аналоrичиая ситуация возможна и при ПРОИ3ВОЛЬНОМ перемещении штока цилии
дра А. Рассматрнваемая схема не обеспечнвает защнты от возможных аварнйных снтуа-
ций. Прн воЗннкновеннн аварнЙной снтуацин оператор должен остановнть работу, нажав
На кнопку «Стоп», НО схеМа не rарантирует останов. так КаК кнопка «Стоп» нормально
закрытая и засорение каналов, обрыв трубопровода, связывающеrо КНОПИ,у и лоrические
Э..1емеиты, Не обеспечат прохождение сиrиала на ОСТаНОВ. Использование КНОПКИ «Стоп»
нормально OTKpblToro исполнеии,я исКлючает подобиые ситуации, таК КаК засорение, обрыв
трубопровода ПРJlведут " останову машнны.
Причинами аварий при работе машин часто являются ложные сиrиалы от путепых
выключателей, которые MorYT возникнуть в результате нх засорений, поломок, обрывов
трубопроводов н др. В схеме, ПРJlведеНIIОЙ на рнс. 9.36, в, отсутствует защнта снстемы
от ложиых сиrнаЛОВ путевых выключателей. Рассматриваемое управляющее устройство
ие обеспечивает и связи оператора с машииой, так как отсутствует индикацИЯ выполиения
операций, прохождеиия основных сиrналов, отКазов путевых выключателей и т. д.
На рис. 9.37 показана схема управляющеrо устройства для Toro же цикла,
но с изменениями, которые удовлетворяют требованиям базопасности работы и
обеспечивают связь оператора с маШиНой и системой управления. Увеличение
числа элементов в схеме вследствие их низкой стоимости и высокой надежности
практически не отражается на стоимости и надежности устройства в целом, но
значительно УЛУЧШает ее обслуживание и технические качества.
Предотвращение аварийных ситуаций, возникающих в результате произ-
вольных перемещений штоков цилиндров А и В, достиrается установкой эле-.
ментов НЕ ИЛИ 1 на выходе триrrера с раздельиыми входами и введениеМ
Таблица 9.6
Таб.2Uца 9.4
Таблица состояний входных устрой ста
к рис. 9. 36, а
Входы
Опе- Выход
рация а, I Il\пll\с у
а.
А+ О 1 1
A О
А+ О 1
A О 1
А+ О
Таблица 9.5
Таблица состояннй входиых устройств
К рис. 9.36, б
Входы Вы-
ОПе- ходы
рацИЯ кпl I I ь, I у, I
а, а. Ь. у,
А+ 1 О О 1 О
В+ О 1 1
A О О 1
B О О О О
а !
Ь !
Таблица состояний входных устройств к рнс. 9.36, В
I
Входы Выходы
Операция I I I I I I I I
а , а. Ь, Ь. l\п у, уз у, у, у.
А+ О О 1 1 1
В+ О О 1 1
B О О 1 1
A О 1 1
246
'" 9.87. )/ВР.UАlOЩее устройство с индикацией отказов путевых выключателей, вкЛЮ-
".._ усв.._темА _hокировlI8МИ
247
непосредственно на их входы сиrналов от
путевых выключателей Ь! и а2' Команда
«Стоп» подается нормально открытой кноп-
кой, что обеспечит прохождение команды
в случае отказа кнопки или обрыва тру-
бопровода.
Схема, изображенная на рис. 9.37,
предусматривает блокировку и индика-
f{ /Jспопнuт ЛЬНbfМ цию отказов Путевых выключателей.
м ханuзмам Вероятной причиной отказа нормально
открытых выключателей и подачи ими
ложных сиrна.!JОВ является их заСОDение
или обрыв трубопроводов; тотда в случае возникновения ложноrо сиrнала на
одном из выключателей одновре:Vlенно подаются сиrналы «О» путевыми вы-
ключателями, установленными на одном исПолнительном механизме. Блоки-
ровка отказов путевых выключателей цилиндра А выполняется соединеиием
входов Э.1емента ИЛИ НЕ ИЛИ 1 с ВЫходаМИ путевых выключателей аl и а2.
Таким образом, при сиrналах а 1 == О, а 2 == О сиrнал «1» с выхода элемента 1
поступает на вход элемента 2. Далее сиrнал, проходя через элементы 3, 4, пере-
ключает триrrер 5 и дает команду на останов, отключая распределитеЛь б. Одио-
временно сиrнал элемента 1 включает индикатор отказов 7. Аналоrично прово-
ДЯТСЯ блокировка и индикациЯ отказов путевых выключателей цилиндра В.
Эта защита обеспечивается элементом 8 и ИНДИКатором 9. Блокировки отказов
нормальио закрытых выключателей выполняются таким же образом, но с исполь-
зованием струйных элементов, реализующих лоrическую операцию И.
Схема дает информацию оператору о прохождении сиrналов от устройства
к распределителям с ПОМОlЦЬЮ индикаторов, подключенных к элементам 10, 11,
12, 13. Блокировки при работе в ручном режиме предусмотрены. Схема обеспе-
чивает «нулевую защиту» и друrие МерЫ защитЫ введением блокировочных сиr-
Ha.!JoB на вход элемеита 3. Струйные управляющие устройства строятся и при
помощи друrих методов, использование которых обусловлено стремлением раз-
работчиков уйти от ИНТУИТИВlIоrо способа построения схем управляющих
устройств. Эти методы предусматривают использование длЯ ПостроеНИЯ схем
управляющих устройств отработанных лоrических структур отдельныХ блоков.
На рис. 9.38 приведена структурная схема управляющеrо устройства,
включающая в себя фуикциональные типовые блоки: питания и защиты 1; фор-
мирования тактовЫХ импульсов 2; командозадаlOщеrо устройства 3; блокировок
(лоrики) 4; входных устройств 5; индикации б.
Построим схему управляющеrо устройства, реализующеrо цикл А+; В+;
B ; A , в отличие от рассмотренных вЫше на основе функциональных блоков
в соответствии со структурой, приведеиной на рис. 9.38.
Разработку схемы начнем с анализа циклоrраммы, в которой работа ЦИ-.
JlИНДРОВ разбита на отдельные такты (рис. 9.39, а). Первый такт.,.. выдвижение
штока цилиндра А; второй выдвижение штока цилиндра В; третий возврат
штока цилиндра В; четвертый такт возврат штока цилиндра А. В схеме управ-
ляющеrо устройства используют типовые функциональные блоки (см. рис.
9.39, а).
1. Питание и защита. Этот блок обеспечивает питание устройства, осуще-
СТВЛЯет «нулевую защиту» и блокировки.
II. Формирователь тактовых импульсов, предназначенный для выработки
тактовых импульсов при измеиении состояний путевых выключателей.
III. Командозадающее устройство, последовательио сдвиrающее импульсы
в каждом такте.
IV. Лоrические условия блокировки,
У. Входные устройства.
VI. Индикация.
248
Рис. 9.38. Структуриая схема ynраUЯlOщеro
УС1'роilС1'ва из типовЫх ФУИIЩиова4ЬИЫХ узлов
,ПП1t
ЧJ
'"
"
.""
1t I
. 'v '" .
I
I
'" I
i
/', " I
l':
r
I
1
,
]
I
]
I
I
I
I
I
1,-< 1
L
I
I
р.; I
,,"" 1" i
! C
.;,
"
'"
'"
""
1:
;..
О
....
'"
'"
'"
..
==
$
со
"" О
"
'"
"
;J;
"
..
"
'"
'"
О
:=
::i
'"
"
'"
-е-
'"
='
О
....
О
iII
iII
..
О
""
...
"
О
1:
..
..
...
"
'::
О
со
t
;..
О
..
..
:r
О
;;;
-=
..
'"'О
g-....
».
..
.....
;:Е"
..о:::
,",О
uc.
...
."
Ф>,
""
'0
Ф...
.;
"'
249
Одним из важных свойств 3Toro управляющеrо устройства является тд,
что без каких-либо изменений ero лоrической структуры возможно управлять
работой двух цилиндров в любой последовательности. Для Этоrо достаточно
перекоммутировать трубопроводы, связывающие выходы элементов 1, 2, 3, 4
с входами элементов 9, 10. Пусть требуется обеспечить работу цилиидров в сле
дующей последовательности: В+; B ; А+; A . Работа по этому циклу будет
обеспечена соединением выходов, злементов...НЕ ИЛИ 1, 2, 3 с входами Элемеи-
тов б, 7, 5 и введением требуемых блокировок на входы элементов 9, 10. Ан ало-
rично можно управлять работой цилиндров и с друrой последовательностью.
Использование Toro или иноr-о метода построения управляющих устройств
в каждом конкретном случае следует определять как техническими, так и эконо-
мическими соображениями.
r 1
!/строист80 I
заiJаН/1R
ПрОi!раммы
r ..,
I 1
I
'
I Пне8мо ц щifро I
I !!.асп реifеЛ/1тМ/1 iL НСПОЛН/1тельные
I аР!!2l1е /1сполншпе. мехаН/1ЗНЫ I
льные мехаН/1ЗНЫ I
: I
I I
'тельные I
. П/lеооразо !/Cтpoucm8a I
8атеЛ/1 I
I
!/cтpoucm80
!10этапноtо
880аа
ПрО2ранны
I
!/с.тр"ис т 80 I
перераОО/r7К/1
I /1нrpОрмаЦ/1/1 I
L J
8хоРные
устройст8а
П Р н м е р 4. Управлеине последовательностью операцнй по временн.
l(оrда нет ВОЗМОЖНОСтИ установить элементы, контролирующие выполнение операциЙ
на исполиительных орrаиах машин, используют временное управление последователь-
ностью операцнй. Простейшая схема управляющеrо устройства, обеспечнвающеrо работу
двух цнлнндров в полуавтоматнческом режнме по цнклу А+; В+; B ; A , показана на
рис. 9.39, б. Схема включает в себя reHepaTop временных тактовых нмпульсов 1, командо-
задающее устройство 2, лоrическне элементы ИЛИ 8, наладочные КНОПКИ 4. блок пуска
н нулевой защнты 5, кнопкн «Пуск», «Стоп» б.
Пусть для выполнення технолоrнческнх операцнй требуются следующне выдержкн
временн; выдвнженне штоков цнлнндров (А+) 1 с, (B+) l с, возврат штоков (A ) 2 с,
(B ) 3 с. Исходя из Toro, ЧтО минимальная длите.r1ЬНQСТЬ операции 1 С, используем
rеиератор с частотой следования тактовыХ импульсов, равной 1 [ц. Частота следования
нмпульсов корректнруется дросселем 7, установленным на входе уснлнтеля R. Длнтель
ность цикла равна 7 с с наименьшим временным интервалом 1 с; такнм образом. для
построен н н схемы используем командозадающее устройство на семь разрядов, в KOTO
ром тактовые нмпульсы сдвнrаются от разряда к разряду через 1 С.
Снrналы длительностью 1 с на выдвижение штоков цилиндров А и В поступают на
Уснлнтелн распределнтелей с первоrо н BToporo разрядов командозадающеrо устройства.
Снrнал длнтельностью 2 с на возврат штока цнлнндра А поступает от четвертоrо И треть-
ero разрядов командозадающеrо устройства, через элемент 9. выполняющеrо операцню
суммнровання (ИЛИ). Сиrнал на возврат штока В обеспечнвается суммнрованнем cHrHa-
лов Пятоrо. Шестоrо и седьмоrо разрядов реrистра элементами 10, 11, т. е. на время возврата
Штока цнлнидра В отводнтся 3 с.
I
I
1
IJстроист80 ' 1
заiJаН/1R
/1 880iJa 1
ПРО2раммы ,
L ...J
а)
Элементы
размножеНliЯ
к IJС/1Л/1
теляи
Ннif/1каЦ/1Я rпакто8
От rpОРМиро8ателя
тактоВых lJlofl7улы:о8
Струйиые системы цикловоrо проrраммиоrо управлеиия (ЦПУ) применяют
при автоматизации металлорежущих станков, промышленных роботов и друrих
машин, используемых преимущественно в крупносерийном производстве. В си-
стемах ЦПУ проrраммируется только лоrическая и технолоrическая инфор-
мации (последовательность выполнений операций, режимы обработки, время
выполнения операций и др.), размерная информация выполняется с помощью
реrулируемых упоров или друrих устройств, предназначенных для подачи сиr-
налов в лоrическое устройство при достижении механизмом заданной величины
перемещеиия. Во BpeMeHHblx системах ЦПУ Эта величина перемещения задается
продолжительностью операции (чаще в промышлениых роботах). В связи с тем,
что лоrическое устройство освобождено от переработки размериой информации,
системы цикловоrо проrраммноrо управления отличаются простотой.
В крупносерийном производстве при длительной обработке одной партии
дета.'1ей, в промышленных роботах, обслуживающих станки, прессы и друrие
машины с редко меняющимся циклом системы ЦПУ нередко MorYT явиться пред-
почтительными по сравнению с друrими системами проrраммноrо управления.
Это связано с Te I, что эти системы просты по структуре, более надежны в эксплуа-
тации и проще в обслуживании, чем системы с числовым проrраммным управ-
лением.
Функциональная схема. На рис. 9.40, а изоБРiilжена функциональная схема
струйной системы ЦПУ, в которую входят следующие основные устройства:
задания и ввода проrраммы; переработки информации, нанесенной на проrраммо-
носителе; контроля отработки этапа такта проrраммы (входные устрой-
ства путевые выключатели и др.); выходные и исполнительные устройства.
Рассмотрим назначение и структуру основных устройств функциональной схемы.
Устройство задания и ввода проrраммы содержит информацию о цикле,
которая отражена в проrраммоносителе перфокарте, перфоленте, штеккер-
ной панели или наборном поле. Проrраммоноситель является составной частЬЮ
устройства задания проrраммы. В устройстве поэтапноrо ввода проrраммы вы-
250
о)
8 ОЛОК ЛОi!/1К/1
Рнс, 9.40. Функцнональиая схема струi!иой снстемы ЦП}' ( а ) н ст ру кт ур иая
ройства задаиня н ввода просраммы (6) схема уст-
рабатываются тактовые импульсы, которые поступают в устройство задания
Проrраммы. Тактовы<;, команды последовательно выдаются с помощью сдвиrаю-
щеrо реrистра (струино-механическоrо либо струйноrо). Тактовые импульсы
поступая в устройство. задания проrраммы, перерабатываются в соответстви
с проrраммои, заданнои на проrраммоносителе, и с помощью считывающих эле-
MeHTO , направляются в устройство переработки информации. В лоrическом блоке
устроиства переработки информации выпоЛНЯются блокировки, вырабатываются
команды, которые поступают на усилители, преобразователн, а Затем на пневмо-,
rидрораспределители или же на друrие исполнительные элементы н далее на ис-
Полнительные '\Iеханизмы, осуществляющие технолоrические операции. Выпол-
нение операции контролируется путевыми ВЫключателямн и друrими датчиками
сиrналы от которых поступают в устройство переработки информации, в бло
лоrики и в блок формирования тактовых импульсов. Тактовые импульсы от
ормировате.1Я поступа т в устройство поЭтапноrо ввода проrраммы, в котором
омандозадающее устроиство (сдвнrающий реrистр) сдвиrает тактовые ИМПУ.1ЬСЫ.
Сдвиrаемые в каждом такте ИМПУЛЬСbI поступают в устройство задания проrраммы
и Затем в соответствии с проrраммой, нанесенной на проrраммоносителе
в блок лоrики либо непосредственно на исполнительные элементы '
Классификация струйных систем ЦПУ рассмотрена в работе' [3] Здесь
оrраничимся классификацией струйных систем ЦПУ по конструктивным ризна
:ам и с особу получения TaKToBoro импульса на переход от одной операции
вы друrои. Существует !!ова способа получения тактовых импульсов: первый
полнение преДЫдущеи операции не контролируют путевыми выключателями
251
и друrими устройствами, и тактовые импульсы на переход от ОДНОЙ операции
к друrой формируются в блоке лоrики по командам от путевых выключателеЙ.
Второй способ контроль по времени используют тоrда, коrда нельзя уста-
новитЬ путевые выключатели. В тех случаях, коrда безопасность работы не обес-
печена, вводят блокировки для заЩИТЫ как отдельных мехаНизмов, так и опера-
тора с помощью путевых выключателей. В ряде случаев при проектировании
струйной системы цпу целесообразно использовать одновременно оба способа
получения тактовЫх импульсов.
В струйных системах цпу получили распространение в основном три типа
устройств поэтапноrо ввода проrраммы, отличающиесЯ конструктивным испол-
нением.
ПервыЙ тип устройств состоит только ИЗ струйных лоrических элементов,
образующих струйное счетно-командозадающее устройство. Второй тип выпол-
нен в виде струйно-механнческоrо или пневмомеханическоrо обеrающеrо устрой-
ства (шаrовоrо искателя). Третий тнп состонт из струйноrо командозадающеrо
устройства, каждый выход KOToporo связан с мембранным уснлителем, пред-
назначенным для усиления сиrналов от струйных элементов и их последующеrо
размножения и ввода в устройство задания проrраммы. Этот тип известен как
струйно-мембранное командозадающее устройство.
Конструкция устройства задания проrраммы может быть выполнена в виде
штекерной панели, наборноrо поля, клавишной или кнопочной панели и друrоrо
устройства с внутренней памятью, либо в виде механизма для счнтывания про-
rpaMMbl с проrраммоносителей (перфокарты, перфоленты и т. п.) устройства
задания проrраммы с внешнеЙ памятЬЮ. Любое из этих устройств задания про-
rpaMMbl может быть использовано в каждой из классифицированных нами систем
цпу. Выбор kakoro-то определенноrо устройства задания проrраммы следует
определять технолоrическим процессом изrотовлення детали на машине-авто-
мате, экономичностью, удобством в эксплуатации и рядом друrих факторов,
которые должны быть проанализированы в каждом конкретном случае отдельно.
В струйных управляющих устройствах цпу промышленными роботами и
станками наибольшее распространение получили устройства задания проrраммЫ,
выполненные в виде наборноrо поля. Это объясняется их конструктнвной просто-
ТОЙ И удобством в эксплуатации.
Устройство задания и ввода nроерамМЫ. На рис. 9.40, б показана структур-
ная схема струйноrо устройства задания и ввода проrраммы снстемы цпу, в ко-
торой выполнение предыдущеЙ операции контролируется путевыми выключа-
телями, а устроЙство задания ПроrраммЫ выполнено в виде наборноrо коммута-
ционноrо поля.
Тактовые импульсы от формирователя поступают на вход устройства поэтап-
иоrо ввода проrраммы, которое представляет собоЙ струйное командозадающее
устройство, rде сдвиrи происходят в соответствии с частотой тактовых импульсо 13 .
Друrими словами, устройство поэтапноrо ввода представляет собой линию за-
держкн, rде скорость распространения информации определяется частоТОЙ так-
товых импульсов. Число разрядов реrистра определяется числом тактов, необ-
ходимых для выполненИЯ всех операций в цикле. В устройстве задания и ввода
проrраммы предусмотрена индикация сдвиrа TaKToBoro импульса в каждом раз-
ряде. Съем информации с выходов командозадающеrо устройства выполняется
блоком размножения сиrналов. Блок состоит из лоrlIческих элементов, назначе-
ние которых сводится к распределеН!lЮ сиrналов с каждоrо разряда командо;
задающеrо устройства по нескольким каналам (причем, уровень сиrнала «1»
по расходу и давлению должен сохраняться в любом из этих каналов). Размножен:
ные в блоке снrналы поступают к наборному полю, которое представляет собои
ряд тактовЫх трубок (штуцеров). Число трубок зависнт от числа тактов и числа
одновременно включаемых механиЗМОВ в одном такте.
Друrой ряд выходов, установленных на иаборном поле, служит для приема
размноженных сиrналов от устройства поэтапноrо ввода проrраммы. Этими труб-
ками с наборным полем связаны мноrовходовые схемы ИЛИ илн мноrовходовые
элементы ИЛИ, назначение которых состоит в обеспечении повторяемости одной
и той же операции в цикле и формировании выходных команд, поступающи
в блок лоrикн либо непосредствеццо на УСlIлителц, .
452
Л'f
ТI1
d
RC
/(J
i J
I
1, ? c, f
I : t
1 с== (
i ;
z Ь
Рис. 9.41. I(ОМЮlДозадающее устройство
Соединяя rибкими шланrамн тактовые трубки с выходными трубками, можно
изменять последовательность выполнения отдельных операций в цнкле, включать
различное число механизмов в разных тактах, повторять одну и ту же операцию
несколько раз в течение пикла (включать один и тот же исполиительный ме-
ханизм).
Использование в качестве устройства задания проrраммы наборноrо поля
обеспечивает: высокое быстродеЙствне, низкую стоимость и экономичность ус-
тройства, возможность корректировки проrраммы для получения оптимальных
режимов н.епосредственно во время наладки машины; высокую надежность, так
как устроиство заданиЯ и ввода проrраммы построено на струйных элементах
и не имеет подвижных частей.
Рассмотрим работу отдельных элементов,. входящих в устройство задания
и ввода проrраммы.
Устройство nоэтапНОi10 ввода nроераммы представляет собой простейший
сдвиrающий реrистр командозадающее устройство, полная схема KOToporo,
rрафик работы и условное обозначение по казаны на рис. 9.41.
Тактовые импульсы от формирователя импульсов поступают на вход TpHr-
repa со счетным входом, являющеrося составноЙ частью командозадающеrо ус-
тройства. Импульсы у и g триrrера со счетным входом являются сдвиrающими.
Каждый разряд состоит из триrrера с раздельНыми входами, построенноrо на
мементах ИЛИ НЕ ИЛИ либо на основе триrrеров с раздельным» входами.
q
r ZI
Ра1НI{fJЖШIIЩ СIJШfJ//Ы f 1
кананi!fJзоiJающееfJ
устРfJiiсrпDа Х6
У,
Yz
уз-
Y
Выходы У1, У2' Y , У4 условно назовем тактовьtми выходами. Эти выходы
rибкими трубками соединяются с входами мноrовходовых элементов ИЛИ.
Блок мноеовходовых элементов ИЛИ. Обеспечение MHoroKpaTHoro включения
(повторяемости) одноrо и Toro же механизма в цикле достиrается использова-
нием схемы ИЛИ с большим числом входов. Чнсло входов схемы ИЛИ, образу-
ющей выходную команДу устройства задання и ввода проrраммы, определяет
повторяемость, т. е. число входов схемы соответствует требуемому числу вклю-
чений одноrо н Toro же механизма в течение цикла.
Схема ИЛИ может быть построена на мноrовходовых элементах ИЛИ пассив-
ных либо активных. Схема ИЛИ устройства задания и ввода проrраммы пока-
за на на рис. 9.42, б, в. На входы Х1, Х 2 , ..., ХI! поступают размноженные снrналы
от командозаДающеrо устройства. Так, выходная команда Z1 может быть реали.
зована в течение цикла 6 раз, так как число входов элемента ИЛИ, обеспечива-
ющих отработку этой команды, равно шести. Повторяемость включения дости-
rается коммутацией размноженных схемой тактовых импульсов с входами схемы
ИЛИ. Входы схемы ИЛИ связаны с коммутационными штуцерами (выходами),
установленными на наборном поле.
Наборное поле представляет собой панель, на которой в определенном по-
рядке размещены тактовые и выходные штуцера, которые связаны воздухо-
проводами с выходами схемы размножения и с входами схемы ИЛИ. Выходные
команды Z1, Z2, ..., Zn устройства задания и ввода проrраммы вкшЬчаются комму-
тацией размноженных тактовых сиrналов с соответствующими входами схемы
ИЛИ. Как видно из рис. 9.42, в изменение числа включаемых механизмов в такте,
последовательности и повторяемость их работы в течение цикла обеспечивается
соединеНием коммутационными трубками Надлежащих тактовых и выходных
штуцеров. Так, на наборном поле (см. рис. 9.42, в) набрана проrрамма, обеспе-
чивающая включеиие в первом такте сиrналом n1 одновременно трех выходных
команд Z1' Z2 и Zn. Во втором такте сиrналом n 2 включаются команды Z1 и Z2 И В по-
следнем такте сиrналом реrистра nп включается команда Z2' Следовательно про-
стой перекоммутацией трубок 1 леrко изменить набранную проrрамму.
Формировamели тактовых импульсов. Сдвиrи в комаидозадающем устройстве
происходят с частотой тактовых импульсов Т и. В струйных устройствах ЦПУ
каждый сдвиr соответствует окончанию предыдущеrо такта и началу последу-
ющеrо. Информация о завершении такта в СУ вводится путевыми выключате-
лями либо друrими элементами. В процессе работы станка или манипулятора
любой из исполнительных механизмов может находиться в определенном поло-
жении, взаимодействуя при этом с соответствующим путевым выключателем,
сиrнал от KOToporo будет постоянно поступать в струйное управляющее устрой-
ство. Если в это же время будут работать друrие механизмы, то сиrналы от дру-
rих путевых выключателей будут подавлены сиrналом первоrо выключателя,
т. е. не приняв определенных мер, не получим импульсов для сдвиrа реrистра
после окончания такта. Вместе с тем, при работе станка в одиом и том же
такте MorYT работать несколько исполнительных мехаиизмов, время прихода
которых в крайние положения может быть различиым. Эти исполнительиые
механизмы взаимодействуют со своими путевыми выключателями и выдают ко-
манды.
Необходимо получить тактовый импульс для сдвиrа командозадающеrо
устройства независимо от числа работающих в такте исполиительных механиз-
мов и времени их взаимодействия с путевыми выключателями, датчиками и др у-
rими устройствами контроля. Итак, назначение формирователя тактовых импуль-
сов состоит в формировании одноrо TaKToBoro импульса после отработки такта
любым числом исполнительных механизмов независиМо от длительности взаимо-
действия этих механизмов с путевыми выключателями.
На рис. 9.43 приведены схема формирования тактовых импульсов и rрафнк
ее работы. Пусть в каком-либо такте работают два исполнительных механизма
Цилиндры А и В, выдвижение штоков которых контролируется путевыми выклю-
чателями а2' Ь 2 , а исходное положение выключателями а1, Ь 1 . Цилиндры А, В
Не одновременно достиrают своих крайних положений, и в связи с этим путе-
Вые выключатели MorYT включаться не одиовременно; так, в одном такте цикла
255
1
От разр//iJа 1
конанi!OJаiJаю-
щеео устройст!а.
а)
Рнс. 9.42. Схемы размноження снrналов (а). схема ил И для устройства задання и ввода
проrраммы (6) н схема ПОВТОРНОIО включення нсполнительных механнзмов в одном такте (8)
Исходное состояние реrистра устанавливается подачей сиrнала на вход е триrrера
с раздельными входами первоrо разряда и на установочный вход d триrrера со
счетным входом. Подача импульсов на входы е и d приводит К установке всех
разрядов в нулевое состояние (на выходах n1 ... n/ появляются сиrналы «О»).
Это состояние соответствует исходному состоянию устройства поэтапиоrо ввода
проrраммы. Подача TaKToBoro импульса ТI! на счетный вход триrrера приводит
к ero переключению из исходноrо (нулевоrо) состояния в едиНичное. При этом
на выходе fi получаем сиrнал «О», в результате чеrо сиrнал «1» с ВЫхода элемента 1
поступает на вход первоrо разряда. Переключением триrrера с раздельнЫМИ вхо-
дами этоrо разряда на ero выходе i устанавливается сиrнал «О». Следовательно,
на выходе п1 первоrо разряда появляется сиrнал «1». Подача BToporo TaKToBoro
импульса на счетный вход нзменяет состояние триrrера со счетным входом, в ре-
зультате чеrо на выходе fi возникает сиrнал «1», а на выходе у сиrнал «О»,
при этом происходит переключение триrrера с раздельными входами во втором
разряде и на выходе п 2 устанавливается сиrнал« 1». Первый разряд устанавли-
вается в нулевое состояние. Таким образом, в схеме командозадающеrо устрой.
ства происходит сдвиr TaKToBoro импульса.
Блок размножения сиеналов. Струйная система ЦПУ, как правило, должна
обеспечивать возможность включения нескольких механизмов в одном такте,
поэтому при проектировании СУ необходимо на основе анализа технолоrиче-
cKoro процесса определить максимальное число одновременно вкЛючаемых уси-
лителей (выходов) в одном такте. Включение нескольких механизмов достиrается
размножением сиrнала с выхода командозадающеrо устройства с помощью схемы,
приведениой на рис. 9.42, а. Если, например, требуется получить в ОДНОМ такте
четыре команды, то схема, показанная на рисунке, должна распределить сиrнал
командозадающеrо устройства по четьtрем каналам. Сиrнал с выхода командо-
задающеrо устройства поступает на вход элемента 1 и с выхода У1 этоrо элемента
получаем сиrнал «1», а второй инверсный выход У2 элемента связан со входом
элемента 2, с инверсноrо выхода также получаем сиrнал «1» и т. д. Выход
ИЛИ элемента 2 соединен с входом следующеrо элемента, инверсный выход
KOToporo Уз также является размноженным сиrнаЛОМ. Таким образом, каждое
повторение TaKToBoro сиrнала требует дополнительноrо струйноrо элемеита.
254
(!!
о
6,.
8
о
61
L!t1!1Л, ;1-/)' В"-)' A
ХI
/12
>Х 1
R
"1
f
'" t
t
>о t
'" t
>о t
'" t
'" t
'" t
). t
: ;
711
:\:;. !О--' ' ! I I \
d' j -+---+' . , .
". ll ' .
A' I-. _ I 1/
1!11 :i 11
IJI i l , : 11
1J1 1 ::Lf :
IJ] I . " '!
,
. .. t
t
'--<
Рис. 9.43. Формнрованне 1'ак1'ОВЫХ нмпудьсов
цилиндр А может оПередить цилиндр В, а в том же такте следующеrо цикла
ЦИЛиндр В опередит цилиндр А. Действительно, тактовый импульс Т и появ-
ляется только тоrда, коrда ЦШIИндры А и В достнrают своих крайНИХ положе-
ний, при которых выключатели а 2 и Ь 2 ВЫдают сиrналы «О», а сиrнал на ВОЗврат
ЦИЛиндра А, формируе:vrый этим импульсо:,r, равен «1». Как ТО.1ЬКО сиrнал на
возврат цилиндра А поступит в схему формирователя тактовых импульсов,
тактовый импульс Та на выходе элемента исчезнет. Аналоrично формируется
тактовый импульс ТlI на возврат цИЛиНдра В. Таким образом, с приходом
сиrнала на включение какоrо либо механизма тактовый импульс Т и , формиру-
ющий этот сиrнал, исчезает, что, несомненно, является достоинством приведен-
ной схемы.
Система ЦП У (рис. 9.44) обеспечивает работу управляемой машины в На-
ладочном, операционном полуавтоматическом и автоматическом режимах, позво-
ляет проrраМ 1Ировать рабочие циклы с изменяемой последовательностью опе-
раций при числе тактов, равном 20 и числе выходов 8. В любом из тактов одно-
временно MorYT быть включены два исполнительных rеханизма, н любой Mexa
ннзм в течение цикла может быть включен 3 раза. Проrрамма задается иа набор-
ном поле путем коммутаЦИII воздухопроводами соответствующих тактовых и
выходных трубок. Поэтапно проrрамма вводится двадцати разрядным командо-
задающим YCTparkTBO;\1 II.
СУ работает следуюiЦИМ образо r. В соответствии с набранной на наборном
поле проrраМ>О<ОЙ включаются в определенноЙ последовательности уситrтели
давления А + A , В+, B , с+, C , D+, D , обеспечивая заданный
цикл машины. Путевы1о1И выключателями а1, а2, Ь 1 , Ь 2 , С 2 , Сl, d 1 , d 2 контроли-
руется перемещение рабочих opraHoB и подаются команды в схему 1 II форми-
рования тактовых импульсов. Сформированные тактовые импульсы поступают
на вход командозадающеrо устройства и выполняют в нем СДВИrИ. Выходные
сиrналы от разрядов через схему размножения Поступают к наборной панели
и далее в соответствии с заданной проrраммой проходят на входы мноrовходовых
элементов ИЛИ и даЛее иа входы усилителей. После отработки всех операций,
запроrраммированных в цикле, проходит Последняя запроrраммированная ко-
манда «Конец циклю>. Этой командой командозадающее устройство устанавли-
вается в исходное состояние.
Устройства контроля размеров. Элементы «Волrа» вместе с применяемыми
в пневматических устройствах первичными преобразователями типа сопло'
Заслонка, выключателями СТ135, датчиками СТ140 и СТ158 MorYT быть исполь-
зованы в устройствах для автоматическоrо контро.1Я линейных размеров. Струй-
ные устройства можно применять как в актИвном, так и в послеоперационном
контроле. Их можно успешно эксплуатировать в широком диапазоне темпера-
256
с::
::f
:;;
:Е
"
....
u
,.
u
,,.
о
:ж:
.
:>,
со
....
u
'"
:Е
"
"
u
'"
'"
,.
,.
"
g
о
со
с:
;»
.,:
..,.
ф
ЦОШ]
с..
9 Е. В. rерц и АР.
257
1
&)
устройства с использованием в качестве измерительноrо элемента Э2Кекторноrо
датчика. Схема работает следующим образом. С2Катый воздух от узла 1 при по
стоянном давлении РП == 0,075 МПа подается к Э2Кекторному преобразователю
(датчику) 4 и одновременно через дроссель 2 к коллектору 3 питания труйных
элементов. Сиrнал от преобразователя поступает на входы усилителеи 5 и 10.
Элементы 5, 6, 7 н 10, 11, 12 образуют два триrrера Шмитта с реrулируемыми
в результате изменения сопротивлений Ri и R 2 пороrамн срабатывания.
При уменьшении измерительноrо зазора s давление на входах 2 элементов 5,
10 увеличивается, что приводит к последовательному срабатыванию триrrеров
Шмитта и заrоранию лампочек «Внимание» И «Размер» при включении триr-
repoB 8, 9, 13, 14 с раздельными входами. При поступлении команды «Размер»
через элемент 17 включается усилитель 18, отводящий датчик в исходное поло-
2Кение. Кнопки 15, 16 СЛУ2Кат для ручноrо управления механизмом подвода и
отвода датчика из зоны обработки.
В схеме устройства активноrо контроля (рис. 9.44, б) в качестве измеритель
Horo давления используется разре2Кение, создаваемое датчик.ом 4 (СТI40). При
большем расстоянии ме2КДУ срезом сопла и контролнруе !ои поверхностью на
выходе датчика имеется значительное разре2Кение, под деиствием KOToporo си-
ловая струя в элементах 5 и 10 полностью отклонена влево в сторону вход-
ных KaHa,IJOB (3), при этом на прямом выходе 5 элемента 7 и инверсном вы-
ходе (4) элемента 11 сиrналы отсутствуют. По мере уменьшения измерительноrо
зазора s падает разре2Кение на выходе датчика 4. Силовая струя в элементе 5
возвращается в исходное ПОЛО2Кение, и на инверсном выходе (4) появляется
сиrнал, который усиливается элементом 6, и при определенной величине входноrо
вакуума происходят срабатывание элемента 7 н включение лампочки «Внима-
ние» через триrrеры 8, 9 с раздеЛьными входами. Вследствие большоrо коэффи-
циеНта усиления элемента 10 (СТ46) по сравнению с элементом 5 (СТ52) возврат
струи в нейтральное ПОЛО2Кение в элементе 10, срабатывание элемеНта 11 и за-
rорание лампочки «Размер» произойдут при меньшем измерительном зазоре.
Схема на требуемый размер настраивается перемещением датчика 4.
На рис. 9.45, в показана схема устройства активноrо контроля с использо-
ванием в качестве первичноrо преобразователя датчика СТ135 с кольцевым соп-
лом. Для измерения используют ПОЛО2Кительную ветвь характеристики датчика.
В целях повышения точности выполнеиия команд триrrеры Шмитта выполнены
на двух усилителях типа СТ59 (1,2) и (3, 4), точки срабатывания которых
реrулируются переменными сопротивлениями Rl R4' Путевой выключатель 5
триrrера Шмитта (6, 7) СЛУ2Кит для блокировки индикаторов «Внимание» и «Раз-
мер» при выходе датчика из зоны измерения.
На рис. 9.45, е прнведена схема устройства активноrо контроля, исполь-
зующая для измерения отрицательную ветвь рабочей характеристнки датчика
СТ135 с кольцевым соплом; с усилителя измерительный сиrНал поступает на
показывающий прибор 1. Сиrналом «1» с блокировочноrо путевоrо выключа-
теля 2 является таК2Ке отрицательное давление (разре2Кение). В остальном
работа схемы аналоrична описанным выше.
Монтаж и эксплуатация струйных систем управления. Элементы и устройства
струйной автоматики МО2Кно монтировать в любом ПОЛО2Кении: вертикальном,
rоризонтальном, наклонном. При монта2Ке струйных систем управления необ-
ходнмо выполнятЬ lнеобходимые условия.
Коллекторы и трубопроводы являются одним ИЗ основных элементов си-
стем управлеиия, и при их коиструироваиии, изrотовлении и монта2Ке необходимо
использовать металл с антикоррозионным покрытием нли 2Ке антикоррозионные
металлы н материалы. После сборки коллекторов их следует тщательно очиститЬ
от rрязи, окалины н друrих частиц, попавших во внутренние полости колле
торов при изrотовлении. До установки элементов в блоки управляющеrо устрои-
ства надо подключить устройство к источнику питания и продуть ero С2Катым воз-
духом в течение 2 3 ч. Емкость коллекторов дОЛ2Кна обеспечивать равномерное
раСПределение давления Питания перед всеми устройствами, Питаемыми от кол-
лектора. Для' контроля давления питания в коллекторах в ка2КДОМ из них дол2КНЫ
быть контрольные точки для замера. Питающие н_ друrие коллекторы ДОЛ2Кны
иметь пробки для ИХ очистки в процессе эксплуатации струйной системы управ-
Э. 259
Литание
(iOтIfUKIl
!foзrl!IХ из сет/}
110 Пl(( 118111 /}
ii)
J Рп IJ.1 ЦБМIIU
i r
" .
у;
15
/(н "Ol11doil'.
/5
II'н .,iloildod"
ЛШПUНlJе
JЛff1fнтоt!
з
/!итllнир
t/UШflШfll
lfoJl/yr 1/1 П'ШI/
PQ п/С/ //811111
Рнс. 9.45. Схемы устройств aKTHBHoro контроля
туры. при наличии электромаrнитных полей и вибраций. Применение струйных
устроиств контроля вследствие низкоrо уровня и отрицательноrо значения дав-
ления входных сиrналов позволяет расширить диаПаЗОН измерения и увеличить
измерительный зазор за счет более полноrо использования ВОЗМО2КНостей Э2Кек-
торных, кольцевых и Э2Кекторно-кольцевых преобразователей.
В Зависимости от требуемой точности измерения используют различные
первичные преобразователи и схемы построения устройств контроля. На рис. 9.45
приве ены принципиальиые схемы устройств активноrо коНтроля типа КС,
Устроиства предназначены для контроля rеометрических параметров шлифоваль-
ных KpyroB в процессе механическоЙ обработки и MorYT быть использованы в дру_
rих отраслях машиностроения. На рис. 9.45, а показана принципиальная схема
258
ления. Межэлементные связи монтируют с помощью полихлорвиннловых и по-
ливинилхл ридных труб()к. Трубки изrотовляют в соответствии с [ОСТ 19034 73.
Внутреннии диаметр трубопроводов, связывающих путевые выключатели, ус и-
лител давления и друrие эле lенты, если они расположены вне управляющеrо
устроиства, должен быть равен 4 5 M:'v!.
Внутре ний диаметр трубопроводов для соединений элементов в управля-
ющем устроистве должен быть для элементов: СТ55 1,8 2,5 !'VI; СТ41 3 4 ШI,
толщина стенки трубопроводов не менее 0,8 мм.
Внешние устройства. Входные, выходные и вспомоrательные устройства
следует расп лаrать в местах, удобных для обслуживания. Установка путевых
выключателеи должна обеспечить защиту от Еозможноrо попадания в их каналы
минеральных масел, стружек и друrих заrрязнений. Надежная работа путевых
выключателе и управ.ляющеrо устройства при работе в запыленных ус.10ВИЯХ
дост rается установкои фильтрующих элементов на выходах путевых ВЫКJJIоча-
телеи. Четкая работа ВЫключателей может быть обеспечена при прави.%ном
кОнструировании упоров. Заслонки, закрепленные на упорах, должны входить
в паз выключателя, не контактируя с ero корпусом.
Усилите.1И давления надо располаrать в непосредственной близости к пневмо-
и rидрораспределителям. Усилители должны быть защищены от попадания
на них масла, стружки (обычно их закрывают кожухом).
Входные и друrие устройства следует закреплять так, чтобы их штуцера
не были Harpy eHbI трубопроводами, а трубопроводы, в свою очередь, не ПОД-
верrались воздеиствию массы аппаратов. Пневмокабели, rибкие шланrи связы-
вающие внешние устроЙства с управляющим устройством и объеди яющие
отдельные блоки, должны быть жестко закреплены так, чтобы штуцера разъе-
мов не были наrружены их весом.
Электроаппаратура. Устройства, содержащие электрические элементы
следует изолировать от друrих устройств так, чтобы была обеспечена безопас:
ность работы при монтаже, ремонте и наладке системы управления.
Эксплуатация. Надежная и долrовечнаи работа струйной системы управле-
ния может быть обеспечена при условии сохранения постоянства rеО lетрии
рабочеrо профиля элемента. Поэто:v!у струйные Э.1ементы и устройства в целом
с.1едует питать сжатым воздухом, очищенным в соответствин с [ОСТ 174З3 72
не ниже 5-ro класса, а Д.1Я Питания струйных элецент()в малоrо размера не
ниже 3-ro класса. Источник питания (зав()дскую сеть или вентилятор) надо BЫ
бирать на основе анализа условий работы управляющеrо устройства, эперrетиче-
ских затрат и друrих факторов.
Питание струйных систем управлеиия и контроля может осуществляться
от сети сжатоrо воздуха или от иНдивидуальных источников. При питании эле-
ментов от сети сжатоrо воздуха в качестве понизителя давления можно прим!;нять
постоянные и пере:-.!енные дроссели или эжектор, который, засасывая значитель-
ную часть воздуха из окружающей среды, позволяет резко сокращать расход
сжат()rо воздуха. Дроссельное Питание в основном применяют для схем с малым
числом лоrических элементов (l 30), например в устройствах контроля и pery-
лирования. Эжекторное питание целесообразно использовать для схем, содержа-
щих среднее число элементов (50 200). Индивидуальные источники питания
(вентиляторы илн воздуходувки) рекомендуется применять дли схем с большим
числом лоrических элементов (системы проrраммноrо управления роботами,
станками, прессами и друrим оборудованием).
Для лабораторных испытаиий СУ в качестве индивидуальных источников
питания можно использовать всевозможные пылесосы с уменьшенной частотой
вращения. Снижают частоту вращения пылесосов включением их в сеть через
лабораторный реrулировочный автотрансформатор модели ЛА ТР-2М.
Известны два способа орrанизации питания струйиых элементов: первый
по разомкнутой схеме, второй по замкнутой или полузамкнутой [7, 1 О].
В замкнутои схеме весь воздух, подаваемый на питание (в полузамкнутой
часть воздуха) MHoroKpaTHo используется в элементах, которые находятся в про-
странстве, изолированном от окружающей среды. Это позволяет предотвратитЬ
попадание'!, рабочие камеры (через атмосферные отверстия) струйных элементов;
заrрязнении из окружающей среды и тем самым повысить надежность СУ.
260
Пуск в эксплуатацию. Перед пуском системы управления необходимо ви-
зуально проверить систему, правильностЬ монтажа; отсоединить питающие шланrи
блоков управляющеrо устройства и включить источник питания для дополни-
тельной продувки очистки коллекторов; после продувки подсое инить трубо-
проводы; измерить в соответствии с техническими требованиями уровии давле-
ния питания элемеитов, выходных сиrиалов на усилители, сиrналов от путевь х
выключателей и друrих устройств; проверить давление питания усилителеи.
Обслуживание н ремонт. Перед выполнением профилактических и ремонтных
работ системы управления необходимо отключить питающую сеть электродви-
rателя вентилятора и друrой электроаппаратуры. Отключить питание BbIcOKoro
давления для выходных устройств и друrих аппаратов. Ежедневно проверять
уровень давления питания в управляющем устроистве;. сливать из фильтров-
влаrоотделителей влаrу, удалять с путевых вык"лючателеи rрязь и пыль обя
зательно при выключенном управляющем устроистве; осматривать линии СDЯЗ .
Еженедельно проверять затяжку крепежных деталей путевых. выключателеи,
кнопок, усилителей, внешних труБОПРО!30ДОВ и друrих устоиств; крепление
заслонок и штанr конечных выключателеи; правильность входа заслонок в пазы
путевых выключателей; крепления пневмоприводов rидро- и пневморасnредели-
телей' плотность закрытия крышек лоrическоrо блока. Ежемесячно очищать
филь;ры путевых выключателей и сопла и проверять уровень выходноrо сиrнала;
проверять уровень выходных сиrналов к усилителю!; осматривать пневмопри-
воды rидро- и пневмораспределителей и устранять утечки масла в полость при-
вода; удалять из коллекторов накопившуюся влаrу и rрязь. Через каждые шесть
месяцев очищать блок питания.
ЕжеrоJJ.НО проверять рабочее состояние всех устройств СЕстемы.
Управляющее устройство. Снять выборочно не менее пяти лоrических эле-
ментов и проверить их характеристики на соответствие паспор-;оныМ данным.
Результаты проверки занести в журнал. При несоответствии характеристик пас-
портным данным элементы снять и продуть чистым сухим сжатым воздухом
давлением 0,1 O,2 МПа. Если продувкой восстановить характеристики не
удаетси, то элементы необходнмо промыть спиртом и снова продуть чистым су-
хим сжатым воздухом давлением O,l O,2 МПа или заменить новыми. Расход
спирта 2 r на один элемент. .
Входные и выходные устройства. Снять выборочно не менее трех устроиств
каждоrо наименования (путевые выключатели, кнопки, преобразователи, датчики,
усилители, пневмоприводы и др.) и проверить их на соответствие паспортным
данным. Результаты проверки 'занести в журнал. ТIРи несоответствии характе-
ристик паспортным даннЫМ надо снять все устроиства данноrо наименования,
очистить от rрязи и продуть сжатым воздухом давлени м O,l 2 МПа. Все де-
тали с видимыми значительными следами разрушении должны быть заме-
нены.
Блок питания. Снять усилитель пневмораспределителя и проверить на
соответствие паспортным данным. Результаты проверки занести в журнал; снять,
очистить и продуть сжатым воздухом все аппараты очистки воздуха.
Коллекторы и трубопроводы. Снять все трубопроводы с коллекторов, про
чистить внутренние стенки, продуть сжатым воздухом; проверить плотность
соединения трубопровода с разъемами и штуцерами. При проведении ремонтных
работ в системе управления со снятием трубопроводов штуцера и все остальные
отверстия во всех блоках закрывать пластмассовыми или металлическими проб-
ками. Применение пробок из тряпок и дерева катеrорически запрещается.
Некоторые неисправности в струйиой системе управлеиия н их возможные
причнны, Нарушение цикла работы систе,мы управления. Возможные причины:
засорение nYTeBoro выключателя; прижим лепестка к BЫXOД OMY соплу путе-
Boro выключателя работающеrо на принципе соударения струи; переrиб, обрыв
трубопроводов; н плотность соединений, выход из строя усилителя вследствr;:е
засорения или износа деталей; выход из строя пиевмоприводов распределителеи;
несоответствие уровней питающиХ давлений ;!Iоrических элементов уровням
Питающих давлений входных и выходных устроиства; выход из строя схемы вы-
ставки триrrеров; выход из строя лоrическоrо элемента вследствие засорения
или старения материала;
261
Отсутствие питания в системе управления. Возможные причины: засоре-
ние фильтров блока подrотовки воздуха; выход из строя усилителя пневморас-
ПредеЛителя блока питания; ВЫход из строя пневмораспределителя' нарушение
блокировок, разрешающих включение усилителя пневмораспредели;еля в блоке
питания; выход из строя вентиляторноrо источника питания; нарушение уплот-
нения питающих шланrов; разрыв шланrов.
СПИСОl' ЛИТЕР А ТУРЫ
1. 3алманзон Л. А. А,роrидродинамичеекие методы измереиия входиых па р амет-
ров автоматичееких еиетем. М.: Наука, 1973. 464 с.
2 М ' Jал н маНЗОИ 1 Л' А. Теория а,роrидродинамических систем автоматическоrо уп р ав
леиия. .: аука, 977, 416 с. -
3. 3алманзон Л. А. Специализированиые а,роrидродинамические сИстемы автома-
<rичеекоrо управления. М.: Наука, 1978. 400 с.
72 с. 4. Лазарев В. r., Пийль Е. И. Сиитез управляющих автоматов. М.: Энерrия, 1970,
М 5. Лебедев И. В., Трескунов С. Л., Яковенко В. С. Элементы струйной автоматики
М.; ашииостроение, 1973 345 с .
6. Струйные лоrичес'кие ,лементы и устройства проrраммноrо управления станками
И пром&tшлеииыми роботами. Каталоr. М.: НИИМАШ, 1979. 72 с. (НИИМАШ)
С 7. Филиппов А. r., Белкин О. С. Проектирование лоrических узлов ЭВМ М.
оветекое радио, 1974. 167 с. . ..
8. ЦИКJlовое проrраммное управление металлорежущими стаиками М' Маши но -
строние. 1971. 112 е. . ..
9. Чудаков А. Д. Цифровые устройства пневмоники. М.: Энерrия, 1971 68 с
11" 10. Элемеиты и устройства пневмоавтоматики Низкоrо давления (струйной .техни и)
".аталоr-справочиик. М.: 1973 (НИИМАШ). .
r лава 10
ПРОЕI(ТИРОВАНИЕ
ПНЕВМА ТИЧЕСI(ИХ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
Под пНeJ3матической системой управления (ПСУ) понимают совокупностЬ
определенным образом связанных пневматических устройств, обеспечивающих
формирование заданной последовательности и (или) величины выходных сиrна-
лов в зависимости от состояния объекта управления и внешних УПравляющих
воздействий. Носителем информации обычно является давление сжатоrо воздуха.
ПСУ мотут быть аналоrовыми и дискретными.
В аналоеОfJЫХ системах давление может принимать любое значение из при-
нятоrо диапазона и каждому значению давления соответствует определенное
состояние пневматических устройств системы и параметров реrулируемоrо объ-
екта. Аналоrовые системы применяют преимущественно для стабилизации или
изменения по определенному закону параметров автоматизируемоrо объекта.
В дискретных системах давление может принимать только два резко разли-
чимых Значения обозначаемых «О» и «1» (обычно «О» соответствует атмосферному
давлению, а «1» рабочему). Дискретные ПСУ применяюr преимущественно
для обеспечения заданной последовательности работы рабочих ортанов автома-
тизироваиноrо объекта.
Схемы представляют собой условное rрафическое обозначение устройств
и линий связи систе ! управления (СУ).
ПСУ мотут быть реализованы на пневматических элемен [ах различных типов:
высокото, среднето или низкоrо уровня давлений. К элементам пысокоrо уровия
давления относятся элементы, которые функционируют при давлении питания
той же величины, что и исполнительные пневматические механизмы, т. е. порядка
0,2 1 ,6 МПа. Элементы среднето уровня давления действуют при давлении O,I
0,3 МПа. Это обычно мембранные элементы. Наиболее широко из этой rруппы
применяют элементы упиверсальной системы элементов промышленной пневмо-
автоматики (УСЭППА), для которых величина давления питания установлена
О,24:!:: 10% МПа. К элементам низкоrо уровня давления относятся в основном
струйные элементы, питание которых составляет не более 0,01 МПа.
В данной rлаве рассмотрены вопросы проектировапия дискретных ПСУ,
методы их формализованноrо синтеза на основании математической лоrики, при-
ведены краткие сведения по математической лопше и способы реализации схем
на пневматических элеыептах разлнчных типов.
,о,
10.1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И ПОРЯДОI( РАЗРАБОТI(И
ПНЕВМАТИЧЕСI(ИХ СХЕМ
Типы Схем в зависимости от основното назначения, а также общие требования
к их выполнению определены [ОСТ 2.701 76. Пневматические схемы следует
ВЫполнять по [ОСТ 2.704 76.
В процесс е разработки принципиальных пневматических схем выбирают
лоrические элементы и устройства, предназначенные для автоматизации опре-
263
10,2. СОДЕРЖАНИЕ СХЕМ
10.3, ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
К РАЗРАБАТЫВАЕМЫМ СИСТЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ
Общие технические требования к ПСУ и пневмоrидравлическим СУ реrламен-
тированы [ОСТ 18460 73 и [ОСТ 17411 72. Ниже приведены некоторые основ-
ные положеИIlЯ и требования, КОТОРЫ !I! необходимо руководствоваться при
проектировании СУ.
ПСУ пнтается от заводских сетей сжатоrо воздуха (индивидуальноrо источ-
ника) с соответствующей подrотовкой и стабилизацаей сжатоrо воздуха в зави-
симости от применяемой в СУ аппаратуры (BbIcoKoro, нормальноrо или низкоrо
давления). Для питания rидравлических устройств, как правило, необходимо
предусматривать индивидуальныЙ источНик.
СУ должна иметь защиту от переrрузок, исключать возмоЖНОСТЬ одновре-
менной подачи командноrо сиrнала от устройств ручнorо И аВТО !атическоrо
управления. При управленпи из двух и более мест СУ должны быть построены
таки ! образом, чтобы исключалась возможность одновременноrо управления
иЗ разных пунктов. СУ должна обеспечивать возможность прекращения выпол-
нения технолоrическоrо процесса на любой стадии (аварийный останов) и после-
дующеrо ero пуска (с доработкой цикла или через нулевую защиту с начала
цикла), она должна быть построена так, чтобы для ее реализации потребовалось
оптимальное число аппаратуры.
При проектировании следует стремиться к применению ОДНОТИПНЫХ средств
автоматизации. Использование однотипной аппаратуры дает значительные
эксплуатационные преимущества как с ТОЧIШ зрения ее обслуживания, так и
в отношении обеспечения ремонта, запасными частями, настройки и т. п. Тип
аппаратуры надо выбирать тот, который определяется действительными требо-
ваниями автоматизируемоrо объекта.
Разработанную СУ следует проанализировать с технико-экономической точКИ
зрения (при необходимости разрабатывается несколько вариантов СУ дЛЯ выяв-
ления наилучшей). СУ должна обладать помехоустойчивостью, т. е. отсутст-
вием сбоев в пропзводственных условиях при механичеСIШХ вибрациях и уда-
рах, производственных допусках на условия эксплуатации, допустимых колеба-
ниях уровней давления командных сиrналов. Для обслуживания и текущеrо
ремонта СУ не должны требоваться специально подrотовленные специалисты,
эти функцин должен выполнять наладчик после подrотовки, полученной
во время освоения новых изделий.
Входные и выходные сиrналы ПСУ должны стыковаться с входными, выход-
ными сиrналами пневмоrидравлических, пневмоэлектрических преобразователей,
приборами и устроЙствами rсп. На схеме все устройства изображают в исходном
положении. При наличии отклонений необходимо давать ссылку на чертеже.
В ПСУ необходимо предусматривать rлушите.1И шума. Подпор, создаваемый rлу-
шителями, не должен оказывать вредноrо В.1ИЯНИЯ на работоспособность СУ.
Важным требование 1, которое следует учитывать при проектировании СУ,
является ее иадежность. Однако отсутствие систематизированных данных и про-
веренных праКТIiКОЙ инженерных методов расчета надежности ведет к тому, что
расчетная оценка этоrо фактора в процессе проектирования затруднена. Требова-
ния по надежности СУ обеспечивают рядом технических мероприятий, таких,
как применение наиболее надежных элементов и устроЙств, резервирование эле-
ментов, автоматический коитроль за исправностыо системы и т. п.
СУ должна обеспечивать ВОЗ !ОЖНОС1Ь быстроrо и простоrо выбора необхо-
димоrо режима работы, перехода от автоматическоrо управлепия на ручное,
снятие и Вlзедение блокировок. СУ проектируют так, чтобы ее эксплуатация
в производственных условиях была предельно простой, требовалось минимум
затрат труда I! внимания обслуживающеrо персонала, обеспечивалась возмож-
ность проведения ремонтных и наладочНЫХ работ с ссблюдением необходимых
мер безопасности.
Проектируемая СУ должна удовлетворять требоваииям техники безопас-
ности (rOCT 12.3.001 73 и [ОСТ 16028 70).
Монтаж СУ необходимо выполнять с учето\>! компактности и удоства обслужи-
ваиия при эксплуатацин.
деленноrо техНоЛоtичеС1<оtо процесса. В ряде случаев при построении Схем
управления выбор аппаратуры сочетают с предварительными расчетами системы
выполняемыми на основе статических и динамических характеристик автомати
зируемоrо объекта и технических требованиЙ к качеству управления. Задачу
автоматизацип наиболее эффективно решают в процессе разработки объекта авто-
матизации, так как при этом объект и СУ рассматривают во взаимосвязи, причем
на базе технико-экономическоrо анализа можно наиболее рациоиальио приспо-
собить друr к друrу СУ и автоматизируемый объект.
При модеРН!1зации действую их объектов СУ раЗРOiбаТЫIiают применительно
к существующеи технолоrическои схеме. При этом необходимо наметить требу-
ющиеся изменения технолоrическоЙ схемы, мероприятия по механизации обору-
дования и выявнть практические ВОЗможности их ОСУЩ С1'влеI'IИSI. В том и друrом
случае для. составлеНIIЯ принципиальной схемы необходимы следующие исходн е
материалы. описание и техническая характеристика автоматизируемоrо объекта'
циклоrрамма работы объекта, т. е. описание порядка (последовательности)
работы исполнительных механизмов объекта; значения контролируемых пара-
метров, требования к точности контроля, сведения об источниках питания (пнев-
матических и при необходимости электрических и rидравлических); чертежи
технолоrическоrо оборудования, на котором предусматривается установка средств
автоматизации; услов я эксплуатации СУ; необходимые данные для подсчета
теХНИКО-ЭКОНО IИческои эффект вности; при модернизации существующих объ-
ектов перечень мероприятии по возможным изменениям технолоrическоrо
процесса.
Порядок разработки принципиальноЙ схемы следующий: составление фор-
мализованноrо описания алrоритма функционирования СУ на основаиии описа-
ния, технических характеристик и требований, цнклоrраммы работы автомати-
зируемоrо объекта; составление на основании формализованноrо описания алrо-
ритма функционирования СУ, математическоrо описания СУ; построение на осно-
вании математическоrо описания СУ структурной схемы; выбор аппаратуры и
необходимые расчеты отдельных звеньев СУ; корректировка структурной схемы
в соответс вии с возможностями принятой аппаратуры и вычерчивание прин-
ципиальнои схемы.
На ПриНципиальных пневматических, пневмоrидравлических, пневмоэлектри-
ческих схемах изображают всю аппаратуру автоматизации, с помощью котороЙ
управляют технолоrичеСКИ;,1 циклом машины.
На схемах показываю элементы и устроЙства, преобразующие измеряемую
величину в. пневматическии сиrнал, элементы, выполняющие лоrические опера-
ции, устронства сиrнализации, пер еключатели , аппаратуру для ручнorо иди-
станционноrо управления, исполнительные устроЙства, а также устроЙства для
преобразования пневматических сиrналов в rидравлические и электрические и
контрольно-реrулирующие аппаратуру. Изображают фильтры, редукционные
пневмоклапаны, маслораспылители, блоки питания воздухом, усилители давле-
ния и мощности, позиционеры, запорную аппаратуру; на ПрЮlЦипиальных
схемах липии связи между элеме тами с указанием их номеров (маркировки).
В спецификацию на принциппальнои схеме должны быть внесены все аппараты
указанные на чертеже. Сложные устроЙства, выпускаемые заводамн-изrотови
телями, как rOToBbIe изделия (блоки подrотовки воздуха и др.), следует специфи-
цировать комплектно, без расчленения на отдельные элементы.
На сложных пневматических схемах для облеrчения их чтения желательно
приводить условия их работы (условия управления, блокировки, сиrнализации),
выполненные в виде поясняющеrо текста либо функциональных зависимостей.
На схемах должна быть приведена таблица взаимосвязи входных и исполни-
тельных устройстп. Для облеrчения понимания схем, а также для Toro, чтобы
при их чтении не требовалась дополнительная уточняющая документация, на
чертежах приводят необходимые поясняющие надписи, примечания и т. П. В за-
висимости от характера все ДОEIолнительные данные MorYT быть приведены в виде
таблиц, выносок, примечании.
264
265
10.4. МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
Оптимальные или БЛизкие к пим СУ можно построить, используя методы матема-
тической лоrики. В дискретных ПСУ сиrналом управления, как указывалось
выше, служит давление сжатоrо Воздуха. Оно должно иметь два четко разЛичае-
мых значения; наЛичие изБЫточноrо давления на входах нли выходах элементов
или системы в целом (в дальнеЙше 1 обозначать будем цифрой «1»), ОТСутствие
избыточноrо давления (обозначать будем цнфрой «О»).
Математическим аппаратом анализа и синтеза этих систем яВляется дву-
значная алrебра лоrики (булева алrебра).
Некоторые определения и Функции алrебры лоrики, Переменные в алrебре
лоrики (булевой алrебре) обозначают буква,fП латинскоrо алфавита и они прини-
мают TO, ЬKO два значения «О» и «1». Основу аппарата булевой алrебры Состав-
ляют элементарные лоrические (булевы) функции, название и обозначения Кото-
рых, и СОСТояние переменных прнведены в табл. 10. J.
Основой СОотношений и законов булевой алrебры являются следующие
постулаты:
Jlоrичее"ие ФУН"ЦИИ
Т'аблица 10.1
x О, если х+ 1;
х 1, если х+о;
0.0 О;
О + О О;
1.0 O,l 0;
О 1;
1.1 "= 1;
1 + 1 1;
0+1 1+0 1;
1 o.
х, I о I о I 1 I 1
Обозначение Лоrичеека я Обозиачение по
лоrической ФУНКЦНЯ rOCT 2. 743 72
О 1 О 1 функции
х,
Повтореиие X*f
(, о о 1 1 (, х, (функция ДА)
(, I о I 1 I о I 1 I '. х, I То же
Отрицаине X,Vf
" 1 1 О О " Х, (фуикция НЕ,
ннвереия х,)
Отрицание XzVf
(. 1 О 1 О (. :<, (Фуикция НЕ,
инверсия Х:)
'. х, + Х. ДизъюнКI\НЯ : '
1 1 1 (лоrнчеекое ело-
(. о и. х, V х,) жеине, фуикция
ИЛИ)
(. х,х, Конъюикцня х, =ir f
о о 1 (лоrичеекое
'. о и. х, Л х,) умножение, Xz
функция и)
(, х, х, Равнозначиость Xl f
(, 1 О О 1 и, х, ах,) (,квивалент- Xz
ность)
1
ИМпликация Х, =[r f
(. 1 1 О 1 (. х, х, (импликация от
х, к х,; Фуик- Xz
ция ЕСЛИ ТО)
1
Обратиая
(. х, х. ИМПЛИКация Xf f
о 1 1 (импликацня от
'. 1 и. х, х,) х, к х,; фуик- XZ
I\ИЯ ЕСЛИ ТО)
Неравиозиач-
fl0::::= Хl;::;:::; Х2 иость (сумма по XI==r1 f
модулю 2; аль-
(,. о 1 1 О и,о х, 'v х,) тернатива, Х 2
и,. х, ЕВ х,) исключающее
ИЛИ)
Операции
ОСновываются
x+1 1
х,! x
x+o x
х. О == О
Закон перестановки
Х1' Х 2 == х 2 .х 1 ; Х 1 + Х 2 Х 2 + х 1 .
Сочетательный закон
над булевыми функцнями, которые проводят при сннтезе схем,
на следующих соотношениях и законах
x+x l
х.х o
x х
(Х1' Х 2)'Х З == Х 1 . (Х 2 'Х з ); (Х 1 + х 2 ) + х, ='= Х1 + (Х2 + х,).
Распределительный закон
х 1 . (Х 2 + Хз) Х 1 'Х 2 + х 1 .х з ;
Х1 + Х 2 Х з == (Х1 + х 2 ). (Х 1 + хз).
Закон Повторения
Х'Х...Х==х; х+х+ ...+х==х.
Закон инверсирования
Х'Х2 == Х 1 + Х 2 ;
X1+X2 X1'X2'
Дополнительные СООТНошения
Х 1 + Х 1 . Х 2 == Х 1 ; Х 1 (Х 1 + Х 2 ) == Х 1 ; Х 1 + Х 1 Х 2 == Х 1 + Х2:
х 1 . (Х 1 + Х2) === х 1 . х 2 ; Х 1 Х 2 + ХIХЗ == Х 1 (Х 2 + Хз).
(Xi + Х 2 ) (Х 1 + Хз) === Xi + Х 2 Х З ; Х 1 'Х 2 + х 2 хз + Х1ХЗ === Х 1 Х 2 + Х 1 Х З;
(Х 1 + Х 2 ) (хl + хз) === ХIХ2 + Х 1 Х З .
Лоrические операции умножения, сложения, инверсии, импликации и дру_
тне явЛяются взаимно зависимыми и выражаются друr через друrа. Системы
лоrических операций, с помощью которых можно выразить все друrие операции,
266
261
Продо"жение таБА. 10./
itоrичес&ие функции
Таблица /0.2
х, I о I о I 1 I 1
Об озна чение Лоrическая Обозиачение по
лоrической Функцня rOCT 2743 72
Х 2 О 1 О 1 Функцни
Стрелка Пирса
[" х, .j, Х2 (отрнцанне Xl
[" 1 О О О (f" х, =1= Х2) ДИЗЪЮНКЦПИ,
функция Вебба, . f
и" х, О Х2) функцня Xz
НИ НИ)
I I
I f,, x,IX2 Штрнх Шеффера x,
[" 1 1 I 1 О (f12 Х"Х2 ) (инверсия Х f
КОНЪЮНкцни) 1.
I Запрет по Х 2 X, ,
f ,. о о 1 О [" х, ::;- Х2 (отрицание
I импликации от
х, к х 2 ) Х,
I I I I
I Запрет по х, x,
f ,. о I 1 О О ''' X2::;-X' (оТРицанне
I импликации от Х f
Х 2 К х,) I z
Едииичиая
[.. 1 1 1 1 [.. 1 функция (кон-
станта еДИиица,
всеrда истинная
фуикция)
Нулевая Функ-
[" О о о о [" о ция (константа
ноль, всеrда
ЛОЖНая функ-
ция)
Функция I Формула
Равиозначиость I f == Хl "'" Х2 == Xl' X2 +- Хl'Х:
Импликация от Х, к Х 2 I f х, х, х, + х,
Импликация от х, к х, I f х, +- х, х, + х,
Неравнозначность I f х, "" х, х,х, + х,х,
Стрелка Пирса I f х, -1- х, х, + Х 2
Штрих Шеффера \ f == Хl!ХЗ == XI X Z
Функция запрета по х, I f == Хl:; Xz == X1'X Z
Функцн Я запрета по х, I f == х!:;: Хl == Xt"Xz I
дизъюнкцию (конъюнкцию) эле !ентаРIJЫХ кон юнкций (дизъюнкций): назывз:-
мой дизъюнктивной ДНФ (конъюнктивнои КНФ) нормальнои формои.
Лоrическую функцию к нормальной форме приводят в следующем порядке:
знаки операций импликации, равнозначности, неравнозначности, Штриха Шеф-
фера, Стрелки Пирса, используя лоrические ФОР:VIУЛЫ за:Vfеняют на знаки конъюнк-
ции, дизъюнкции и инверсии; знаки инверсии относят только к отдельным пере-
менным; раскрывают e скобки; устраняют лишние знаки отрицания, исходя
=
называют функционально полными. Так, простейшими функционально полными
будут системы: конъюнкции и инверсии; дизъюнкции и инверсии; оПерации
Стрелка Пирса; импликации и др.
Выражение лоrических функций с помощью фУНкционально полных систем
требует .в большинстве случаев выполнения значительноrо числа лоrических
ОПерации. Применение т,?ких систем целесообразно лишь тоrда, коrда аппара-
тура, с. помощью которои выПолняются лоrические оПерации, будет элементарно
простои r:o конструкции, недороrой по СТОИ IOСТИ И обладать достаточно высоким
быстродеиствием. Во всех друrих случаях для реализации ЛОrIIческой функции
целесообразно использовать какую-либо избыточную систему позволяющую
сокращать число Лоrических операций. '
Наибольшее распространение получил избыточный набор состоящий из
трех лоrических функций конъюнкции, дизъюнкции и инверси (И, ИЛИ, НЕ).
Выражение элементарных лоrических функциЙ через указанный набор
приведеио в табл. 10.2.
Любая булева функция (фукция любой сложности и любоrо количества
переменных) мОжет иметь множество равносильных формул, ОТЛИЧающихся
используемым .видом элементарных функций. Все это множество при помощи
формул булевои алrебры может быть приведено к форме, представляющей собой
268
из Toro, что х == х == х; х == х.
Пример. f == х 1 хз (хl '" х 2 ) == (хl + х з ) (Х1 Х 2 + х 1 х 2 ) == Х1 Х 2 + Xl j \X 2 +
+ Х 1 Х 2 Х З + Х 1 Х 2 Х З == Х1Х2 (1 + х з ) + Х 1 Х 2 Х З == Х 1 Х 2 + Х 1 Х 2 Х З .
Если ДНФ не содержит одинаковых слаrаемых, !:е И\!еет слаrаемых, содер-
жащих одинаковые множите.1И или переменную B :eCTe с ее отрицанием и содер-
жит в каждом слаrаемом все входящие в форму переменные или их отрицания,
то ее называют дизъюнктивной совершенной нормальной формой (ДСНФ). Ана-
лоrично определяют конъюнктивную совершенную .нормальную фО,!,ltу (КS;НФ).
Для предыдущеrо прш!ера, преобразуя первы и член YTeM Х1 Х 2 == Х1 Х 2 Х Я +
+ Х1Х2ХЗ' так как Х1Х2ХЗ + Х1Х2ХЗ == XtX2 (х з =+ х з ) == Х1 Х 2, получим ДСНФ
f == Х 1 Х 2 Х З + Х1 Х 2 Х З + Х 1 Х 2 Х З .
Кроме описанноrо метода задания булевых функций алrебраическим спо-
собом они MorYT задаваться и друrими способами.
Булевые функции MorYT быть изображены с помощью таблиц истинности.
Таблицы истинности состоят из (n + 1) столбцов, rде n столбцов отводятся для
значений переменных изображаемой функции, а последний столбец для зна-
чениЙ самоЙ функции. Число строк таблицы 2 П . В каждую строку записывают
одну из возможных комбинаций значений переменных и соответствующее ей
значение функции. Пример табличноrо изображения булевой функции трех
перемепных приведеп в табл. 10.3.
Методика перехода от табличноrо изображения к алrебраическому в форме
ДСНФ (КСНФ) следующая: выделить строки с едиНИЧНЫМ значением булевой
269
Т'аблица 10.3
Булева функция трех
перемеиных
ФУНКЦИИ (с нулевым значением булевой функции);
выписать для каждой отмеченной строки элемен-
тарные конъюнкции переменных (элементарные
дизъюнкции инверсиЙ переменных); соединить их
знаком дизъюнкции (конъюнкции).
ПРllмер. В табл. 10.3 выделяем строки с единич-
ным значением функцни 011; 11 о; 111.
Алrебраическое изображеиие булевой фуикции,
представлеиной в табл. 10.3 в форме дизъюикцни эле-
ментарных КОНЪЮНКЦИЙ, имеет ВИд:
f Х'Х2 Х З +Х'Х2. i з + Х,Х 2 Х З .
Если в этой же таблице выделить строки с нуле-
выми значениямн функции; 000; 001; 010; 101; 100, то
алrебраичеСI{ая форма выразится п внде "о ъюнкции эле-
ментариых дизъюнкций инверсиЙ переменных;
х, I Х2 I ХЗ I f
о о о о
О о 1 О
О 1 1 1
О 1 О О
1 1 О 1
1 1 1 1
1 U 1 О
1 О О О
f (х, + Х2 + х з ) (х, + Х2 + х з ) (х, + Х 2 + хз) (х, + Х2 + Х 3 ) (х, + Х 2 + х.,).
Если в таблице истиииости число строк С единичным и нулевым значениямн функции
одииаково, то безразличио, по какому пути следовать. Одиако если в столбце, соответству-
ющем значеиням функции, преобладают единицы, то проще получать функцию 110 стро-
кам, соответствующим нулевым значеииям функции.
Если же имеется сравнительно мало строк, которым cootbeTCTB-:iет единичное значе
иие функции, то иадо поступать наоборот.
Синтез снетем управления. СУ реализует лоrическую функцию, если всем
возможным значениям переменных этой ФУНКЦИИ поставить в соответствие та-
Кие же сочетания значений входных сиrналов СУ и если при этом значения функ-
ции совпадают со значением выходноrо сиrнала.
Устройства, реализующие элементарные лоrические ФУНКЦИИ называют ло-
rическими Элементами. ЛОёической систоlOЙ управления называют СУ, построен-
ную из лоrических элементов с целью реализации заданной функции.
Процесс синтеза СУ можно ВЫПОлнять различными методами [1, 2, 4 8]
и в общем случае ero подразделяют на следующие этапы: составление формали-
зованноrо описания работы системы по известной циклоrрамме или словесному
описанию; составление лоrических уравнений; упрощение лоrических уравне-
ний; построение принципиальной схемы.
В зависимости от условий работы различают однотактные (комбинационные)
и MHoroTaKTHbIe (последовательностные) СУ. В однотактных СУ состояние вы-
. ходов однозначно зависит от состояния входов в данный момент времени. В MHoro-
тактных СУ состояние выходов определяется состоянием входов в данный мо-
мент времени и внутренним состоянием СУ, которое обусловлено комбинациями
входных сиrналов, поступивших в предыдущие моменты времени. Учет ранее
поступивших входных сиrналов обеспечивается введением элементов памяти
(ЭП) или элементов (линий) обратной связи.
Элемент памяти в общем случае представляет собой устройство, в котором
при поступлении входных сиrналов значение выходных сиrналов меняется на
противоположное и остается неизменным (<<запоминается») после изменения зна-
чений входных сиrналов на нулевые. Элементы (.!!ИНИИ) обратной связи служат
дЛя введения в СУ промежуточных сиrналов, определяе !ых СОстоянием выходов
системы и назначением элементов обратной связи. Сиrналы от элементов обратной
связи в совокупности с входными сиrналами определяют внутреннее состояние СУ.
Под состоянием СУ понимают совокупность значений входных, выходных
и промежуточных переменных в некотором интервале времени, в течение кото-
poro указанные переменные сохраняют неизменные значения. Состояния СУ
MorYT быть устойчивыми, коrда остаются неизменными состояния входных, выход-
ных и промежуточных переменных, и неустойчивыми, коrда состояние входных
переменных изменилось, а состояние про !ежуточных и выходных переменных
еще им не соответствует.
Состояние входных переменных называют условным, если соответствующее
им состояние выходных сиrналов не определено. Условные состояния MorYT
возникнуть, коrда соответствующие состояния входов не MorYT иметь место
(например, не MorYT быть одновременно включены два конечных выключателя,
270
оrраничивающие с двух сторон перемещение одноrо
и Toro же подвижноrо opraHa), или коrда проекти-
ровщику безразлично, как в этом случае срабо-
тает СУ.
Состояния входных переменных называют co
седни,ии, если они отличаются значением однои
переменной. б
Синтез однотактных систем управления о ычно
выполняют С помощью таблиц состояниЙ [2, 6] или
по методу Карно. СУ
РассмотриМ метод синтеза однотактных
первьш способом на примере построения СУ ци-
линдром шток Koтoporo выдвиrаетсЯ при включе-
нии ДBY из трех входных устройств. По у;:ловиям
функционирования СУ три входных устроиства не
MorYT быть включены одновр !еь 'ставляется таблица состояниЙ, т. е. таблица
По заданным условиям ра т ояний записываются все возможные ком-
истинности (табл. 10.4). В таБЛ ( И цу СО ) СТпр ем для каждой комбинации простав-
бинации входных переменных Х1 ХЗ' и f (<<О» ИЛИ «1»)
ляется соответствующее значение ВЫХОДНОИ б ФУНКЦ пример прочерками, с их
Условные состояння отмечаютсЯ всуа пЛИт задания З;lачения выхода (0*
помощью можНО у-простить структуру з по у чения более простоrо выражения
иЛи 1*) на дальнеиших этапах, исходя и
ДЛЯ выходной функции. ехода от таблицы истинности к алrебраиче-
В соответствии с правилами пер а запишем' f == Х 1 Х 2 Х З -+ Х1 Х 2 Х З -+ Х1Х2ХЗ.
ской форме записи для данноrо пример ов T лоrическая функция записЫ-
Если в схеме имеется незколь: н= ! оод таблице состояний функция обычно
вается для каждоrо из ни . апис п о ении ( !Инимизации).
содержит избыточность и"нуждается в у р щн муму числа членов лоrической
Под мини.мизацией понимают сведение к M c a знаков лоrических операций,
функции, числа переменных в каждом ч: ее е тов необходимых для построения
т. е. в конечном итоrе числа лоrически ,
заданной,...СУ. ес oro уравнения и условноrо состоЯНИЯ (Х1 == 1;
Из рас с М 1 о ) тр ени я лоr : ь к вывод Что если задатЬ для Hero значение функ-
Х2 == 1; Хз == можно сде т '. "ен в лоrическую функцию, то он
ции, равное 1, и ввест!! соответствующии ч. ной пе еменной. Это позволит,
будет отличаться от имеющи ся зна: ни м о ить вы Ражения. Обозначим соот-
используя соотношения булевои а rебр 'у р * ( М fабл. 10.4) и соответству-
ветствующее состояние вЫХОДНОИ функции 1 С.
ющим образом перепншем формулу:
f == Х1Х2ХЗ -+ Х1 Х 2 Х з -+ Х1 Х 2 Х З -+ Х1 Х 2 Х З'
так как Х1Х2ХЗ == Х1Х2ХЗ -+ Х1Х2ХЗ ..., то можно записать
f == Х1Х2ХЗ -+ Х1 Х 2 Х З -+ Х 1 Х 2 Х з -+ Х1 Х 2 Х З -+ Х1 Х 2 Х З -+ Х1 Х 2 Х З'
r уппируя и вынося общие части за скобки, получаем:
f Х2Х3 (Х 1 -+ X1)-f- Х 1 Х а (Х 2 -+ Х 2 ) -+ Х1 Х 2 (х з -+ Ха)'
Х . , Х 1 и х.1 == Х, то f == Х2 Х З -+ Х1 Х З -+ Х1 Х 2'
так как т б о ится С помощью матриц
Сннтез одн;;:;'актных СУ вторым спосо ОМ пров Д
Карно. со д е р жащих 2П
Матрицы Карно изображаются в виде прямоуrольников,
клеток rде n число переменных. 2 n т 1 ./ т .,;::
, 2т а число строк как ,rде ""'" "'"
Число столбцов определяется как, ДСНФ Столбцы и строки
;- м а О б : =:та : T ,T Д c ;: e о : ':о: Т В:а :иСе
бой sоседние СОС.ТО И:а; д еР у ме::е у :п 'с : :И: ачение выходной функции
ОДНОИ переыеннои. .
с учетом условны Х состоянии.
'1/
Таблица 10.4
Таблица состоя ний
х, \ Х 2 \ ХЗ f
о о о о
о О 1 О
О 1 О О
О 1 1 1
1 О О О
1 О 1 1
1 1 О 1
1 1 1 (1 *)
I
271
Для р.ассматриваемоrо примера матрица имеет
следующии вид (табл. 10.5).
Учитывая тот факт, что расположенные ря-
дом клетки отличаются одноЙ переменной, 11 учи-
тывая соотношения, IIспользоваНllые при алrебраи-
чес ком упрощении, на основе маТРIIЦЫ Карио
можн сразу записать упрощенное выражение вы-
ходнои функции. Для этоrо вводят понятие под-
куба. В подкубы объединяют клещи, содерЖащие 1.
Подкубы юrут быть двухклеточными две клетки
отличаются значением одной переменной, такие
клетки называют соседними; чеТЫDсхклеточными
каждая клетка должна быть соседней с двумя
клетками; восЬмиклеТОЧНЫМII каждая клетка
должиа быть соседней с тремя клетками.
Конъюнкции пере,\1енных записываются не для каждой единицы, Входящей
в подкуб, а для Bcero подкуба, причем переменные, меняющие свое значение
для раЗЛIIЧНЫХ клеток подкуба, исключаются. Таким образом, двухклеточный
по куб исключает одну переменную, четырех клеточный две, ВОСЬМlIклеточ-
ныи трн.
В рассматриваемом примере южно орrанизовать три подкуба (табл. 10.6),
приче 1 матрица Карно наrлядно показывает, можно ли, используя условное
состояние, упростить фУНКцию.
По.'1УЧИЛОСЬ такое же выражение, как н при упрощении алrебраическим
способом.
МННlIмизированную форму.!JУ следует попытаться преобразовать в целях
уменьшения числа лоrических операций (следовательно, и Лоrических Э,1емен-
тов) путе 1 вынесения За скобки и т. п.
Xf
"2
Х]
Рис. 10.1. Схема. реализу-
ющая функцию i Х, (х, t-
+ Х,) + Х,Х,
t == Х 1 .'(2 + Х 1 ХЗ + Х 2 ХЭ == Хl (Х 2 + Х 3 ) + Х 2 Х 3 .
Число операций сократи.10СЬ с пяти до четырех. Схема, реализующая дан-
ную функцию, приведена на рис. 10.1.
Если требуется пустроить схему на элементах, реализующих друrие виды
элементарных функции, то получениое выражение следует преобразовать, исполь-
зуя соотношения и законы алrебры лоrики.
Например, для реа лизац и и схемы па элеменrах ИЛИ НЕ И ЛИ , запиш ем
Х 1 Х 2 == Х I + Х 2 ; ХI Х 2 == Х 1 Х2 == Х 1 + Х 2 : таким образом t == Х 1 + Х 2 + Х 1 + ХЗ+
+ Х 2 + Х З '
Синтез MHorOTaKTHblX систем управления. Существуют различные методы
построения MHoroTaKTHbIx СУ. Одним из них является метод Хафмена, который
следует при менять дЛЯ СУ, содерЖащих небольшое число входов (ДО трех, четы-
рех), так как при увеличении числа входов существенно возрастает rромоздкость
метода.
Таблица 10.5 Т а61(ща 10. 6
Матрица Карно Матрица Карно
Xt X .
X 1 .t'2 00 01 11
;0
00 01 11 10
о
о О 1 О
О 1 1 . I 1
I
/ ' ,I 1J !_
! i I I I
I i I I 1
I [I=] I I] i
I J
f Х,Х, + Х,Х, + х,Х,
о
Ха
х.
о
272
,
Таб.1Uца 10.7
Первнчная таблица переходов
Х 1 ; Х,
I I I f
00 01 11 10
(1) I 2 О
3 (2) 1
(3) 4 1
1 (4 ) I О
Таблица 10.8
П ервичная таБJlИца переходов
Хl; Х,
I I 1 F
00 01 11 10
(\) 4 2 О
3 ( 2) 1
(3) 4 2 1
1 (4 ) о
Рассмотрим этот ,метод на примере построения СУ работо!! цилиндра одно-
CTopoHHero дейспзия со следующим циклом:
.'(1; Х 2
00 1 О 00 О 1 00
o 1 1 o o,
rlIe Хl и Х 2 сиrналы от конечных выключателей; t сиrнал на выдвижение
штока цилиндра.
При ЭТО 1 состояние конечных выключателей Хl == 1; Х2 == 1 существовать
не может. Невоз южно также одновременное изменение двух переменных.
По заданным условиям работы составляют первичную таблицу переходов
(ИЗ:vJенений состояний системы). В левой части таблицы (табл. 10.7) помещают
столбцы с ПОЛНЫм набором комбинаций входных пере !енных, в правой столбцы,
соответствующие выходаМ.
Каждому устойчиво !у состоянию в первичной таблице переходов соответ-
вует одна строка. Устойчивые состояния отмечают скобками. Таким образом
в столбце 00 в первой строке следует записать состояние (1) и соответствующее
ему значение выхода t == О. При изменении входных переменных в соответствии
с циклом работы система переходит в неустойчивое состояние, отмеченное циф-
рой 2, а затем в устойчивое (2) которое записывают во второй строке. Выход
при этом равен 1.
Аналоrично заполняют таблицу для очередных изменений переменных.
Коrда СУ перейдет в устойчивое состояиие (4), цикл работы заканчивается,
следовательно, при очередном изменении переменных СУ необходимо перевести
в исходное состояние<l>для обеспечения автоматическоrо цикла работы. По-
этому в четвертоЙ строке СТО,1бца 00 ноставлена 1. Затем надо проанализировать
таблицу и опреде.!JИТЬ поведение СУ при друrих ВОЗ\lОЖНЫХ нереходах. При этом
МОЖет появиться неоБХОДИ\10СТЬ во введении дополнительных строк.
В соответствии с условиями работы СУ состояние Х 1 == 1; Х 2 == 1 исключается,
поэтому в столбце 11 (табл. 10.8) ставим прочерки.
Так как невозможно одновременное изменение двух переменных, то в строке
дли состояния (2) необходимо поставить прочерк в столбце 01, а в строке для
состояния (4 \ в столбце 10.
Для состояния (1) возможеи переход 00 01. Поведение СУ в этом случае
определяется исходя из условий работы. В нашем примере, так как такой переход
не соответствует циклу работы из исходноrо ПО.!Jожения, СУ следует перевести
в состояние (4) с тем, чтобы при обратном переходе вернуться к (1) (друrие
переходы от (4) невозможны). Состояние выхода при этом не изменится, т. е.
СУ не отреаrирует на такую последовательность изменения входных сиrнаЛОВ.
Следовательно, в первой строке в столбце 01 необходимо поставить 4. В состоя-
нии (3) возможен переход от 00 к 10. СУ следует возвратить в состояние (2),
так как переход от (2) к (3) и иаоборот состояние выхода не меняет.
ОднаКо !OrYT быть заданы и друrне условия. Например, при нарушеиии
заданной ПОС.1едовзтельности изменения входиых сиrналов на выходе должен
появиться О и СУ должна возвратиться в исходное состояние. В этом случае
необходимо ввести новую строчку с устойчивым состоянием (5) в столбце 10
273
'ь.
Таблица 10.9
ВТОРlIчная таБЛllца переходов
Таблица 10.10
Матрица переходов
Xt; Х2
Ij I I I
00 01 11 lСо
I I I I
О I ( 1) о (4)0 2
1 ( 3)! 4 (2 )1
Хl; Х,
00 I 01 I 11 I 10
(1) о I (4)0 I I 2
(3)1 4 (2)'
и выходом, равным О, и перевести СУ из (3) в (5), а затем в (1) (при этом сле-
дует проанализировать поведение СУ при всех возможных переходах IIЗ< 5».
Возможны и друrие варианты условий и в каждом из этих случаев таблица
переходов будет выrлядеть по разному.
Число строк таблицы переходов определяет число комбинаций дополнитель-
ных ИЛи промежуточных переменных (линий обратной связи или ЭП), поэтому
необходимо стремиться к их объединению. Объединение строк выполняют по
следующим правилам. .
1. Две строки MorYT быть совмещены в одНУ, если номера состоянии в соот-
ветствующих столбцах одинаковы ИЛи в одной из строк есть прочеркнутое место.
2. Если среди объединяемых номеров состояний одно является устойчивым,
то в совмещенной строке проставляют устойчивое состояние.
3. Если совмещаемые строки имеют различные устойчивые состояния в раз-
ных столбцах, то значения выходов объединяемых строк MorYT быть различными.
В нашем примере можно объединить первую и четвертую, вторую и третью
строки. Полученную таблицу (табл. 10.9) называют вторичной таБЛицей пере-
ходов. Значения выходов поставлены над каждым устойчивым состоянием.
Для двухстрочной таблицы переходов требуется одна про !ежуточная пере-
менная (число возможных комбинаций значений промежуточных переменных
должно быть не меньше числа строк).
Полученную таблицу (табл. 10.10) называют ,иатрицей переходов.
При размещении состояний нескольких промежуточных переменн х необ-
ходимо стремиться к тому, чтобы все возможные переходы между устоичивыми
состояниями, находящимися в различных строках, происходили при изменении
значения только одной промежуточной перемеНIIОЙ. Это позволит устранить
состязание элементов, т. е. появление ложных сиrнаЛОВ на выходе схемы из-за
HeKoToporo различия времени срабатывания одновременно срабатывающих эле-
ментов. Если этоrо не удается добиться, то можно допустить одновременное
изменение состояний двух промежуточных переменных для тех переходов, кото-
рые выпоЛняются при устойчивых состояниях, находящихся в столбцах, не име-
ющих друrих устойчивых состояннй.
ПО матрице переходов составляют матрицы Карно для промежуточных и
выходных переменных. Матрицы Карно строят таким образом, чтобы строки соот-
ветствовали состояниям промежуточных переменных, а столбцы состояниям
входных переменных. В матрицах для промежуточной перемеНIIОЙ (табл. 10.11)
вместо номеров устойчивых состояний записывают состояния промежуточных
переменных, соответствующих строкам, в которых находятся устоичивые состоя-
Таблица 10.11
Матрllца промежуточных переменных
Х'1; Х'2
Таблица 10.12
Матрllца
выходов
Хl; Х2
00 01 11 10
О О
О
00 01
11 10
О О
у
О
27..
\
\
+
ния. Для неустойчивых состояний записывают те же значения,:что и ДЛЯ соотве1'-
ствующих устойчивых состояний.
Матрицу выходов (табл. 10.12) строят аналоrично, но вместо устойчивых
состояннй в клетки матрицы записывают соответствующие им значения выходов.
В клетку с неустоЙчивым состоянием можно записывать любое значение, позво-
Ляющее упростить схему, есЛи при данном неустойчивом состоянии происходит
смена значения выхода. В противном случае для неустойчивоrо состояния пишут
то же значение, что и для устойчивоrо.
Последующий порядок упрощение, запись лоrических формул для функ-
ций выхода f и функций промежуточных переменных (у) построения MHoro-
тактных СУ проводится так же, как и для однотактных СУ.
Метод построения систеА! управления с nрименением ЛOiшческих схем аЛёО-
рuтАtoв. Для форма.!IИзованноrо описания работы СУ может быть применен
яЗык ЛСА (лоrических схем алrоритмов) [1, 6, 7]. ЛСА записывают в виде
выражения, состоящеrо из символов операторов, лоrических условий 11 специаль-
ных знаков, указывающих последовательность выполнения операторов.
Выполнению операторов в ЛСА соответствует формирование на определен-
ном выходе СУ комаНДНоrо сиrнала. Так как пневматические исполнительные
устройства обычно имеют два (включающиЙ и выключающий) управляющих
входа (например, пневмоцилиндры, распределители с двухсторонним управлением)
выделено дВа типа операторов: A e соответствует появлению сиrнала, вклю-
чающеrо i e исполнительное устройство; А соответствует появлению сиr-
нала, выкЛючающеrо i e исполнительное устройство. Последовательность вы-
полнения операторов в ЛСА определяется порядком записн. Операторы, выпол-
няемыIe одновременно, заклЮчаются в скобки.
Лоrические условия интерпретируются как сиrналы от конечных выключа-
телей, кнопок, временных устройств и т. п. И содержат информацию о выпол-
нении преДЫдущеrо оператора, разрешающих 11 запрещающих командах. По-
следовательность проверки лоrических условий определяется порядком их
записи.Одновременно выполняемые лоrические условия закЛючаются в скобки.
Последовательность работы СУ обозначают в помощью стрелок. Начало
k-й стрелки (Обозначается t ) стоит справа от проверяемоrо лоrическоrо усло-
вия, а ее конец (Обозначается ) слева от Toro члена ЛСА, который должен
выполняться, если лоrическое условие не выполнено (имеет нулевое значение).
Если лоrическое условие выполнено (приняло единичное значение), то выпол-
няется член ЛСА (оператор или лоrическое условие), записаиный непосредст-
венно справа от данноrо лоrическоrо условия. Отсутствие стрелки перехода
справа от лоrическоrо условия означает переход от выполнения оператора AZn l
(записанноrо слева от лоrическоrо условия) к оператору A ZIl (записанноrо справа)
при выполнении лоrических условий. Невыполнение TaKoro лоrическоrо усло-
вня означает останов цикЛа. При задании ЛСА удобно использовать лоrические
условия, тождественно равные нулю, всеrда ложные лоrические условия.
Их обычно обозначают (й. Применение лоrическоrо условия U) поясним на при-
мере ЛСА:
i j i
. . , А 2 ш t .} Аз . ., .} А, . , ,
"
Так как U) О, то после оператора А 2 всеrда выполняется оператор А/,
j
а переход к Аз возможен только по стрелке t.
Рассмотрим пример ЛСА
1 2 S S S 1 I R R ( ) 11 / s R 111 /
ЛСА и .} Х п t Az,X1Az,x2Az.X3 Az,x4Az, Х 5 'Х 6 A Z .x 2 A z ,x 7 Х
I R 1 21V I
х Az. (Х4' Х В) t U) t
275
описывает следующую последовательность работы C '. По сиrналу Х п вклю-
чается исполнительное устройство Z1 (выполняется опе р атор А S на выхо д е zS
Zl 1
СУ появляется единичный снrнал). После выполнения A , проверяется лоrи-
ческое условие Х1' При Хl 1 выполняется оператор А 2 И так далее до пов-
TopHoro выполнения оператора A , после чеrо проверяется лоrическое условие
2
Х4' Хв' При Х4' Хе 1 следует переход по t , выполнение операто р а А S и начало
Zl
1
HOBoro цикла. Прн Х4' Х 8 О следует переход по t. В этом случае новый цикл
может начаться только после подачи сиrнала Хп.
Выполнение оператора (или rруппы одновременно выполняемых операторов)
характеризуется ситуацией, которая определяется состояНнем входных, проме-
жуточных и выходных переменных, т. е. в общем случае каждой ситуации должно
соответствовать определенное состояние эп. В целях уменьшения числа ЭП
полученную ЛСА можно разделить на макроситуации. Макросuтl!ацuей называют
часть ЛСА, не содержащую одновременно операторов включенйя и отключения
одноrо п Toro же исполнительноrо устройства. Деление ЛСА на макроситуации
выполняют с помощью прямых вертикальных лнний, слева от которых простав-
ляют I!омер макроситуации (см. запись ЛСА) [7].
Синтез лоrических уравнений по полученной ЛСА выполняют аналоrнчно
методу, описанному Ниже.
Метод построения MHoroTaKTHblX систем управления, разработанный во
внииrидроприводе позволяет проектнровать СХЕМЫ с любым числом входных
сиrналов.
Проектируемую СУ строят таким образом, чтобы содержа,тся блок памяти,
т. е. совокупн сть ЭП, ,тоrические цепи включения (отключения) ЭП и исполни-
тельные устронства. Пример компоновки блока памяти приведен на рис. 10.2,
rде в качеСтве ЭП использованы трехлинейные пневмораспределители с двух-
сторонним пневматическим управлением. Как видно из рисунка, при раБОте
СУ включенным остается только один ЭП, ero выходной сиrнал У; отключает
предыдущий ЭП (поступая на вход R I 1) И участвует в формировании с rнала 51+]'
включающеrо следующий в цикле ЭП. LI снrнал из схемы управления. Тоrда
процесс остроения СУ сводится к определению числа ЭП н размещению их
состоянии, а также к построению однотактных цепей (схем включения отклю-
чения) ЭП и исполнительных устроЙств.
Для ормализованноrо описания СУ применен язык режимов, условий
и ситуации ЯРУС, разработанныЙ под руководством О. П. Кузнецова в инсти-
туте проблем управления. Описание СУ на языке ЯРУС состоит нз трех разде-
лов: первоrо, содержащеrо списки входов и выходов СУ; BToporo, состоящеrо
из пунктов и оrраничений; и TpeTbero, содержащеrо метаописание.
Под пунктом понимается описа-
ние работы отдеЛЬНых частей СУ. Опи-
сания СУ делят на пункты из тех НО-
лоrических, конструктивных, функ-
циональных и друrих соображений.
Например, отдельНЫМИ пункта ми MorYT
Y/I быть описаны работа СУ или ее ча-
стей в разных режимах, параллельная
работа частей ПСУ и т. п.
Описание работы СУ или ее ча-
стей внутри пункта СОСТОИт из ука-
у зания ситуаций, возникающих в про-
цессе функционирования СУ. Под
ситуацией понимается состояиие
исполнительных устройств (напри-
мер, для пневмоцилиндра шток втя-
нут или выдвинут), а также состояние
памяти СУ. Ситуации «1» соответ-
L[
LlI
I , ' I
Рис. 10.2. Блок памяти
276
ствует предпусковое состояние СУ (или ее части). При автоматическом повто-
рении циклов СУ в ситуацию «1» может не попасть. Описание пункта может быть
представлено в виде rрафа (см. рис. 10.3), вершины KOToporo, изображенные на
рисунке в виде кружков, интерпретируют как ситуации (упрощенно можно
считать, что вершине соответствует, например, движение исполнительноrо ус-
тройства от одноrо конечноrо положения к друrому), а линии как переходы
из одной ситуации в друrую, причем направление перехода на рисунке указано
стрелкой. Условия перехода указываются на дуrах выше или слева от черты и
задаются булевыми функциями, причем вне скобок записываются сиrналы,
вызывающие и разрешающие данный переход (назовем их сиrналами возбужде-
НИЯ), а в с!<обках сиrналы, равные единице на данном переходе, но не оказы-
вающие на этот переход влияния.
Ниже или справа от черты указывают сиrналы включения или отключения
исполнительных устройств. Отсутствие сиrнала означает, что состояние со ответ-
ствующеrо IIсполните.1ьноrо устройства не изменяется.
Мета описание содержит сведения о взаимодеЙствии между пунктами и об-
щие сведения дЛЯ СУ в целом.
Рассмотрнм пример построения СУ формовочным полуавтоматом, заданноrо
сЛедующим словесным описанием.
Исполнительными устройствами ПО.1уавтомата служат пневмоцилиндры
(Цl Ц5), которым соответствуют выходы системы управления Zl -Z5, вибра-
торы В в и В7 (выходы zB Z;) и сопло для обдува формы Св (сиrнал выхода Z8)'
Цилиндр Цl поднимает и опускает опоку, причем нижнее исходное положение
контролируется конечным выключателем X , а верхнее конечным выключа-
телем Х 8 . Цилиндр Ц2 производит подпрессовку, исходное ПО.10жение цилиндра
контролируется конечным выключателем Х5, а конечное ре.те вреМЕ ни т (zf)
(настройка KOToporo определяет продолжительность подпрессовки). Ци индр Цз
служит для выполнения протяжки. Цилиндр Ц4 отодвиrает шибер, что приводит
к заполнению опоки формовочной смесью, причем исходное положение шибера
контролируется конечным выключателем X g , а конечное ХI0' Цилиндр ЦВ
ставит траверсу в рабочее положение, которое контролируется конечным выклю-
чателем хн.
Цикл работы начинается с нажатия на пусковую кнопку (Хl 1), в резуль-
тате чеrо опока перемещается вверх (zf 1) и останавливается в верхнем поло-
женин. Затем по сиrналу (Х в 1) включается вибратор (zf== 1) и выдвиrается
шибер (z == 1), при этом формовочная смесь заполняет опоку, после чеrо по
спrналу (ХI0 == 1) шибер возвращается в исходное положение. По сиrналу (Xg ==
== 1) отключается вибратор (z == 1) и опускается опока (zf == 1). Затем по
сиrналу (Х1 == 1) траверса устанавливается в рабочее положение. По сиrналу
(хн == 1) поднимается опока (zf == 1) и происходит подпрессовка (zf == 1), про-
должИтельность которой контролируется реле времени, по сиrналу т (zf == 1)
опускается опока (zf == 1), заканчивается подпрессовка (zf == 1), выдвиrается
ЦИJ!ИНДр протяжки (z == 1) и включается вибратор опоки (z == 1).
По сиrналу Х5' Х7 == 1 траверса возвращается в исходное положение (zf == 1)
и выключается вибратор опоки (z 1). После этоrо оператор вручную вклю-
чает (Х4 1) обдув формы (z == 1) и отключает протяжку (Z == 1). Цикл за-
канчивается.
СУ полуавтоматом должна обеспечивать два режима работы полуавтома-
тический и наладочный, для чеrо установлен переключатель режимов. Аварий-
ный останов полуавтомата производится в любом режиме по сиrналу Х2 I
путем прекращения подачи сжатоrо воздуха к исполнительным устройствам
с помощью клапана безопасности.
Описание работы полуавтомата на языке ЯРУС имеет следующий вид
Раздел 1. ОБЩИЙ
Хl кнопка пуска; Х2 клапан безопасности; Х 3 переключатель режимов
в позиции «Автомат»; Ха переКлюtlатель режимов в позиции «Наладка»; Х 4 кИоnКа
обдува формы.
У[
277
Таблица 10.13
Пункт 2. Наладка (табл. 10.15)
Остальные данные прнведены В, табn. IО.lЗ.
о:
о:
"";:[
"''''
:<1:'
B
ф
;;;
;з:;з
.o",
"," ....
щ 5
Выходные Входные снrналы
сиrналы
Автоматическиft режнм Наладка
Промежу-
точные
Обо- НСХОДное конечное конечные От-
Операцнн ВblК.тIючатели Вклю
ЗНа ПолоЖе положе клю-
чение нне нне ченне
ченне
Обо-I нан.
3Ha MeHO
чение ванне
z, Перемещенне опокн х, х, Х" х"
z, Подпрессовк а х, (z ) х.. х..
z, Протяжка х,. х"
z. Перемещенне' шнбера Х, х,о х" х"
z, Перемещенне траверсы х" х.о Х21
z. Встряхнванне опокн . Х,. х.,
z, » буш<ер а Х.. Х3&
z. Обдув формы х. х.
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
Раз Д е JI 2. пунI(ты И оrРАНИЧЕНИЯ
Пункт 1. Полуавтоматичеекий режим (табл. 10.14)
1.7
Таблица 10.14
Номер Единнчные входные Едн н нчн ые Номер
снтуацнн снrналЬ! выходные следующей Оrраннчения
сиrналы снтуацнн
1 I х, (х,х,х,) I zS I 2 I х, 1
1
2 I х, (х,х,) I 2 S zS I 3 I х. 1
4' 7
3 I ХlО (х,х.) I zR I 4 I ХЗ =::: 1 :
4
4 I х. (х,х,) I R. zR I I
21 ' 7 5 х, 1
5 I х, (х,х,) I 2 S I 6 I х, 1
5
6 I х" (х,х,х,) I S 2 S I I
zl . 2 7 х, 1
7 I т (2 ) (x8X9xl1) I R z , S S I I
21 ' zз, <6 8 х, 1
8 I х,х, (х,х,,) I zR R I 9 I
5 ' "6 х, 1
9 I х. (х,х, х,) I zf, zS I 10 I х, 1
8
10 ! ! zR I !
х. (х,х,х,) 8 1 х, 1
1.8
I
\
I
I
х" I
I
I
I
X1
х"
ХIО
х"
Х"
х,.
х.
<!)
;;;'"
::C::E::s
t::o
0:><....
I::C::E:::
"","u
zS
1
S
22
zS
3
zS
4
zS
5
zS
6
2 S
7
zS
8
,. 2
I 3
I 4
\ 5
I 6
I 7
I 8
I 9
Q;
",u
'-'
'о:
""",о:
Q S' о:
:<12;:[
i"i&
'"
'"
'"
'"
'"
""'"
'-о:
О'"
о:
"
"""
",,,
:<:»
о....
:I:
'"
;;;
::I:Q)::E
::r::s=;:
@
;ii0....
fTl х::
,"u
'"
;;;'"
;
о: "''''
"'о",
0:><....
1::C::s:.:
,"u
I
I
I
\
I
Х3З I
I
I
Х12
х..
х"
х"
х"
х"
х.
aJ=
",u
:s:
"'Efa
:<S!'"
о:»:»
:1:"'....
zR
1
zR
2
zR
3
R
z4
2!!
ь
2 R
6
2 R
7
zR
8
Таблица 10.15
'"
'"
о:
о:
'"
Р.",
.... о:
00:
Х, 1
х, 1
Х, 1
Х, 1
х, 1
х, 1
х, 1
х, 1
Раз Д е л 3. МЕТАописАНИЕ
Исходная ситуация:
входы: ХВ == Х7 == Х 9 == ], если Х2 == 1, то цикл прерывается.
На рис. 10.3 изображен rраф, соответствующий пункту 1, а на рис. 10.4
rраф, соответствующий пункту 2 раздела 2 описания рассматриваемоrо примера,
Очевидно, что схема СУ дЛЯ автоматической или полуавтоматической ра-
боты с МI!Нимальным числом аппаратов может быть получена при использовании
на каждом переходе только сиrналов возбуждения. Однако это не всеrда воз-
можно из-за противоречий, возникающих между этими сиrналами в различных
переходах и вызывающих неправильное функционирование СУ. Устранение
Х, 1
Х, 1
х, 1
х, 1
х, 1
х, 1
Х, 1
х, 1
x.(XSX,Xg)
zJ,zl
278
Рис. 10.3. rраф еитуаций аатоматическоrо ре-
жима
2
3
4
5
6
7
8
9
zf
Рис. 10.4. [раф ситуаций наладоч-
HOro реJJ>има
279
этих противоречий может быть произве-
дено с помощью сиrналов, поступающих
от эп, введенных в СУ.
В общем случае каждой ситуации
(вершине I'рафа) может быть поставлен
в соответствие сиrнал от одноrо эп.
Число эп может быть сокращеио объеди-
нением в макроситуацин следующих друr
за друrом СИ1'уаций, которые не содер-
жат сиrналов ВКЛЮЧения (zf) и отключе-
ния (zf). одноrо и Toro же исполнитель-
Horo устройства (на rрафе это соответ-
ствует операции «стяrивание или сжатие»
вершин). С этой целью, начиная с первой
вершины, проверяют ВЫХОДные сиrналы,
соответствующие вершинам rрафа. Вер-
шина, которой соответствует выходной
сиrнал, противоположный какому-либо
из выходных сиrналов иа предыдущих
вершинах, отделяется. Затем проверку выходных сиrналов аналоrичным образом
продолжают, начиная с отделенной вершины до тех ПОР. пока не будут про-
смотрены все вершины. Еслн rраф содержит несколько контуров, состоящих
из последовательно расположенных вершин, т. е. СУ либо переиалаживаемая
и имеет несколько режимов автоматической или полуавтоматической работы,
либо распадается на ряд независимо и одновременно работающих участков, либо
определенная часть последовательности операций должна повториться неопре-
делеННое число раз, например до получения необходимоrо размера. то каждый
контур проверяют отдельно. Под контуром в теории rрафов понимают череДУ-
ющуюся последоватеЛьность вершин и дуr, в которой все вершины различны,
а первая и последняя вершины совпадают.
Полученные таким образом подмножества вершин в рассматриваемом при-
мере на рис. 10.3 обведены штриховой линией. Включение в одну макроснтуа-
цию ситуаций 1 и 10 в данном случае допустимо, так как сиrналы Х4 1 и
Х4 О подаются вручную от КНОПКИ «Обдув формы» и нарушения последователь-
ности работы исполнительных устройств вызвать не MorYT.
В случае переналаживаемой СУ в одну макроситуацию MorYT быть включены
вершины, расположенные в разных цепях rрафа, так как цикл работы СУ может
осуществляться только по одной из цепей. При этом должно быть выполнено
условие, чтобы объединения вершин разных иепей ие входили в друrие объеди-
иения.
После удаления всех дуr между вершинами одной макроситуации и объеди-
нения этих вершин в одну получим новый rраф (рис. 10.5), вершины KOToporo
интерпретируются как макроситуации. Условия перехода (S j) из ft-й макроситуа-
ции в последующую j указывают на дуrах и задают булевыми функциями. Зна-
чения этих условий равны условиям перехода из последней ситуации (вершины)
ft-й макроситуации в ближайшую ситуацию (вершину) j-й макроситуации. Теперь
сиrнал от одноrо эп может быть поставлен в соответствие одной макроситуации.
Исключение составляет случаЙ, коrда в СУ содержатся две макроситуации. Тоrда
целесообразно использовать одии ЭП с двумя взаимноинверсными выходами.
Включение j-ro ЭП (соответствующеrо j-й макроситуации) может быть про-
изведено либо из предпусковоrо состояния СУ при выполнении условий пуска.
либо при выполнении условий перехода из предшествующей макроситуации, свя-
занной на rрафе дуrоr'1: с данной, а также при наличии сиrпала от эп, соответ-
ствующеrо этой предшествующей маКРОС!fтуации.
На основании изложенноrо выше запишем выражения для функций вклю-
чения (S) и отклюЧеНИЯ (R) ЭП:
Рис. 10.5. rраф макроситуации
Sj Хр + !li Xq
tДе Хр I! Xq коиъioнкция Сl!rнаJюв возбуждения, указаliНЫх На дуrе, ИСХодя-
щей из первой вершины и на q-й дуrе, входящей в вершину j-й макроситуации;
YIJ. выход предыдущеrо j-MY ЭП; k число эп.
Выражение нссправсдливо для участка СУ, распадающеrося на ряд неза-
висимо и одновременно работающих контуров, сходящихся в одной вершине,
являющейся началом j-Й макроситуации.
В этом случае следует пользоваться следующими выражениями
S j Х р + & YIJ.Xq
R j l Yv и, v 1, 2, . . " k).
rде Yv выход следующеrо за j-M ЭП.
ДЛЯ СУ с одним ЭП выражения принимают вид
SI Х р + L' Х ч '; S2 L XqN; (q' =1= q").
Включение (отключение) ИУ в i-й ситуации может быть произведено при
выполнении условий перехода из предшествующей ситуации при наличии сиr-
нала от эп текущей макроси rуации. Тоrда ФУНКЦИЯ дЛЯ выходноrо сиrнала Zr
С учетом возможности ero MHoroKpaTHoro появления в течение цикла работы
СУ запишется:
Zr L XcYj (r 1, 2, . . ., т; с 1, 2, . . ., n),
rде ХС конъюнкция сиrналов возбуждения, указанных на дуrе, ВХОДЯщеЙ
в i-ю вершину (ситуацию); т число исполнительных устройств; n число
дуr (переходов).
При совпадении условий перехода в i-ю ситуацию с условиями перехода
в i-ю макроситуацию указанная выше функция принимает вид: Zr LYj'
Для рассматриваемоrо примера СУ функции включения и отключения эп
имеют вид:
Sl Хз(Хr;Х7У1У+ХI); R1 ХзУll;
S'1 Х З Хl0УI; Rl1 ХзУш;
SIlI ХЗ Х l1УI1; RIIl ХЗУIУ;
SIY х з t (z ) Уш; R 1y X 3 YI,
а функции выходов при работе СУ в автоматическом режиме будут
zf Х З (Х 1 У1 + Уш); zf (X 9 YII + У1У) Х З ;
z Х з Уш; zf X 3 YIY;
z ХзУ1У; zf Х з Х 4 У,;
z Х 3 Х 8 У1; zf ХЗУII;
zt Х 3 Х 7 Уl1; z X 3 YI;
z Х 3 У1У; z "'" Х з у,;
z Х з Х s У,; zf Х З Х 9 УI\'
S
Z8 Х З Х 4 УI .
Как следует из анализа полученных таким образом выражений, реализуе-
мая по ним схема СУ обладает повышеННой надежностью защитой за преде-
лами макроситуации против ложных срабатываний коНечных выключателей.
Так, сиrнал Х В может действовать только в теченис первой макроситуации (если
сиrнал Уl 1).
и, It, q 1,2,. . .. k),
281
280
Подчеркнуты функции, претерпевшие изменен.,я в результате проведенной
операции, которая в рассматриваемом примере позволила сэкономить пять эле-
ментов И.
После определения функций включения и отключения ЭП и функций выхо-
дов для каждоrо пункта с учетом требований метаОПИсания (останов машииы,
возврат исполнительных устройств в исходное положение и т. п.) составляют
обобщенные соотношения, описывающие проектируемую СУ
51 === Х З (X 5 X7YIY + Хl); R1 === унХ з ;
51! === Х з Х 10 : RII === У\IIХ з ;
5 т === Х з Х ll УIl; RIII === УIV Х з;
5 lV === Хз Т (2 ); R IV === У1Х3;
2f === Х 3 (ХI + YI1I) + ХзХ12; 2f === (Yl1 + YIV) Х 3 + Х:rlЗ;
s + R +
22 === Х з Уш Х з Х I4 ; 22 === X 3 YIV Х з Х I5 ;
2i === X 3 YIV + Х з Х r6 ; 2.f === Х 3 Х 4 + Х з Х 17 ;
s + . R + .
24 === Х З Х 8 УI Х 3 Х 18 ' 24 === ХЗУII Х з Х 19 ,
2 === Х З Х 7 УН + Х з Х 20 ; 2f === Х З УI + Х 3 Х 21 ;
21 === X 3 YIV + Х з Х 22 ; 2 === Х З УI + Х 3 Х 23 ;
s + R +
27 === Х З Х 8 УI Х з Х 24 ; 27 === Х З Х 9 УН Х з Х 25 ;
23 === Х З Х4 + Х З Х4 === Х4'
Аварийный останов в данном случае производят с помощью клапана безопас-
ности путем отключения подаЧИ питания к исполнительным устройствам. Схема,
построенная по полученным выражениям функций приведена на рис. 10.7.
Во ВНИИfидроприводе разработаи комплект алrоритмов и проrрамм, поз-
воляющих проводить автоматизированное проектирование ПСУ на электронных
цифровых вычислительных машинах.
В отличие от рассмотренных методов синтеза СУ на основе элементов, выпол-
няющих элементарные лоrические функции, применяют и методы arperaTHoro
построения [8J.Такие методы позволяют синтезировать схему СУ из отдельных
нормализованных блоков, что упрощает ее построение и снижает время проекти-
рования. Основным недостатком arperaTHbIx методов синтеза является то. что
в рЯде случаев они дают избыточную структуру схемы и. следовательно, приводят
к большим аппаратурным затратам при ее реализации.
Системы управления с командоаппаратами. Построение СУ с помощью Пневма-
тических командных устройств (командоаппаратов) в ряде случаев позволяет
упростить СУ, обеспечить их перенастройку на любой требуемый цикл (в пре-
делах максимальноrо числа команд), и возможность визуальноrо контроля цикла
работы [3J.
К:омандоаппараты служат для последовательноrо введения в СУ командных
сиrНалов в соответствии с проrраммой, зафиксированной на проrраммоносителе.
РаЗЛичают командоаппараты со сменными кулачками, барабанноrо типа, ротор-
НЫе, с перфокартой или перфолентой, на базе лоrических элементов и др. По
характеру ДВИжеНИЯ проrраммоносителя командоаппараты MorYT быть с непре-
рывным движением и шаrовые.
В наиболее распространенных шаrовых командоаппаратах переключение
с такта на такт осуществляется:командным сиrналом, поступающим от СУ. При-
меняют временной, путевой и смешанный способы управления командоаппара-
тами.
Управление с времеННБ!М контролем цикла (рис. 10.8, а) обеспечивается по-
дачей команды от реле времени, reHepaTopa импульсов или друrих устройств по
п т чении определеииоrо времеии от начала предыдущеro такта без проверки
:j
'* Uднако эта надежность дости-
rается ценой некоторой избыточности
Числа аппаратов в схеме. Избыточ-
ность может быть устранена в резуль-
тате исключения из схемы некоторых
элементов И, связывающих входные
сиrналы с сиrналами от ЭП. Это допу-
стимо для входиых сиrналов, действу-
ющих только в пределах одной мак-
роситуации. При этом следует иметь
в виду, что в несложных СУ эти сиr-
налы MorYT быть определены при про-
смотре rрафа.
Для устранения упомянутой из-
быточности по rрафу СУ (см. рис. 10.3)
строим новый rраф (обозначим ero
буквой К) таким образом, что каж-
дая из ero вершин соответствует
Рис. 10.6. rраф l( конъюнкции сиrналов возбуждения.
Из каждой вершины исходят дуrи в те
вершины, Конъюнкции сиrнаЛов воз-
буждения которых полностью содер-
жатСя во входном наборе исходной вершины. Если rраф СУ содержит не-
сколько контуров, то r-раф К целесообразно СlрОИIЬ для каждоrо контура
отдельно. На рис. 10.6 представлен rраф К д. я рассматриваемой СУ.
Далее на rрафе К штриховой линией обводим относительно входов получен-
ные дЛЯ макроситуаций объединеиия. Затем на rрафе К найдем вершины, в ко-
торые не входят дуrи, исходящие из вершин друrих макроситуаций (на
рис. 10.6 отмечены звездочкой). Если такие вершины имеются, то для пере-
ходов, в которых действуют соответствующие этим вершинам конъюнкции сиr-
налов возбуждения, функции принимают вид соответственно:
51' === Хр + L X q ; 5} === Х р + & X q ; 2r === 1; ХС'
На основа ии и изложенноrо выше для рассматриваемоrо примера СУ функ-
ции включения и отключения ЭП принимают вид:
51 === Х3 (x 5 X;YIY + Х 1 ); RI === ХзУ!l;
51I === Хз Х fо; RII === Х3УШ;
5 ш === Х з Х ll УIl; RllI === Х3У1У;
5IУ===ХЗТ(Z ); R 1V ===X 3 YI'
Функции выходов:
2f === Х З (Х! + УН [): zf === Х 3 (YIl + YIV );
2f === Х З УIII; 2f === X 3 YIV;
z === ХзУIV; 2f === Х з Х 4 ;
2f === Х З Х 8 УI ;
2 === Х З Х 7 УН;
z s Х У .
6 6 IY'
2 === X 3 X 8 YI;
2f === ХЗУI I ;
2f === X 3 YI;
2 === Х З УI ;
2f === Х з Х 9 Уп.
28 === Х з Х 4 :
282
а;
rJ)
Ха
Рис. 10.8. Структурная схема у"равлеиия командным устройством с контролем по времени
(а), по конечному ПО. ожению (6) и со смешанным контролем (В):
1 комаНДное устройство; 2 временной блок; 3 лоrнчесКий блок; 4 конечные
выключатели
PIIC. 10.7. Структурная схема СУ формовочным полуавтоматом
выполНения ранее поданных команд. Этот способ обсспсчивает простоту СУ,
чсткость BpCMCHHoro цикла и леrкость распределения операций во времени.
Недостатки управления по времени это ВОЗМОжность нарушения цикла н
более низкая по срnвнению с друrими способами управления производительность.
Псрвый недостаток обусловливается отсутствием контроля выполнения предыду-
щей ОПерации, а второЙ тем, что время, отведенное на каждую операцию
ЦИК.'Iа для большеЙ уверенности выполнения последовательности, бсрется не-
сколько завышенным.
При управлении с путевым контролем цикла (рпс. 10.8, б) команда на выпол-
нсние следующеrо такта проrраммы поступает ПОС,/iе проверки завершения дей-
ствия по предыдущей комаНде. К:ОМандные сиrналы поступают в лоrический блок,
формирующий командный сиrнал на переключение командоаппарата. При таком
управлении КОf'тролируются операции, но временной цикл при этом нечеток,
т. е. распредел ние операций по времени недостаточно определенно.
При управлении со смешанным контролем цикла (рис. 10.8, в) используется
одновременно временноЙ и путевоЙ контроль. Ряд операций выполНяется во вре-
менной ПОС.lедовательности, а там, [де требуется особый КОНIРОЛЬ по пути, пере-
ход на следующий такт осуществляется по сиrналу выполнения предыдщеrоo
действия. ТакоЙ способ управления позволяет обеспечить и контроль исполнения
и краткость времени цикла.
Применяют командоаппараты с различными типами проrраммоносителей.
В командоаппаратах со сменными кулачками вал обычно приводится во вращение
через редуктор пневмо- или электродвиrателем или непосредственно вращающимся
opraHoM машины. Определенным образом спрофилированные кулачки воздей-
ствуют на конечные выключатели (распределители с механическим управлением),
которыс выдают пневматические сиrналы в соответствии с заданным циклом
работы. К:улачковые командоаппараlЫ обычно Находят применение для управле-
ния объектами с BpCMeHHblM контролсм несложных рабочих циклов.
К:омандоаппараты барабанноrо типа более rибки в проrраммировании.
В них в качестве проrраммоносителя применяют барабаны, на поверхности кото-
рых размещены ку.lачки. Проrраммироваине выполняется смещеНием кулачков
по поверхностн барабана. Барабан вращается храповым механизмом, управляе-
мым как сиrналами от коиечных выключателей, так и сиrналами от BpeMeHH6ro
устройства. Здесь так же, как и в кулачковых командоаппаратах, в качестве уст-
ройств, выдающих командные сиrналы, используются конечные выключатели.
Аналоrично работают и командоаппараты с бесконечной кулачковой лентой,
смонтированной на вращающемся барабане. Лента может быть снята и сохранена
для повторноrо использования.
НеДОС1'атком командоаппаратов с механическим воздеЙствием на конечные
ВЫКлючате.'IИ является износ контактирующих элементов. ОДНаКО дешевизна и
простота их конструкции позвоЛяют использовать командоаппараты с кулачками
в СУ с относительно небольшим числом исполнительных механизмов инесложным
циклом.
К:омандоаппараты с перфокартой или псрфолентой основаны на считывании
проrраммы, нанесенной в виде отверстий или прорезеЙ на проrраммоносителе.
Считывание может быть контактным или бесконтактным. При коНтактном счи-
тывании считывающая rоловка поджимается к проrраммоносителю специальным
устройством. Преимуществом KOHTaKTHoro способа является отсутствие непроизво-
дительных потерь воздуха, возможность получсния выходных сиrналов BbJcoKoro
ХIО
Х,
Ху
't'(zi).
,(]
Х,+
284
285
" .Р l. il I
Z2 Р Zi
,J
L__ & fr, 1 .
Х, Х 7 \:: 7 -1tJ -k..
а L ..J 6
11
11) U Z __
-
8 "/ 4
2;,
10
-.. о) 9
11
Рис. 10.10. Схема командоаппарата pOTopHoro типа
Z.
Х п
Х П
о)
скольких конечных выключателей, необходимо построение дополнительной соби-
рательной схемы из элементов И для суммироваиия разрешающих сиrналов в
один с последующей выдачей ero иа вход элемеита И основной схемы.
Схема блоков командоаппарата усложняется при введении воз врата в исход-
ное положение из любоrо промежуточноrо или при введении команды «Стоп»,
запрещающей ВКJlючение триrrера.
На рис. 10.9, б приведена схема комаидоаппарата, котором включение тр иr-
repa каждоrо блока ПРОИСХОДИТ только при условии XaXi' rде Ха ХСТ + Zl i
(ХСТ команда «Стоп»). Отключается триrrер сиrналом ZI+1'
Пневматические командоаппараты, построенные из отдельных блоков на базе
ЭП и лоrических элементов, MorYT работать как по сиrналам после;\овательности
Хl; Х2, ..., Хп, поступающим от конечных выключателей, так и по периодич ской
команде от reHepaTopa импульсов (рис. 10.9, в), ВЫдающеrо сиrналы Xt и Xt оп-
ределенной длительности. Для обеспечения наrлядности хода цикла и простоты
поиска неисправностей каждая секция командоаппарата должна быть снабжена
сиrнальной лампой.
На рис. 10.10 показана схема комаидоаппарата pOTopHoro типа (позициями
со штрихами обозиачены элементы схемы аналоrичные ПОЗициям элементов без
штрихов), в которой в качестве при вода используется пневмоцилиндр 1 с храповы
механизмом 2, а в качестве распределительных opraHoB роторные краны 3
и 4. Принцип работы TaKoro командоаппара1 а со тоит в следующем. После подачи
выходной команды к IIсполнительному opraHy б по линии 5 шток последнеrо пере-
ключает в конце хода конечныЙ выключатель 7 и сиrнал с ero выхода по линии 8
через кран 3 и коиечный выключатель 9 поступает в управляющую полость распре-
делителя 10. F.ro переключение вызывает выдвижение штока цилиндра 1 и поворот
кранов 3 и 4 аа один шаr с выдачей следующей выходноЙ команды по линии 5.
Цилиндр 1 в исходное положение возвращается в результате срабатывания ко-
нечноrо выключателя 11, после чеrо циКJI командоаппарата повторяется.
Для реализации последовательности с MHoroKpa1Horo повторяющимися ко-
мандами необходимо добавить лоrические элементы ИЛИ для суммирования сиr-
налов, поступающих в управляющую полость одноrо и 10ro же распределителя
с разных выходов крана, выходы же с конечноrо выключателя, отмечающеrо вы-
полнение MHoroKpaTHo подаваемоЙ команды, подключают непосредственно сразу
к неСкольким выходам краиа 3.
Рис. 10.9. Функциональные схемы командоаппаратов из универсальиыx блоков:
а с возможностью останова только в конце цикла; б с возможностью останова в лю
бом такте; в с управленнем от reHepaTopa импульсов
уровня давления. При бесконтактном считывании rОЛовка упрощается, износ
перфоленты минимальиый, однако неПРоизводительный расход воздуха велик,
что оrраничивает область ero применения в основном для получения выходных
сиrналов низкоrо давления.
Командоаппараты из универсальных блоков MorYT быть реализованы на базе
ЛОrических элементов низкоrо, среднеrо или BbIcoKoro уровней давления.
Каждому такту последовательиости работы в командоаппаратах этоrо типа
соответствует универсальный блок, состоящий из ЭП и лоrических элементов для
обеспечения различных условий работы, пуска и остаНова. Последовательное
соединение блоков позволяет строить командоаппарат на любое число выходов.
В качестве ЭП в командоаппаратах применяют триrrеры с раздельными входами.
Схема командоаппарата из универсальных блоков представлена на рис. 10.9, а.
Каждый блок состоит из элемента И и триrrера с раздельНЫМИ ВХодами. Триrrер
ВКЛючается ВЫХОДНЫМ сиrналом элемента И данноrо блока, а выКлючается
выходным сиrналом триrrера следующеrо блока. Первоначальный пуск командо-
аппарата производится пусковым сиrналом ХП, который поступает на один из
входов элемента И. При наличии разрешающеrо сиrнала Хl и ХП на выходе
элемента И образуется единичный сиrнал, включающий триrrер первоrо блока.
Выходной сиrнал Zl триrrера первоrо блока поступает к исполнительному меха-
н изму или на усилитель, а также на один из входов элемента И BToporo блока
и иа отключение триrrера последнеrо такта командоаппарата. Выходной сиr-
иал zn триrrера последнеrо такта поступает на вход элемента И первоrо блока,
подrотавливая триrrер первоrо блока к срабатыванию. Таким образом проис-
ходит автоматическая работа командоаппарата. Если переход с одНоrо такта
иа друrой связаи с выполнением ряда блокировок или осуществляется от ие-
8Q
287
10.5. РЕАЛИЗАЦИЯ БУЛЕВЫХ ФУНКЦИЙ
СРЕДСТВАМИ ЛНЕВМОАВТОМАТИКИ
Если описание работы СУ задано в qюрмс булевоЙ функции, то последователь-
ность реаЛlIзации может быть следующая.
В преДЛаrаемоЙ булевоЙ функции выдС'ляют элемеитарные лоrичсские функ-
ции и по табл. 10.16 определяют назваНие этих функциЙ.
Пусть дана функция вида:
у Х 1 Х 2 + Х 2 Х З + у (Х 2 + Х 4 ) + Х 1 Х З Х4 + х з ,
rде ХIХ2 операция конъюнкции (четвертая строка, табл. 10.16); Х 2 Х З операция
«Запрет» (седьмая строка, табл. 10.16).
Третье слаrаемое у (Х 2 + Х 4 ) прсобразуем следующим образом: по табл. 10.16
в шестоЙ строке определяем, что сомножитель (Х 2 + Х 4 ) обозначает элементарную
лоrическую функцию «Штрих Шеффера», которая может выражаться также в форме
(Х2Х4) ' Произведя замену конъюнкции Х 2 Х4 Z, получим YZl' что определяет .'10-
rическую функцию «Запрет» (табл. 10.16, седьМаЯ строка).
В следующем слаrаемом ХIХЗХ4 по аналоrии с предыдущим, выделим ДВа мно-
жителя Х 1 Х 4 и хз. Первый множитель Х 1 Х 4 (табл. 10.16, пятая строка) обозначает
лоrическую функцию «Стрелка Пирса», которую можно представить в форме
Булевые функции
Таблица 10. J б
Нанменова- I Обозна-
Нне функцни чеl-Iие
ФУНКЦИП
Повторен не I х
Отрнцаине I
х
Днзъюнкция I х, + Х 2 I х, =F Х.
Коиъюикция I XIX 2 I Х,+ Х,
I I I
Стрелка I х, + Х2 I
Пнрса X 1 Х:: I Хl"Х.
Штрнх I I I х,+ х,
Шеффера ! Хl/ Х 2 Хl"Х2 I
Запрет I I I х, =F х,
Хl:} Х2 Xt"X2
I I I I
Импликацня Xl Х2 х,+ х, х, =F х. Xt X 2
Нер авно- I Хl Х 2 I (х, х,) + I (х,+ х.)+ I XtX2 + ХI Х 2
значность + (х, += х,) + (х, + х,)
Равнознаq- I I (х,::; х,) =F I (х, > х.) х I ХIХ2 + ХI Х2 I (х, =+=
насть Хl ...... Х! =F (х, +: х 2 ) х (х, х,) +(х,
I
Х2)+
+ х.)
288
' ! , X.f' . :
и) о) 6) z) u)
Рис, 10.11. Реализация лоrичёской функции «повторение»
XV f
, x4LXf ' X
О)
О)
)
О)
Ь)
Рис. 10.12. Реализ...ия.. оrичес&оА функции «инверсия»
,
,
I
XT ,
X%
J;' f
'z
Х'ТХ'
tJ)
а)
О)
..
Xt ='L .
Х;.
. f
2)
, ;
f f
а)
С)
Рис. 10.1'. Реализация лоrической функцин «днзъюнкцня»
H& , ! Х,
X2 X f
а) q.( О) f
х/
" X'
f
2)
а)
Рнс. 10.14. Реализация лоrическоii функцин «коиъюнкция"
10 Е. В. repH и др,
289
1, -----fТl f
1 z------L..J'
11 X!
f Х 1
О)
О)
(1
Z)
d
. X1LJJ
XI 4L J
Xz f Х
f 2
д) <) д) f
f
Xl L f
Xz
д)
f
Xl
Xz
f
Рис. 10.11;. Реализация лоrllческой функции «Стрелка Пиреа»
д)
Х 1
Х!
f
Рис. 10.1 R. Реализация лоrическОЙ функции «импликация»
' f Х 2
Х! . Х 1
а) f
fI' Xz д)
Х! а)
Х, х,
Хl + Х 4 . Произведя замену дизъюнкции получим Z2ХЗ, что:определяет лоrическую
функцию «Запрет» (табл. 10.16, седьмая строка).
Оставшиеся слаrаемые объединяем лоrическоЙ операцией «дизъюнкция»
(таБJ"t. 10.16, третья строка).
По рис. 1 0.11 1 0.20, rде покаЗаны условные обозначения лоrических функ-
ций (а) по rOCT 2.743 72 и схемы реаЛизаIJИИ лоrических функций на аппаратуре
BbIcoKoro давления (б), на реле типа П1Р.l (в), на реле типа П1Р.3 (е), на струйном
элементе ИЛИ НЕ ИЛИ (д), отыскивают нужную в зависимости от выбранноЙ
аппаратуры схему, которая реализует данную лоrическую функцию. Для реали-
зации операций дизъюнкции и КОНЪЮНКции применяют также специальные эле-
менты или и и, работающие как на высоком, так и на среднем и низком уровнях
давления.
f
f
х, f
XJ
'Х!
и)
<)
Рис. 10.16. Реализация лоrической фуикции «Штрих Шеффера»
,, ,
" . ... п) ,,4l
, . f
x, t} .
Х f
2
6) Z)
о)
о)
Х 2
Х 1
f
2)
а)
Рис. 10.17. Реализация лоrичес;кой функции «1апрета.
290
Х 1
f
6)
1,
f
f
10*
Рис. 10.19. Реализация лоrической функции «иеравнозначность»
291
; f
а)
'
. iЯ 2
Xl
<- f
О}
Х,
f
2)
Таблица 10.17
Реалинция лоrическна tr..ций иа ПЯ1'илииейиых расареАеЛИ1'елях
Состояние входов Прннцнпнальная схема
Функцни и выходов
[.
1. ПОВ1'орение Ха [2 2 4
О О х" 12 Iv
" х" J ,,5
2. Отри цание
,. Х" О
Дизъюнкцня Х" Х. [, ,.
1.
2 .
" Х12 + о о о 1 )//2 12
Х, О 1 1 1
1 О 1 О J 5
2. Отрицание )/з 1
,. Х12 1 1 1 О
Конъюнкцня Х" х, [. [.
1.
" Х,,' Х, О О О О 12
О 1 О 1 х,
1 О О О J 5
2. Запрет по Ха x, 1
1 1 1 О
f4==Xl::;X12
Имплнкация Х12 Х, , . " .
1.
2 4
О О 1 О Х 12
от Х12 К Х, О 1 1 О
,
1 О О 1 f
,. Х12 Х,
2. Повторение х, 1
" Х12
\ I Х\ I , ,
1. Стрелка Пирса Х 12 3
2 1 t 1 О О О
'4 x I2 Х З 1 I}
О 1 О (,
2. Дизъюнкция 1 О О \ ,
2 1 1
, 2 x I2 + ХЗ \ 1 О \
1 Х\ , '
1. Штрнх Шеффера Х\2 3
О О О
'"
2 1 / 1 "
' 4 Х 12 Х 1 О r.
о 1 \
2. Конъюикцня \ О \ О
2 1 \
'2 Х 12 Х 1 \ 1 О 1
1 х2 , ,
1. Р авнознаЧlIОСТЬ Х 12 12
2 1 2 О О
'2 X I2 x I 2 "
? О О О "
2. Запрет по Х l2 "
2 1 2 1 О 1
'4 xI2 x12 1 1 О
293
.
X f
д)
х,
Xz
Рис. \0.20. Реализация лоrической ФУНКЦИИ «равиозначность.
Рис. \0.2\. Реализация сложи ой булевой ФУНКЦИИ на реле ти"а П!l'.\
292
а)
,(2
-I'J
Х;.
у
Так, слаrаемое Х1Х2 определяет лоrическ ю Ф н
ция которой представлена на рис 10 14 Н У ? кцию конъюнкция, реализа-
лоrической функции «Запрет» и . д: . а рис. 0.17 представлена реализация
Выбранные схемы, реаЛизующие элемента
объединяем дизъюнкцией (см. рис. 10 13) П рные лоrические функции, затем
На аппаратуре УСЭППА, прдставлена a р'ис. ;f.нная схема, реализованная
Ряд пневматических устройств имеют б л
можности И позволяют реализовать сло о ее широкие функциональные воз-
элементарных лоrических функций жные лоrические функции или несколько
в табл. 10.17 Приведены лоrические дву: переменных одновремеино. Например.
на пятилинейных распределителях. фу кции, Которые MorYT быть реализованы
,
2 1
О)
обратный клапан выходит в атмосферу. Конструктивно приведенная схема может
быть реализована одним устроЙством (пнсвмоклапан вы;(ржкии времени) или соб
рана из отдельных аппаратов. Пр!! этом если применяется распределитель не об
ладающиЙ релеЙным эфф<'ктом, 10 Д.1Я повышения стабильносп! работы YCTPO!ICTBa
следует в схему добавить клапан последовательностн (рис. 10.22, б).
В устройстве, реализованном на аппаратуре УЭСППА (рис. 10.22, в) входноЙ
снrнал х поступает в верхнюю камеру управ.1ения реле.3 и переключает ero, разоб-
щая верхнюю камеру управления реле 4 с атмосферой. Давление сжатоrо воздуха,
поступающеrо в верхнюю камеру управления реле 4 через дроссель 2 и емкость 1,
плавно возрастает и через некоторое время '1:1 переключае1 реле 4. На выходе уст-
ройства появляется сиrнал, равный 1. После прекращения действия входноrо сиr-
нала х реле 3 переключается и сообщает емкость и верхнюю камеру реле 4 с ат-
мосферой.
На рис. 10.22, е показана схема задержКИ сиrнала, состоящая из реле вре-
мени 1 типа Ф61 21 и струйноrо элемента ИЛИ НЕ ИЛИ 2. В исходном состоя-
нии на выходе устройства сиrнал равен О. Сиrнал, поступивший на вход реле,
проходит по двум каналам: через отверстие 1.2 в камеру Б и через реrулируемый
дроссель 1.1 в камеру А. Нижняя мембрана 1.3 под действием давления закрывает
сопло 1.6, запирая камеру А. При этом давление в камере А плавно возрастает.
При достижении определенноrо давления в камере А верхняя мембрана 1.5 про-
rибается и заслонка 1.4 прерывает питающую струю струйноrо датчика 1.8.
Значение сиrнала на выходе реле изменяется с 1 на О. Струйный элемент при этом
переключается, на выходе устройства появится единиЧНЫЙ сиrнал. Требуемую
задержку времени '1:1 устанавливают настройкой реrулируемоrо дроссеЛЯ. После
прекращения действия выходноrо сиrнала х-мембрана 1.3 ОПУСТИ1СЯ, воздух, на-
ходящийся в камере А выйдет в атмосферу, мембрана 1.5 приме1 исходное состоя-
ние и на выходе УСТРОЙС1ва задержки времени вновь появится нулевой сиrнал.
Устройство задержки времени (рис. 10.22, д) состоит из элемента задержКИ
времени 2 типа П-3С и двух струйных элементов ИЛИ НЕ ИЛИ 1 и 3, подклю-
ченных соотвеТС1 венно на вход и выход элемента задержКИ времени 2. Этот эле-
менТ выполнен в виде единой конструкции, включающей в себя две камеры А
и Б, разделенные rибкой мембраной 2.1, величина проrиба которой может изме-
няться с помощью реrулировочноro винта 2.2. В исходном СОСТОЯНИ!! давление из
маrистрали питания подается на питающие входы элементов ИЛИ НЕ ИЛИ.
При появлении входноrо сиrнала х на управляющем входе элемента ИЛИ НЕ
ИЛИ 1 ПРОИСХОДИТ ero переключение и сжатый Воздух поступает в камеру А
элемента 2, соединенную с входом элемента ИЛИ НЕ ИЛИ 3. Давление в ка-
мере А практически не возрастает до тех пор, пока мембрана имеет возможность
проrибаться, увеличивая объем камеры. Величина проrиба мембраны Н, следова-
тельно, время задержки определяются положением реrулировочноrо винта 2.2.
После прекращения действия сиrнала х элемент 1 переключится и мембраиа вер-
нется в исходное положение. fрафическая зависимость выходноrо сиrнала от
входноrо изображена на рис. 10.22, е. Время задержки по переднему фронту.
Устройства задержки дискретноrо сиrнала по заднему фронту представлены
на рис. 10.23 (работа аналоrична работе устройств, представленных на рис. 10.22),
а УСТРОЙС1ва задержКИ сиrнала по заднему и переднему фрОН1У на рис. 10.24.
Схемы на рис. 10.24, б, е позволяют раздельно реrулировать время '1:1 задержКИ
по переднему фронту и время '1:2 задержки по заднему фронту.
Импульса торы предназначены для получения на выходе устройства импульсов
заданной длительности. На рис. 10.25 показаиы схемы импульсаторов. Длитель-
ность импульсоВ определяется настройкой дроссеЛЯ и величнной емкости, причем
длительность импульса не может быть больше длительности входноrо сиrнала.
[енераторы импульсов (рис. 10.26) предназначены для получения импульсов
давления сжатоrо воздуха заданноЙ частоты и длительности. В схемах на
рис. 10.26. а, б содержится по одному дросселю, с помощью KOToporo настраива-
ется работа [Снератора. При этом ДЛИТеЛьность единиЧноrо сиrнала определяется
временем заполиения через дроссель емкости и камеры управления аппарата,
а длительность нулевоrо сиrнала временем истечения воздуха через тот же
дроссель из указанных полостей. Схемы, в которых выходной сиrнал устройства
через инерционное звено поступает в камеру управления этоrо же устройства,
10.6. РЕАЛИЗАЦИЯ ФУНI(ЦИОНАЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
СРЕДСТВАМИ n Н ЕВМОАВТОМА ТИ I(И
Ниже Приведены схемы функциональных ст' б
в пневматических системах управлени у роиств наи олее часто встречающихся
Временные УСТройства предназначе 'ы дл
цессом по времени путем фо ми в я управления технолоrическим про-
построены на принципе запо:нен :z:я сиrнал в требуемой длительности. Они
чеIШя Воздуха из Hero, в результате чеДloхо вра очеrо объема (емкости) или исте-
: ::a .pB O;: e ::ea ; :a :!ДИ: Т м ::ь й
(проточной полости). ие и опорожнение ОДНОИ емкости
Таким образом, основными элемента
являются пневматическое инерционное з :н н(вматических BpeMeHHbIx устройств
дросселей) и пневматический аппа ат е,lе' eMKO TЬ и дроссель .или несколько
Выдержки времени дискретный cErHa . иноrо деиствия, Дающии по окончании
К BpeMeHHblM устройствам относят. .
нала (по переднему фронт . по за не ся. устроиства задержки дискретноrо сиr-
импу.;ьсат?ры; reHepaTop ; импу ь .Фронту; по переднему и заднему фронту);
J строиства задержки дискретно о
лены на рис. 10.22. r сиrнала по переднему фронту представ-
давл Е.Иhрlио.;; :ч I : л н ::;::,в ыполненная на аппаратуре BbIcoKoro
Кость 2 и камеру у l' здух через дроссель 1 наполняет ем-
=;:Тl ЛАо : :f : ;=;:д i f : : 3и : : ; т e K: E: :
. х сжатыи Воздух из емкости через
х
е)
Рис. IО,22.Реализация задержки дискретноrо сиrнала ПО переДнему фронту
294
295
rJH
! '7 / (1
L j
а)
О)
"1 х
I
t
Q
t1)
х
f
296
х
f
Рис. 10.23. Реалнзация за-
держки Дискретноrо снrнаЛа
по заднему фронту:
а На аппараТе BbICOKoro
давления; б На аппарату-
ре УСЭППА; в зависн-
МОСтЬ lЗыходноrо енrНзла от
входноrо
а)
t
х
х
f
О)
О)
Рис. 10.25. Реализация импульсатора:
а на аппаратуре BbIcoKoro давления; б на аппаратуре УСЭППА; в зависимостЬ
выходиоrо сиrН8ла от входноrо
MorYT обеспечить четкое функционирование, если указанное устройство обладает
ярко выраженным релейным эффектом и достаточно большим дифференциалом,
т. е. имеется различие между давлением включения и выключения. На
рис. 1 О. 26, в, е приведены схемы, позволяющие раздельно реrулировать длите.1Ь-
ность еднничноrо и нулевоrо сиrналов. Применение ПЯТИ.'Iинейных (четырехлиней-
ных) распредrлителей (рис. 10.26, в) позволяет получать reHepaTop с двуМЯ вы-
ходами прямым и инверсным.
Элемеиты памяти. В пневмоавтоматике в качестве ЭП MoryT быть !!споль-
зованы различные устройства, в том числе распределители (триrrеры). По функцио-
нальному назначению триrrеры разделяют на триrrерЫ с раздельными входами
и триrrеры со счетным входом.
Триrrер с раЗ,,\еЛЬНЫМИ входами это устройство, имеющее два входа
(ВКJ1!очающий S и выключающиЙ R) и один выход z нли два взаимно инверсных вы-
f
Рнс. 10.24. Реалнзацня задержки снсна-
ла по Переднему и заДНеМу фронту:
а, б на аппараТуре BbIcoKoro "авле-
ния; в, е иа аппаратуре УСЭППА;
д зависимость выходноrо сиrнала ОТ
входноrо
f
о)
6)
/"
f
il)
Рис. 1(}.26 Реализация rCllep<iTOpa ИМI1УJ1ЬСОВ:
а, е па аппаратуре высокосо давления, б. в на аппаратуре УСЭПIlА; д rрафик.
иллюстрнрующий работу reHepaTopa
297
R
z
z
z
l
На рис. 10.27, е изображена cXtMa триrrера из двух струйных элементов
ИЛИ НЕ ИЛИ. При S == 1; z == 1; z == О. При S == О z == 1 за счет сиrнала,
поступающеrо с инверсноrо выхода элемента ИЛИ НЕ ИЛИ 1 на второй управ-
ляющий вход элемент ИЛИ НЕ ИЛИ 2. Смена состояний выходов произойдет
при R == 1. При этом z == о; z == 1. При R == О состояние выходов останется
прежним за счет сиrнала, поступающеrо с инверсноro выхода элемента ИЛИ
НЕ ИЛИ 2 на второй управляющий канал элемента ИЛИ НЕ ИЛИ 1. Этот
триrrер имеет следующую особенность: при подаче давления питания в питающие
каналы элементов состояния выходов неопределены. В связи с этим триrrеры He
обходимо устанавливать в исходное положение. Достиrается это подачей YCTaHO
вочноrо сиrнала R во входной канал.
Триrrеры со счетным входом это устроЙства, имеющие один выход z
(либо два взаимно инверсных выхода z; "') и один счетный вход х. При этом значе
нве выхода меняется на противоположное при каждом очередном ПОЯВ. ени и сиr
нала на счетном входе.
Триrrеры со счетным входом MorYT иметь еще ;\ва дополнительных входа:
S устанавливает на выходах триrrера значения сиrналов z 1, z О, R
значения сиrналов z О, z 1.
На рис. 10.28, а показана система управления, реализованная на распре-
делителях. Примем за исходное состояние х О, z == О, z == 1. При
подаче входноrо сиrнала х, последний отключае1 распреде'1ители 2 и 4, через рас-
пределитель 3 поступает в камеру управления распределителя 1 и переключает
ero. На выходах распределителя 1 устанавливаются значения z == 1, z О.
Сиrнал z 1 поступает к распредеЛИ1елю 2, однако не проходит через
Hero, пока существует давление сиrнала х. При снятин давлеl!llЯ сиr-
на,1а распределитель 2 Под действием пружины перек.1ючается и сиrlIал z == 1
ноступает в камеру управления распределителя 3 и псреключает ero. Таким об
разом, при следующем появлении сиrнала х на распре.1:е.1ителе 3 он передается
по друrому каналу и возвращает распределитель 1 в исходное положение.
Система (рис. 10.28, б) отличается от указанной выше наличИем двух ДС>-
полнительн х распределителей, подключенных по схеме или в целях орrаниза-
ции входо:.. :s и R.
На рис. 10.28, в изображена схема, реализованная на ре.1е типа П1Рl. В ис-
ходном состояНИИ (подано давление питания, х = О) z == О, z == 1. Поданный на
счетный вход триrrера сиrнал х через дроссель 2 запирает реле 1, попадает в пи
тающее сопло реле 3, открывает реле 9, соединяя выход последнеrо с м аrистралью.
Далее сжатый воздух через реле 8 и 5 поступаст в верхнюю камеру управления
реле 6 и в нижнюю камеру управления реле 7. Реле 6 и 7 переключаются, в ре-
зультате чеrо z О, z == 1.
При х == О состояние выхода не изменится, так как единИЧНЫЙ сиrнал с вы-
хода z переключает реле 8, обеспечив запоминание: z 1, z == О. С выхода z == 1
сиrнал также поступит через реле 1 в реле 3 н переключит ero. При повторном
появлении сиrна.1 х == 1 подается через реле 3 в верхнюю камеру управления
реле 4, соединяя нижнюю камеру управления реле 5 с маrистралью. Реле 5,
6 и 7 переключаются: z == О, z == 1. При х == О состояние выходов не изменится.
Для стабильности работы триrrера необходимо, чтобы реле 4 выключилось раньше,
чем закрылось реле 1. С этой целью в схему трнпера введен дроссель 2.
На рис. 10.28, е показана схема триrrера со счетным входом, состоящеrо из
семи реле типа П1Р.3. В исходном состояниИ (подано даВ.1еШlе питания, х О)
z== О "' 1. При х== 1 сиrнал подается через реле 1, переключает реле 7, со-
единяя выход последнеrо е маrистралью. Далее сжатый воздух от реле 7 через
реле 3 подается в камеру управления реле 5 и 6, выход z соединяется с маrистралью,
выход i с атмосферой. Прекращение деЙствия си['нала х на состояние выходов
не влияет блаrодаря сиrналу z == 1, которыЙ поступает в камеру управления реле 3,
выходной сиrнал KOToporo удерживает мембранные блоки реле 5 и 6 в прежнем
положении. Сиrнал z == 1 через реле 2 подас'тся также и на реле 1, переключая ero
мембранный блок в нижнее положение. Прн следующей подаче сиrнала х сжатый
воздух через реле 1 поступает в верхнюю кю!еру управления реле 2 и перекточает
ero, сообщая выход реле с маrистралью, чем удерживает мембранный блок реле 1
в нижнем положенни. Сиrнал с выхода реле 1 открывает реле 4, соединЯЯ IJЫХОД
3 R
l z
+
s
s
а)
1)
z
8)
s
z
z)
а)
1
Рис. 10.27. Реализацня памяти (триrrера С раздедьными входами):
а. б на аппаратуре RblCOKoro давления; в, д на реле тнпа ПIР.I , '
ПIР.З; е на струйных ,ле"ентах ИЛИ НЕ ИЛИ е на реле тнпа
хода. В исходном СОС10ЯНИИ S == R z == О. Переключение триrrера происходит
ТО.1ЬКО при поочередном ПОяВлениИ единичных сиrналов на независимых входах S
и R. Повторное появлеНие единичноrо сиrнала на том же входе не меняет состоя-
--ния триrrера. Триrrеры Mor.YT быть либо с доминирующим нулем (при S == R 1
z О). либо с домннирующеЙ еДИНнцей (при S == R == 1; z == 1).
На рис. 10.27, а изображен четырехлинейныЙ ДВУХI!ОЗИЦИОННЫЙ распредели-
тель с пневматическим управлением. При S = 1; z.== 1; z == О. Запоминание по.
зиции производится за счет сил трения; при R == 1; z == о; z == 1. Обычные кон.
струкции распределителей с I\ВУХСТОРОННИ:l1 управлением не допускают сочета.
ния входных сиrналов S C R == 1, так как в этом случае состояние выходов яв.
ляется неопределенным.
На рис. 10.27, б изображена схема триrrера, состоящая из двух трехлинейных
распределителей 1 н 2 и клапана или 3. При S == 1 распределитель 1 переклю-
чается. Сиrнал с выхода распределителя 1 поступает в канал питания распредели.
теля 2, z.== 1. Запоминание ПРОИсходит за счет сиrнала. поступающе['о с выхода
на второи вход клапана или. При R == 1 распределитель 2 переключается
выход триrrера соединяется с атмосферой, z == О. '
На рис. 10.27, в показана схема, состоящая из <,!.вух ре.1е 1 !! 2 ТI!П:! ПIР.l
и клапана или 3. При S == 1 реле 2 откроется, соедИНИВ выход с маr!!стра.1ЬЮ [1[1.
тания. На выхо}(е реле 1 (выход триrrера) z == 1. Запоминание происходит за счет
сиrнала, поступающеrо с ВЫХода реле 1 через клапан или в верхнюю камеру
управления реле 2. При R == 1 реле 1 закроется, ВЫХодной канал соединится
с атмосферой z == О.
На рис. 10.27, z показана схема триrrера, состоящая нз реле 1 типа П1Р.Э
и клапана или 2. При S == 1 реле 1 откроется, выход реле соединится с MarH-
стралью питания, z == 1. При S о; z == 1 за счет сиrнала, Поступающеrо с вы.
хода триrrера через клапан или в верхнюю камеру управ, е!!ия реле 1. Пр!! R ==
== 1 реле 1 закроется, выходной канал соедИНИТСЯ с атмосфероЙ, z == О.
1 риrrер, изображенный на рис. 10.27, д, ОТ.1!!чаС'J'СЯ от ТР!lпера [[а
р!!с. 10.27, в наличием двух взаимно инверсных выходов, полученных вслс/\ствис
введения допотJИтельноrо реле, выполияющеrо функцию НЕ.
298
299
'!
а)
r
l l
i)
х S
в)
z
l
:. 2)
РИС:. '0.28. РeaJll'З4ЦИЯ Tp'1rrcpa СО счеТНЫII ВХОДОМ:
a б " апперq" т . уре BOJICOKoro даВ:J('-НIIЯ; . ..... На Р еЛ е П l N .!, '
,- 8 на реле ПIР.З
300
реле с маrистралью. С выхода реле сжатый воздух поступает в нижнюю камеру
упраВ.rIения реле 5, переключая последнее. При этом z == О, it == 1. Состояние си-
стемы при х == О не нзменится.
При реа.rIизации СУ средствами пневмоавтоматики следует иметь в виду осо-
бенности KOHKpeTHoro вида аппаратуры. Наиболее важные из этих особенностей
следующие.
Наrрузочнан способность струйных элементов системы «Волrа» не более
двух элеМt;>НТОВ; выключателеЙ путевых типа Ф76-11, Ф76-21, 2Ф76-2J не
более четырех струйных ЭJlементов; пневмокнопок типа П-В3Р и пневмотумбле-
РОВ типа П-В3Фl не более трех струЙных элементов.
ДаВ.rIение сжатоrо воздуха (сиrналов управления) поступающеrо на входы
струЙных лоrичсских элементов, должно быть в пределах (O,25 O,8) РПIIТ'
При использовании входа «Запрет» в струйных элементах ИЛИ НЕ ИЛИ
дЛЯ входных сиrналов должно выполняться условие Рзап :;;,. Рупр' Кроме Toro,
неС(\ХОЮIМ тщательный подбор BHYTpeHHero сопротивления линии связи, соеди-
няющий вход «Запрет» С выходом друrоrо устройства СУ, так как при бо.'lЬШОМ со-
противлении может появиться эффект запомннання.
Отдельно взятые элементы системы «Волrа» работоспособны в большом диапа-
зоне давления питания. Однако для обеспечения надежной работы СУ давление
сжатоrо воз;,\уха, подапаемоrо к совместно работающим элементам, не должно
отличатьсн более чем на 5%.
Сущесrвснно В.1ияет на работоспособность СУ, реализованных на Э.1ементах
систсм «Волrа» и УСЭППА, ззrрязненность сжатоrо Боздуха. Пр!! этом следует
пметь 13 внду, что заrрязнеll!lЯ поступают в СУ в основном по l(аН<lлам питании,
а в струйные СУ и по !(<lиаЛ<lМ управлении от датчиков, конечных выключателей
и т. П. И подсасываются пз О!(ружающей среды самими эт:мента iII. Для этих
СУ необходима тонкая очистка и осушка питающсrо воздуха, изоляция струйпых
эЛементов от окружающеЙ среды, фИЛЫр<lЦИЯ воздуха, поступающеrо от струй
ных входных устройств (датчиков и др.).
Струйные элементы СIIстемы «Волrа» позволяют производить межэлементную
коммутацию с помощью каналов, выполненных в монтажной плате, ИШI rибкими
трубками. Несмотря на то, что межэлементная коммутация с помощью каналов
обладает рядом преимуществ, применение TaKoro способа монтажа сннжаtт на-
дежность лоrическоrо блока. Наличие в каналах <, п- и f-образных переходов
повышает их сопротив.'Iение, а наличие уплотнительных крышек увеличивает ве-
роятность возникновения перетечек между каналамн. Применение межэлементной
коммутации rибкими трубками устраняет указанные недостатки.
Состояние триrrера, реаЛИЗОВ<lнноrо на элементах системы «ВО.1[а», при
подаче питания непредсказуемо, поэтому в схеме должна быть предусмотрена бло-
кировка, препятствующая самопроизвольному включению исполнительных
устройств. Триrrер, реализованиый на элементах УСЭППА, а также на аппаратуре
BbIcoKoro давления по схеме, изображенной на рис. 10.27, б, после отключеНИЯ
питания возвращается в исходное положеиие (отключается).
При переключении трехмембранноrо реле возникает «короткое замыкание»,
т. е. сообщение питающеrо, выходноrо и атмосферноrо кана.10В, что в некоторых
случаях может нарушить работу СУ.
10.7. ПРИМЕРЫ ТИПОВЫХ ПНЕВМАТИЧЕСI(ИХ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
1/
I
Схема управ.1ения ци.1ШЦрОМ по конечному ПО.'IОЖСIlfJЮ (рис. 10.29) обеспеЧНll<lет
работу в ручном и автоматическом режимах при выполненип разрешающих усло-
вий (блокировок). С помощыо тумблера 1 устанаВЛИВ<lется режим работы руч-
ной или автоматический. При автоматическоЙ работе сжатый воздух подводится
к конечным вклюЧателям 2 (1) и 2 (2), которые через клапаны ИЛИ .3 (1) и 3 (2)
дают сиrНRЛЫ па переключенне пневмораспределителя 4 при достижении штоком
цилиндра 5 соответствующеrо конечноrо положения. Кроме Toro, сиrнал от конеч-
lIoro выключателя 2 (1) подается через пневмораспределители 6 (1) ...,6 (п),
представляющие собоЙ ячеЙку блокировок. Автоматическая работа схемы ВО3МОl!ша
301
5
Рис. 10.29. Схема управ.ТJСНИЯ ЦИЛИНДf)пм ПО I{онечному положению
только в том случае, KoriIa условия блокировок выполнены, т. е. распредели-
Те.'IИ 6 (п, ..., 6 (п) включены. ПrН нарушении условий блокировки шток цилин-
дра 5 останавливается во втянутом положении. При восстановлении условий бло-
кировки автоматическая работа схемы возобнов.'Iяется. Прн переключении тум-
блера 1 на ручной режим работы сжатый воздух подается в кнопки 7 (1) и 7 (2),
с помощью которых через клапаны И,'lИ 3 (1) и 3 (2) осуществляется управление
распределителем 4, а следовательно, и цилиндром 5. Индика10р 8 показывает
режим работы схемы.
На рис. 10.30 приведена схема управления цилиндром по давлению. При
включении тумблера 1 возду'( поступает через конечный ВЫК.'Iючатель 2 (шток
втянут и выключатеЛЬ включен) к распределителю 3, который переключается,
и шток цилиндра 4 выдвиrается. KoriIa давлеНие в Поршневой полости цилиндра
(а следовательно, и усил!!е на штоке) достиrает задаННоrо значения срабатывает
пневмоклапаи последовательности 5, выходной сиrна.'I KOToporo через распреде-
литель 6 переключает распреде,'Iитель 3 и шток втяrивается. Если тумблер 1
включен, то продолжается работа в автоматическом режиме. При ВЫКЛЮчеиии
тумблера 1 шток останавливается во втянутом положении. Если клапаи последо-
вательности не обеспечиваеr необходимой МОЩности выходноrо сиrнаJlа, то для
умеиьшеиия времени срабатывания, особенно при ДJ!ИННЫХ трубопроводах и
большом объеме управляющеЙ
полосrи распреде,'Iите.'IЯ 3, це-
лесообразно применять усили-
тель МОЩНости. Роль усилителя
выполняет распределитель 6.
На рис. 10.31 приведена
Схема управления цилиндром по
конечному положению, обеспе-
чивающая работу в автоматиче-
СКОМ режимс с выстоем штока
в конце хо;,а. При включснии
тумблера 1 сжа1ЫЙ воздух
пройдя через включенный ко-
нечный выключате.'IЬ 2 (1) пе-
реключает распределитель 3,
шток цилиндра 4 выдвиr ается
jJ
!
302
Рис. 10.30. Схема управления ' H-
линдром ПО давлению
Рис. 10.31. Схема управления
цилиндром по конечному П()Л()
:>кению с выстоем штока в конце
хода
Рнс. 10.32. Схема управления
руКОЙ манипулятора, реализо
ванная на элементах BbIcoKoro
давления:
1, 2. 3 ВХОДЫ ОТ , задающеrо
устройства; }'. 2 u ВЬ.IХОДЫ
К задающему УСТРОIIСТВУ, 4
ЭЛt'меНтЫ блокировок; 5 ци
ЛННДР ВЫДВlIжеНIIЯ руки; 6
ЦИЛИНДР захвата... детали; 7
ЦИЛИНДР подъема. руки
Lf
5
2(2)
r
I
I
I
'f
2'
1 '
303
6
5
z
J
ч-
2'
Риr. 1(,'.33. Схема упраВДСJ-IИЯ РУIЮЙ манипулятора, реалИЗ0ваниан на струйных элементах:
1. 2, 3 ВХОДЫ от заДающсrо YCTpoikTRa; 1'. 2' Выхоцы К заДающеМу устройству;
4 ВХОД от схемы выстаDКи триrrеров; 5 ':IлемеllТЫ блокировок; б ЦИЛИНДР ВЫДВИ
Жения руки; 7 ЦИЛНИДР заХвата детали; 8 цилиндр подьема руки
и включает конечный выключатель 2 (2). Сжатый воздух поступает иа Bpe
меиное устройство 5, выходной Сиrна.'r KOToporo переключает распределитель 3.
Клапан последовательности, оБЛадающий релейной характеристикой, и распре-
де.'lитеЛь усилитель мощностн следует ВlШЮЧ31Ъ в схему времени6rо устрой-
ства при повышеиных требоваш;ях к точности выдержки времени. В остальных
случаях выход емкости BpCMeHHoro устройства с целью сокращения числа аппа-
ратов целесообразно соеюlНЯТЬ непосредственно с управляющеЙ полостью рас-
пределителя 3.
На рнс. 10.32IJР;IВ?Д Н3 схема управления рукой манипулятора, обслуживаю-
щеrо автомаТИЗИРОВ3!IIrыи объект и реализованная на элементах BbfCoKoro давле-
ния. Схема управлення обеспечивает выпо.'rненне следующей последовательности.
При подаче снrнала 1 от задающеrо устроЙства (например, штекерной панели)
и при ВЫПОJШСНИИ условий блокировкн происходят ВLщвижение руки, захвзт
детали и подъем руки с J(ета. ью, после чеI'О выдается сиrнал l' на переключенне
задающеrо устроЙства на следующиЙ такт. При ПО:1вле!IIНf командно)'о сиrнала 2
от задающеrо устройства происходят ВТirrшзапие рука, онускание руки, разжим
детат1 11 выдача С!1r1Iала 2' на нереключепие заДiJющеrо устройства на очередной
ТйКТ. Сиrнал 3 от за;\:iющеrо устройства ВК.1ючаrт эп, нрерывая сиrна. 2'.
304
C::
Для определенноrо класса СУ применеиие аппаратуры BbIcOKoro давления
позволяет значительно сократить общее число элементов в схеме. В качестве
примера на рис. 10.33 приведена схема управления рукой манипулятора, реали-
зующая тот же цикл, что и схема на рис. 10.32, ио построенная на технике иизкоrо
давления (струйной технике). В этом случае общее число аппаратов (исключая
цилиндры и управляющие !fМИ распределители, имеющие в большинстве случаев
достаточно большой условныЙ проход) увеличилось с 11 до 28.
На рис. 10.34 приведена схема управления манипулятором с контролем цикла
по времеии, используемая, иапример, для подачи заrотовок в штамповое простран-
ство однокривошипных ЛИСТОштамповочиых прессов.
Схема обеспечивает управление в наладочном (ручном). полуавтоматическом
и автоматическом режимах цилиндрами, приводящими в деЙствие руку и захват,
а также требуемую последовательиость работы пресса и приспособлений, на ис-
полнительные механизмы которых командиые сиrналы подаются от КОММутациои-
ной панели. При втоматическом или полуавтоматическом режиме работы от [ене-
ратора импульсов чере:з определенные промежутки времени поступают сиrналы
установлениой длительности (величина времениь\х параметров реrулируется дрос-
селями с обратным клапаном и является постоянной для всех тактов) на" обеrаю-
щее устройство. Обеrающее устройство последовательио подает сжатый воздух
к тактовым входам коммутациошюй панелн, выходные сиrналы от которой в со-
оrветствии с :заданным аЛI'ОрИТМОМ работы подаются к механизмам и устройствам,
работающим в данном такте. Если требуется проверка положения исполнительных
механизмов, зю'отовок и т. П., ТО В соответствующем такте сиrиал от обеrающеrо
устройства поступает на конечный выключатель, опре;JеляющиЙ, например, пра-
вильность положен!!я заrотовкн н т. п. Если условия б.'roкировки выполнены, то
сиrнал через конеЧНЬfI! выключатель поступает на коммутационную паиель и ра-
бота схемы продолжается.
В противном случае [енератор выключается, при этом воздух под давле
нием иа очередной вход КО:\lмутациоюroй панели не поступает, и работа схемы оста-
иавливается. Работа возобновится после восстановления условий блокировки и
иажатия кнопки <U1YCK». Проrрамма работы на коммутационной панели иаби-
ра('тся пересоединением трубок, с помощью штекеров и т. п.
Схема обеrающеrо устройства (на 20 тактов) приведена на рис. 10.35. В исход-
иом состоянии воздух под давлением подается на BbrXOjl обозначеииый цифрой О.
Остальные выходы соедииены с атмосферой. При подаче каждоrо очерсдноrо сиr-
нала иа вход триrrера со счетны ! входом (от [енератора импульсов) сиrнал с пре-
ДЫдущеrо ВЫхода снимается и подается на очередной выход. Схема работает по
замкнутому циклу, так как при IIоступлении сиrналов от reHepaTopa после 19-ro
выхода ВК.'lючается нулевой выход и Т. д. При подаче сиrиала на вход ХО
«устаиовка О» И при отсутствни сиrнала от reHepaTopa CXe\Ia из любоrо состоя-
ния возвращаетсп в исходное.
В ПСУ дЛЯ счета импульсов прнменяют двоичные счетчики, которые бывают
трех типов; суммирующие, вычитающие и реверсивные. Реверсивные счетчики
сбеснечивают автоматическое измеиеиие иаправления счета.
Двоичные счетчики состоят из одинаковых последовательно соединенных под-
схем (рис. 1 0.36) разрядов счетчика, соответствующих разрядам двоичноrо
числа, представленноrо на выхоцах счетчика как результат подсчета импульсов.
Разряд счетчика содержит триrrер со счетным входом.
Состояния выходов Zl ZЗ суммирующеrо счетчика в зависимости от количе-
ства импульсов, ПОСТУПИВШИХ на счетный вход, приведены в табл. 10.18.
Таблица 10.18
Состояние ВЫХОДОВ
I I I I I I I I
ВХОД о 1 2 3 4 5 G 7
z, О 1 О 1 I о 1 О I
ВЫХОД Z, О О 1 1 О О 1 1
z, О О О О 1 1 1 1
305
:: I
ct ю:: ;
",S; :I!
H :!
и.i:' I
'"""
I "'- .......
.... cv ..
H g
o.
u o..t!::
I I t:
r--.. t!::
tI:: ..; =
jз. ;
S
';c: 0.0.
o..o.. t:::1::{
1:: ';!:;
:!J :I:
О!:::: d) '5
g ;
"'''':': I
r; I ""
:::s:: C):t.......
е . ::t
s
;J
1"'::1'> .а
o
,. L.-. О О
.. O a:I r...
$ g t;
8. ::t8.
8. = f-o
= 5 '5
... I
..... ;:..10
:r: g.
:s: ф С\3Щ
:: f-o '''1-. О
=- S2 t:::
:Е i2 о 01
;2 t-..
Q :а aJ 0...........
:; t=
:s: :а I;::::E u:::s::
u ;: б:
a; d)
5f-oo.
Q, JO:S;b
О '- "'-
11.0 ro
o-. O
;s:: ::r f-o t::: ......
o.
g
';:::; щ w a:I I :s:;::t
::.: Ф:t: с\3 t:; О
:с 0....... C\.j ::: i::
t::;:):::.....;:t о..
;2 g I ::t
Q, о о ;s::
С: '- I '" "" "
з ;s::......
e :;
O. !
<;,J ::: u ro
:::S:: u g: u t:::
5 o ;>'t!::ro.
g5;
J I S 85
....t...... a
",'
'"
/,,, ./'
I \Ч;;
\..._..,,/:-
'<> " I
+
t
+
+
+
+
+
t/
/
/
/
/
I
I
':::;
""
306
'<>
"
""
'"
'"
...
u
''''
о
"'-
...
"
»
о
'-
d)
3'
52
'"
'-
d)
'"
о
'"
:Е
d)
'"
u
.,.;
""
Q
<>-
"
;s:
""
...,
'<-.,
с:о
1.
307
s
rлава 11
ДИНАМИЧЕСI(ИЕ РАСЧЕТЫ
ПНЕВМАТИЧЕСI(ИХ
ПРИВОДОВ И УСТРОЙСТВ
11
Рис. 10.36. Схема двоичноrо
счетчика:
z и z взаимно инверсные
ВЫХОДЫ триrrеров; х счет-
ный вход счетчика (н триr-
repa); S ВХОД для уста-
новки на выхоце 1 сиrнзла
равно!'о 1; R ВХОД Для ус-
таНО8КН сиr.нала. раШIOI О О
х
J?
Zt
ZJ
в вычитающем счетчике необходимо для соединення со счетным входом по-
следующеrо триrrера ИСПО,1ьзовать тот выход предыдущеrо триrrера, на котором
представляется результат счета.
Реверсивные Счетчики содержат в каждом разряде кроме триrrера со счет-
H&IM входом дополJште.%ны!e устройства, которые позволяют автоматнчески из-
менять направление счета.
СIIИСОК .'1lITCPATYPbI
ПнеВЛlатические еиете IЫ .[ашнн СОСтоят из различных устроЙств, которые по
ФУНКI\lIоиаЛЬНО;l1У назначению рекомендуется разд('. ять па непотIнтельные,
распредС'.'!Ительные и упр"плшощие [1 5].
К. uсполнитеЛЬНbl.И устройства;lI относятся IшеВ;lюдвнrатст1 IЮрШIIеВОI'О,
мембранноrо и друrих типов.
К. распределительным устройс] вам 01iЮСЯТСЯ l!невмоышараты, предназна-
чеI!!lые для изменения напраВЛ<'fтя рабочей среды в дпух или бо.1ее пнеВ IO. И!fИЯХ
в заВИСИ;lIОСТИ от внешнеrо управляющеrо воздеЙств!!я. Наиболее часто npI!\1e-
няются ЗОЛОТНI!ковые, К.тапанные и "ре.новые распределитетI, "оторые упршляют
пневмодrшrатеЛЯМII.
Распределительные устройства, в свою очередь, приводятся в действие
управляющими устройствами, СВЯЗИ котсрых с оператором, IIсполните,тьными уст-
ройствами и между собой обеспечивают выполнение заданнOI-О цикла. В роли уп-
рШJJIЯЮЩИХ устройств В системах управ.тения обычно применяlОТ распределители
небольших размеров с различны ;и вида;lШ управления, мембрar:нь!е Шlевмореле,
раЗ.lичные лоrические элементы и др.
Несмотря на разное функциональное назначение, все эти устройсша имеют
полости, заполняе,\lые сжаТЫ!,1 воздухом, под дав,теНИБI коroрото переыещаются
поршни, мембраиы, золотники, клапаны и друrие твердые тела. Пневыолинии
(трубопроводы, соединения, каналы монтажно коммутационннх устройств) также
можно рассматривать как полости, объемы которых эквивалентны объемам этих
пневмолиний.
Для удобства в дальнейше:\! все твердые подвижные тела ппевмоустройств
будем называть поршнями, а распределители, .10rические элементы, пневмореле
и т. п. управляющими устройствами.
Так как характер и время Пере Iещения поршней зависит от тер\lОдинамиче-
ских процессов, ПрОТЕКёЮЩИХ в ПО. остях пневматических устройств, То целе-
сообразно рассмотреть отдеЛьно полости основных типов и ПР!iвести расчетные
зависимости для опреде.lения времени срабатывания устройств различнцх типов
и вели'!ИнЬ! давления воздуха в их полостях.
ПОЛОСТ!! В общем случае яв. ЯЮТСЯ ПОЛОСТЯ\IИ переменноrо объема вследствие
движения поршн<:Й. Однако в частных случаях, КоrДiJ можно прснебречь вре\!енем
движения портня по сравнению с временем нарастания давления (например, в за-
ЖИ"IНых I\Илиндрах), полоСТЬ можно рассматрищlТЬ как 110ЛОС,;,Ь ПОСТОЯI!ноrо
объема. По. ости всех пневмоустроiiств п:чеют поеТОRI!ИЫЙ объем до начала движе-
ния ПОР!lJ!!Я (в подrотовительный период) и после око!:чання движения (в заключи-
те,1ЬНЫЙ период). Поэтому рассмотри:.! термодина;lшческие процесс н в полостях
как перемеНIIOI'Q, так и !!ОСтоянноrо объема.
Полость может И\1еть один или иесколько Входов и вых()дов и,ти быть изоли-
рошша в определенные ннтервалы времени; на входе r. ПОЛОСТЬ может быть уста-
НОВ.тен дроссе.1Ь. Такнм образом, полости устройств \юrут иметь различную струк-
туру. п coolBeTC fBrIII с которой сЛ<'дует применя [ь те 11Ю! иные раС!lпнЬ!е rpпрчулы.
1. Баранов С. И. Синтез микропроrраММI:bIХ автоматов. Л.: ЭнерrИII. 19Н. 216 с.
2. rерц Р.. в., 3енченко в. П., КреЙIIНН r. в. СНIIТ З пневматическнх приводов. М.:
Ма ш>:ностроенне, 1966. 212 с.
3. rоrрИl.Jиани r. В. ПненмаТ!lческис командные УСТроЙстnа Д 'IН управления TeXHo.;10
rическими Машинами. Вестник машиностроения, 1975, J\1"2 8, с. 13 16.
4. Келлерман ю. и. о синтезе Iiневматических систем упраI ления. заданных па
я 'ыке ЯРУС. В кн.: ПllевУ.атика 11 rидравлико. Вып. 4. М.: Машнностроение, 1977.
с. 1 08 1l2.
5. Ке,lлерма" Ю. Н., Черкашенко М. В. К МlIннмнзацин структуры пневматических
сИстем управлеиня. Приборы и СИСтемы управлеиия. 1978. Н, 1, с. 27 28.
6. Лазарев в. r., Пнйль Е. И. Сннтез управляющих автоматов. М.: Энерrия, 1970.
400 с.
7. Элементы и устройства пневмоаВТО!о.Н1:ТНКII BbIcOKorO дапленнн. Каталоr спра
вочннк. М.: 1973,67 с. (НИИМАШ).
8. Юдицкий С. А., Таrаевская А. А.. Ефремова Т. К.. ArpereTHoe построеине пнев-
матнческнх снстем управ.оения. М.: ЭиеРПIЯ, 1973. 112 С.
309
В этих формулах не учитывается теплообмен с окружающей средой н приняты
допущення, обычные при расчете пневмоприводов [1, 3]; во всех формулах ис-
пользуется абсолютное давление.
Применяемый далее термин «давление В маrистрали» означает величину дав-
ления сжатоrо воздуха, обеспечи.ваемую настройкой редукционноrо клапаиа,
установлениоrо на входе в даиныи пневмопривод или систему управления.
5 ./0 /5 20 t.
й)
/2
11.1. УСТРОЙСТВА С ПОЛОСТЯМИ постоянноrо ОБЪЕМА
200 чао боа ваа юаа t
О)
Полость с одним входом без дросселя (рис. 11.1). Воздух под давлением маrи-
страли Рм поступает в полость при срабатываиии управляющеrо устройства, не
показанноrо на рисунке. В момент, коrда давление достиrает давления Рд. пор-
шень начинает двиrаться. Рассмотрим время изменения давления от величины Ра
(давление окружающ й среды) до Вс.'Iнчины РД' не учитывая ВрБIЯ t 1 срабатывания
управляющеrо устроиства и время t 2 распространения волны давления от устрой-
ства до полости.
Время наполнения полости до заданноrо давления сжатоrо воздуха [1]
Рис. 11.3. Завнснмость коэффициента расхода от коэффнциеита сопротнвлеиия трубо-
провода:
а для малых зиачеиий;: б Для большиХ знаЧениЙ Ь
t з 3,62.10 3+ ['Ч'1 (а 2 ) 'Ч'1 (а 1 )),
' ут
(11.1)
Коэффициент сопротпвления [3]
Лпрlт!2dт, (11.3)
[де [т длина трубы; d T внутренниЙ диаметр трубы; Л ПР приведенный
коэффпциеит трения, принимающий значения в пределах O,Ol O,04 в зависимости
от шероховатости стенок, диаметра и материала трубы [1 ,З].
Объем V т подводящеrо трубопровода определяют по длине трубы от управляю-
щеrо устройства до полости V 1 .
Эффективную площадь f трубопровода определяют по длине трубы от управ-
ляющеrо устройства до полости, а также по длине трубы на входе в управляющее
устройство.
Обь!чно в начале процесса наполнения маrистра.'IИ сжатым воздухом а 1
аа Ра!Рм (rде Ра давленпе окружающей среды), а в конце процесса а 2
ад Рд!Рм (rде Рд давление в момент начала движения поршня).
ФОРМУ,'Iу (11.1) используют при определении длительности подrотовитeJIЬ-
Horo и заключительноrо периода работы различных пневматических устройств
(цилиндров, распределителей, лоrических элементов и др.) и при определеиии вре-
мени наПО,'IнеНI1Я различных е:vrкостей ПОСТОЯ!fноrо объема (полостей времеии61Х
устройств, ресиверов и др.).
Критический массовый расход воздуха из маrистрали при надкрнтическом
режиме истечения, т. е. при Р!Рм < а. 0,5288
G 'Э 1/
* 1 у . т рм<р (а*) r (k 1) RT м '
(11.4)
rде V o V 1 + V T ; а 1 Рl!РМ; а 2 . Р2/РМ; V 1 и V T объем собственно полоСтИ
и трубопровода, м 3 ; Рl и Р2 начальное и конечное абсолютное давление воздуха
в полости; Рм абсолютное давление в маrистрали; f T суммарная эффектив-
ная. площадь проходноrо сечения управляющеrо устройства и трубопровода
в м 2 ; 'Ч'1 (а) функция давления, значения которой можно найти по rрафику на
рис. 11.2.
Суммарную эффективную площадь определяют из уравнепия
fЭ 1 '3
f' у т
УТ -V"(t )2+ (f )2'
( 11.2)
-, f '
[де t у и т эффективная площадь проходноrо сечеНИЯ.управляющеrо устройства,
YCTaHOB,'IeHHOrO иа входе трубопровода, и трубопровода f f.'Tf T ; .
flT коэффициент расхода трубопровода, который можно найти по rрафику на
рис. 11.3 в зависимости от коэффициента сопротивлеиия .
а
. Рм'
<р (а.) V a:/ k a k+l)/" 0,2588,
.f3 V r
{ \
, ,
I . 1
I р, v,
O
rде k 1,4 показатель адиабаты; R 287 Дж!(кr.К) rазовая постоянная;
т м температура воздуха в маrистрали, К; Р. критическое давление; Р
текущее давление.
При Ты 293 К (200 С) критический массовыЙ расход
О* O,00236t T Р м ,
rде О. в Kr/c, f T в м 2 , Р М В Па.
Расход воздуха из маrистра.1И при подкритичес<ом режиме истечения, т. е.
при 0,5288 < а < 1:
1/1:(0) 1/1,(0)
0,9
Рис. 11.1. Полость ПОСТОЯIIИОI о объема с од-
ННМ 8ХОДОМ
а,В
О м .. о ,156 f T Р м <[) (а) / V т м '
,де <р (а) ;/ a 21k a(k+l)/k;
( 11.5)
Рис. 11.2, Функции даВТIСНИfi про lIаПОЛllе
НИИ ПОЛОСТI- Ч 1 (о) И при Нсте'lеНИИ из по
лостн \!J. (а)
0,7
0,2 0,'+ о,б 0,8 6
K/ rR О, 156,
I
K 1 --т=т;
а Р/Рм'
310
311
0,/0
'\
I 1\
[\
\
р"с. 11.4. Расходная Функцня qJ (а)
При Л 20 и ад:> (аа +,-0,1) коэффициеит
А 1
V 1 + 02
f(J(б)
0,259
0,25
0,05
РМ
.
V r
\
,
\ УТ JJ .
, I Р, V, i
Величиной присоединенных объема V1' и СОПРОТИВJlения f 1' можно пренебречь,
если при заданных О и ад значение Л лежит ниже соответствующей штриховой
кривой, показанной на рис. 11.7, а; в этом случае можно принимать V, == VI
И f == f . Это может быть, например, котда объем трубопровода значительно
меньше объема полости, а эффективная площадь f T намното больше f . В тех
случаях, котда значение Л JI€ЖИТ выше ССОТЕетствукщей сr:ЛС!LНСЙ кривой
(рис. 11.7, а), значение f можно Не учитывать и принять V э == V j + V, и f ==
== f T' Поrрешность, вызваниая этими допущениями, не превышает 10%. Это
имеет место при объемах трубопровода ббльших, чем объем полости, н при условии,
что определяющим является сопротивление трубы.
Давдение сжатоrо воздуха в полости находят по формулам (11.6) и (11.7),
в которые вместо V o подставляют V э из формулы (11.9).
При определении расхода воздуха по формулам (11.5) и (11.4) следует вместо
f 'T подставить f из формулы (11.10).
0,20
Рнс. 11.5. Полость ПОСТояНнон) объема
с дросселем на входе
0,/5
О
0,2 0,11 0,6 0,8 6
Значения расходной функции qJ (о) даны в приложении к моноrрафии [3],
а также на рис. 11.4.
При ТМ == 293 К. расход О,.! == 0,00912 f TPMqJ (а).
Давление с жатоrо воздуха при наполнении полости в момент времени t [ 1]:
при надкритическом режиме
k
Р == V O*RTMt;
о
при подкритическом режиме
k
dp==VOMRTMdt. (11.7)
о
Полость с дросселем на входе (рис. 11.5). Наполнение полости сжатым воз-
духом происходит через дроссель.
Время наполнеиия полости до задаиноrо давления
V э
t з == 3,62.10 3 [1/'1 (a z ) 1/)1 (а 1 )]. (11.8)
f;
(11.6)
А
1,5
\
\
I \
\
\ A 100 30 104 21<=1
\ \ \ \
1'-....
.....
А
1,2
\
\ ,\
\'
\ \.' A 100 3ОШ42А=!
--..J
...... .......
f'-.
. 1,4
1,0
1,2
0,8
1,0
0,5
ФОРi\lула (11.8) от:шчается от формулы (11.1) тем, что в ней используются экви-
валентный объем V э и эквивалентная эффективиая, ЦJlощадь {:
(],8
(],4
0,5
0,2
V, == V 1 + А V T ;
fЭ == l f T ,
, '(и ? + ит?
(11.9)
Рнс. 11.6. Коэффнцненты А
прнведення объемов прн на-
полненнн полостн (О'а o, 2): 8,4
а Q 1; б Q 2; А
в Q 4; е Q 10
11)
О
(11.10)
о)
1,0
I
\
.\
\ 1.=100 JOl04? 1.=1
"- "-. 111
"" --..;:: t---J.'
....... r---r--.
А
1,0
\ 1.=100 30 1 4 2 А=1
"- \ 1\\\ 11 j
'-."'-1
(],4
8,5
z)
(},8
60
rде А коэффициент приведения объемов; { эффективная площадь сечения
дросселя.
Коэффициент А приведения объемов [5] определяют по rрафикам рис. 11.6,
построенны:.! при аl == аа == 0,2 и а2 == ад для различных значениЙ безразмерноrо
объема Л н безразмерноrо сопротивления о:
Л V1'. O = f 1' .
= ' f
Коэффицпен r А ,южно также определить в интервалах изменения О == 0,3
10. Л == 0,5 100, аа"'" 0,1 0,5. ад от (аа + 0,05) до 0,95 по следующей фор-
ЩJIC' [5]:
А 1 0.12 + 0,020 + 0,093[ aд 1 , [4 ()4 ( )]
, ,1 , а)! аа.
V l + 02 (Jд[Л+о,148(0 1,35)2]
8,8
0,8
0,5
8,5
( 11. 11 )
О,?
0,4
0,2
0,2
О
0,2
f!,4
0,5
11)
0,8
60 о
0,2
312
313
I /
I /
I
I /
1/
I / ./
I 1/ J
J
/
I I V
1/
/ J V
/ /'
/
/ / / ......... .....
/ / // ./ V
,;" .....
// J/ ....-" .....
/ // .........
N
J}
85
ВО
75
70
55
50
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
7
7
р 1 2 3 4-
/
1
/
/
/
1/
1
1/
I
11
/
.....
/ ,,- '"
....
/' ..... ..... .......
/' V
/ // с::а ::;00--
Коэффициент сопротивления трубопровода длнноЙ lт IТ1 + IТ2 по формуле (11.3)
i; Лпрl т 0.03 (2 + 1) 45
и т 2'0.01 ' .
Коэффнцнент p cxoдa трубопровода длнноЙ 3 м по рис. 11.3, а Il T 0,335;
эффективная площадь сечення трубопровода
э 4 6
fT IlTfT 0,335'0,785.10 26,3.10 м'
эффектнвная площадь сечення лнннн с учетом распределителя по формуле \11.2)
э э
f\ f y f1' 52,5. 26,3 10 6 23,Б .10 6 м 2 ;
У V(f )2+ (f Y У52,5'+26,3'
объем нанолняе"ой части трубопровода
VT frIT2 O,785'10 '.2 157.10 ' м';
безразмерное давленне в начале н конце процесса
и . и Ра 0 2'
1 а р;; 0,5 . ,
0,35 О 7
и2 ид 0,5 "
Функцни давлення по рнс.
параметры присоедииеНl!оrо
V T 157.10 '
A 1I,"" 45.10 ' 3.49
11.2Ч1,(и,) О,2 н Ч11(и,) О,704;
объема н сопротнвленн я по формуле
э
fYT 23.5.10 '
н Q ff: =" 23,5.10 ' 1.0.
(11.11 )
По рнс. 11.7, а определяем, что при Q 1 значенне А 3,49 леЖНт выше сплошной
крнвой, соответствующей и д 0,7, н. следовательно, прн нспользованнн формулы (11.8)
э э
моЖно прннять V э V 1 + V T и f э f yT ' Тоеда время нарастання давлення от и, до и,
l' + V
t з 3,62.10 3 1 Э Т [Ф1 (ид) Ч1 1 (и а )]
f YT
з (45 + 1Б7)10 ' с 3
.3,62.10 23,5.10 ' (0.7 O.2) 1D,7'10 с.
7 8 g Q
Полость с ОДНИМ ВЫХОДОМ без дросселя (рис. 11.8, а). Пренебреrая време-
нем ti срабатывания управляющеrо устройства и временем t распространения
волны давления, опредР-ЛИМ время истечения из полости до заданноrо давления [1]
t 2,53.10 2 f Tcr 1)/2k ['i'2 ( : ) 'Р2 ( : )] ,
(11.12)
Рис. 11.7. rрафики для определения rраииц влияния присоединенных объема и СОПРОТИВJlе-
ния в ЛИНИИ управления:
а наПОЛНение; б ИСТечение
П Р н м е р 1. Определнть время наполнения воздухом до давлен н я Р д 0,35 МПа
полости пнеВМОЦНЛИIfдра С начальным объемом V 1 == 45. 10 6 м 3 , упраВляемоrо ОТ ПНеВМО-
распределнтеля с эффектнвной площадью проходноrо сечення f 52,5. 1 o . м'. Внутрен'
ннй днаметр трубопровода d T 0,01 м, длнна трубопровода между распределнтелем н цн-
лнндром 11'2 2 м, длнна трубопровода на входе в распреде.lитель IТ1 1 м. На входе
в полость установлен дроссель с эффектнвной площадью f 23.5. 10 ' м'. Прнведенный
коэффнцнент потерь в трубе Л пр 0,03. Давлен не в маrнстрали Р М 0,5 МПа.
ПЛОЩаДЬ сечення трубы
f1' O,785di 0,785.0,012 o,785'10 4 м 2 .
314
rде 'i'2 (cr) функция давления, значения которой определяют по rрафику рис. 11.2,
Остальные параметры см. на с. 310.
1 1 lt :
I P,v,
, "
о)
V r f yr
J J Ра
I I ..........;>
p,v,
V r f yr п
I I "а
II
./ а)
Рнс. 11.8. Полость постоянноrо объема с одиим ВЫХОДом:
а без дросселя на выходе; б с дросселем на выходе
315
Формулу (11.12) ИСПОЛЬЗУЮf при опреде.leIlИИ длительности подrотовит ль-
Horo и заключительноrо периодов раб()ты различных ПlIевматических устронств
и времени истечеиия сжатоrо воздуха из различных емкостей постояиноrо объема
(ПО.'IOстеii вре lеины1x устройств, ресиверов и др.).
Обычно при опреДeJIенин подrотовите.'!ЬНоrо периода устройств а 1 1 и
а 2 а;, rде (J безразмерное даВ.lIение в начале движения в полости выхлопа.
При расчете пневмоцилиндров и друrих устройств следует ПО 1НИТЬ, что на-
чальный объем прН истечении больше начальноrо объема при наполнении На ве-
личину Fs, rде F площадь поршня, s ero ход.
Массовый расход воздуха из полости
G == О 156 f 3 Р a(k I)/2kт ( a )/V "T (11.13)
) ут М а '11 м ,
r'де !Рl (а) !Р (аа/а)/(аа/а) (k+O/2k .
При Т м 293 К
G O,00912f TPMa k+1)/2k(Pl (а),
rде G в Kr!c, T T в м 2 , Р М в Па.
Дав.lение сжатоrо воздуха при истечении из полостн постоянноrо объема [1]
щей штриховой кривой, показаиноi! на рис. 11.7, б; в Этом случае можно прини-
мать V V 1 И { { . Коrда значение А лежит выше соответствующей сплош-
ной кривой можно не учитывать величину T и прииимать Vэ V 1 + VT и T ==
== T T' Поrрешность, вызванная этими допущениями, не превышает 10%.
При определении расхода воздуха по q;ормуле (11.13) следует вместо T T
подставитъ значение T , полученное из формулы (11.10), а при определеиии дав-
ления по формуле (ll.14).BMecTo V подставить V нз (11./6).
11 Р в м е р 2. Опредеш1ТЬ время паД IШЯ давления от Р м до Р д в полоеТII пневмо-
цилиндра при истечении ИЗ нее C}E.3Toro воздуха через линию с параметрами, приведен
вымн в примере 1. ЭффеКТНВllая площадь дросселя на выходе нз поЛОСТи f 12. 10 ' м'.
Объем ПОЛОСТII V{ 1615. 10 ' м'. Давление в маrистрали Р М 0,5 МПа, давленне
в Ha'la.1e двнжrllИЯ Рд 0,25 МПа.
Козффнц;,ент сопротнвлення трубопровода ДЛНноЙ [1'2 по форму.1е (11.а)
ПР[Т2 0.03.2
3'
2d T 2.0,01 ,
dp == kR G dt,
V o
(11.14)
иаходнм ко,ФФицнент расхода трубопровода по Рис. ! 13 f'T 0,38;
в
I
i /1=190 "О 104 2/1=1
! i\ \ /
, -
-.. .r
.
v
8
L А=1GО JO 1042 A 1 j
j I
V
\
p /
y У
---.:;. i/
V
./
причем значение G подставляют из формулы (11./3), имея в виду, что расход воз-
духа будет пере еННЫ\l как при подкрнтичеСКО 1, так и при надкритическом ре-
жи !зх [3].
Полость с дросселем иа выходе (рис. 11.8, б). Истечение воздуха из полости
в атмосферу происходит через дроссель. Время истечения воздуха из полости до за-
даН!Юl'О дав.пения
t == 2,53.10 2 IЭа(k ;)/2k ['lJ2 ( : ) 'lJ2 ( : )] . (11.15)
э а
В формуле (11.15), в отличие от (11.12), используются эквивалентный объем v;
и эквивалеитная эффективная площадь Т;
1,0
0,5
0,9
S
0,8
0,4
р'7
O,J
0,5
0,2
V ==Vl+BVT' (11.16)
Коэффициеит В приведения объемов [5] опrеделяется по rрафика
(рис. 11.9), построениы ! при аа == 02' а 1 1, а 2 == ад д.1Я различных значении
безразмерноrо объема А и безрззмерноrо сопротивлеиия Q. Как и при Наполне-
иии полости, А и Q определяют по формулам (11.11).
Коэффициент В можно определить в интервалах изменеиия Q 0,3+ 10,
А О 5 100 а О 1 О 5 а' от ( а а + 0,05 ) до 0,95 и по формуле [5]
). , а ' "Д
Рис. 11.9. Коэффициент В
прнведеиия объемов при ис-
течении из полости (О'а "='.
0,2):
a a 1' б. а 2' B
Q 4; е':" Q 10 .
0/
0,1
а)
о)
0,4
/1=100 "О 10 42 А=! I
/'
/ -"
. 1.....--,/
8
o,s
0,1
0,1
r I
/1=100 "р 10 2 /1=1 .у
в
D,S
0,4
1 o,143a + 0,036a Q +, 0,07Q r ( , ) J
В== JЛt8,78 l aд .
V l +Q2 A+o,17(Q I,67)2 -
При А:;;.. 20, a < 0,9 коэффициеит
1
B _
V 1 +Q2
р']
0,3
0,2
0,2
Ве.'!НЧЮlOЙ присоеДИlIенных объема V T и сопротивления пт можно пренеб-
речь, еc.r1И при заданных значениях Q и a значение А лежит ииже соответствую-
О
0,2
0,4
0,5
8)
О,В
6;
о
'. .
о"
(,.,'...
0,5
z)
0,8
6;
I
310
317
f;
Рн.
Ра
V r f/r
Р, V,
f
а)
О)
Рнс. 11.10. Проточная полость, управляющая ПО8ыщеиием (а) и поищкением
(б) давлеиия воздуха
аффектнвная площадь сечення трубопровода
а 4 о 6 2.
f T I1 T f T 0,38.0,780.10 cO.IO м,
аффективная площадь лнннн с учетом распределнтеля по формуле (11.2)
а а
а fyfT
f
ут V(f )2 + (f )2
52,5.30 10 6 26.10 6 м 2 ;
У 52,5'+30'
безразмерное давление в начале н конце процесса
.!2... О 2 н .!2... Q 0,4;
Р м 0,5 ' Рд 0,25
функцнн давлення по рнс. 11.2 '11, (и,) 0,795 и '11, (и,) 0,877;
безразмерный прнсоеднненный объем А н сопротнвленне Q по формулам (11.11)
а
V T 157.1O ' fYT 26.10 '
A V' 1615'10 6 O,o97 н Q 12.10 ' 2,17.
I f K
Прн Q 2,17 значенне А лежит ниже штрнховой крнвой, соответствующей a
P /PM 0,5, н прн НСПользованнн формул ы (11.15) можно прннять V "'" V; и f: f
t з ' 2,53.10 2 1615,lO ' (0,877 0,795) 0,351 с.
12 . 1O 6, 0,20, 14 )
Проточная ПОЛОСТЬ, управляющая повышением даьления воздуха
(рис. 11.10, а). В полость поступает воздух под давлением Рм, при этом часть воз-
духа удаляется в атмосферу через отверстие малоrо размера и < { T)'
Время наполнения полости до заданноrо давления [1]
V O S U 2 da
t з kK V RT м ' T qJ (а) Qaa ,./ .I...... qJ ( )
и, Тм а
(11.17)
rAe V о V 1 + V T , Qa == f /f T' а Р/Р М ; обычно а 1 аа и а 2 == ад'
При постояиной те шературе в полости
t з V o J2...., э , (11.18)
62,72 /TMfYT
интеrрала
причем значения
Jl S
da
0', qJ (а) Qaa qJ( a )
318
берут по rрафику (рис. 11.11, а), построенному в функции ад при аа == 0,2 для
различных значений Q!J. <. 1. При этом следует пользоваться значениями, оrраии-
ченными сверху штриховой линией.
Давление сжатоrо воздуха в проточноЙ полости
kPMKf l/ RTM [ У 'т ( а )]
dp 'V o q> (а) ()Qa Тм qJ dt.
(11.19)
Установившееся давлеНие ау сжатоrо IJоздуха в проточной полости при Т ==
const определяют по формуле [1]
Qa q>(a y ) . (11.20)
ayqJ ( : )
I
i
I
i
I
Давление в момент начала движения поршня 1 должно быть меньше устано-
вившеrося, т. е. ад < ау, в противном случае поршень не СДВИНется с Места. Если
на входе в полость имеется дроссель, то вместо V о и f T В выражениях (11.17)
и (11.18) используют соответственно V a И f , определяемые по формулам (11.9)
и (11.10).
Проточная полость, управляющая поиижеиием давлеиия воздуха
(рис. 11.10, б). Полость связана с атмосферой отверстием большей площади ' T
по сравнению с отверстием, соединяющим ее с маrистралЬЮ .
Время опорожнения полости до заданноrо давления [1]
, VoJ;
t з а (11.21)
62,72 V Т м f 1
Значения интеrрала
0.9
J 1 == i
а д
da
qJ (а) Q aqJ ( ) ,
rде Q == f T/f , берут по rрафику (рис. 11.11,6), построенному при аа == 0,2
для различных значений Q; :> 1 как функция a . Следует пользоваться значе-
J,
S
J;
S
4;0 3,0 2,S2,2S2,01,7S1,S1,2SQd 1
4
3
2
1
о,*'
0.0
а)
о
Z
о)
0,5
0,8
о,*,
Рис. 11.11. rрафнкн Фуикцин давления J J (О'д) " J' J' С,;)
при О'а 0,2
319
0,6
Q5
0,*
ЦЗ
0,2
0,1
О 1,0 2,0
х
t
i'
; I
Рис, 11.13. Циклоrpамма од-
HOCTopoHHero пневматиче-
сКото устройства
р
t
.Q;
Рис. 11.12. Зависимость устаиовившеrося давленин p от КО,Ффнциеита.Q; пропускиоА
способиостн при разлнчном дцвлении Р м воздуха в маrистралн
t l
ннями, оrраничеииыми сверху штриховой линией. Давление воздуха в ПOJlOCrll
определяют по формуле (11.19), в которой
Qa ==f Tт> 1.
до начала движения поршня (подrотовительный период); 'II (или '11) время
движеиия поршия на длине хода s; t II1 (или t 111 ) время изменеиия давления до
заданной величины ПОс.'!е остаиова поршня (заключительный период).
Подrотовительный период состоит из трех иитервалов: t 1 == t 1 + '2 + '3
и '! == t 1 + '2 + t з , [де t 1 (или t 1 ) время срабатывания управляющеrо уст-
ройства; t 2 (или t ) время распространения волны давления от управляющеrо
устройства до рабочей полости; '3 (или '5) время изменения давления в полости
до начала движения поршня.
Время '1 обычно указаио в техиической характеристике. Для примеияемых
в промышленности распределителей ' 1 == 0,007+0,7 с в зависимости от типов,
размеров и условий их работы, и в некоторых случаях оказывается преиебрежимо
мало по сравнению с длительностью цикла работы устройства.
Время распространения волны давлеиия
t 2 == , (11.22)
а
Установившееся давленне a сжатоrо воздуха в Проточной полости может быть
найдеио из формулы (11.20). Необходимо учитывать, что даВЛЕние в момент начаJlа
движения поршия 1 должио быть больше установившеrося, т. е. a > a или
p > p , в противном случае поршень не сдвинется с места и нужио будет изме-
нить параметры устройства.
Установившемуся зиачеИlП, давлеиия соответствует минимально допустимая
пропускиая способиостьQ mi n' а следовательио, и предельная ДЛИИа трубопровода,
соедиияющеrо полость с управляющим устройством. На рнс. 11.12 приведены за-
висимости установнвшеrося давления от коэффициента Q пропускиой способности
при различном давлении воздуха в маrистрали. Пользуясь этими rрафиками,
можно определить минимаJIЬНУЮ пропускиую способность Q тirl' если известио
давление P в момент Начала движеиия поршня, которое принимают равным уста-
новившемуся давлению p . Определив отсюда эффективную ПЛощадЬ t , а затем
приведенный коэффицнент раСХода r.t трубы по известной площади fT ее сечения,
определяют коэффициент сопротивлеиия t по rрафику иа рис. 11.3 и иаходят пре-
дельную длину {т трубы по формуле (11.3). Если на выходе из проточи ой полости
имеется дроссель, то вместо V o и ' T В формуле (11.21) заменяют соответственно
на V и f"" определяемые по формулам (11.16) и (11.10).
m
11.2. УСТРОЙСТВА С ПОЛОСТЯМИ ПЕРЕМЕнноrо ОБЪЕМА
rде {т дЛнна трубопровода, м; а скорость распространения звука в воздухе,
м/с (при т == 290 К а == 341 м/с).
Время t з определяют по формуле (11.1) или (11.8), а время ' 5 по формуле
(11.12) или (11.15).
Время движения поршня определяют по rрафикам, получениым числениым
интеrрированием системы нелинейных дифференциальных уравиеиий, описываю-
щих изменение термодинамических параметров сжатоrо воздуха в полостях уст-
ройства и движение поршня (эти уравнения будут приведеиы ниже). rрафики по-
ст оеиы в безразмериых параметрах и позволяют определять быстродействие уст-
роиств в широком диапазоне изменения их размеров и параметров. Большииство
rрафиков построено для безразмерноrо времеии " соответствующеrо сумме
Значеиий времени ' 3 , измеиения давления в полости и времени 'II движеиия поршня,
В некоторых случаях приведены rрафики для времени 's, соответствующеrо вре-
мени t1l движения поршня (без подrотовительноrо периода).
Предварительно определяют результирующую всех сил, деЙствующих на
поршень, кроме сил давления сжатоrо Воздуха,
р == P 1 :t P 2 :t Р з :t Po:t РаFш, (11.23)
[де Р 1 сила трения; Р2 СИЛа Полезноrо сопротивления; P3 вес rруза и по-
ступательно движущихся частей пневматическоrо УСТРОЙства; РО сила на-
ча'!.ьноrо иатяжения пружины; F ш площадь штока; Ра давление ОКРУЖаю-
щеи среды.
Следует отметить, что Р3 учитывают только при вертикальиом расположении
устройства, Ро только для устройств с пружиной, РаFш только для пневмо-
цилиндров двустороинеrо действия с одиосторонним штоком;' для пневмоаппара-
туры отсутствует сила полезиоrо сопротивлеиия.
Под времеием срабатывания дискретноrо пиевматическоrо устройства поиимают
отрезок времеии от момента приложения управляющеrо воздействия к управляю-
щему устройству до момеита окончания движения поршня в одну сторону (пря-
мой или обратиый ход).
На рис. 11.13 представлена циклоrрамма одностороннеrо устройства, на верх-
ней диаrрамме изображена последовательность выстоя и движения поршия при
прямом И обратном ходе, на нижней измеиеиие давления в напориой полости,
соответствующее различным периодом работы устройства. В случае двусторониеrо
устройства добавляется аналоrичная диаrрамма для выхлопной полости. Время
прямоrо хода t == ' 1 + ' II + t ш и время обратиоrо хода t' == ' 1 + ' 11 +
+ 'II1' rде t 1 (или ' 1 ) время от момента приложеиия управляющеrо воздействия
320
11 Е. В. rерц н др.
321
Сила трения Р1 в уплотнениях устройства зависит от размеров поршня,
коНструкции уплотнении, смазки трущихся поверхностей и друrих факторов.
Например, для пневмоцилиндров с диаметром поршня 0,05 м с некоторым запасом
можно принять Р1 == 0,25 рмР, а с диаметром поршня 0,3 м Р1 == (0,03+0,05)
рмР [3], rде F площадь поршня.
Составляющую и результирующую сил, действующих на поршень, считают
ПОЛожительными, если их направление совпадает с направлением сил сопротив-
ления, и отрицательными, если оно совпадает с направлением движущих сил.
Ниже приведена общая последовательность расчета пневматических устройств
[1, 2, 3].
П.о исходным данным определнм ОСНОВНые параметры, ВЛИЯющие на дииамику
устроиства.
Безразмерная HarpYSKa
р
Х == O,785PM D2 ' (11.24)
rAe D диаметр поршня.
Коэффициент пропускной способности
t 1 '
й21 == И й12 == - == ( 11.25 )
' й21 ' '
rде tf и t эффеКТИВНЫе площади проходных сечений ПОДВодящей и выхлоп-
ной пневмолиний.
Коэффициент й21 или й12 определяют только при расчете устройств, Имеющих
ДВе пневматических полости.
Безразмерный конструктивный параметр
N == 352 tr У " Рз == 11051L V т
Dy PMS Dy PM S ' (11.26)
rде. Рз и т вес и масса rруза и всех друrих поступательно движущихся ча-
стеи; Рм В Па.
Отношения площадей торцов поршня
n F 2 D 1 F 1 Df.
21 F == D2 И I 12 == p D 2 , (11.27)
1 1 2 2
rде Р 1 и Р 2 площади торцов поршня; D 1 И D 2 диаметры торцов поршня,
Коэффициенты П 21 или П 12 определяют только при расчете устройств, имею-
щих две пнеВматических полости.
Безразмерные начаЛьные объемы (приведенные начальные Координаты
t V 01 t V 02
01 F 1 s И 02 == F 2 s ' (11.28)
rде V 01 и V 02 начаЛЬные объемы полостей пневматических устройств (при Не-
обходимости с учетом присоединенных объемов линий управления).
Безразмерное атмосферное давление а а == Ра/Рм характериЗует давление в ма-
rистрали Рм, так как атмосферное давление Ра обычно всеrда принимают"", 105 Па.
Методика расчета составляющих времени срабатывания устройства и приве-
денных выше безразмерных пара метров зависит от наличия дросселя ВОЗле ero
полости и от величины присоединенных объема V 1 и соп р отивления t ' линии
т ут 1
управления по отношению к размеру начальноrо объема V 1 полости устройства и
сопротивления {;{\ дросселя. Эти соотношения определяются
Та6Аица 11.1
,
Определеиие времсии t з и 1з измсиеиия давлеиия в полости
до момеита иачала движения поршия
Расположение А Расчетный начальный Время
(или А') при Эффектив- объем '.
ДРОСССЛЬ заданиых Q и ная пло I (или ';)
иа входе "д (или a ) щздь лииии прн прямом при обрат-
в ПоЛОСТЬ f' ходе (на- по Фор-
11.7 1 I НаМ ходе
на рис. полиенни) (истеченин) муле
Отсут- э V,+F,5+ (11.1)
ствует f УТI V 1 + V Ti + V Ti или
по (11.2) (I 1. 1 2)
I I I ,
Ниже штрихо- f 1 f 1 V э V i V
ВОЙ линии э
V, + Р,5
Выше сплошиой I ' э I Vэ I V; V\ +
f э \ fYT\ (11.8)
Имеется линии по (11.2) V 1 + V Т1 +F 1 5+V T1 илн
(11.15)
Между сплош- Vэ ,
f;1 V э V 1 +
ной и штрнхо- V1+AVT1 + Р 1 ' + BV T1
вОЙ линиями по (11.10)
Время t з изменения давления до начала движения при прямом ходе (включе-
нии) и '3 при обратном ходе (выключении) определяют в соответствии с рекоменда-
циями, приведенНЫМИ в табл. 11.1. Время движения поршня и время срабатыва-
ния определяют по одному из треХ вариантов в соответствии с рекомендациями
табл. 11.2 для 06paTHoro хода и табл. 11.3 для прямоrо хода.
Время обратноrо хода поршня рассчитывают только для односторонних пнев-
матических устройств. Если дроссель на входе в полость отсутствует, то расчет
проводят по первому варианту (безразмерное время '5 и, находят по rрафикам).
При иаличии дросселя возле полости устройства определяют время движе-
Ния '50 или ';0' поршня, найдениое из условия П == t и V o == V\, т. е. без учета
объема и сопротивления трубопровода ('50 ';0 находят по rрафикам).
Определяем
С '50 а д
== 1,2601
и
, ,
, .50 а д
С .
1,2601
л == V Т1
V 1
и
Q == ' T \ .
' \
( 11.29)
Если Л/Q ...; С или Л/Q ...; С', то расчет при прямом и обратном ходе можно
Вести по второму варианту. Время движения в Этом случае '5 == '50 И , == '50.
При этом ошибка расчета ие превышает 20%. Для получения более точных резуль-
татов расчет следует вести по третьему варианту.
Если Л/Q> С или Л/Q> С', то расчет необходимо вести по третьему ва-
рианту, причем влияние присоединенных объема и сопротивления для прямоrо и
обратиоrо хода учитывается по-разному.
Время , обратноrо хода поршня (см. табл. 11.2) по третьему варианту оп-
ределяют исходя из значеиий эквивалентноrо начальноrо объема V и эквивалент-
ной эффективной площади '; проходноrо сечения, J{8K н при расчете временн под-
rотовительноrо пернода.
322
11.
323
Определение времеин срабатываиня одиостороииих пиевматических
устройств при обратиом ходе (выключении)
т аб,luца 11.2
f Время сра-
Исходные данные Время батыванн я
Расчетный началь движения ' ,
для устройства для ный обl,ем t Iз+
расчета 1 s
а21 Н N +<
"" щ" I So, V 1 + V Ti
F,s , "(', затем t'
Без дросселя f T1 [ О'П12 't s '
в полость затем t (11}4) ли
по (11.2) 13+1,
V 1 + V тl ]* по (11.34)
I F 2 s 1
С дросселем иа входе I
в полость
, , o 1 .J2.... , , t ,о'
А 'tsо(Jд 't s 't sO ,
й';; f 1 F,s , затем 13
[ V, ] * затем t s по табл.
[ .;; , , ] * О'П12 --Т--- 11.1
'tsо(Jд 2 S по (11.34) I +1:0
1,2s 01 П,.
с дросселем на входе V 1 + BV 11
в Полость Ol t ,
, , F,s
А '(,оад f 1 [ ОlП12 '( , затем 13
> по
Q 1.2 o, (11.10) затем 1 s по табл.
[ А <oa ] * 3. + BV T1 ] * по (1].34) 11.1
Q > -Т,2 ОlП'2 F 2 s 1;+ 1:
. .
11 Р и м е ч а н и я: 1. Для дифференцна.льных устройств для расчета N
нспользуют f . 2. Для расчета а21 и N прн налнчнн дросселя f f 2' прн ero
отсутствии f f T2'
с . Формулы R квадратных скобках прнведены для односторонних усТройств
пневматическим возвратом (см. с. 332).
При расчете времени 's прямоrо хода поршня (см. табл. 11.3) по третьему
варианту вначале определяют превышение Да д давления в трубопроводе над дав-
лением в ПО,1Jости управления в момент начала движения
Q2
Aaд o,234 Л ( 11.30 )
( + 1)2а д
затем определяют время 'н нарастания давЛения в трубопроводе от момента на-
чала движения поршня до момента достижения величины Рм
.н '3 ( 1 аа 1 )
ад аа + Да д .
Если 'н"';;: О, то давление в трубопроводе перед дросселем в момент начала дви-
жения поршня достиrло величины Рм, и следует принимать 's == '50'
(11.31 )
324
Таблuца 11.3
Определеиие времеии срабаТЬ1вания пиевмоУСТРОЙСТВ
при прямом ходе (включеиии)
f для ВреМЯ Время
Исходные данные РасчетНЫй иачалЬ- двнжения срабаты-
для устройства расчета ный обьем 1 s вання 1
а2' И N I з + 15
o, V 1 + V тl I
F,s 't', эатР'М t
Без дросселя на входе f Tl [ О'П'2 't'S' заТеМ t s по (11.34)
в ПОЛоСТЬ по (11.34) или
по (11.2) V 1 + V тl ] . t з + Is
F 2 s
С дросселем на входе
в ПОЛОСТЬ при О, .J2.... t 50 , затем
А 'tsо(Jд ' 1 F,s 't s 't su ' '. по табл.
О';; 1,2 o, [ V, ] . затем 15 11.1,
'tso(JA ]' ОlП'2 F 2 s по (11.34) I з + 15
[ .,:
Q 1 t2 О1П12
С дросселем на входе \
в полость при Ol .J:2..... 't so ' I s ' затем t з
А 'tsо(Jд ' 1 F,s затеМ 1 s по табл.
> 11.1
Q 1,2 o, [ V, ] · по (11.зо)
[ > 'tsо(Jд ] . О'П'2 F 2 s ( 11.34) I з + ' 5
1,2 о,п"
Пр н м е ч а и и я: 1. Для днфференцнальиых устройств для расчета N
используют ' . 2. Для расче1'а а2' 11 N при наличИИ дросселя f9 " 2' при ero
2 к
отсутствии f f T2'
. Формулы в квадратных скобках приведены для односторонних устройств
с пневматнчеСI<ИМ возвратом (см. с. 332).
I
1
Если 'н :;;.. ' so' то безразмерное врем я прямоrо хода поршня
}/ 2 '3 .
's == 0,8 V 1:so ад (ад аа + Да д ) ,
если же О < 'н < 'so, то безразмерное время перемещения определяют по фор-
муле
+ 08':/,2 3 ,.
's 'sO -' н ад (ад :a + Да д ) н
Формулы (11.30) (lI.зз) справедливы как для действительноrо времени t:
так и для безразмерноrо времени '. Все величины времени, используемые в фор
мулах, должны иметь одинаковую размерность.
Если rрафик для 's отсутствует, а имеется rрафик для " то время 't s находят
как разность 't '3 времени срабатывания и времени изменения давления до на-
чала движения.
(11.32)
(11.33)
325
...
*
'"
<;j х
"" +
::t
tl ""'
'" .,!:? I .,j:1
:s: J.'"
:s: ., /"""-. + со I
'" .. >о: >. +I I
& "'/ »
\:> \:>
;; '-......./
.r -<t'"
'" . ........,
и<:
v ...1:1
::o: I
"'
"
о tl
'"
'" '"
Е- '"
и /"""-.
» '"
I'" "'/ ;» '"
;» \:> \:> ..:
-щ> >o: I I о
& '-......./ е;
'"
11 ""
"
>.
\:> :J
U
:" /"""-. /"""-.
" "Ix N
.r х
15:; HI'" HN ... 1 ..." + I
II , Х Х "
tI: g,<: <:I'''''' ... "" а
:с ., <: !I..." I
а o .. 1
р, "
и'" ';:.. ., ';:.. '-......./
., ;»" <:
с: О'" О
<: .,
:с '" " и о
,, u
.. u
u '" '" ...
., (l, х '" <:
р,
., х
..
........
INI'" '" /"""-.
х
I[!", + с:/ х '" х
I
,. I '"
\:> с,,;
+ 1 а'" :J
. t:>ro')t:> 1:: "-
ilc'; ----
'-......./ I I '"
1:1
6- '" <.>
О
"'I -........; u 11
I' u
" ... 1:1
>о: ... '"
& '" .......... со ...
'" 1,." 00 I >. '",
"" .""
х 0" \:>
';:.. о +
><
" "1: 11
"", "1: '"
О '" О
Ю" " :а " '" е;", '"
е;'" :а ":а х
"," '" ""1: '" "'''1: ","'''1:
"' о "о о "о "
::! :1" 0"0
0." '" :о; :1" ::!"''' "
" '" "" '" I '" '" ","" "
"'''1: О е о ",,'" о;;
:r: t:: t:: 0 .,
'" 11
g "';... " <:
"" :S :J
Е- О"" О '"
и g-":2I " 0.\
"" .."'''' g-I:; О ",,"':21"1: р, t::
о и"'" .. '" о "''''
'" 010 "и,., !-оU.а= t:: .
.. $;t; @
u "'",
» 61iJ 6'" :r
... .
Безразмериое времй и деАСТВИТeJlЬНое вреМЯ J св"заиы сяедуtom.еА ааВИСМ-
мастЬЮ
...
...
<;j
\-.,
t ! ,03.IO 8 sЩ т,
ff
(Il.34-)
и
::
tI:
'"
'"
"
iE
::
'"
'"
::
:с
"
:Ii
"
р,
'"
'"
.,
..
"
..
u
..
р,
"
:lI
'"
:с
.,
iE
::
"
'"
::
р,
с:
tI:
tде t в с; s и D в м; П в м 2 .
При отсутствии rрафиков дЛЯ требуемых исходиых данных время s можно
рассчитать по приближенным формулам дляIравномерноrо (установившеrося)
пли paBHoycKopeHHoro движения. Этн упрощенные зависимостИ Ts от N нанесены
на некоторых rрафиках (см. рис. 11.15, 11.17 и 11.18), приведенныIx ниже, прямыми
штриховыми линиями (для установившеrося движения rоризонтаЛЬНЫМlI, дЛЯ
paBHoycKopeHHoro иаклонными). Наклонная и прямая штриховые ЛИНИIl про-
ходят довольно близко к соответствующей сплошной кривой и пересекаются
в точке, которой соответствует значение конструктивноrо параметра N* [3].
При значениях N < N * можно считатЬ движение установивШимся, а при N>
> t N * равноускоренным. Наибольшие поrрешности упрощеиных расчетов име-
ют место при значениях N, близких к N", так как зтим значениям соответствует
переходНЫЙ режим,
Приближенные формулы [1] для определения бе размерноrо времеии дви-
жения 'ts"и безразмериой устаиовившейся скорости ;:;- приведены в табл. 11.4-.
От времени 't s К действительному времени движения t s переходят по формуле
(11.34), а от y к действительной установившейся скорости ху по формуле:
Xy 974- ' Y' (11.35)
Dl
. f I f Э 2 D
rде Ху в ,м с, 1 В м, 1 В м.
Установившуюся скорость 1i,'y обратноrо хода для любых односторонних уст-
iPойств можно определитЬ следующим образом. При любых колебаниях движущей
'силы, например веса rруза, возвратной пружины, давления подпора и т. п., И
силы сопротивления движению, пока результирующая сила, действующая на
:поршень, больше (Ркр Ра) Р 1 0,89 РаР1' т. е. коrда режим истечения иадкри-
.тический, скорость поршня будет постоянной [3]. ВеЛIlЧИНУ зrой установившеЙС5!
.скорости можно определить по приближениой формуле
Ху"'" 200 ;: м/с. (11.36)
Ошибка вычислений по этой фОРЫУ.'1е увеличивается с возрастанием влияния
nрисоединенноrо объема.
Из приведенной зависимости видно, что при надкритическом истечении воздуха
скорость поршня не зависит от результирующей силы. Таким образом, чтобы
получить высокую скорость обратноrо хода, требуеТС5! обеспечить надкрити-
ческий режим истечения и выбор соотношения [ и FJ'
Время движеНИ5! поршня при устаНОВИВШСМС5! реЖf1МС
ts s/Xy' (11.37)
При м е р 3. ОIIределить время подrОТОВIIтелuноrо IIерIlода при прямом и обратном
ходе пневмопрнвод! с исходнымн данными, Ilриведеннымн в прнмерах 1 и 2. Время сраба.
тывання распределителя при включеннн (прямоii ход) 1, 0,080 с н прн выключенни
t; 0,1 с.
Время расп;истранення полны давления IIО трубопровоДУ по формуле (11.22)
1"2 ' IТ2 /а 2/341 О,О06с;
:о
"
,.,
:iIi
р,
.,
&
J26
врем н подrотовительноrо периода при включении с учетом времени I J . нзЙденноrо 13 при.
мере 1
1, 11 + 12 + 13 O,O O+ 0,006 + 0,016 О,102с;
327
PHc.II.14. Расчетная схема одност(\-
роинеrо устройства без пружнны
'"
Рц
Р,.,
время подrотовнтельноrо пе-
РНОда прн включеннн с учетом
временн 1з, наiiдеН110rо в примере 2
'<
If ' + 1; + 13 0,1 +
+ 0,006 + 0,351 О,457с.
y
Одиостороннее устройство
без пружины. Одной из часто
применяемых разновидностей
таких устройств является пневматический подъемник, расчетная схема
KOToporo представлена на рис. 11.14. Вертикальное расположение цилиндра подъ-
емника позволяет совершат ход поршня вниз под действием силы тяжести, при-
чем воздух из подпоршневои полости выходит в атмосферу, а ход поршня вверх,
при котором поднимается rруз, происходит под действием сжатоrо воздуха. По
такому же принципу работают подъемные цилиндры некоторых манипуляторов.
Рассмотрим дифференциальные уравнения динамики подъемников.
Уравнение движения поршня вверх
тх == (Р1 Ра) F Р,
rде Р определяют по формуле (11.23).
Уравнение давления Воздуха в полости при ее наполнении
. kПКрмV kPi
Р1 == Р 1 (Х 0 1 + х) ер (а1) (Х 01 + х) х.
Уравнения (11.38), (11.39) после перехода к безразмерным параметрам (11.24),
(11.26) и (11.28) примут вид
d2
N 2 a Х .
d,2 1 а'
da1 k
d:r == 01 + 6
'<
(11.38)
(11.39)
(11.40)
[ ер (а1) а1 J,
( 11.41)
rде
Р 1 5 1
, == tlt m . t m == , Ха === Х + аа'
f KV R,T м
Уравнение движения поршня вниз
тх == F (Ра Р2) Р';
3k 1
kf KP2""2k'"V 1 ер ( : ) +
Р 2 (5 + Х 02 х) PM""2k'"
Результирующая сила Р' в уравнении (11.42) ДОЛЖНа иметь знак МИНус,
чтобы поршень двиrался вниз, т. е. необходимо, чтобы в формуле (11.23) Р2 +
+ Рз> Р1 (<<отрицательная» наrрузка).
Уравнения (11.42) и (11.43) в безразмерной форме
N 2 d2 ,
d,2 == аа а2 Х ;
( 11.42)
Р2 ==
kP2
(5 + Х02 х)
Х.
(11.43)
( 11.44)
da2 k [ Q21 а 3 1 ер ( ) a ]
d,2 02 + 1 П 21 2 а 2 2 d, .
Обычно у подъемников Q21 === 1, см. (11.25) и П 21 === 1, см. (11.27).
328
(11.45)
JO
20
10
О
Ts
40
JO
20
10
и б 8 Z 4- б 8 Н
8) z)
Рнс. 11.15. Безразмерное время 1:s движення поршия одностороннно устройства без пру.
жнны (О'а 0.2):
а o 0,05; б o 0,1; в 60 0,2 (прямой ход); а 60 0,2 (обра1'НЫЙ ход)
I
Уравнения движения поршня и давления воздуха в полости решаются сов-
местно для определения времени движения t s или 1:s поршня до конца рабочеrо
хода х === 5 или 6 === 1.
На рис. 11.15 приведены расчетные rрафики зависимости безразмерноrо вре-
мени 1:s и, движения поршня вверх и вниз от конструктивноrо параметра N
для различных значений безразмерной наrрузки Ха и х' при давлении аа === 0,2.
Влияние начальноrо объема o на время обратноrо хода невелико. Поэтому rрафи-
ка ми на рис. 11.15, е можно пользоваться при значениях 60 от о до 0,3. Рекоменда-
ции по использованию этих rрафиков и по определению времени подrотовитель-
Horo периода приведены в табл. 11.1 11.3. Штриховые линии соответствуют
приближенным формулам, приведенным в табл. 11.4. Для расчета времени подrо-
товительноrо периода необходимо определить давление начала движения поршня
в полости ад при ходе вверх и a при ходе вниз
ад == Х + (l"a == Ха;
a == х' + аа === X ,
rде Х и х' безразмерная наrрузка при прямом и обратном ходе.
В работах [2,3] приведены rрафики безразмерноrо времени, I<aK функции N,
'щлючающие подrотовительное время (. === 's + '1).
329
Рис. 11.16. Расчетная схема односто-
pOHHero устройства с возвратной пру-
жниой
/
/
V I
Ja o,g, / /
0,8, / V
0.71/ / v""
Aj "" .-;::v/
/ /f\
./ ;,...-
j.....:: V' О,б o.s o,J
I . , I
Ts
40
30
20
.10
3)
1s
30
20
10
О 2
Одностороннее устройство
с возвратной пружиной. В устрой-
ствах 3Toro типа прямой ход со-
вершается под действием давлеиия
сжатоrо воздуха в полости на пор-
шень (друrая полость постоянно
сообщена с атмосферой), а обратный
ход под действие 1 возвратной
IIрУЖИНЫ.
На рис. 11.16 приведена рас-
четная схе ш одНостороннеrо пнев-
моцилиндра с возвратной пр ужи-
ной, управляемоrо от распредели-
теля 1. Эта схема и изложенный
ниже мртод расчета распространя-
ются на различные распределители
и друrие аппараты с пружинным
возратом, а также на мембранные
двиrатели.
прямом ходе (см. рис. 11.16)
f3
!I
'!,
Рнс. 11.17. Безразмерное
время 't's движения оршия
одностороннеrо устроиства с
возвратноЙ пружнноЙ при
прямом ходе (60 0,15):
а Ун 0,05; б УН
0,1; Ь УI1 о,2; z
Уп 0,4
о)
Х ,1 , S
Уравнение движения поршня при
тх == (Рl Ра) р СпХ р,
(11.46)
rде Сп жес кость пружины.
Это уравнение решается ЧИС.1енно СОЮIестно с уравнением (11.39) давления Рl
воздуха в полости.
Уравнение (11.46) после перехода к безразмеРНЮI параметрам (11.24), (11.26):
примет вид
d2S
N2 d,2 == аl Уп Ха' (11.47)
с s
rде v п == ......!!....... Р безразмерная жесткость пружины.
Рм
Уравнение давления в безразмерной форме то же, что и для Подъемннка
(11.41).
Уравнение движения поршня при обратном ходе
тх == Сп (s Х) (Р2 Ра) р р'. (11.48)
Уравнение давления при истечеиии ВОЗДУХа см. (11.43).
Уравнение (11.48) в безразмерной форме
d 2 s
N2 d,2 == VП (1 . ) (U z aa) ' Х' (! 1.49)
для определения вре lеllИ движения поршня ,; следует решать совместно с уравне-
ИИ I (11.45), в котором П 21 == Q21 == 1.
На рис. 11.17 приведены rрафики [1] для определения безразмерноrо вре-
мени '5 прямоrо хода устройства с возвратной пружиной, а на рис. 11.18 вре-
мени ,; обратноrо хода в зависимости от конструктивноrо параметра N при раз-
личных значенияХ безразмерной наrрузки Ха и "1..' и безразмерной жесткости пру-
жины 'Ун. rрафиками можно пользоваться при == о 0,3.
Рекомеидации по использованию rрафИКОD '5 (N) и по определению времени
подrотовительноrо периода приведены в табл. 11.1 11.3. Штриховые линии на
рис. 11.18 проведены в соответствии с приближенными формулами табл. 11.4.
Давление в момент начала движения при прямом ходе
а il == Х+ аа == Ха'
330
1;
30
20
Рис.1I. 1 8. Безразмерное вре-
мя т; двнжения поршня од-
HOCTopoHHero устройства с
возвратной пружниой при
обратном ходе (60 0,15):
а УН 0.05; б уп о,l;
в УН 0,2; z УН 0,4
10
о
1;
20
10
u
331
(';'
О)
р",
z
Рис. 11.19. Расчетные схемы одностоРонних
устройств с пневматическнм возвратом:
а диффереициальноrо цилиндра; б рас-
пределителя с одиостороиинм управлением
аl
Давление в момент начаЛа движения при обратном ходе
a "'" х' + аа + vп "'" х; + vп.
При обратном ходе при надкритическом режиме истечения из полости, т. е.
при любых КОJIебаниях наrрузки и усилия пружины, пока результирующая сила,
действующая на поршень, больше 0,89 РаРl скорость поршня будет постоянной,
а ее ЗНачение определяют по формуле (11.36). Таким образом, чтобы Получить вы-
сокую скорость обратноrо хода, требуется выбор усилия пружины, обеспечиваю-
щий надкритический режим истечения и выбор соотношения П и F l'
Для зажимных цилнндров, имеющих обычно небольшой ход, время движения
поршня ОТНОсительно невелико по сравнению с временем подrотовительно!'о и за-
ключительноrо периодов. Поэтому при расчете таких устройств в качестве сум-
MapHoro времени t з + tl1 + tl1! можно принять время Наполнения полости с выд-
винутым штоком, т. е. с объемом V o "'" V 1 + Fs + V T или V o "'" V 1 + Fs + AV T
ДО давления, определяемоrо исходя из требуемоrо усилия зажима.
При расчете мембранных устройств в расчетные формулы вместо площади
поршня Р 1 следует ПОДставлять эквивалентную площадь мембраны рн, опреде-
ляемую по формуле
11: ( 2 2 )
р к "'" 12 DM + DMDo + Do ,
(11.50)
rде DM диаметр мембраны в месте заделки; Do диаметр опорноrо диска.
Одиостороииее устройство с пиевматическим возвратом. Устройства этоrо
Типа имеют две полости, площади торцов поршня со стороны которых различны.
На рис. 11.19, а приведена расчетная схема дифференциальноrо ЦИЛИНдра, управ-
Ляемоrо специальным распределителем 1. На рис. 11.19, б приведена расчетная
схема пневМораспределителя с односторонним пневматическим управлением и
пневматическим возвратом, управляемоrо распределителем 1. Полость большоrо
диаметра при переключении распределителя сообщается то с маrистралью (пря-
мой ход), то с атмосферой (обратный ход), а ПОлость меньшеrо диаметра сообщена
с маrистралью постоянно с помощью каНала 2.
Уравнение движения при прямом ходе
тх "'" РI Р l Р2Р2 Ра (Рl р 2 ) p (11.51)
решается численно совместно с уравнением даВJlения Рl (11.39) в поршневой и урав-
нением давления Р2 (11.43) в штоковой полостях, причем в последнее уравнение
вместо аа следует подставить аа "'" 1, так как возможное истечение СЖатоrо воз
Духа из этой полости происходит не в атмосферу, а в маrистраль.
Аналоrично уравнение (11.51), выраженное в безразмерных пара метрах
(l1.24) (11.29),
d2s
N2 d,2 "'" а 1 П 21 а 2 (1 П 21 ) аа Х (11.52)
332
решается совместно с уравнениями (11.41) и (11.45) после подстановки в последнее
уравнение аа "'" 1.
Уравнение движения поршня при обр тном ходе, коrда поршневая полость
(см. рис. 11.19) соединяется с атмосферои,
тх "'" Р2Р2 + Ра (Р 1 р 2 ) РIРl р' (11.53)
решается совместно с уравнением давления (11.39) в штоковой полости, В индексы
членов KOTOporo следует подставить 2 вместо 1 (напрнмер (!2 вместо Рl' ХО 2 вместо хо ъ
и т. д.) И С уравнением (11.43) давления Рl в поршневои полости после обратнои
замены индексов (Р 1 вместо Р2' а 1 вместо а 2 и т. д.).
Уравнение (11.53) в безразмерной Фор",е
d 2 " ,
N2..:....S.... == П 21 а 2 + (1 П 21 ) аа а 1 Х
d1 2
(11.54)
решается совместно с уравнениями (11.41) и (11.54) после аНалоrичноЙ замены
в нем индексов. Ф
Время срабатывания устройств этоrо типа можно определить по rpa икам,
приведенным на рис. 11.20 11.25. [рафики построены для безразмерноrо вре-
мени, "'" '3 + 's прямоrо хода, " "'" '3 + ,; обратноrо хода и cYMMap oro вре-
мени , " в зависиМОсти от коэффициента П12 соотношения площадеи торцов,
и бе:ора мерной наrрузки Х. Эти трафики построены ри ск кообразном из-
менении наrрузки характеризуемои коэффициентом Хд/х 1,5, rде Хд
аrрузка в нача.'1е'движения и при .пост.оянн й натузк 1) Ло .::е: й
диапазона параметров: Q21 0,25::- ,О, N 0,2. 1,0, 12 Ol ' ,
можно пользоваться при аа "'" О,lи О,3.
r J
16
15
r =н 1Ч
12 13
\
1м'
I
,
I
}т
2,ч П t2
1,2 1,Ч 1.6 1,8 2,0 2,2 2,'1 П t2
Рис 11 20 Безразмериое время срабатывания,; и ,;' устройства одностороннесо дейс я
с п евм.ов звратом (Q21 == 0,25; П 12 S О1 ::;::: 0,6; S02 :::::: От2); штриховая ЛИНИЯ . ,
сплошная 1,5
Рис 11 21 Безразмериое время срабатывания,; и ,;' устройства односторОННеrо де С"2'.иr
с п ев';ов звратом (а21 0,25; П 12 601 4; 602 0,2); штриховая лииия " ,
сплошная 1,5
333
'['
26
12
10
If
8
\
31,2 1,'f 1,6 1,8 2,0 2,2 2,'f П'2
Н :.; :" Зiтао":еР( е в!:е Я5 Р ба ыв ия и т' CTpO CTBa одностороннесо действия
сплошная :::;::: 1,5 21 ., 12':=101 0,6, S02 0,2), штриховая Линия =:::: 1,
Рис, 11.23. БезразмеРиое вре",я срабатываиия т т' о u
С пиевмовозвратом (!;! о 5' П . . и устроиства односторониerо деиствия
сплошная == 1,5 21 " 12 01 4, 02 O,2)i штриховая ЛИНИя ::::::::: 1,
'r'
1
28 f
2,
-(
2'! I
'i'f
22 \.
'10
'З6
1б
1'1
12
10
8 .....
} 16
б }т-
41,2 1,.'1 1,6 f?0 2,2 2,'! n rz 81,2 1,'1 1,6 .1,8 2,0 2,2 2/f па
Рис. 11.24. Безразмерное время срабатывания т и т' устройства одностороииеrо действия
п ' I в,::в а Оi,5(Q21 1; П"601 0,6; 602 0,2): штриховая лииия 1;
Рис. 11.25. Безразмерное вРемя срабатывания т и т' устройства одиоСтороииеrо действия
с пиевмовозвратом (Q21 1; П 1 'SОl 4; Е02 0,2): штриховая линия " 1 сплош
пая 1,5 " , -
334
Время движения поршня также можно определить по приближенным форму-
лам. Для прямоrо хода при == 1
't s == (Q21 + 1) ( П l;: 6 + 3'1 ) [ 1 + "1.. 0,1 ] ( 1 П61 пl,2 ) ,
13 1,1 (П 12 1,2) 21 12
(11.55)
н при == 1,5
't s == (Q21 + 1) ( i 7 + 3) [ 1 +
x O,1
2.7 (П 12 1,2)
J (1-
П 12 1,2 ) .
6, 5Q 21 П 12 '
(11.56)
для обратноrо хода при == 1.
т; == (4,38Q21 0,2 0,1 0IПI2) П 12 + 0,38GOlП12 + 1 Q21 +
+(X D,I)[2+Q21 ( О1ПI2 О,6)J
и при == 1,5
'ts == 0,8Q21 (5,3 0,25 0IПI2) П 1 2 + 0,25601П12 + 1,2 (1 Q I),
Давление воздуха в пол'ости в начале движения поршня
1 + аа (П 12 1) + "1.. ' 1 + аа (П 12 J) "1..'
ад == и ад ==
П 12 П j2
rде "1.. и "1..' безразмерная наrрузка при прямом я обратном ходе.
Коэффициент П j2 следует выбирать из условия
1 О'а + х
П Н ;;,
0,9 О'а
Общий порядок расчета времени срабатывания приведен выше, реКО:llенда.
ции по методике расчета в табл. 11.1 11.3. Для пневмоцилиндров, у которых
сила сопротивления отлична от силы трения, следует принимать == 1; для транс-
портирующих или зажимных пневмоцилиндров, золотниковых распределителеЙ
и друrих устроЙств, rде в процессе движения преодолеваются только силы трения,
или клапанных распределителей, Тде в момент начала движения происходит дис-
кретное уменьшение СИ.1 сопротивления, следует принимать ==' 1,5.
Влияние коэффициента на быстродеЙствие колеблется от 3 5% при "1.. == 0,1
до 20 30% при "1.. == 0,4. Влияние конструктивноrо параметра N и безраз !ерноrо
объеМ1 02 на время срабатывания несущественно, поэтому пользоваться приведеН-
ными rрафиками и формулами (11.55) (11.58) можно при значениях N от 0,1
до 2 и 02 от 0,02 до 0,5. Время срабатывания "с, ..' И 't + ..' линеЙно увеличивается
по мере возрастания начаJ!ьноrо объема ОjПj2 и коэффициента пропускноЙ способ-
ности Q2j' С увеличением безразмерноЙ наrрузкн "1.. время срабатывания сущест-
венно возрзстает и это влияние уменьшается с увеличением П 12 .
Если rрафики для требуе fЫХ значениЙ ОIП12' QZI ИХ отсутствуют, то искомое
время срабатывания можно получить методом линейноrо интерполирования или
по фОр:\lула 1 (11.55 11.58); линейная Зависимость времени срабатывания от
601Пl2 н Q21 позволяет опреде:rять быстродействие I! за пределами диапазона из-
менения этих параметров, охваченноrо rрафикам/!.
Из приведенных rрафиков видно, что с увеличением отношения площадей
поршня П 12 время прямоrо хода уменьшается, а время обратноrо Хода увеличи-
вается; КРИIlЬk зависим('сти cYMMapHoro времени.. + ..' от П l2 имеют на всех rpa-
фиках ярко выраженный мини ум при значении П I2 == П j ()2 ПТ ' соответствующем
наибольшему общему быстродеиствию пневматическпх устройств. Это оптималЬ
ное значение П fТ и следует принимать, за искдючением тех случаев, коrда orpa-
ничения по быстродеЙствию распространяются только на прямоЙ ИЛи только на
об ратный ход.
(11.,57)
(11.58)
335
п олт
П :;лЛ1 12
2,1
2,0
1,.9
1,8
1,7
1,6
1,5
1,'1
1,3 О 0,1 0,2
/'
0,3
0,'1 Х
Рнс. 11.26. rрафнк для выбора оптимальноrо значення п опт коэффнцнента отношення
площадей в функцни Й1'; штриховая линия /3 1, сп1 шная 1,5
Рнс. 11.27. rрафик для выбора оптнмальноrо значення коэффнцнента ПОП т отношення
" Ф 12
площаден в уикцнн наrрузки х; штрнховая линня 1, сплошная 1,5
Поэтому для удобства определения п rт на рис. 11.26 приведена зависимость
этоrо параметра от й12' а на рис. 11.27 от Х. Характер этих зависимостей
линейный.
Пр н м е р 4. Днфференцнальныii цнлиндр С днаметром поршня D. 0,063 м,
ходом s 0,2 м н начальным объемом полостей V, 160.10 6 ",3 Н V. 60'10 6 м3
преодо.1евает снлу полезноrо сопротнвлення Р. 160 Н. Снла трення Р 1 150 Н,
вес перемещаемых деталей Р з 300 Н, ,ффектнвная площадь П.>Jходноrо сечення обеих
лнннiifi f 2З,5'10 6м2, объем трубопроводов VT1 V1'2 157.10 6 м 3 . Давле-
нне в маrнстралп Р м 0,5 МПа. Определнть большнЙ днаметр D, нз условня обеспече-
ння мнннмальноrо временн срабатыванни прн прямом н обратном ходе.
Площадь поршня со стороны меньшеrо днаметра
Р2 0,785D 0,785'0,06з2 31,16.10 4 м 2 ;
КОf/СТРУКТНВНЫЙ параыетр по Оl.26)
fЭ . ( 352.23,5.10 6
N 352 1/ ....!:2....
D r Р м 5 0,0633
v
300
5'105'0,2
1,81;
безразмерная наrрузка по (11.24)
150 + 160
5. 105. 31, 16. 10 4
?с Р, + Р.
РМ Р 2
0.2;
КОЭффИЦиеf/Т IIРОПУСКf/ОЙ способf/ОСТf/ по (11.25)
f 23.5 .10 6
021::=:: ::== ==1;
fi 23,c5'10 6
безразмерные f/ачальные объемы по (11.28)
o.
V 2 +V T2
F.s
(60 + 157) 10 6
0,348;
31,16.1O 4 .0,2
336
:1
':
прнннмая орнентнровочно П 1. 2, определим
o,
V 1 +V Ti
П 12 F. '5
О60 + 157) 10 6
0,254;
2.31,16.10 4 '0.2
для Х 0,2, а21 1 н [:\ 1,0 (см. рнс. 11.26) оптнмальное соотношенне площадеА
торцов поршня ПО (11.27) П 2Т 1,58.
Оптнмальное значение днаметра нз (11.27)
D OnT D V п опт О 0 63 11158 О 0792 м'
1 2 ]2 . . . I
liрнннмаем блнжайшее з"аченне D 1 0.08 нз ряда по rOCT 12448 80. Тоrда
П12 DI/D 0,082/0,06з2 1,61;
суммарное безразмерное время срабатывання цнлнндра }см. pH C. 11.24. н 11.25)
для а21 1. Х 0,2, [:\ 1 получаем для П" ОI 0,6. +. 19,O H для П12 ОI 4
т + 'С' 32,2; ,кстраполнруя для уточненноrо значення П12 О' 0,204. 1,61/2 0,205,
получаем
(. + .')4 (Т + ,')0,6
4 0,6 (0,6 0,205) 19,5
(. + ,')0,205 (. + ,')0,6
32,2 19,5
4 O,6
(0,6 0,205) 18,02.
ДеЙствнтельное время по (11.34)
5D 2 1.03.10 3 '0,2'0,063'
t + t' 1,0)'10 3 (. + .') 23.5.10 . 18,02 0.627 с.
f 2
Двустороннее устройство с начальным перепадом давления воздуха на поршне.
Обычно двусторонние цилиндры управляются с помощью двухпозиционноr?
устройства 1 (рис. 11.28), которое сообщает поперемеcrно каждую. из полостеи
двухстороннеrо устройства то с маrистрал ю, то с аТ,:'lOсферои. В. начале
каждоrо переключення управляющеrо устроиства в однои из полостеи атмо-
сферное давлеНие РОl Ра, В друrой маrистральное Р02 == рм, Поэтому та-
кие устройства назовем устройствами с начальным перепадом давления на
поршне. К устройствам этоrо типа относятся rлавным образом пневмоцилиндры
двустороннеrо действия. На рис. 11.28 приведена схема с дросселированием
на входе.
После переключения управляющеrо устройства с одной полости устройства
давление воздуха повышается, а в друrой падает. Поэтому давление в полостях,
соответствующее моменту начала дви Р М
жения поршня, зависит от соотноше-
ния объемов напорной и выхлопной
полостей и эффективных площадей се.
чения напорной н выхлопной линий,
определяеvюrС' параметром [3 J
{} == (V 01 т/(V 02 т,
(11.59)
( V и t Э определяеТСЯ по табл. 11.1
01 1
для наполнения, а V 02 и t по той же
таБЛИ!lе дЛЯ истеЧЕНИЯ)_
Рис. 11.28. Расчетная схема двусторониеrо
устройства с начальным перепадом давле
IIИЯ воздуха на поршне
Х О1
337
i бiJ J=0,05 А! 0,2 о,З/0,ч 0,5 О,б 0,7 0,8 0,9 ,)=1,0
х=0,5
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
О,з
0,4 0,4
0,3 x= o,5 I
0,2 0,3 0,4 О,!) бjl
rде К V ; q> (о) QJ (01) ер ( : ) 0,2588 при (} <: (),528 и
V 2 k+l
ер (о) ok о -----т---- при 0,528 < о < 1 [3).
Переменная линейно изменяющаяся наrрузка в функции перемещения поршия
характеризуется коэффициеитом с. Это может быть сила сопротивления при тех-
нолоrических операциях, например при прессовании, транспортировании из-
делий, или сила сопротивления пружины (с сп). Постоянную составляющую Р
наrрузки определяют по формуле (11.23).
Уравнеиия ДИНа шки (11.61) (11.63) в безраЗ\lерных парамстрах (11.24)
(11.29) и (11.47) примут вид
N 2 dZ П
d.t 2 = а 1 и(Т2 \'11; '1..,
(! ! .64)
d0 1
'"dТ
k
Ol +
r ер (а 1 ) 01 ]
3k 1
[ QZl ( аа ) d ]
IJ 02 ер 02 d .
21 02 '
(! ! .65)
Рис. 11.29. Номосрамма для определения давления начала движення поРшНя двустороннеrо
устройства С начальным перепадом давлеиия при П Z1 == 1 н О'а == 0,2
da 2 k
1ft"" OZ + 1
(11.66)
o 1 Х/ПZi'
(11.60)
Из общих уравнений дИНамики (! 1.61) (ll.66) двустороннеrо устройства можно,
как частный случай, получить уравнения динамики всех приведеННЫХ выше
устройств. Поэтому эти уравнения удобны для разработки проrрамм расчета на
ЭВМ.
Время срабатывання , двусторонних устройств с Начальным перепадом дав-
ления, равное,з+ '5, можно определить по rрафикам, приведениым на рис. 11.30
11.34, а также по rрафикам, приведенным в работах [2,3].
По rрафикам можно определять время срабатывания устройств с N == 0+ 4,5,
Оа == 0,15+0,3. Значения '1.., N, П 21 ' QZI' o см. на рисунке.
[рафики для расчета времени срабатывания устройств этоrо типа с начаЛЬ-
ным объемом Ol в пределах от 1 до 5, коэффициентом Па в пределах от 0,2 до 3,
а также при наrружении переменными силами, пропорциональными перемещению
н скорости, приведеНЫ в работах [2, 3]. Общий порядок расчета времени см. выше,
а рекомендации по методике расчета в табл. 11.1 11.3.
Пр н м е р 5. Определнть время двнження поршня rоризонтально расположенноrо
пневмоцнлнндра двустороннеrо деЙствня С днаметром поршня D. == 0,1 м н ходом 5 ==
0,2 м, преодолевающсrо УСН,1не Р 2 == 1600 Н. Диаметр штока d == 0,025 м. Вес поршня
н связанных с ннм деталей Р з == 1000 Н. НачаJlьные об ьемы полостей V, == V. ==
== 45. 10 ' м'. В J1ИНIIЯХ между распределнтелем н цилиндром возле ЦИЛНllдра установ-
,1ены дроссели с обратным клапаном, как показано на рнс. 11.28. Эффектнвная площадь
3 6 2 э 6 2
ПрОХодноrо сеqення клапана f K l == 23,5'10 м, дросселя f K 2 == 12.10 м. Остальные
даниые о напорной линнн см. в примере 1, о выхлопной в примере 2. Давление в MarH-
стралн Р м == 0,5 Iv\Па.
Силу трення Р, в уплотнею,ях поршня приннмаем равной
о,1Р М Р 1 O,I.5'10'.O,785.0.12 ==392,5 Н.
Получеиный пара метр {} и заданНЫЙ '1.. используют для нахождения с помощью
рис. 11.29 величиН Одн и о;н' Если П 21 == 1 ирм == 0,5 МПа, то Од == Одн И o ==
== O H' При 0,85..;;: П 21 < 1,15 искомые давления начала движения Од Одн
0,5 (1 П 21 )' (см. рис. 11.29), O H == O 0,1 (1 П 21 ) p 1 р....,
rде p == 0,5 МПа давление, для KOToporo построена HOMorpaMMa на рис. 11.29.
Если давление в рабочей полости достиrает Рм до начала движения, т. е.
Од == 1, то давлеиие в выхлопной полости в момент иачала движения
Найдениые значеНия Од и O MorYT быть использованы для определения по
рекомендациям табл. 11.1 значений t з и t; и большее из них (обычно t ) для рас-
чета времени подrотовительноrо периода.
Рассмотрим дифференциальные уравнения динамики двусторОННеrо пиевмати-
ческоrо устройства.
Уравнение движения поршня
тх РIРl Р2Р2 сх Р;
(! 1.61)
уравнение давления воздуха в напорной полости
. kПКРмl/ RT м kPl
Рl '=" Р 1 (Х О l + х) ер (01) . (Х О1 + х) х;
(11.62)
fJезразмерную наrрузку определяем по формуле (11.24). Давленне атмосферы на
площадь ШТОI{а не учитываем, так каи: IIлощадь штои.(! составляет ОКОЛО 6% площади
поршия
уравнение давления воздуха в выхлопной полости
х == Р, + Р,
Р М .0.785.D 1
1600 + 392
5 10"0,785.0,1'
. 0,503'" 0.5;
Р2
3k 1
kt KP22k V кт:
k 1
Р 2 (S+X02 X)PM
велнчнна параметра 1'} по (11.59)
ер ( : ) +
kP2 .
х,
s + ХО2 Х
(11.631
VOlf 45'10 6'12'1O 6
1'} 0,51;
V02f 45.10 6 2з,5.10 6
;338
339
""
'"
'"
"
-;;;- "'"
'"
.... ,
t-o t-o ""
\ \\\
\ \ \' ""
O:>
\ [\у ..,
\ \' r\'\
""-
.../ \ l\' ""'
",,- \ 1\\
11 1\\
><.
\
\
1'\ 1\ \ \
\
') \ \
" 1\ "" "" \ '"
f.---.---- ",- ",- <:5
11 \ \
><.
\ \
\
\
.J
'"'
"" v" "" t-> "" ""
'"
340
'"
'"
,
,"
о
со
... ..
'-'
;"ф
00
11 о')
11
g.= ;:
ti ё; CJ
,..,
,,
+ '"
::
;0'
; 11
... --<
a
;"€ I
...со "
,,+ ,;;
со _
"со
'"
"'"'"
11 cf
:с '"
I
:!:'-'"
:<: '"
:;-"
; о
. ::
;:;
..;-6' ;:
" CJ
u
:: ...
'" U tj
t->
'*
,:.11
U --<
,.., ."
0=
....
<11.-
:ссо
S"':
g-+
...
'-'
O
е{ 11
" --<
"
" .,
'"
'" .
...со
'I'
Со'"
'-'
"'0
11
;-
:с
"
:!:"
"::>
" "
Со:с
..
о
о')
1" \. 1\ '\ л ""
" Q ""
't' I
\ \ \
\ \!\ \
\ \ 1\ I
1\
. I
",<> ""
с:::) t:::::I
F 11
....,
;:
,,-,""
CJ
'"
;:
""
""
"'"
....,
"'-J
CJ
"'-J
\->
;:
1\
\ \ ц
"" '" f-...
'" "",'
..:..... с., "-
<:$
r '"
"" '"
r '" '"
... ",,'
'<> ,
'" ;;;:-
с-..-..- /
I
CJ
'"
сО"
: ..
.- a
. U .
U.= с
:. g, 11 tj
""
""
\->
r\." \1\'
,,' \
r'-.. \.\\
'\. \'i :;;+_-..
I ,/ ....
",,'r---
j.-.--. .т-",
""
'" \ J
...
'"
I 11 n
,"'"
"'" '*
"-'
'''>
'"
"" r->
.....,
;;;- "i\)o
""
"
""
"'"
....,
-;;-
"-'
t-o
'"
""
'*
11
<11 --<
:с .,
=
Со"
осо '"
... .
'-'
+
e{ ;:
"со CJ
11
" '"
" --<
с>
"'''''' о-;
.....
"",
.
"со
8- .\. ;:
...::: CJ
"со
11
со '"
" t1j
'-'"
:<: ;:
:с CJ
Со:с
<11 ::
:!:"
" '"
'" :с '"
Со,..,
:J-6- ю
\Q
"
."
"'"
0;... ;:
"
':: CJ
о;':"'"
сс......
::с tj
"',..,
....,
"-'
""
....,
"'-J
""
"'
O
II
,.., ...
е="'
<11 ;:
CI
Co
О
ti -1- '"
"":
е{со
t::>
'"
"
11 -=>
11
:S ;:
..... CJ
,,'"
'gC'
8- -1- "
...",
;: о
II
" ;:
cro cl
:с"""
:<: 1
:: '"
:: t!)
IO;-
о
",-6-
:= ;:
CJ
."
'-'"
6: t tj
341
7: '{
!Z
!,f 8
!() 4-
а)
т
10
Рис: ,11.35. Расче1'иая схема ДВУС1'ОРОI1Н"СoJ уст-
ройства без начальноrо перепада давления возду-
ха на поршне
Рн
()
4- N
пневыатичеСЮIМ управлением. Их можно
применять И для управления пневмоЦIМИНД
рами двустороннеrо действия. При вкточе- f.Э
нии упраВЛЯlOщеrо устройства в одной по- IJ
.ТОСТИ быстро нарастает' давление, в то время {! V r
как в друrой, по крайней мере, на первой
По.'!Овине хода противодавление почти отсут- f.Э
ствует. Вследствие этоrо достиrается сокра- /(2
щение премени подrотовительноrо периода,
интенсивное нарастание скорости поршня И,
следовательно, высокое быстродействие f,
устройства. При определенном соотношении
параметров устройства (нача,тьных объемов
полостей и пропускной способности линий)
возможен так называемый режим автотор-
можения, при котором достиrается плавный
Останов поршня в конце хода при наиболь Х О2
шем быстродействии [3].
Расчетная схема двустороннеrо устройства без начальноrо перепада дыме-
ния воздуха на поршне приведена на рис. 11.35.
Уравнения динамики этоrо устройства аналоrичны уравнениям для устройств
с начальным перепадом давления, однако нача, ьные условия здесЬ друrие: атмо-
сферное давление воздуха Ра или а в в обеих полостях. Поэтому уравнения изме-
нения давления в выхлопной полости (11.63) н (11.66) несколько изменяются
3k 1
kf 2К Р2 2i1'""" VRТ;
k 1
Р 2 (8 + Х О2 x) Pa
2 3
z)
Рис. 11.34. Безразмерное время 't сраба1'l.Jвания ДВУСТОРОННесо устрой-
ства в фУНКЦНИ N ( а а 0,15 7 0,з; о 1 1 О. П 1 1) '
Ol 1. " 21 ,
а Q21 0,5; 6 Q21 1; в Q21 1,5; е Q" 3
напол Е Ф У ина рис. 11.29 определяем, что при Х 0,5 и 1'i 0,51 давление в полости
Д Т raeT Р м до начала движеlШЯ поршня и, следовате.%НО, расчет" следует
вести по варианту 2 (см. табл. 11.з), т. е. "s "sо.Дл я Этоrо по фор"уле (11.26) оп еделяем
N 352 ' з {1 V Р3 352.2з,5.10 6 / 1000
D 3 V 0,83;
1 PM S 0,1 5.10 5'0,2
P2
<р ( а 2 ) + kP2 х ;
v S + ХО2 Х
так как rрафнкн для определення "s отсутствуют, иаходим " " , поскольку оно
.завнснт от o, воспользуемся rрафнком на рис. 11.32, 6; для зада!l ЫХ условнЙ"
Д Йствнтельное время срабатываНIIЯ 11.) (11.3.1)
sD2
t I,03'10 З ,, I,ОЗ.I0 З'О,2'О,12.14
f k1 23,5. IO ·
1,227 с;
da 2
'1ft
k
02 + 1
[ 3\;; 1
Q21 а2
П k 1 <р
21
2k
аа
( ) a2 ] '
а 2 d't
a (1 (),5) 0,7850,1'
П21 0,785 (0,1' 0,025')
0,533.
Время подrотовительноrо периода определяют в соответствии с табл. 11.1,
причем давление в начале движения поршня ад Х + П 21 а а . Безразмерное время
't s движения поршня и общее время 't срабатывания устройства определяют по
rрафикам, приведенным на рис. 11.36 11.43 и построенным в зависимости от кон-
структивноrо параметра N при различных значениях безразмерной наrрузки Х,
безразмерных начальных объемов полостей Ol 02' коэффициентов Q21 и В, при
аа 0,15+0,3 и коэффициенте П 21 == 1.
Порядок расчета вреivlени срабатывания приведен выше, рекомендации по
методам расчета в табл. 11.2 и 11.3.
Серин сплошных кривых на рис. 11.36 11.43 зависимости 't и 't s от конструк-
тивноrо пара/.'Iетра N оrраничены слева штриховой наклонной линией, представ-
ляющей собой rеометрическое место точек, соответствующих минимальной ско-
рости в конце хода поршня и значениям N == N а. Чем круче поднимается кривая
't (N) или 't s (N) к точке минимальной скорости, тем эффективнее торможение
поршня в конце хода и тем ближе режим замедления скорости к режиму автотор-
можения, т. е. к режиму безударноrо останова, и тем больше время движения
поршия.
Левее штриховых линий лежит область MHoroKpaTHbIx замедлений и остано-
!>ов поршня, ПРИБОДЯЩИХ К Неоправданному увеличеиию времени срабатывания
343
для определення временн подrотовительнOI.О нериода найдем давлен не а д ' начала
движеllИЯ ПО (11.60)
о По рнс. 11.7, б для a 0,533, а Т'Кже по найденным в прнмере 2 значениям Л
, ,097 и Q 2,17, определяем, что при использовании формулы (11.14) можно прниять
V V ' 3 '
,2 2 ' Fsи ',2 'к' Тоrда, ка" и в примере 2, t з 0,351 с.
Время движеиия поршня
t s ! t з 1,227. 0,351 0.876 с,
Двустороннее устройство без иача.%иоrо перепада давлення воздуха иа
поршне, Двустороннее устройство можно включать в схему таким образом, что
обе ero полости в исходном положении будут сообщены с атмосферой, т. е. перепад
давления по обе стороны поршня будет отсутствовать. Такие схемы являются
обычными для распреде. ителей с двусторонним пневматическим или электро-
342
.
....
">
'"
">
'
""
""
.
""
,
...
.
'"
""
.,'
'"
",,'
'"
.."
'"
'<>
...,
V'''''
'",
'"
344
"'"
""
'"
-1-
о ""
c.
о .
... '"
v
iO' 11
'1: <о
",.з...
:с
3
с.
о
"
"
""
....
""
.......
'"
:s:
"
'" :
:;: t:f t\:I
; t::
; .. о
'1: ;;;-- 11
C1) "": dЬ
I1
о:>.
'"
""
<::,"
"",
""
"'"
'"
.......
'" о
;:; ....
" о
с. :с
" ..о
"
"
..
"
:с
;;
o
.".
.......
"
о
:с
с.
" ,..,,,
::Е C"I.цл
С.
т
...
v
ci'
": [: 1::
=
иo
:. + "
....
<::,
.......
'<>
<::"
IC
11 ёi
""
<::,'
......
'"
о
....
"
:с
1; I:: N
с.
О ..
... '"
u .
>О'"
:: '1.
'" ""
:с":
3'"
g- 11
" <о
1:>
.......
"
""
,
'"
:s:
:с "
" :s:
iE :с
:с "
" "
'1: "
"
",'1:
,. "
'"
;:; "
" "
с.с.
.. .:;
.
CI,) о о
о ....
:с о
с. :с
" ..
:; "
'" "
" ..
с."
\C
" '"
ф '; 11 о
0::: ;:j 11
v ...
11 '"
"'.
1'-
О
,J
1\- \ ,\
'" >.....
1\. \ \ '\ '"
<$ >.....
'<> 1\ '\ \х
",' I'\. ..,
' r 11 1\> ",,' >.....
><. .... l\
",,' \ ,\
\ \ \\
'--<" ..J. )
'"
'"
....
...о
""
'
11
11 ..]:
0:>.1
""
""
""
'"'
.">
'"
""
.,.,
'"
""
1\. '\ '\: "-
'\ )\\ / 0,,'
'"
..,,' А. <$
<$ / ...,
11 j \ <$
><.
",,' '\ ,\
\ \
..( \ &
....."<.. )
...,!
""
""
""
.,.,
""
""
"'"
""
......
'"
....
"
:с
i5 1::
с.
о
... ..
'-'",
>О .
" '"
'1:+
'" ""
:с
o
11
"
""
....
"'.
<::,
,'
""
""
't;;)crj
$ ';"' t\:I
iE:S: ;::
:: о
" '"
'1: "
"
",01:
,. "
"
;:; "
" "
g. .;;
CI,) о .. о
о 8 II
:с :с
11
...... I
c."
:с ... \с
" '"
.g 11
,;
о: t; ;:j 11
...... :: ф
о ....
u СО......
:S: ...
"" 11 t:!
'"
",,'
"'"
.......
"
w>
'"
-.:j.
.......
<::,
.......
""
<:$
'"
<::"
......
"'"
""
......
,
:с '"
о -
с.С
+
'"
"
'1:0
-.:j.
.,.
11
3 "'
с.1:>
О.......
" "
:S:
'"
:с "
:с r.;
" "
iE
;;; "
01: ;1
"
"'''
,. с.
"
" "
;;
'"
с.
"
"
""
<::,
.......
"
""
"
""
<::"
t:':
о
'"
<::"
""'-
'"
.......
.::
о с '"
CI,) <::5
о '"
:с "
с. ..
а.; о
;:;:с ""
'" '"
" "
с.'"
:
r-o 1""'1...
U r;AC"IC':I o '
оё ,=
g,.::
..: ...
11
I
"" :с 1:: "
....
.......
<::,
"'.
IC
""
<::"
'"
<::,
......
345
. ">
'*
"':..
">
00....
"'"
"':.
'"
1\ 1'\ \.
'<> ;;';Л .> '\
'"
'" \ :\ \ \ 11
11
1\ \ \
J.. ........ \\
.... ..... )
о> '<>
'-,
'>
""
346
""
'" \->
...
'"
'»
'"
..,
,",'
f .А
,,,
II
'-' ....
>о ..
С=:
;;
= .
=0
+
...'"
'-'
>о .
"о
:11
;
..
!зо:
.."
"'=
""
10>",
.. "
Со",
'-''1:
"
"1::
Со"
"Со
""
01::
:с
СоС
"....
:ЕС
"'=
....
Со",
11
.: rA
с
.. w'
<:;'1
1I 'с
0:>,--
""
с-: ... <:::J
": 11
..
11
. '-'
S !
"" со CJ "
...".
...
II
2
"=:
:с
&
со
+
::
<:::.""
,
с
""
='"
11
..
" ..
:a
.........
",,,
"
Со:С
.... "
'"
,,"
..
0:'1:
:Е"
,,
g.
"Со
о"
:с 1::
СоО
"'....
:Е О
",,,,
.. ..
Со"
""
"..
Щ"
'"
..
....
<::"
t:
о
""
""
""
с
""
, -
..
'*
,,'
:;
о
".
с
.. ""
rt;'1
'с
с.;
:r; о
: о
.;.. 11 ""
.;1 1
.... CJ "
«>
,,-'
С..
....'"
" -
:со
+
8-",
....
::11
..
,,
;1;"-""
;:
!з:с
.."
"''''
.. "
10>..
'1:
......
'1:
"jg
"
"Со
со
"
С о ....
gs Q
8.
4# о
:Е" w'
';'" I
:C
\1
10> ....""
iЗ r;AC'Jr:;;
:t
'5 11
t I
"" >о =: '"
'<>
.....'
'>
,,-'
'N
'""
"",О;-
,,-'
'"
'"
""
"",'
'>
"",'
'N
"""
'"
'"
,,-'
'"
t:
о
Q
""
..
'<о
'""
"'"
"-'
">
'""
'"
"""
'<о
'"
"
"",'
'N
">'
с
w'
, ..
""
II
.... ....
>о '"
С=:
....
"
:сС:;
:с .
СО
со
g .1.
'"
,,
'1:",
11
C!j
........ t-.
.... о: О
.. "
IO>:С
.. "
Со'"
.... "
'"
"'1:
::
g
""
"Со
О'"
.:;1::
со
е ..
I
"'-..
11 'с
c..;
.:1: ...
'" О
"': .: 11
:: 11
I
"" .... CJ "
'"
t:
о
с
w'
'"
....
о'
'<>
с
",.
с
w'
'"
о
00">
...,
"""
""
"'.
"-
,,>'
...".
--.:-
.....'
""
<::"
"-'
.
'"
..,
......
...".
......
<::,
.....'
....
<::"
-.:>
'-,
'
..
""
'"
'-,
...
'"
00
'"
'"
'<о
"",'
...
,,>'
""
.,;
'"
«>
.....'
'<>
'""
"'"
...:-
'N
'""
",О;-
"-'
'"
"""
С,
"",'
...
"",'
'N
'"
""
"
'"
""
"'
",,<;;с;:,."
"'"
.
'N
;И7
.
устройства. После очередноrо останова может последовать разrон н приход поршня
В конечное положение с высокой скоростью. Поэтому использование устройств
двустороннеrо действия без начальноrо перепада с значениями конструктивноrо
параметра N < N a нецелесообразно.
Исходя из изложенноrо, полученные для области MHoroKpaTHblx остановов
расчетные значения на rрафиках не приведены.
rрафики, приведенные на рис. 11.36 11.43, позволяют проследить влияние
основных параметров на динамику рассматриваемых устройств. е повышением
безразмерной наrрузки Х увеличивается как время движения поршня, так и время
подrотовительноrо периода, а точки, соответствующие режиму безударноrо оста-
нова, смещаются в область больших значений конструктивноrо параметра N.
е возрастанием начальноrо объема Go полостей время подrотовительноrо
периода увеличивается, а время движения и значение N а уменьшается, причем
это влияние Go уменьшаеrся с ростом коэффициента Q21' При малых значениях
Q21 ""o,1+0,2 и при малых начальных объемах резко возрастает влияние кон-
структивноrо параметра N, наrрузки Х и коэффициента на режим останова в об-
ласти N а и на время движения поршня. Например, уже незначительное измене-
ние сечения дросселя f может привести к существенному увеличению скорости
поршня в конце хода.
е увеличен нем коэффициента дискретноrо уменьшения наrрузки в начале
движения (для пневмоцилиндров, у которых сила сопротнвления отлична от силы
трения, следует ПRиннмать == 1; для транспортирующих и зажимных цилиндров
распределителей == 1,5) время движения поршня У:\lеньшается (особенно при
больших Х), снижается и влияние начальноrо объема Go на величину N а. При ==
== 1,5 и Go == 0,7+ 1,0 влияние наrрузки Х на время движения поршня становится
незначительным.
На рис. 11.44 приведены rрафики для выбора оптимальноrо значения пара-
метров устройства из условия безударноrо останова поршня в конце хода. По
заданным значениям двух параметров, например, наrрузки Х и начальноrо объема
Go можно найти оптимальное значение TpeTbero, например, конструктивноrо пара-
метра N а. Штриховые участки кривых на рис. 11.44, в, е соответствуют значениям
о 2
'f 6 8 10 12 14 15 18 и о 2 4
а)
6 8 10 12 1'1 16 18 и
о)
х
o I,o
Рнс. 11.45. rрафнкн для опрсделення параметров устройства из условия обеспечення
мнннмальноrо временн движения и безударноrо останова прн 921 0,5:
а f3 1: б f3 1,5
безразмерной скорости в конце хода > 0,1. Значение действительной скорости х
можно найти по формуле (11.35).
На рис. 11.45 и 11.46 приведены rрафики для выбора диаметра D 1 поршня из
условия обеспечения наименьшеrо времеии движения и плавноrо останова поршня
в конце хода, при условии, что эффективная площадь fi напорной линии не превы-
шает некоторой величины fr тах' Длина хода s, масса т подвижных деталей, прео-
долеваемое усилие Р и начальный объем Go должны быть известны из исходных
данных. При условии безударНоrо останова с увеличением D 1 также Bo paCTaeT
f, , а время движения уменьшается. Порядок определения D 1 следующии. Опре-
1
деляем параметр [3]
и - 245 ' тaxPM V Рз (11.67)
шах р р s .
По rрафикам на рис. 11.4,5 и 11.46 для и шах И заданноrо Go находим параметр Х,
а затем диаметр поршня
D 1 ==,1, 13 V р . (11.68)
РмХ
Полученное значение D 1 окруrляем до ближайшеrо меньшеrо из стандарт-
иоrо ряда и по формуле (11.24) вычисляем уточненное значение Х, которое затем
используем для определения N a по rрафикам на рис. 11.44. Полученное значение
На
1,1
1,0
o,g
0.0
0.7
0.5
0.5
0.4
0,3
0,2
#0
0,8
0,7
0,5
0,5
0,4
0.3
O,Z О o,Z 0,4 0.5 0,8 p о
D)
-<=0,5
О,] ,,\
(J,Z \ ......
0,1 \I\ , .......
\ 1\. '\ ........ l'
1\' r-... J'-.
" i'. ......1---
..... ..... ......1---
о
J=o,s.r-
0,41'. 1',
O,J 1'. '- ...... !,-.
o,Z ,,-
0,1 l...... " "...1' ...... C
'" r--... .....r--., -
....... ....... r--., .......
.......
у=0,5
0,4
0,3 \.
Z
,f 1\.
'\l\.. .......
I" "r--....
" ....... ,, J"--..
.....t::--::
1"---
)
Рнс. 11.44. rрафикн для
выбора ОПТиМЗльноrо значе
ння параметров двусторон-
несо устройства без началь-
Horo перепада ИЗ условия
безударноrо останова порш-
ня (О'а 0,2):
а 13 = 1; Q 0,5; б
f3 1,5. Q 0.5; в f3
1; Q 1; ,, f3 1,5
Q 1
х
0,4
I
0,3
0,2
0,1
о,! 0,4 0,5 0,8 gp
;:)
Рис. 11.46. rрафнки для определення параметров устройства нз условня обеспечения
мнннмальноrо временн двнження и безударноrо останова прн 9" 1:
а 11 1; б 11 1,5
348
и
349
заДаемся величиной I--tзчальноrо объеМа ,{олостеЙ V 1
что ди"метр ЦIIJIIIндра близок к 0,1 м, тоrда по (11.28)
У. 45. jd ' 101', ПQ./Iаrая,
Na
/
0,8
0,6
0,5
О,'!
0,3
0,2
tJ,f
0,2
0,3
D,ч
'f J s
V 1 + V T1
F,s
(45 + 157) 10 . O,258;
0,785. 0.12. 0,1
1;o, 1;o.
по формуле ([1.б7)
f '
lтахРм V Р. 245.26.IО ..5.IОБ Y
U 245
Р Ps 1590
110 rрафику иа рнс. 11.46; б для f\ 1,01;0
диаметр поршня по (11.68)
1500
1590.0,1 6,15;
0,258 и и 6,15 иаходим Х 0,192;
D 1 1 3 V Р 13У 1590
, , . Рм'I. 1, 5.10"0,192 0,145 м,
ОКРУI'ЛЯЯ полученное значение до б!lнжайшеrо меньшеrо нз стаидартsоrо рВА., ПРИии-
маем D 1 0,125 м;
уточняем значенне безразысрно(, наrрузкн по (11.24)
Р
x
PMFl
15S0
5'10"0,785 .0,125' 0, 59;
для стандартных ЦIIЛННДРОВ с D, 0,12;; м \1, 60. 1 o . м'. УТОЧllеиное значеине
безразмериоrо начальноrо объема
V1+V п (60+157).10 . O,I;7;
1;. F,s 0,785'0,125"0,1
по rрафнку на рис. 11.44, е находнм N а 0,6: эффективная нлощадь JIНHHH нз (t 1.2&)
Рнс. 11,47, rрафнкн для определення параметров YCTpoikTBa нз условня обеспечення за-
данноrо времени двнжения н безударноrо останова прн Q21 0,5; штрнховая линня
1, сплошная 1,5
РнС. 11.48. rрафнкн для определення параметров устройства нз условня обеспечення
заданноrо временн двнжения и безударноrо ОС1'анова при Q21 1; штриховая лю'ня
1; сплошная 1,5
N а используем д.'!Я определения времени движения 1: s по rрафикам на рис. 11.36
11.43 и fi по формуле (11.26).
На рис. 1I.47 11.48 приведены rрафики для определения диаметра поршня
по заданиому времеии ero движения t s при условии обеспечения плавноrо останова
в конце хода, Длина хода, масса подвижных частей, преодолеваемое усилие и на-
чальный объем должны быть известны из исходиых данных.
Порядок определения Dl следующий. По формуле [3] находим параметр
J s t s V Р .
ms
ПО rрафику иа рис. 11.47 11.48 для получениоrо значения J s и заданноrо
находим соответствующие им значения N a и Х. Полученную по формуле (11.68)
величину Dl окруrляем до большей стандартной величины, чтобы время движения
ие превышало заданноrо, а затем используем для вычисления уточненноrо значе-
ния Х по фОР"lуле (11.24), а значение N а определяем по rрафикам на рис. 11.44 и
используем для определения Ts по rрафикам на рис. 11.36 11.43 и fэ по формуле
(11.26). 1
3 Y 3
э ' == N a Dl PM s 0,6.0,125
fl f2 з52 Р. 352
V 5.105.0,1 1 . 6
1500 .9,2 10
2.
м ,
безразмерное время двнжения поршня по rрафикам на рис. 11.39 's 2,5;
действнтельное время по (11.34)
sD2 1, 03'10 3.0,1' 0,1252.2,5
t s 1,03.10 '..........l... 's 0,21 c
fi 19,2'10 .
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. rерц Е. В. Пневматическне приводы, M : МашнностроеIlие, 1969. 359 ".
2. repH Е. В., BH. KUB Б. П. Определен не времен н срабатывания дис"ретноrо двусто-
роннесо пневмопрнвода. В кн.: Механика машнн, Вып. 43. М.: Наука, 1974. 49 с.
3. repl\ Е. В., Крейннн r. В. Расчет пневмоприводов. М.: МашиностроеНllе, 1975,
272 с.
4. ПЯ1'идвернЫЙ А. П., Лнмонов Ю. М. К определенню времени подrОТОDнтельноrо
периода работы пневматических устройств. В кн. Пневматнка н rндравлнка. Вып. 6.
М.: 1979. 153 159 С.
5. Элементы н устройства пневмоавтоматикн BblcOKoro давления. Каталоr, М.:
1978, 154 с. (НИИМАШ).
При м е р 6. Определить диаметр rоризонт"льно расположе"ноrо цилиндра,
включенноrо по схеме на рнс. 11.35 и преодолевающеrо внешнюю силу Р, 1200 Н, из
условия обеспечения режима автоторможения н обеспечення М.iiнима.1Iьноrо времени дви
ЖенНЯ поршня при эффективной площадн линнй f{ f;' .;; 26. lo 6 м 2 . Заполняемый
объем трубопроводов между распределнтелем н цилнндром V T1 V T2 157. 10 ' м'.
Вес подвнжных Частей Р, 1500 Н. Давленне в маrистралн Р М 0,5 МПа. Ход порш-
ня , О, 1 м.
Ко,фФициент пропускной способностн ЛИIIНЙ ПО (11.25)
Q21 ' M 1,0;
9
силу трення, по аналоrин с предыдущнм примером, прннимаем p.Jt!lolI 390 Н, 'I'OrAa
результнрующая всех сил Р Р, + Р, 390 + 1200 1590 ff;
[лава 12
КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ
СЖАтоrо ВОЗДУХА
-.
Кондиционирование сжатоrо воздуха включает комплекс меропрнятий по очистке
и осушке сжатоrо Воздуха, внесению смазочных материалов для подачи их с по-
током воздуха к трущимся поверхностям пневматических устройств, борьбе с шу-
мом и заrрязнением окружающей среды при выхлопе сжатоrо воздуха в атмо-
сферу.
12.1, ОЧИСТI(А СЖАтоrо ВОЗДУХА
ДЛЯ ПНЕВМАТИЧЕСI(ИХ СИСТЕМ
Заrрязиеиия сжатоrо воздуха и их воздействие на пиевматические устройства
и системы. Компонентами заrрязиений сжатоrо воздуха являются вода и
компрессорное масло в жидком и парообразном состоянии, твердые и rазообразные
заrрязнения. Наибольшую часть заrрязнений систем обычно составляют вода и
компрессорное масло.
Вода. Источ иком содержащейся в сжатом воздухе воды является водяной
пар, всасываемыи компрессором в систему вместе с воздухом. Иноrда вода посту-
пает в линию наrнетания из-за неrерметичности промежуточных и концевых
ХОЛОД 1Льников, а также I!з за отсутствия заrрадительных козырьков на заборных
устроиствах всасывающеи линии в дождливую поrоду. Влаrосодержание воздуха
зависит от температуры и относительной влажности паровоздушной смеси. Для
атмосферноrо Воздуха Эти параметры определяются климатическими УСЛовиями и
временем rода.
Сжатие поступившеrо в компрессор Воздуха сопровождается повышением
температуры на 100 130 ОС. В процессе сжатия содержание влаrи в удельном
объеме воздуха увеличнвается пропорционально росту давления, но при этом
вследствие повышения температуры ero относительная влажность в значительной
степени снижается. Так, при давлении в системе 0,7 МПа и относительной влаж-
ности BcacbIBaeMoro воздуха 80% сжатый воздух на выходе из компрессора имеет
относительную влажность 6 10%. При движении по трубопроводам и друrим
элеме та!\l системы воздух охлаждается вследствие теплообмена с окружающей
средоЙ, происходит перенасыщение воздуха водяными парами и их конденсация.
Максимально возможное влаrосодержание воздуха, r/Kr
а и == 622 Рнп
Р Рип '
rде Р абсолютное давление сжатоrо воздуха; Рнп парциальное давление
(упруrость) иасыщеиноrо водяноrо пара.
Значения давлеиия (упруrости) насыщенноrо водяноrо пара приведены
в Приложении 2.
Относительная влажность !jJ (отношение действительноrо влаrосодержания
воздуха а к максимально возможному ан при данных значениях температуры и
352
РНС. 12.1. Завнснмость влаrосодержаиня t,Oc
воздуха, иасыщениоrо парамн воды, от тем- 90
пературы н абсолютиоrо давлеиия
80
70
111111
1,1 мпаlj i)
i
0,7 V
0,50, ''\ i
qЗ5 I
Q2'1- /
ЦIМПа
/!
// '1 /
V
"""1/
V +
t;%/
...........1
I
давления) выражается в долях еди-
ницы или в процентах и достиrает
максимальноrо значения, paBHoro еди-
нице (100%), коrда а == ан.
Способиость сжатоrо воздуха
удерживать пары воды уменьшается
с понижением температуры и с повы-
шением давления. При этом ero отно-
сительная влажность возрастает, а
после достижения состояния насыще- 10
ния (!jJ == 1) происходит конденсация
избыточноrо количества паров и появ- О
ление воды в жидком состоянии (кон-
денсата). Температура, при которой 10
ЭТО происходит, называется точкой
росы t p . При более высокой темпера-
туре (и том же давлении) конденсация
водяных паров не происходит. Поэтому
точка росы сжатоrо воздуха часто ука-
зывается как мера содержания в нем
водяных паров.
На рис. 12.1 приведена зависимость
влаrосодержания насыщенноrо воздуха
(!jJ == 1) от давления и температуры. Эту зависимость можно использовать для
определения количества конденсата, выпадающеrо в системах при охлаждении
сжатоrо воздуха.
Масло. Источниками заrрязнения сжатоrо воздуха маслом MorYT являться
смазка компрессоров и пневматических устройств, масляные фильтры на линии
всасывания компрессоров, пары и распыленное масло в окружающем воздухе.
В сжатом воздухе масло обычно находится в парообразном и жидком состоянии.
Предельная концентрация паров масла в воздухе, как и паров воды, умеиьшается
с понижеиием температуры и повышеиием давления.
Маслосодержание воздуха, насыщенноrо парами масла, можно определить
по формуле
60
50
40
ЗО
20
20
ЗО
40
50
1O 1
10
1,0
a H ,2/112
,
a == ,1. Рип
'у Р Р П '
rде Р П парциальное даВJIetlие иасыщetlиоro маслЯJIОro пара;", коэффициеит,
зависящий от молекулярной формулы масел
,
R
'i' == RM '
R и RM rазовая постоянная воздуха и паров масла: R == 287 Дж/(кr.К); RM ==
8314 .
== Дж/(кr.К); М молярная масса химических соединеиии, из которых
состоят пары масел. Для компрессорноrо масла М == 210+400 кr/кмоль.
На рис. 12.2 приведена экспериментальная зависимость давления насыщен-
ных паров некоторых сортов масла от температуры. Штриховой линиеЙ нанесены
кривые, полученные расчетом, сплошной линией экспериментально [4].
Для вязких сортов компрессорноrо масла давление насыщенных паров при-
ведено ориентировочно, так как экспериментальные данные отсутствуют.
Вынос в линию наrнетания смазки компрессоров обычно является основной
причиной заrрязнения сжатоrо воздуха маслом. Количество масла, поступающеrо
Ч 2 12 Е. В. rерц н др.
353
t;'cl
780
160
юо
v
,/
,//
11. //
rl i .1
/
I \
1 1/1.;0 i [.f J
l V) l'f I
Т'/ I
1/
1
1"
)
1/ z
/
II
,Iii
111
. J I11
'
I
I
Таблut{а 12.1
IW
r-------4a f ,
за I 2
, , I '
I 20 " 2'
.1 10 . 10 р,,",Па
II 1: I l'
] , т
r-------l ц I
I I I 1
Классы заrрязненности сжатоrо B
20 I---
70-1
v
.....
... .
102
, ,
I
I1
ii
11
Содержаине примесей, Mr/M',
не более
I(Jlacc Размер твердой
заrрязнен- частицы, мкм, Масла (в
НОСТИ ие более Твердые I вода (в жндком I
частицы состоянии) жидком со-
стоянии)
О I 0,5 I 0,001
Не допускаются
1
5 1 I Не допускаются
2 500
3 Не допускаются
10 2 I
4 800 16
5 Не допускаются
25 2 I
6 800 16
7 Не допускаются
40 4 I
8 800 16
9 Не допускаются
80 4 I
10 800 16
II Не допускаются
12,5 I
12 3 200 25
Не реrламен-
тируеТся Не допускаются
13
25 I
14 1 О 000 100
При м е ч а !I и я: 1. Содержание посторонних примесей указаио для
воздуха, прнведеН!lоrо к условиям; температура 293,15 К (20 ОС) и давлеиие
101325 Па.
2. Размер твердоЙ част ИIJ,Ы прнннмают по иаибольшему измеренному зна-
чению.
120
80
60
40
1,..0>
i---
:--
,/ / ,
/'
/'
,,,
7,0
10
10 3 P п , Па
'- 12.2. Зависимость давления насыщенных паров минеральных масел от темпераТ1PW
(1 компрессориоrо; 2 машннноrо, 3 нндустриальноrО_50, 4 индустриальиoro-20)
в линию наrнетания, можно определить, исходя из норм расхода оrазки в Поршне-
вых компрессорах различных типов по rOCT 18985 79.
В ротационных и винтовых маслозаполненных компрессорах вынос масла
в линию наrнетания в 1,5 2 раза выше, чем в поршневых, и в среднем может быть
принят: для компрессоров малой производительности 200 300 мr/м З ; средней и
большой производительности 50 1 00 мr/м З .
В центробежных и мембранных компрессорах вынос масла в линию HarHeTa-
ния практически отсутствует.
Высокая температура в поршнеВО 1 пространстве компрессоров и на началь-
ном участке линии наrнетания (от 160 до 220 ОС) приводит к парообразованию и,
частично, термическому разложению масла. В результате этих процессов до 5
6% масла окисляется и в виде Harapa и лакообразной пленки осаждается на вну-
тренних полостях компрессоров и трубопроводов, а леrкие фракции в виде паров
и мелкодисперсной фазы уносятся воздухом в систему.
Твердые заерязнения. Концентрация, дисперсный состав и Природа твердых
заrрязнений сжатоrо воздуха зависит от заrрязненности воздушноrо бассейна
в зоне всасывания компрессора, состояния, режимов эксплуатации и обслужива-
ния трубопроводов и пневматических устройств. Основное количество твердых
заrрязнений вносится при передаче сжатоrо воздуха по трубопроводам и соедине-
ниям. Эти заrрязнения на 95 98% состоят из ржавчины и окалины. При наруше-
нии теХl!олоrии изrотовления и монтажа в трубопроводы попадают частицы уплот-
няющих материалов II промышленная пыль. Усредненная концентрация ржав-
чины и окалины в межцеховых трубопроводах может составлять до 25 мr/м З воз-
духа, в цеховых до 12,5 мr/м З . При хорошем состоянии трубопроводов концен-
трация ржавчины и окалины обычно не превышает 2 4 мr/м З , однако разовые
концентрации заrрязнений в момент начала подачи воздуха, прн сотрясениях и
rидравлнческих ударах в трубопроводах MorYT быть значительно большими.
Металлические частицЫ появляются в системах в результате износа поршневых
колец компрессоров и подвижных деталей устройств, а стружка, притирочные со-
ставы и абразивы при неправильной подrотовке внутренних полостей пневма-
тических устройств. Плотность твердых заrрязнений Воздуха составляет от 0,1
до 8 r/см З ..,>, .
Fазообразные заерязненuя. Основную часть rазообразных заrрязнении, по-
падающих в систе\lЫ B:\IeCTe с атмосферным воздухом, составляют дымовые rазы от
сжиrания топ,шва; rазы, образующиеся при химических процессах; пары кислот
и щелочей; растворители и др. Наиболее часто в сжатом воздухе содержится серни-
стый rаз 502' который при соединении с конденсатом образует серную кислоту и
354
сернистый анrидрид, разрушающий наряду с друrими растворами кислот, щело-
чей и озоном поверхности устройств и уплотнений.
Классы заерязненности сжатоео воздуха. СТ СЭВ 1704 79 по составу и содер-
жанию посторонних примесей устанавливает 15 классов заrрязненности сжатоrо
Воздуха, предназначенноrо для питания пневматических устройств и систем, ра-
ботающих при давлении до 2,5 МПа (табл. 12.1).
Температура точки росы сжатоrо воздуха должна быть: для классов заrряз-
нениости О и 1 ниже минимальной температуры не меиее чем на 10 ОС, но не выше
10 ОС; дЛЯ классов 3,5,7,9, 11 и 13 ниже минимальной рабочей температуры
не менее чем на 10 ОС; дЛЯ классов 2, 4, 6, 8, 10, 12 и 14 не реrламентируется.
355
За минимальную рабочую температуру ПРИRимают наимеиьшую из температур:
минимальную температуру сжатоrо воздуха или минимальную температуру окру-
жающей среды при эксплуатации пневматических устройств и трубопроводов,
Заrрязнениями считаются все сорта масел и смазок при использовании сжа-
Toro воздуха в системах, не требующих внесения смазочных материалов при ра-
боте. В сжатом воздухе для питания систем, требующих внесения смазочных ма-
териалов при работе, заrрязнениями считаются все сорта консервирующих и ком-
прессорных масел и смазок.
Независимо от класса заrрязненности стандарт допускает наличие в сжатом
воздухе только следов кислот и щелочей, т. е. концентраций, не оказывающих
вредноrо воздействия на пневматические системы и устройства. Классы заrряз-
ненности сжатоrо воздуха следует указывать в технических требованиях к экс-
плуатации пневматических систем и устройств. Методы измерения заrрязненности
реrламентированы СТ СЭВ 1705 79.
Воздействие За2ря.знений. Анализ данных эксплуатации и проведение иссле-
дования свидетельствуют о том, что заrрязнения сжатоrо воздуха значительно
снижают надежностЬ и долrовечность пневматических систем, приводят к нару-
шению технолоrических процессов. Из-за ВоздеЙстВИЯ заrрязнений сжатоrо воз
духа износ устройств увеличивается в 2 7 раз, а выход устройств из строя по
той же причине составЛяет до 80% общеrо числа отказов.
Воздействие заrрязнений на пневматические системы и устройства можно
разделить на физическое, химическое и электролитическое.
Физическое воздействие заrрязнений заключается в закупорке отверстий и
сопел влаrон, льдом и твердыми частицами, в смывании смазки, в повреждении
рабочих поверхностей клапанных пар, мембран, золотников, в износе и заклини-
вании трущихся деталей и т. п.
Химическое воздействие заrрязнеиий проявляется R коррозии металлических
деталей, разрушении покрытий и резиновых деталей, растворами кислот, щело-
чей и друrих химических активных компонентов.
Электролитическому воздействию заrрязнений подвержены устройства с кон-
тактирующими деталями из разных материалов иЛи покрытий. В этом случае
кислотные и щелочные растворы явЛяются электролитом, а детаЛИ электродами;
в результате происходит разрушение их поверхностей, даже если они выполиены
из леrированных сталей, латуни иЛи бронзы.
Заrрязнения сжатоrо воздуха ПРИВОДЯТ к нарушению техноЛоrическоrо про-
цесса в ряде производств химической, пищевой, керамической, бумаrоделательной
и друrих отраслей промышленности, rде используется энерrия сжатоrо воздуха.
Так, содержание масла недопустимо при использовании сжатоrо воздуха для рас-
lJыления ряда красок и лаков, при подrотовке кислородных баллонов и холодиЛЬ-
ных arperaToB, в фармацевтическом и керамическом производствах.
Выбор степеии очистки сжатоrо воздуха. Для повышения долrовечности
и надежности пневматических систем управления было бы идеальным полное уда-
ление заrрязнений сжатоrо воздуха. Однако присутствие определенноrо количе-
ства заrрязнений в ряде устройств практически не сказывается иа их работоспо-
собиости. Поэтому полная очистка сжатоrо воздуха, связанная с значительными
затратами, в большинстве случаев экономически нецелесообразна. Требования
к очистке Воздуха зависят от конструктивноrо исполнения и материала элементов
систем управления и механизмов, размеров и точности, величины зазоров и от-
верстий, от требований к надежности и долrовечности, от эксплуатационных усло-
вий и характера воздействия заrрязнений. Установлено, что интенсивность из-
носа устройств тем выше, чем выше твердость частиц, а увеличение твердости и
пористости трущихся поверхностей повышают ИЗНf)СОСТОЙКОСТЬ.
Абразивный износ и заклинивание MorYT быть значительно снижены, еСJlИ
размер твердых частиц, поступающих в устройства с воздухом, не превышает
3/4 величины наименьшеro зазора трущихся пар [13]. Примерные величины зазо-
ров подвижных детаЛей раЗJIИЧIIЫХ устройств даны в табл. 12.2,
Определ ние степенн осушки сжатоrо воздуха на основных участках про-
мышленных систем. Степень осушки сжатоrо воздуха зависит от чувствительности
конкретных устройств к содержанию влаrи. К rруппе устройств, для которых не
требуется строrая реrламентация содержания влаrи в жидком состоянии, отно-
Примерные вел"чииы зазоров подвижных деталей
пневмати ескнх устройств
Устройства
Трущиеся пары
40 80
1 оо зоо
I1невмоцилннДРЫ
Шток втулка
Поршень rильза
Ротор боковой дис!(
Ротор статор
Лопатка паз
Шестерня боковой диск
Шестерня сТаТор
Поршень rнЛьза
РО1'ор распределительный днск
I1невмодвиrатели:
шиберные (пластннчатые)
шеС1'еренные
поршневые
Пневморасп ределнтел н:
с плОСкИМ золотником
с цнлнндрнческнм золотнн'
КО\{ С уплотнением За счет
зазоров
с ЦИЛИНДрИЧеским 30ЛОТНИ
КОМ С мяrкими уплотнениями
Золотник осНование
Золотннк втулка
Золотннк втулка
50 100
Таблица 12.2"
I Зазор, мкм
15 40
100 150
100 200
15 40
40 60
5 25
1 2
2 .5
1,5 5
сятся коммуникации систем, емкости, оборудование СиЛовых ПРИВОД.?В мембран
НОТО типа и сильфонные устройства, имеющие надежное антикоррозииное покры-
тие, в которых трущиеся поверхности непосредственно со сжатым воздухом не-
соприкасаются.
Содержание жидкоЙ влаrи в сжатом воздухе рекомендуется оrраничивать для.
пневмооборудования систем механизации и автоматизации производственных про
цессов (цилиндров, моторов и аппаратуры). Не допускается содержание жидкоИ'
влаrи в сжатом воздухе, используемом для питания пневматических систем управ-
ления с повышенными требованиями к надежности дЛЯ станков, Прессов, автома-
тических линий и друrих устроЙств; пневматических приборов и средств автомати-
зации, на которые распространяются требования OCT 11882 73; .систем, рабо-
тающих при минусовых температурах окружающеи среды. ДJIЯ этои rруппы уст-
ройств должна быть исключена возможность конденсации паров воды и маСЛа.
Условием исключения конденсации является ненасыщенность сжатоrо воздуха
парами воды и масла.
Существенное влияние на выбор степени осушки оказывает изменение термо-
динамических параметров сжатоrо воздуха. Зная действительное значение термо-
динамических параметров, можно установить возможность процесса конденсации,
количество конденсата и требуемую степень осушки.
Трубопроводы. В маrистральных трубопроводах скорость потока воздуха от-
носительно невелика (от 6 до 18 м/с), следовательно, изменение температуры про-
исходит в основном из-за теплообмена с окружающей средоЙ. Обычно температур
сжатоrо воздуха на выходе из компрессорной выше, чем температура окружающеlf.
среды, что приводит к охлаждению ero и конденсации влаrи. Для мет ллических
трубопроводов без теплоизоляции пониже ие температуры н.а заданнои длине без:
учета влияния на теплоотдачу заrрязнении теплопередающеи поверхности можн()
опреде.1ИТЬ из формулы
{ X (1 1 n 1 d. ) 1
cQ + + Jп......2.... J '.
р ajd r a 2 d H 2л тр d H
rде Т о и Т х температура сжатоrо воздуха соответственно в начале трубопро-
вода и на расчетном участке; Т а температура окружающей среды; х длина
трубопровода от начала до расчетноrо участка; с р удельная теплоемкостЬ воз-
духа при постоянном давлении; Q расход свободноrо воздуха, протекающеrо
по трубопроводу; а 1 и а2 коэффициенты тепЛоотдачи от сжатоrо воздуха
Тх ==' Та + (ТО Та) ехр
356
12 Е, В. rерц и др.
357
ТаБАUЦО 12.3
Рис. 12.3. Изменение температуры ежа-
тото воздуха по длине 1'рубопровода
пр" W 1 20 м/с; W 2 о; Ра
0,7 МПа. л 390 вт/(м, К); d T ='
25 -;.- 40 мм
Турбулентное rече нне воз- Л В
духа В труба в об.l1асти 0,019 т Х
критерия Re т
1 . 10' + 5 . 1 о. Х ( ш ат )0'8
Турбулеитное Течение воз- Л В (ш 2 а н ) 0,8
духа ВДОЛЬ труб в области
Re 1.10'",5.10' 0.019
а н V
I
Ламинарное течение возду- I I Л В (W 2 d п ) 0,33
ха вдоль труб I O,7
I а н V
Поперечное омыванне тру- I
ОПРОВОДов при уrле аТаки Л JJ ( ш н )0,62
00 в областн Re I О,18 т
1.10З 2'10' н
еплопередача rоризон- 1
альных труб в сПОКоЙНоМ Л gd 3 Т Т 14
На рис. 12.3
rрафики изменения
сжатоrо воздуха по
пр оводов.
Местные сопротнвлення. Прн
малых перепадах давления, что
характерно для большинства со-
противлений пневматических уст-
ройств, температуру на входе и
на выходе можно прннять одина-
ковой. В ряде устройств (редукци-
ониые клапаНЫ, дроссельные от-
верстия) из-за значительноrо рас-
ширения rаза на выходе температура ero резко падает, что может привести
к конденсации влаrи.
Температуру воздуха на выходе из сужения можно определить приближенно
по фоР lуле .
представлены
температуры
длине трубо-
32
Формулы для опреде.,ения козффициеитов теплоот,'\ачи
Течение воздуха
'):,
а 2
24
76
8
о
б
9
[ k 1 1 ( Рl ) l
T2 T! 1 p;- 1 J.
Т
Т
воздухе
о,".....:Р.. r
d H L
н ( х
v'Tx
а)1
J
[Д(Рl и Т 1 давление и температура сжатоrо воздуха перед сужением; Р2 и T2
давление и температура сжатоrо воздуха на выходе из сужения; коэффициент
сопротивления.
На некотором расстоянии от сопротивления скорость потока в трубопроводе
падает до значений, близких к скорости потока перед сопротивлением, а темпера-
тура воздуха возрастает, приближаясь к первоначальной. Повышение темпера-
туры воздуха при уменьшении давления приводит к испарению сконденсирован-
ной влаrи и уменьшенню относительной влажности.
При течении воздуха через капилляры происходит дросселирование (мятне).
Температура воздуха за сопротивлением при дросселироваНИJl
При М е ч а н и е. Л в ко,ффнциент теплоIlроводности воздуха; V I<ОЭф-
Фици.ент кинематической ВЯЗКОСТИ воздуха; Ш 1 скорост ь течення сжатоrо вОЗ
Духа, W 2 скорость Течения окружзющеrо воздуха; g ус.корение с-вобод
Horo падения.
к стенке и от стенки к окружающему воздуху; d T и d и внутрепн ий н наружныЙ
диаметры трубопровода.
Коэффициенты теплоотдачи можно определить по обобщенным зависимостям,
приведенным в работах А. Шака (табл. 12.3).
При течении сжатоrо воздуха в наrнетательных трубопроводах со скоростью
потока Wl < 50 м/с, что имеет места при подаче воздуха к потребителям с непре-
рывным расходом (моторам, ручному инструменту. вибраторам и т. д.), характер
термодинамическоrо процесса аналоrичен рассмотренному выше для маrистраль-
ных трубопроводов.
В ВЫХЛопных трубопроводах промышленных систем процесс истечениЯ воз-
духа в атмосферу из устройств с иепрерывным paCXOДO 1 при надкритическом ре-
жиме приводит к значительному понижению температуры и кондеисации влаrи,
а в определенных условиях может вызвать обмерзание выхлопных отверстий.
При этом температура воздуха на участке непосредственноrо выхлопа в атмосферу
может быть приближенно определена по формуле Т == 0,84 Т 1 при докритическом
режиме истечения и Т == Т 1 ( : ) при надкритическом режиме, rде Ti и Рl
температура, К, и давление сжатоrо воздуха в трубопроводе; р а давлеиие атмо-
сферы.
Следует отметить, что фактическая температура ВОЗдуха всеrда будет не-
сколько выше расчетной.
358
Т 2 == Ts + а. (Р2 рl).
Для диапазона давления и температуры снстем промышленных предприятий
можно принимать а. == 1,672,5 К/МПа.
В длиниых капиллярах из-за значительноrо влияния сил трения JI теплооб-
мена с окружающей средой температуру воздуха на выходе из капилляра можно
принимать равной температуре окружающей средЫ. Конденсация влаrи в этом
случае может ПрОИЗ0ЙТИ, если температура окружающей среды ниже температуры
сжатоrо воздуха на входе в капилляр Т а <Т 1 .
Пневмодвиrатели. Конденсация паров воды и масла в двиrателях (цилин-
драх и моторах) возможна в полости выхлопа при расширении воздуха в период
истечения ero в атмосферу IJ в рабочей полости вследствие быстроrо перемещения
поршня при отсеченной или задросселированной подаче воздуха в рабочую по-
ло ть. Определение термодинамических параметров воздуха в полостях двиrате-
.1еи представляет достаточно сложиую задачу. Для приближеииых расчетов можно
использовать уравнения политропическоrо расширения при СЛедующих значениях
показателя политрапы п: для цилиндров и мембранных камер п == 1,25+ 1.38;
для поршневых и шестеренных моторов n == 1,26+ 1,36; для шиберных (лопастых)
моторов п == 1,22+ 1,32.
При работе моторов на полных оборотах и цилиндров со свободным выхлопом
процесс расширения воздуха при истечении приближается к аднабатическому и
значение показателя ПOJJитропы принимают равным k. При маЛЫХ скоростях
12*
359
SO
75
100
/2S
/50
О, 16 р/,1Па 0,05
t,'t:
'о
25
50
75
q08
0,12
а)
t,Oc
О
Эффективность очистки. Для устройств очистки этот парамете l!Pииято xa
рактеризовать коэффициентом очистки, определяемым по формуле [8]
1'] == I O 'l']фp€Ф{.
т,Ос
О
25
50
75
100
125
....,50
0,05 q15 q25 о,З5 O,'f5 0,55 р,I'1ПQ'
, (})
25
тде 'YJФр{ фракционный коэффициент очистки, определяемый отношением массы
уловленных:заrрязнений данной фракции к общему количеству, внесенному со
жатым воздухом в очистное устройство за это же время; Ф{ содержание частиц
заданных фракций по массе на входе в очистное устройство, %.
Из за сложности определения действительноrо значения дисперсноrо состава
заrрязнений в сжатом воздухе и фракционноrо коэффициента Очистки возникает
необходимость выражать эффективность очистки косвенными параметрами: для
устройств очистки с применением силовых полей минимальным диаметром за
держиваемых частиц; для устройств очистки фильтрующеrо тиПа- номинальной
и абсолютной тонкостями фильтрации.
Для устройств осушки эффективность очистки определяется точкой росы
жатоrо воздуха на выходе.
rllдравлическое сопротивление. Этот параметр характеризует величину энер-
rетических потерь в устройствах очистки. rидравлическое сопротивление (потери
давления) указывается в единицах давления при номинальном значении расхода
сжатоrо воздуха через устройство.
Расходная характеристика. В настоящее время не существует единоrо кри-
терия оценки качества различных устройств очистки по этому параметру. В Tex
нических да иных часто указывают пропускную способность или номинальныи
расход воздуха как параметр, определяющий расход воздуха при наибольшем ре-
комендуемом перепаде давления или при наибольшей скорости воздуха, YCTaHaB
ливаемой исходя из условия обеспечения параметра эффективности очистки. Дл
устройств очистки инерционноrо типа указывают также величину наимеиьшеи
корости потока, при которой f'п е обеспечивается заданная эффективность очи-
стки.
СРОК службы. Для устройств очистки этот пара метр связан с продолжитель-
ностью работы до замены или реrенерации фильтроэлементов, электродов или
адсорбентов.
Термостойкость определяет рабочий интервал температуры окружающей
среды и потока атоro воздуха, в котором rарантируется нормальная работа
устройств очистки и осушки.
В табл. 12.4 приведены обобщенные данные о важнейших параметрах уст-
ройств очистки ра3JIИЧНЫХ типов. Способы очистки имеют MHoro разновидностей,
эффективность которых может изменяться в указанных пределах в завиСИмости T
конструктивных параметров, концентрации, дисперсности и вида заrрязнении.
Очистка воздуха путем фильтрации. Процесс очистки сжатоrо воздуха от
заrрязнений вследствие их взаимодействия с элементами пористой переrородКИ
называется фильтрацией. Фильтрующие материалы (пористые переrородки) ус-
ловне разделяют на два вида: поверхностные (частицы удерживаются поверх-
ностью фильтрующеrо материала) и объемные (частицы удерживаются не только
на поверхности, но и в толще фильтрующеrо материала). К поверхностиым филь-
трующим материалам относятСЯ сетки, бумаrа, ткани, к объемным картон, ме-
таллокерамика, керамика, войлок и т. Д., а также пакеты, состоящие из несколь-
ких слоев поверхностных фильтрующих материалов.
В табл. 12.5 приведеиы обобщенные данные об эффективности очистки основ-
ных типов фильтрующих материалов.
Наибольшее применение для очистки сжатоrо воздуха пневматических си-
стем получили металлокерамические и волокнистые фильтрующие материалы.
Металлокерамические фильтрующие материалы применяют в подавляющем
большинстве современных конструкций фильтров,влаroотделителей, имеющих
тонкость фильтрации от 5 до 75 мкм. Это объясняется их прочностью, те ператур-
ной стойкостью в широком диапазоне, возможностью получения детал и практи-
чески тобой формы, хорошей обрабатываемостью, достаточно высокои OДHOpOД
ностью пор.
0,15 q25
О)
о,З5 р,МПQ
J
I
Рис. 12.4. Изменение температуры
сжатоrо воздуха В ПолосТи выло
па пневматических устройств в за-
ВисимосТи от стелени расширения
есо при начальном абсолютном дав-
лении р.l0' Па:
а 2,4; б 5; в 7,3 н прн ПОКа-
заТелях пОлитропы; 1, n == 1,1;
2 n 1,2; 3 n 1 , 3' 4 n
1, '
перемещения поршней цилиндров и вращения моторов процесс происходит с за
метным влиянием теплообмена с окружающей средой, поэтому при определении
температуры показатель политропы принимают ниже указанных средних значе
ний.
Дл;r цилиндров И пневмомоторов минимальную температуру воздуха в BЫ
хлопнои полости можно определить по формуле
n l
Тв==Тм ( )п----.
Рм ,
rде Р1'. абсолютное давление в выхлопной полости.
Для цилиндров периодическоrо действия, коrда время между срабатыва
ниями достаточно велико, значения температуры и давления воздуха в полости
цил ндра до стечеиия принимают равными значениям в ПОДВодящей маrистрали
Т 1 Т М' Рl Рм [3J. Абсолютное давление Рв рекомендуется принимать в пре
делах 0,15 O,25 МПа с учетом характера изменения наrрузки, сопротивления
линии выхлопа и подвода. Дросселирование на выхлопе и высокие скорости дви
жения поршня увеличивают Рв,
Дл юторов В з висим сти от режимов работы, пропускной способности под
водящеи и выхлопнои линии абсолютное давление в полости до начала истечения
принимают Рl == (0,7+ 1) Рм, в конце процесса расширеиия Рв== 0,16+0,28 МПа.
Температура в полости расширения Т 1 Т м' Температуру в полости выхлопа
можно определить также с помощью rрафиков, показанных на рис. 12.4.
Способы очистки сжатоrо воздуха. В промышленности для очистки сжатorо
Bo дyxa нашли применение силовые поля, фильтрация и осушка. В схемах и уст-
роиствах очистки часто последовательно используют несколько способов очистки.
Область применения этих способов и их эффективность ДJIЯ промышленной очистки
воздуха определяются характеристиками очистных устройств, реализованных на
указанных способах. Поэтому перед рассмотрением Основных способов очистки
воздуха приведем оСновные понятия о важнейших параметрах очистных устройств.
360
361
362
..,.
'"
...
"
:I: *
од :а.2 *
o» .
!:: О 00 1::(\0
;;
(!) 2.
'"
:r
"
<:!
!-.
'" -" -
ro ,":О
;5, *.
":Е о'"
5p.
C':Sf.<u.....
:I:"»
:;;
"''''
8.'"
u;;
"
.,0
3 ":=
gti
o()o
"'",=::;:
С::'"
'"
, , ,
=OQ)C'j
"""t::
"","
со::! О = ..
P-::,::t-<QJ
J:(()O;:s:
=: dJ o.::t
f...o-t:
'"
..
;.,
"1:
8
..
с
'"'
с
'"
'"
iE
"
I
'/
I
!I
I
I
fl
"",
"1
""
I
I
51
с
-"
'"
"
с"
::::
='"
,..."
","
",О-
-е- С
-е-
(\')
'"
"
"'»
::;:"1:
"iБ
"'''
t:
'"
-'"
"'"
"'"
"=
""о-
g,c
"'",
"о:
»"1:
"'"
:;;
,,:О>
u
it
."
",,,
g
",
",О
0:0
"
S?:;
c
"
о
о
I
о
о
о
о
о
'"
;::",
"''''
,,»
'"
'"
:I:
о
о
'"
I
о
о
о
I
о
'"
*
0:<
ф
,p
g iI
11 '"
ё
'"
,
J)
t
b
"'о:'"
"'="
::;:"с
= t:
"'::;:
"''''>\
,,:;;
U"'''
,;,
с
=
::1
"",
...:;;
'"
'"
'"
'-
"'*
...*
=*
::;:",
="
"'"
'"
"'»
:I:'"
..:
о-::;:
"'
000
'1'0
11
11 о:
E
""
I I
t I
""
С'"
"'''
,...'"
"'о-
"''''
"'"
'"
00
о
1
'"
о
10
00
00
000
"'
о
о
..,.
I
о
о
о
'"
I
о
'"
'"
'"
о
I
о
о
о
о
'"
I
о
о
'"
,;,
'"",
="
::;:...
='"
0:»
",'"
:I:
о
о
..,.
I
..,.
о
О
о
о
о
'"
I
о
'"
'"
":;'
о:;'
"'о
.
;; 11
" о:
Ii
Е
""
.
/rl
t
О
"
::1
'"
'"
'"
"
, \
:t
;;
<t)
<>
"-
t::
. "
ф:I:.., ro*
:;;:;, "
:r ol::(..o
5 g g 8
::.:: :f C'j..... IXI
(\') о-
.!li
g t).
o:::;: >o
c::I:S::p.>:,
;Т<Оf.<р.
""'''
:I: u »
:;;
"''''
О",
"'»
Uo:
"
,,о
r; 8 ..=:
gti
о () 0;;--'
"'0:=::;:
С::'"
'"
=ovC'j
@() t::
v
I::(()O;s::
::S::vQ.::t
f...o-t:
.о
'"
"
С=
=",
"...
="
"'=
"'о-
,&0
-е-
(!)
'"
"
';>-
"'''1:
::;:",
=с
"'''
t:
=
_'"
.....
00-
",О
"'",
""
»"1:
".о
,,::;:
\.)
'"
.'"
= "
",С
О"
u
С =
t: '"
U'"
"
'"
со
I
о
d
со
со
'"
I
со
со
'"
:r' .a
I o @
gg .в.
OaaJ:r:s:
ф...... p.v
I a-
'"
I
со
со
со
о
о
'\
о
о
о
'"
::;:
='"
-е-::;:
=
,,=
С::1
" '"
"''''
О...
r<
'"
, '"
С'"
"...
"
00
oOCl-.:t'tD
01 I I
......00""
..,. -
о
'"
, '"
= '"
::;:.0
С"
",,,
'"
о'"
III
"'''''''
'" -
о
J
/ " '
\ (
t
'"
'" '" "
= '" "
=t1::l::C1::I:::t
C'jro,DroO
р.'<О :::: Е-<
50
1:; f-. О. r- '8
= с "
е '" с
d
1
'"
о
о
о
о
о
со
о
о
'"
....
=
... '"
="
::;:...
='"
,,»
",'"
:I:
о
о
'"
I
о
о
о
'"
I
о
'"
:;;
"с)
00
'"
о
"'
;1
О'"
r<
m fJ
: I
I
L.,,.J
t
;;
"
3
»
u
О
"
=
'"
'"
"1:
iIi
"
о:
..
О
'"
'"
о
1
'"
о
о
о
о
00
'"
I
о
о
00
'"
=*
'"*
="
:0>",
="
"'"
'"
"'»
:I:'"
о
'"
'"
1
о
о
о
о
00
I
о
о
о
:;;
"С)
00
"'о
"",
"1
'"
r<
t
о:
=
::1
'"
о-
О
u
'"
'"
I
'"
О
о
о
о
ф
1
о
о
о
CJ>
*
*
*
.
...
"
"
ф
о
о
I
о
о
о
о
о
1
со
о
о
..,.
:!Ie>
"<х>
8.j,
.-9
g
r<l
1 ,.11 I
i _ I
''1
t
'"
"
::1
\о
р-
О
u
"1:
"
363
'"
'" I м
:I:..-; (\1"'* I а') а
=:a:2! х* а а
= o E"i\6 I I
5g g >.
:t= """"(:Qo. I а а
ro о. а
I
.!J I а
I а а
:I: t; t;* '" '" I
'5\? '" ..,.
t'i:I::tp.» I I
::r'Of.<o.. а '"
"'''''"' а а
:I:u» '" '"
I "' "' ::i
'"
:о ... '" !: о: ...
:<'" u
"''"' u '"
g :;:... :;:... '"
ui:;' "'''' "''''
0:» 0:» >< i
u ",о. ",о. :;; '"
:I: :r:: :;:
'"
'"
" ';:
'"
,.о :;; '"
.D; а о. м
'" а '" '!
вcb m 1:{
I '" 0'''''
0(.10;;--' I '"
0.0:"':;: а '" :о
t:;", о. :;: '"
'" \:; о'"
:;: I:{O:
о u
'" ><=
:о i:
, , , 1:{
:s::DVt\I а 1° 0.0
O:"/';t:: а "" :;:><
<u .. . :s
I ах '" :а:а
;'(g6 X .о S
'" О:
:s:: 0..= <с "'i '"
...."'" :;:
'" =
'" "''''
",O 11 , 6 е . 11 6 ' '" :;:=
.о :;: о'" ,;
... э:g .ь: ",о.
u "': e- I о '"
о'" Е-и) t\I Ь ;j...... '-':;: '"
=", ":;::ooo: o о:: " '" '"
=... о о ",t:: 0::;: о о.
"''' o::€i » U L!)o » S f-t О
"':0 '"
'" t:()s<o ,.а..ао::: 0..:=»0'0 .D.Qo:::
-&0 :s:: o 5 '" 1:{ "'O:ij'" U ь: & oC':!
-& ее<:;; 1111 \t '" '" :S:: °!1OC)f.< SJ '" t
(!) ..... 11 5 :I: а ... »,, \:;
uUQ. () :3 "
'" ш g;
'"
'" о t\lC'jQ)
" ... t\I('I):::c: 2
E;> '" = t=
'" »:
5.0 11 '"
::! :SO=
с: " =
= j" ф -в- :s:: I::I: u
':< ,) -& g- \:;
" ... ф '"
... u О ..a uO:::
.g " t;o..
;;'0 I ov:s::ro
:;: :s I:{'"
...", >: g
t v t
'"
:;:" t = о:::! "
"'"' '" C'jC':SI::I:Q)
x;:g ::tE-<u
<';" ! о! .Q t
'"
'" '" t:; »0
C:I3 t:'O =
'" ::rt)Q)p.
, :;: C:I3 o..v
,О! I Xrobt:: I
= I
",>< Ь I ., * * * I
",» '" I О. * . *
o:;f '" 0.", I . "
о. t:: . I
"'о 1-0 == .,
о'" о '"'" I
u 1:{ »'"
0= о ,<:"
с::<: с: '"
...
\с
<:!
!
.
I
I
I
!
!
I
I
i
..
::!
:е
.
""
"
Q,
't:::
О'"
u
о.
364
Таб.1Uца 12.5
Эффективиость очистки основных типов фильтрующих материалов
Эффектнвность очистки. %
Фильтрующне Тонкость I мннераль-
матерналы фи"ьтра- твердые вода в ное масло
цин, мкм частицы ЖИДКОМ в ЖНДКоМ
I состоянии СОСТОЯНlI!I
, I
Сетчатые:
еухне 15 200 70 95 * I
масляные 5 200 До 80 ** До 80 До 80
.1 I I I
Металлокерамнческне 0.5 200 90 98 * До 90 До 90
Кер амические .1 1 100 I 90 98 * I До 90 I До 90
Волокнистые: .1
бумажные > 10 60 80 . До 95 До 95
тканые : I 15 30 До 95 До 95
осо(\о тоик;те > 0,2 До 99,999 До 99,95 До 99,95
· Эффектнвность очистки от частиц размером, соответствую щнм нами"
наЛьБОЙ тонкоети фильтрацни.
.. ЭффектНI"'ОСТЬ очистки от атмосферной пыли.
I
[.'
Металлокерамические фильтры с порами размером O,5 3 мкм, как и друrие
фильтрующие материалы с аналоrичной пористостью, можно при достаточио ииз-
ких скоростях фильтрации примеиять для очистки от мелких капель масла (ту-
мана) и воды.
Эффективность осаждеиия жидких частиц увеличивается в результате rидро-
фобизации (обработки кремиийорrаиическими жидкостями) фильтрующих эле-
меитов.
Пропускиая способиость металлокерамических фильтров лимитируется rи-
дравлическим сопротивлеиием и сиижеиием эффективиости при высокой скорости
фИJIьтрации (явлеиие продувки). rидравлическое сопротивлеиие фильтроэлемен-
тов этorо типа зависит от диаметра частиц порошка и толщины стеики. Обычио
площадь фильтрующих элементов прииимают в 20 30 раз больше площади попе-
речиоrо сечеиия подводящеro трубопровода, а рекомеидуемая скорость фильтра-
цИИ составляет 0,5 2 м/с. При этом rидравлическое сопротивлеиие фильтрующих
элемеитов с тонкостью фильтрации 20 40 мкм в среднем составляет 0,003 МПа,
с тонкостью фильтрации 12 20 мкм 0,005 МПа, с тонкостью фильтрации 5
10 мкм 0,008 МПа.
Важиым преимуществом металлокерамических фильтроэлемеитов по сравне-
иию с бумажными, волокиистыми и ткаиевыми является возможность ВОССтанов-
леиия пропускиой способиости путем очистки от заrрязиений обратиым потоком
воздуха или химическоrо растворителя, либо прокаливаИlIем фильтроэлемента
в потоке rорячеro rаза.
Металлические проволочные сетки примеияют в осиовиом для очистки всасы-
ваемorо компрессором атмосфериоrо воздуха, а также для предварительиой
очистки сжатоrо воздуха от твердых частиц размером более 80 мкм.
Параметры сеток по [ОСТ 6бl3 73, наиболее часто применяющихся для
очистки сжатоrо ВОЗ;J,уха, представлены в табл. 12.6.
Волокнистые фильтрующие материалы в основном примеияюr для очистки
атмосферноrо воздуха (на всасывающих линиях компрессоров).
Бумажные фильтрующие элементы объемноrо типа некоторые фирмы исполь-
зуют в фильтрах-влаrоотделителях коитактиоrо типа для очистки сжатоrо воз-
ДУХl1 от воды И масла в жидком СОСтояиИИ И от твердых заrрязиений.
1<
365
Параметры сеток по rOCT 661З 7З
Таблица 12.6
I I Предельное I ,
Но lП' I Макснмаль- Допустимое ОТКЛонеН не
lIальный Ное отКЛо число ячеек среднеrо Номн- Предель-
Номер размер неНне от с макси.. I аРиФмети- /"альный ное от.
сетои стороиы номнналь- мальным 'JeCKOrO диаметр КЛОИЕ'нне,
ячейки Horo раз- размером, I раз мера прово- мм
I в свету, мера, % % ОТ номи- ) ЛОКИ, ММ
ММ I Нально! о. I
I %
0063 I 0,06,) I 70 :!::12 I 0,040 I :!::О,О04
008 I О,ОЗО I 0,050 , :!::О,О04
I 60 :!:: 1 О
01 I 0,100 I 0,060 I =:=0.006
I 9
016 I 0,160 I 0,100
02 I 0,200 50 :!::9 0,120 ::!:О,ОI О
026 I 0,250 0.120
Эффективность очистки волокнистыми материалами в значительной степеии
зависит от толщины волокон, rлубины слоя, плотности и равномерности упаковки.
Это объясняется тем, что волокнистые материалы типа фетра, бумаrи с различ-
ными пропитками и друrие имеют в значительной степени неоднородные поры,
пропуская 20 40% частиц размером, соответствующим средней тонкости фильтра-
ции. На рис. 12.5 ПрИВЕ'дены типичные кривые зависимости коэффициента проскока
от диаметра частиц этих материалов [12J. При высокой коицентрации заrрязне-
ний фильтры этоrо типа быстро засоряются, поэтому их не рекомендуют для обес-
печения rрубых классов заrрязненности сжатоrо воздуха. Эффективность филь-
тров этоrо типа по атмосферноЙ пыли и стандартному масляному туману (СМТ)
приведена в табл. 12.7 [8].
Эффективность отделения масляноrо тумана (размер частиц до 5 мкм) бумаж-
ными фильтрующими rофрированными элементами составляет 95%, бумажными
дисками 99%.
Эффективность очистки воздуха от капельноrо масла одним войлочным филь-
трующим элемЕ'НТОМ толщиной 12 мм и диаметром 100 мм при скорости фильтра.
Таблица 12.7
k по
. I
110
60
Эффективность волокнистых ФИ.1ьтров
.'1ффе"тивность
1 , .'
Днаметр ,'0
Фильтрующнй
материал ВОЛОКО!! . ,
мкм НО 3T:\fu.
I I сфериой по
СМТ
! I ПblJJИ
I30ЗДУШНЫЙ: висци. ! ,
НОВЫЙ фнльтр .. I 125 80 О
Т оНкие маты И9 I
сТекляиноrо H(;
локна . . . . . . 20 90 I 10
I 4 95 99 10
1 100 80
БуыаI а . ! 0,5 100 99,9
I
'10
20 ЗD !,О d,/llfН
Рис. 12.5. Зависимость коэффи-
циента проскока k пр от диаметра
частиц d q зЗrрязи.ителя:
1 хлопчатобумажная ткань;
2 фетр; 3 бумаrа; 4 бу-
Mara с резиновоЙ пропиткой
366
.. ;
>"'С.:,. .
1\
Таблица 12.8
Основные характеристикн Фнльтрующнх матерналов ФП
I Потери Толщнна I
давлеин я
Предельная при ско- слоя без
Матернал Полнмер температура ростн филь- nОДЛОЖН:П,
I ,воздуха, ос трацин мм
1 см/с, Па
ФППI5' Перхлорвиннл 60 15 0,2
30 0,4
60 0,8
ФПП 25 · » 60 15 0,2
30 0,4
60 0,8
ФПС 15 · Полистнрол 80 15 0,2
30 0,4
60 0,8
ФМПI5' Полнметнлметакрнлат 40 15 0,2
30 0,4
60 0,8
ФПД 15 .. Полнмер а цетилцеллюлоз а 160 15 0,2
30 0,4
60 0,8
· Устоl\чнв К щелочам !I кислотам; rидрофобеи.
.. Не уе1'оJ!чив к щелочам и кислотам; rИДрОфНЛен.
ции 0,07 м/с составляет 80%, а при установке последовательно шести фильтров
эффективиость увеличивается до 99,7% [13J.
в последние rоды большое применение в промышленности получили высоко-
эффективиые фильтрующие волокнистые материалы типов ФПП и ФПА, предназ-
иаченные для очисткИ воздуха от аэрозолеЙ н субмикронных частиц. Проверка их
эффективности с помощью стандартноrо масляноrо тумана (размер частиц 0,3 мкм)
показа.!Jа хорошие результаты 99,95% [1, 8]. Частицы размером O,I O,5 мкм
наиболее свободно проникают через фИJIьтрующие среды.
Рекомендуемые скорости фильтрации для тонковолокнистых фильтров (на-
пример, ФП) обычно равны O,OI O,1 м/с, редко 0,5 м/с. Потери давления при ско-
рости фильтрации 0,1 м/с составЛЯЮТ 200 1000 Па. С увеличением скорости ПО-.
тери давления значительно возрастают.
Срок службы фильтров с волокнистыми ультрат<:нкими элементами в значи-
тельной степени зависит от концентрации заrрязнении в поД\юдимом сжатом Воз
духе. Их рекомендуется применять при концентрации твердых частиц не более.
0,5 5 мr/м З и отсутствии воды и масла в жидком состояниИ, так как смачивание
уловленноrо осадка твердых частиц и волокон быстро выводит фильтр из СТРОЯ;
Особеино опасно д.1JЯ этих фильтрующих элементов наличие м сла с концентрацпеи
в жидкой фазе свыше 1 мr/м З . Обычно реред фильтрами тонкои очистки устана вли-
вают очистиые и осушивающие устроиства, обеспечивающне снижение концентра-
ции заrрязнений до приемлемых значений (1 Mr/M 3 ).
Для производства фильтрующих материалов ФП используют перхлорвинил
(ФПП), диацетатцеллюлозу (ФПА), полистирол (ФПС) и др.
Основные характеристики этих фильтрующих ,материалов, . по данным
В. В, Недииа и О. д. Нейкова, приведеиы в табл. 12.8,
367
Инерционный способ очистки. Очистка сжатоrо воздуха с использованием
инерционных сил проводится в центробежных, аэродинамических устройствах и
с ударом Воздуха в переrородку (рис. 12.6).
Наибольшее применение получили центробежные очистители, в которых
заrРЯЗ!fения выходят из потока, совершающеrо KpyroBoe (спиральное) движение,
под деиствием центробежных сил. Блаrодаря характеру движения потока воздуха
большая rруппа устройств этоrо типа получила название ЦИКЛОННЫХ очистителей.
Циклонные очистители обладают довольно высокой эффективностью
{табл. 12.9).
v Эффективность циклонов возрастает с увеличением концентрации заrрязне-
нии на входе, хотя при этом на выходе концентрация несколько повышается.
На рис. 12.7 показана кривая фракционной эффективности циклонов. Зона А
содерЖИТ частицЫ, которые должны были бы пройти через циклон, но улавли-
ваются вследствие коаrуляции или в результате столкновений с более крупными
частицами. В зоне Б находятся частицы, которые должны были бы улавливаться,
но остаются в воздушном потоке из-за ero турбулентности иЛи срыва частиц со
стенок вихрем.
При применении очистных устройств циклонноrо типа для очистки сжатоrо
воздуха, содержащеrо воду, масло и твердые заrрязнения, эффективность улавли-
% вания твердых частиц должна увеличиваться
'ltpP' о вследствие усиления эффекта столкновения
100 и коаryляции в зоне А и уменьшения эф-
фекта срыва частиц вихрем от влажной
стенки в зоне Б.
60
Потери давления в устрой-
ствах циклонноrо типа, исполь-
зуемых в пневматических си-
стемах, обычно составляют 500
5000 Па. В филырах-влаrоотде-
лителях центробежноrо типа
с фильтроэлементом (типа В41)
они больше до 15.103 Па при
номинальном расходе. Расход-
ная характеристика устройств
этоrо типа, как правило, опре-
деляется скоростью воздуха
в зоне отделения. В фильтрах-
влаrоотделитслях типов В41,
ДВ41 и П-В максимальная ско-
рость потока в зоне отделения
составляет 8 12 м/с, а мини-
мальная 1, 3 м/с.
Срок службы устройств
этоrо типа без филыроэлемеита
обычно не лимитируется, а с фи,тьтроэлементом (В41-1, ДВ41-!) определяется с
временем работы филыроэлемента.
Преимущества очистителей инсрционноrо типа: постоянство степени оч}:стки,
незнаЧf!тельные потери давления и эффективное удаление основной части заrряз-
иений в процессе длительной эксплуатации при высокой долrовечности, неболь-
ших размерах, низко,1 первоначальной и эксплуатационной стоимости.
rравитационный способ очистки. Очистка сжатоrо воздуха с использованием>
rравитационных сил проводится в воздухосборниках, отстойниках и специаЛЬf!ЫХ
устройствах (рис. 12.8). Кроме Toro, rравитационные силы используются дЛЯ OT-
вода влаrи. и твердых частиц из рабочей зоны инерционных, фильтрующих и дру-
rих устроиств.
Коэффициент очистки для устройств этоrо типа опреде.rrяют по формуле, при-
вед:нной на с. 361, при подстановке фракционноrо коэффициента очистки, кото->
рыи находят из выражения
Рис. 12.6. Принцнпнальные
схемы инерционных очистнте-
лен:
а центробежноrо; 11 аэро-
Дннамическоrо; в е ударом
воздуха о переrородку
aJ
о)
8)
И Ф L
..... ф 1== 11/
" p Нш
100%,
B 8
A
""'4
;rI
Рис. 12.8.
кам ера
A A
'в
rравитационная пылеулавлнвающая.\
rде ИФР/ скорость осаждения частиц по заданным фракциям (риr. 12.9); L и'
Н длина и высота рабочей зоны камеры осаждения устройства; w скорость.
потока воздуха в устройстве.
На рис. 12.10 показана теоретическая зависимость фракционной эффектив-
ности устройства этоrо типа от диаметра частиц. Минимальный диаметр частиц
d min , которые полностью оседают из потока, может быть определен по формуле"
приведенной в работах П. Уайта и С. Смита
Таблица 12.9
Эффективность ЦИКЛОННЫХ очистителей
11 18У1дНш
d rn1n == ,
gL (Рч Р»)
.50
Lr
.V
20 I
I
!
О iD ZD J() 1,0 ' у ,!1КН
Предельная эффектив-
ность улавливания
Предельиый пыли, % по Массе
рёl.3МСр частиц. I
мкм 06bl'IHble БЫсокоэф-
ЦИКЛОНЫ фектнвные
ЦИКЛОНЫ
,
<5 <30 50 80
5 -20 CO 80 '80 95
13 40 20 95 95 99
> 40 95 99 95 99
rде Ylд' коэффициент динамической вязкости воздуха; Рч плотность частиц;
РР плотность сжатоrо воздуха; g ускорение свободноrо падения.
Хотя очистители этоrо типа MorYT обеспечить достаточно высокую степеНh
очистки сжатоrо воздуха от твердых частиц и жидкой влаrи, их промышленное
применение в качестве очистных устройств оrраничено из-за больших размеров и
жестких требований к конструкции, которая должна исключать завихрения и не-
равномерность скорости потока.
При ориентировочных расчетах rидравлическое сопротивление rравитацион-
ных устройств очистки может быть принято равным сопротивлению эквивалент-
Horo ему по длине подводящеrо трубопровода.
Рис. 12.7. Крнвые фракционной эф-
фективностн ШР цнклонов в завн-
симостн от размера d ч :
1 теоретнческая: 2 ,ксперв-
ментальная
368
369-'
10
l{фр,%
100
90
80
70
50
/
.f0
40
30
20
10
100 d.,i'lxi'I 20 40 50 80 100d y ,MKM
'l'ическую и динамическую влаrоемкость. Под статической влаrоемкостью. поии-
мают максимальное количество влаrи, поrлощеииое из воздуха единицеи массы
адсорбента к момеиту достижения полноrо насыщения адсорбента при д нной тем-
пературе и коицентрации влаrи в осушаемом rазе. Под ди амическои влаrоем-
костью поиимают количество влаrи, поrJIощеиное единицеи массы адсорбента
в сдое данной высоты из воздушноrо потока с определеннЬDМ ВJIаrосодерJКаннем
при данной скорости и температуре воздуха до момента проскока влаrи в воздухе,
покидающеМ слой адсорбента.
Время с иачаJIа процесса поrлощения до момента проскока принято называть
временем защитиоrо действия слоя адсорбеита.
Важным свойством адсорбентов является их мехаиическая прочиость. Изиос
адсорбентов обусловливается следующими факторами: измеиеиием температуры
11 стадиях адсорбции и реrеиерации, иаличием влаrи в осушаемом воздухе и давле-
нием лежащих выше слоев адсорбента. Потери адсорбента в результате мехаии-
ческоrо разрушения за rод ориентировочно составляют (в процеитах от первона-
чальиоrо КOJIичества):
5 10
8 12
10 15
Актнвная окись алюмииня, алюмоrель н цеолиты NaA
Цеолиты типов СаА, NaX .............
Сиднкаrелн разные . . . . . . . . . . . . . . . , .
{/tp/!.Ci'l/C
100
.D,1
/
0,01
о, ОО" 10
Силикаreли в зависимости от преобладающеrо дна метра пор подразделяют иа
мелко- н крупнопористые. Отечествеииая промышлеииость выпускает силикаrелн
по [ОСТ З956 76.
Мелкопористые СИJiикаrели обладают большей влаrоемкостью в области ма-
лых парциальиых давлений водяноrо пара, крупнопористые в области высоких
парциальных давлений. Предельное остаточное влаrосодеРJКаиие осушенноrо воз-
духа обеспечиваемое крупиопористыми силикаrелями, соответствует температуре
точк росы от 25 до зо ОС, мелкопористыми от 40 до 55 ОС. rлавным
достоинством силикаrелей являетСЯ их сравнительно малая .энерrоемкость при
roрячей реrеиерации. Существенным недостатком силикаrелеи является невысо-
кая механическая прочность, а также растрескивание и разрушение rpaHy.1 при
попадании иа них капельной влаrи.
По параметрам пористой структуры и некоторым друrим показателям алюмо-
rель во MHoroM аналоrичен мелкопористым силикаrелям. Степеиь осушки воздуха,
достиrаемая с помощью этоrо адсорбеита, практ чески такая же, как и на цеоли-
тах, однако температура реrеиерации алюмоrеле значительно ниже.
Значительиыми преимуществами аКТИВf!ОИ окиси алюм иия являются
ее высокие механическая прочность и устоичивость К воздеПСТВ!IIО !(апель.
ной влаrи. В СССР выпускают различные марки активной окиси алюминия.
Для осушки воздуха лучше Bcero ИСПOJIьзовать акти.вную оки ь ал миния
осушитель rазов, хара,ктеризующуюся более высокои насыпнои массои и одно-
родностью пористой структуры. о
Цеолиты MorYT обеспечнть осушку воздуха до температур,,! ТОЧI(1! росы 60 С
и ниже. Влаrоемкость цеолитов мало изменяется с повышением температуры.
Недостатками цео.'!итов яВ.1ПЮТСЯ их невысокая мехаиическая прочность и боль-
шие gперrозатрэты при rорячей реrенерации.
Основные показатели адсорбентов, используемые при их выборе и расчетах
устройств осушки, приведены в табл. 12.10 [4, 5].
В таб.'1. 12.11 [5 j приведеlIЫ свойства ПРОМЫШJIенных адсорбентов.
При выборе адсорбента исходят из требований степени осушки, темпер турных
условий, метода реrенерации и т. п. Наиболее целесообразна мноrослоиная за-
rрузка адсорберов несколькими адсорбентами. Обычн.? перв IМИ по ходу воз.
духа располаrают адсорбенты, об.'!адающие высокоп .устоичивостью. К ка.
пельной влаrе и большой влаrоемкостью при высокои относительнои влаж-
ности сжатоrо воздуха (активная окись алюминия, крупнопористые сили.
каrели), а в конце поrлотители с высокой влаrоемкостью в области малых
парциальиых давлений (мелкопористые силикаrели, цеолиты).
Удаление паров масла. Очистка сжатоrо воздуха от паров масла проводится
адсорбциоиным способом. В качестве адсорбеита используют активироваииые
уrли, активиую окись алюминия н снликаrель.
Рис. 12.9. Зависимость скоростн осаждения сфернческнх частиц в спокойном воздухе от
размера частнц
Рис. 12.10. Зависимость фракцнонной эффективности от диаметра частиц (рч 1 r/cм l )
1 .. теоретнческая; 2 реальная
Пропускная способиость устройств этоrо типа зависит от заданиоrо размера
частиц, которые должны быть удалены из потока воздуха, и конструктивиых
параметров. Наибольший расход воздуха можно определить по формуле
(1 d iпgLFп (рч Рр)
х'mах 1ti11дН '
УДе F п площадь сечения потока воздуха в рабочей зоне камеры осаждеиия уст-
ройства.
Для обеспечения надежноrо осаждения частиц задаииоrо размера фактический
расход рекомендуется принимать в 1,5 2 раза меньше расчетноrо.
Срок службы обычно не лимитируется. В процессе эксплуатацни требуется
реrулярно продувать систему или устанавливать автоматический коидеисатоот-
водчик.
Способы осушки сжатоrо воздуха. От паров воды и масла воздух осушают
поrлощением ero различными веществами (адсорбция и абсорбция) или охлажде-
нием. В некоторых случаях для предотвращения конденсации паров целесооб-
разно применить подоrрев или редуцирование сжатоrо воздуха.
Адсорбция. Адсорбционная осушка воздуха основаиа иа свойстве природных
IШИ искусственных пористых материалов избирательно коицентрировать на по-
верхности водяной пар. Количество адсорбированноrо водяноrо пара возрастает
с понижением температуры и увеличением ero коицентрации в сжатом воздухе.
Эти свойства определяют такое важное свойство адсорбентов, как обратимость
(реrенерируемость), т. е. способность к полиому или частичному удалению (де-
сорбция) водяиых паров при повышении температуры или при снижении парци-
альноrо давления водяноrо пара в rазовой фазе над слоем адсорбента.
Краткие сведения об адсорбентах. Для осушки воздуха наиболее широкое
распространение получили следующие адсорбенты: силикаrели, активная окись
алюминия и цеоЛиты молекулярные сита. В основном они отличаются друr от
друrа влаrоемкостью, ее зависимостью от температуры, rлубиной осушки и меха-
иическими свойствами.
Влаrоемкость предельное количество адсорбироваииой влаrи иа единицу
массы адсорбеита выражается обычно в процентах или в rpaMMax поrлощенной
влаrи на 100 r адсорбента. В зависимости от условий поrлощения раЗJIичают ста-
.370
371
Основные показателн адсорбентов
Таблица 12.10
Показатель
Активная
окно'
алюминия
Цеолиты
СНликаrсли
Насыпная маСса Kr /М 3 I
Размер зерен (т блеток) . мм' . . . .
Теплоемкость. кДж/(кr ..К) ......
Теплопроводность (30 ОС), кджi(м, ч. XJ'
Теплота адсорбции паров воды, кДж/кr
Достиrаемая температура точк!! росы
(практически), ОС
Динамическая влаrоём ост , "%": . . . .
в процессе ,ксплуатации
свежеrо адсорбента
Температура реrеиерации, 'ос': .
на входе в адсорбер '" . . . . I
на выходе нз адсорбера
Температура применеииn. ОС, не 'боле.е .
500 700
3 7
09')
0>1
2500
3S0 P'JO
3 7
0.84
2500
55 + 60
4 6
13 15
600 650
2 4.5
О. R
2.1 О
4200
25 + 55
60 н ниже
5 8
18 2I
180 220
80 140
35
8 1б
230 280
100 I50
25
320 370
120 200
35 и более
Данные о динамической активности различных адсорбентов по парам KOM
прессорноrо масла оrраничены. Активированные уrли способны поrлощать из
воздуха масла до 20 50% собственной массы. Увеличение времени контакта воз-
духа с уrлем при водит к повышению степени удаления паров. Так. увеличение
выосоты слоя активированноrо уrля в 3 раза повышает поrлощение масла на 20
зоУо. Активированные уrли по сравнению с силикаrелем и активной окисью алю-
миния по парам масла б лее эффективны. Однако при 45% -ном насыщении акти
виr:ованноrо уrля влаrои начинается вытеснение поrлощенноrо маСла ввоз ду ш
ныи поток.
б Так как в короткоцикловых безнаrревных установках насыщение адсорб нтов
о ычно не превышает 1 0 25% массы адсорбента, эти установки MorYT быть ис
польсованы для удаления масла из насыщенноrо Водяным паром воздуха
тепень ОЧИСтки воздуха от паров масла в КОРОТКоцикловых безнаr 'евных
установках с силикаrелем зависит от высоты слоя адсорб нта скорости ос шки и
Продолжительности цикла реrенерацни и может достиrать 98%.
Абсорбция. Способ состоит в пропускании сжатоrо Воздуха через в щ ства
(абсорбенты), химически взаимодействУющие с водяным паром. HeKOTOpы твер-
дые абсорбенты при этом М няют свою консист нцию, разжижаются.
Для очистки влажных технолоrических rазов в химической промышленности
известен способ осушки rазов жидкими абсорбентами (диэтиленrликолем или Т р и-
этиленrликолем) [10 J.
Вследствие Toro что одни абсорб нты H восстанавлнваются и не Приrодны
для повторноrо использования, а для восстановления друrих требуется специаль-
Основные Свойства адсорбентов
т абли ца 12. 11
Показатель I I Активна я I
Силикаrель ОКИСЬ аЛIQМИ.. Неолит
Ння
Степень ОСУшки r.lубокая rлубокая CBepxr лубокая
БлаrоеМКDСТЬ при паРIlиаль-
ных давлениях:
низких Низкая Низкая Высокая
ВЫСОКИ х Высокая Высокая
УСТОЙЧИВОСТЬ к капельной Высокая
влаrе Не устоl1чив УстоЙчив Не устойчив
УСтойчивость к кислым KOM Устоl1чнв Не устоl1чив Оrраниченио
понеитам (С0 2 , 50. н т. д.) устоl1чив
Механнческая прочиость Прочный Прочный Orp аии чеиио
Стонмость Ннзкаn Очень высокая прочныЙ
Высок ая
372
.
ная технолоrия, промышленное применение абсорбентов для осушки сжатоrо
воздуха оrраничено.
Осушка сжатоео воздуха охлаждением. При охлаждении воздух становится
насыщенным, и часть влаrи, равная разности между действительным содержа-
нием ее в воздухе и содержанием, соответствующим насыщению воздуха при дaH
ной температуре, выпадает в виде жидкости. Воздух охлаждают с помощью конце-
вых холодильников или специа.%ных холодильных установок. В качестве охла-
ждающей среды для концевых холодильников применяют воду или воздух. Тем-
пература применяемой для охлаждения воды в летнее время достиrает 25 30 ОС,
а зимой 5 100c. Обычно считают, что температура сжатоrо воздуха на выходе
из водяных холодильников на 10 ос выше температуры поступающей воды. СЛе-
довательно, воздух можно охладить до 35 40 ос летом и до 15 20 ос зимой.
В холодильниках с воздушным охлаждением температуру выходящеrо потока
сжатоrо воздуха принимают на 15 20 ос выше температуры охлаждающеrо
потока.
Для обеспечения более эффективноrо охлаждения воздуха применяют холо-
диЛьные установки с использованием в качестве охладит лей фреона, аммиака
и др. Температура Точки росы, об спечиваемая осушителями сжатоrо воздуха
этоrо типа (будем в дальнейшем называть их рефрижераторными), составляет
2 10 ОС.
Подоерев сжатоео воздуха. Одним из способов предотвращения конденсации
паров воды и масла ЯВЛ:Jется использование в пневматических системах rорячеrо
сжатоrо воздуха, температура KOToporo с учетом изменения термодинамических
параметров при эксплуатации пневматических устройств выше точки росы. Это
может быть достиrнуто предотвращением охлаждения сжатоrо воздуха, посту па-
ющеrо из компрессора, с помощью изоляции воздухопровода или подоrрева воз-
духа перед потребителями с предварительным охлаждением и удалением всей вы-
делившейся влаrи.
При испоЛьзовании rорячеrо воздуха необходимо учитывать опасность воз-
rорания и даже взрыва паров масла, которое уносится из поршневых и ротацион-
ных компрессоров.
Часто rорячий сжатый воздух используют для воздушных молотов, песко- и
дробеструйных аппаратов, печей мартеновских цехов, сушки электрических ма-
шин и др.
Редуцирование сжаmoео воздуха. Понижение давления сжатоrо воздуха при-
водит к уменьшению относительной влажности, что может быть использовано для
осушки сжатоrо воздуха в системах эпизодическоrо действия (например, в пневмо-
приводах электрических высоковольтных выключателей). В этом случае капель-
ная влаrа должна быть удалена из сжатоrо воздуха до ero редуцирования.
Комбинированные способы осушки. Для уменьшения эксплуатационных рас-
ходов рекомендуется применять комбинированные осушители с использованием
нескольких способов осушки. Так, применение комбинации осушителей рефри-
жераторноrо и абсорбционноrо типов обеспечивает достаточно хорошую степень
осушки (температура точки росы от 5 до 15 ОС) при низких эксплуатационных
расходах [11 J. Известны осушители с комбинацией адсорбционных и абсорбцион-
ных способов, в которых в зависимости от температуры окружающей среды авто-
матически переключаются режимы работы; при более низкой температуре рабо-
тает осушитель адсорбционноrо типа, при более высокой температуре осуши-
тель абсорбционноrо Типа.
Сравнительные данные устройств осушки сжатоrо воздуха различных типов
приведены в табл. 12.12 (рис. 12.11; 12.12).
Коиструкция и техническая характеристика устройств для очистки
и осушки воздуха. Фильтры-влаеоотделители. На рис. 12.13 представлена кон-
струкция центробежноrо фильтра-в. аrоотделит ля типа 1 по [ОСТ 17437 72,
предназначенноrо для предварительной очистки от капельной влаrи и твердых
частиц. Технич ские данные этих Фильтров-влаrоотдеJIителей приведены
в табл. 12.13. Для выбора типоразмера Фильтра-влаrоотделителя в зависимости
от расхода и давления сжатоrо воздуха пользуются диаrраммой. показанной на
рис. 12.14. На диаrрамме для каждоrо D y показаны номинальный и минимальный
расходы воздуха, приведенноrо к нормальным условиям (СТ СЭВ 521 77), Для
373
Сравннтельные даННЫе осушнтелей разлнчны" тнпов
Показателн
Расход воздуха,
м 8 /мнн
Поrлощающне ве-
щества
Внд 9HeprHH, по-
требляемой осушн-
телямн
Температура Точкн
росы прн давле-
нНн 0,7 МПа
Уда.тенне
масла
Перепад давлення,
МПа
Температура сжа-
Toro воздуха на
входе, ос:
максимальная
мнннмалыtая
Температур а окру-
жающей среды, ос
максимальная
МиltимаЛЬИ8Р
Размещенне
Объем ·
Масса'
Начальная CToH
МОСТЬ
Э"сплуатацнонные
расходы
Предварнтельная
очнстка сжатоrо
воздуха
адсорбцнонный
От 0,14 до 200
Снлнкаrель, ак-
Тивная ОКИСЬ алю-
миния, цеоЛНТЫ
Электрнчество:
для безнаrревных
O,I O,5 кВт на
1 м 8 /мнн; с термн-
ческой pereHepa-
HHel! O,9
1,2 кВт на
1 м 8 /мнн. Пар н
воздух для pere-
нерацнн адсорбен-
та
От 20 до 70 ос
Температура точкн
росы завнсит от
расхода и давле-
ння воздуха н на
протяжении каж
доrо НИКЛ а посте-
пенно подннмает-
СЯ, НО Не больше
чем на 3 ос
Не прнменяется
для удалення мас-
ла
O,007 O,OI4
35
2
35
2
В помещеннн
1,25
1,5
См. рнс. 12.11
См. рис. 12.12
Требуется защнта
адсорбента от за-
rрязненнй тверды-
МИ частицами н
капельной влаrой
(водой н маслом)
Тнп осушнтелей
I рефрнжераторный I
От 0,14 до 860
Электрнчество:
0,1 O,25 кВт на
1 м'/мнн; вода Д.1Я
охлаждення в кон-
денсатор ах н осу-
Шнтелях с водя-
НЫМ охлаждением
2 1 О ос
Температура точкн
росы постоянная,
не завнсит от рас-
хода, давлення н
температуры сжа-
Toro воздуха на
входе
Удаляется конден-
сацией при охлаж-
денни сжзтоrо воз-
духа
O,025 O,035
45
2
45
4
В помещенин и
вне помещения,
прн температуре
Не ннже 4 ос
1
1
См. рнс. 12.11
См. рнс. 12.12
Требуется защнта
от масла н твер-
дых частиц для
предотвращення
засорения труб
теплообменннков.
Номннальная ТоН,
кость фнльтрацнн
устройств очНсткН
на входе 50
80 мкм
Таблица 12.12
абсорбцнонный
От 0,03 до НО
Хнмнкаты (в внде
таблеток); карба-
мнд (в внде шарн-
ков)
На 12 ос . тем-
ператур.. cJl.aToro
BO на .ltоде
;.J
УдаляеТ масло в
виде капель
Менее 1 % давле-
Ння на входе
35
Не лнмнтнруется
35
Не лнмнтируется
В помещении нли
вНе ПQмещеlJИ я
0,4
0,4
См. рнс. 12.11
См. рнс. 12.12
ОбычНо не требует-
ся, З3 исключением,
коrда от компрес-
сора поступает зна-
чнтелыtое КОЛИ
чество масла
· Срав н нтеЛьные Данные прнведены без фнльтров предварительной н окон-
чaTeльHoй оч нсткн. За еднниuу принята велнчниа для устройств осушкн рефрнже-
paTOpHoro тНпа.
374
Продолжение табл. 12.12
ПоказатеЛII
Тип осушнтелей
адсорбционный
абсорбционныЙ
рефрнжераторн ый .
Необходнмость
YCTaHoВl<H YCT
ройств очнсткн
после СУШКИ
Обслужнванне:
постоянное
пернодическое
Ремо1К'
Требуется уста-
нов"а фнльтра для
уда.1ения пылн
адсорбента
Не требуется
Замена адсорбента
каждые ДBa TpH
rода. Ежеrодный
КОНТРОЛЬ степени
осушки н ЧИСТОТЫ
сжатоrо воздуха
На выходе, aMeHa
фильтрующнх эле-
ментов
Требуется квалн-
фицнрованный
обслуживающнй
персон ал
Ка« н для рефри-
жераторных осу-
шителе!",
Не требуется. если
не предъявляются
особые требовании
в отношенин co
держанн я твер-
дых заrрязнений
Не требуется
Требуется прн ру"-
Ном отводе конден-
сата
Замена абсорбента
каждый однн че-
тыре месяца
Очнстка тепло-
обменннков оТ
rрязн продувкой.
Очистка нлн заме-
на фнльтрующНХ
элементов. Наблю-
денне за устройст-
вамН для автома.
тичеСКоrо отвода
конденсата
Требуется квалн-
фнцнрованный
обслуживающн й
персонал
Не требуется
Отсутствуют дви-
жущнеся часТн
I
выбора требуемоrо типоразмера фильтра-влаrоотделителя необходимо найти
точку, соответствующую заданным расходу и давлению. Еслн точка лежит в об-
ласти, rде заданный расход соответствует нескоЛьким типоразмерам, предпочте-
ние следует отдать тому, для KOToporo точка расположена ближе к середине или
jК верхнему предеЛУ диапазона расхода.
1-./
/.;
t:: I
".
./ ч 1/
l/
I
Ц/f..,руо
.5000
4000
3000
2000
1000
800
БОО
400
300
200
100 1,
0,'1"
f
2 J 4 б 10 20 #0 'ОО
90. H1HI/H .
Цэ, руо .
5000
3000
2000
r
1 l><
, i
I
2у ]
J' ./
1000
600
чоо
300
200
100
50
О
. 0,2 0,'1
1
2 J '1 6 10 20 40
&17' M3jMI1H
100
Рис. 12.11. Завнснмость нача.qьНой стонмостн цн осушителей оТ и" производнтельно сти Qo:
J адсорбцноиноrо тнпа с термической реrенерацнсЙ; 2 адсорбцнонноrо тнпа с хо-
лодной pereHepaHHe,.,; 3 рефрнжераторноrо типа; 4 абсорбцноиноrо тнпа
Рис. 12.12. Завнснмость 9ксплуатацноННОЙ стоимостн ц, осушителей от нх пронзво-
дительностн Q.:
J адсорбционноrо тнпа; 2 рефрнжераторноrо тнпа; 3 абсорбцнонноrо тнпа
375
В конструкциях центробежных фильтров-
влаrОотделителей типа 2 по [ОСТ 17437 72
изображенных на рис. 12.15, а под крыльчаткой j
встроен металлокерамический фильтрующий
элемент 2. Под им расположен отражатель 3,
предотвращающии захват потоком воздуха
скопившихся на дне резервуара заrрязнений.
Дефлектор 4 (рис. 12.15, б) способствует созда-
нию необходимой скорости в зоне отделения и
срыву пленки влаrи, а отражатель 5 экрани-
рованию фильтрующеrо элемента от захватыва-
емых потоком жидких заrрязнений.
Технические даННые фильтров-влаrоотдели-
телей типа 2 по [ОСТ 17437 72, серийно изrо-
товляемых черкесским заводом «fидропневмо-
нормаль», приведены в табл. 12.14. Диаrрамма
для выбора типоразмера в зависимости от тре-
буемых расхода и давления сжатоrо воздуха по-
казана на рис. 12.14. На рис. 12.15, е представ-
лена конструкция фильтров тонкой очистки Типа
П-В, выпуск которых орrанизован на Симферо-
польском опытном заводе пневмоаппаратуры.
Фильтрующий патрон состоит из нескольких
слоев фильтрующих материалов. Радиальные
потоки воздуха, Идущеrо сверху, сначала по-
падают на фильтрующий цилиндр, выполненный
из прессованноrо картона. Этот фильтроэлемент является предварительной сту-
пенью очистки, задерживающей крупные твердые частицы, в основном за счет
ситовоrо эффекта.
; r;2r/!op+. +......80100 .
20 2;:) I 1/ I rr;:t='r""" 16'0
.IJ у =!lИ/1,12 15 Л//и ",1 rт "7200
1 Ij/ 1 1,1 l, 111 1 '1 ( П 1250
с1 I ' и ll( 11 1 1 Т7
I
I I ' J
,
1 , I (
11 I
1, 1
, , I
1 ,4
" I . "
I 1/
I I I " I
I
I I
I
I
1 11
Рнс. 12.13. Фнльтр-влаrоот деЛН1'еlJЬ центробежноrо
действня тнпа 1 по rOCT 17437 72
р,мп
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,02 0,05 О, 1 0,2
50
40,. 7
32.J;;, -J,. 1.. 63
1,0 2,0 ',0 5,0 10 2030/10
а, м3jИI1Н
100 200 'fOО 1000
Таблица 12.13
РНС. 12.14. Диаrрамма для выбора тнпоразмера фильтров-влаrоотделнтелей тнпа 1 (штрн-
ховые ЛННИII), тнпа 2 (сплошные лнНlШ) по rOCT 17437 72
Техннческая характеРнстнка фнльтров-влаrоотделнтелей тнпа
по rOCT 17437 72 (номннальное дaB. eHHe 1,0 МПа,
тонкость фнльтрацни 80 мкм; степенЬ влаrоотделения 85 o)
Расход
Ус- ВОЗАуха, . Номи- Номи- Размеры, мм
лов- и./мнн нальный нальная
Обозначенне ный перепад емкость
про- давленнй, для сбора
ход, НОМИ- мннн- МПа, конден -
мм и аль маль- не более сата, дм' длнна ширн' высота
ный иый на
1-32 Х 80 32 6,3 2,0 0,0050 4,0 275 200 720
1-40xso 40 10,0 3,2 0,0063
1-50 Х 80 50 16,0 5,0 O,OORO 6,3 335 275 975
1-63 Х 80 63 25,0 8,0 0,0100
1.80х 80 80 40,0 12,5 0,0125 10,0 390 315 1225
1-100X80 100 6.3.0 20,0 0,0150
l-160X 80 160 160,0 50,0 0,0150 460 375 1785
1-200X80 200 250,0 80,0 0,0150 670 585 2775
1.250Х80 250 400,0 125,0 0,0150
· ВО'АУХ прнведен к условиям по Ст СЭВ 521 77. Номн нальный расход
ВО'АУ.' принят ';?сн скоростн течення сжатоrо воздуха (прн давленин 0,63 МПа)
17 18 м/с В ...ру опроводе с внутренннм диаметром, равным Dy фнльтра-влаrо-
отделителя.
376
J
2
3
а)
2
3
Рнс. 12.15, Фнльтры-влаrоотделнтели по [ОСТ 174З7 72:
а 22-12 Х 40 и 22 - 16 Х 40 с ручным отнодом конденсата (B41-1); б 22-25 Х 40
н 22-40 Х 40 с ручным отводом конденсата (ДВ41-1); е 26-12 Х 40, 25-15 Х 40 и 26-25 Х
х 40 с автоматнческим отводом конденсата (В41-З); е фнльтр тонкой очнсткн типа П-В
13 Е. В. rерц " др.
377
::':
со,
"
"'"
;:;
<а
"
h
378
СJ.Р.:Jиа'11НО}1
t''11(18,LO 90;)OU')
J}f 'B BW
;,
о
u"
:;: ..
"
;Q '"
р. Q. ,"3
с,; :.>::
S
'.
"
о.
ro
'"
=
'"
"1:
с
t,J'\1't1'
't LUJHa'tl'HO}{ ud
09' ,sJf\t BdB,(H
(j.э8аd q LJOHJI"i;)
НВНЧIrеНЮ"10Н
;;;
"
"
"'
t;- g
"
...'"
, "
"
""I! О 9
)H 'P,UW 'ннн
L"gP.}t !i'еu;эdаu
ц!qнч.l1' НИI"'ОН
.....0
<.)'"
с"
r..
..
с u
::
",;11
",'"
::;11
=с
"'"
""::
" ::
::J::;
..",
::"-
,,"
"..о
"1:"
..=
О-е
О
......0
'"..
""
"о
, '"
" ::
00
..
ci
::::
-е::;:
'"
C..
..
""
=::
"-::
" "
'"",
'"
""
,,;;
'"'"
'" '"
" '"
"'"
"'=
:: '"
=;11
"о
" ::
...
.ь
"''':о
:.>::
"!: '",
0"'=
"""
o..8
"
:c.ь
",,:о
о" :r:
",,,,
Zё 'II[9 .1:)OJ
аи н Б}f;)аllННО){
E?9 q f;;)d lH HqIf;).1
-ннн\t;}О нdU
1\!1\! '\tOX
-О([[] Il'qHHOI! ""
;)ИН;)II
-ВН8090 "OdВL:)
'"
IJJ {'-.
о: I
"-
" М
O
="
'"
О
\о
О
,...
u
о
<-..
'"
'"
,"
"-
<D
DJ
<D
:
'"
<:5
00
'"
'"
<:5
'"
'"
<:5
'"
'"
'"
'"
'"
...
DJ
'"
...
х
'"
'"
С,
р
if)
'"
...
С-'
ф
""
ф
щ
'"
'"
'"
щ
'"
с::
'"
'"
"'.
'"
с"О
<>:
,
'"
;::
М
...
DJ
:»
<=>
...
х
'"
'"
'"
'"
'"
'"
"-
<D
w
<D
00
'"
<:5
'"
'"
о
'"
...
<:5
'"
'"
'"
<D
...
о;-
...
t:Q
х
<D
'"
'"
.=
О
(;.'
'"
00
'"
...
'"
<D
w
<D
00
'"
<',
<:5
'"
<=>
<=>
<=>
...
со
<=>
с::
'"
<D
...
..'.
...
DJ
:»
со
...
Х
<D
'"
'"
со
'"
со
'"
""
С"
о
C
'"
М
'"
..,.
<:5
'"
'"
'"
'"
'"
'"
со
'"
сп
'"
'"
<D
iQ
t::t
со
...
х
'"
'"
'"
...
...:
'"
'"
".
с')
<D
'"
<D
со
'"
,')
Со'
<=>
<=>
со
'"
М
со
'"
"1
Е':
'"
...
00
...
DJ
t::t
со
...
х
'"
...
'"
'"
'"
'"
<'1
с"О
М
Со'
<D
'"
<D
00
00
'"
'"
'"
'"
'"
<:5
с,
'"
DJ
М
'"
'"
'7
...
DJ
'"
...
х
'"
ф
'"
,,,"
"'=
;;: :l.
О u
..."
"'"
",О:
...
'"
'"
'"
'"
м
С,
'"
'l)
<D
00
'"
'"
<:5
'"
...
'"
'"
'"
'"
,
<D
...
'7
...
DJ
'"
...
х
<D
ф
'"
со
'"
'"
I.'.
<D
'"
'"
'"
'"
'"
'"
'"
'"
'"
'"
'"
'"
'"
"1
<D
'7
...
DJ
'"
...
х
'"
'"
ф
'"
'"
'"
о
"
о
"
О
..
u
'"
= .
",О:
""
:т "
"..
.. "
t
2.8
О"
'" '"
u"
=':'
:0.'"
,,'"
..
...'"
"'''
==
=-е-
""
" ;.,
",С::
!;:.
"1:'"
",=
о",
" '"
"!:'"
О -
""
uO
"''''
"'..
"
с:;
:о '"
= =
..0<0\
:;
'" =
='"
@
""
......
;.,
lu
"
","1:
"'о
"
DJO
ro""
00 "
o
,...'"
u<i,
о"
""
:;u
Щ.')
о""
51
'"
"'
",'"
",С:;
;;
..
"М
j:.l."":.
"о
""
.....:с
"t",
'" "
'"
. "1:
Рис. 12.16, Фильтры типов ФБ (а), ФБ6-336 (6), ФБ-2 (8) и ПОФ-2 (z)
Следующий после фильтрующеrо nилиндра слой состоит из микроскопиче-
ских тонких rидрофобных материа.1JОВ (стекловолокно или ткань ФПП) с разме-
рами 0,2 0,5 мкм. Сдой захватывает мельчайшие аэрозольные жидкие частицы
воды и масла размером 0,2 0,5MKM, которые коалесцируют (сращиваются) в круп-
ные капли, увеличивающиеся по иаправлению к наружному диаметру BToporo
слоя; крупиые капли леrко под действием сил тяжести опускаются вниз. Последний
слой представляет собой вещество типа поролона, препятствующее выносу капе-
лек жидкости с потоком выходящеrо воздуха. Крупные частицы жидкости опу-
скаются внутри слоя и, оrибая донный фланец, попадают в отстойник под филь-
трующим патроиом.
Эффективность отделения капельной влаrи этим фильтром-влаrоотделителем
99,9%, расход воздуха для условноrо прохода 12 мм 0,5 м 3 /мин, для 16 мм
1,0 м 3 /мин.
Фильтры. Конструкция фильтра типа ФВ, предназначенноrо для оконча-
тельной очистки сжатоrо воздуха, изображена на рис. 12.16, а. Предварительно
воздух очищается при прохождении ero через слой стекЛЯНиых волокон 1, за-
ключеиных в фильтрующий стакан 2. Снаружи стакан 2 обмотан тремя слоями 3
фильтрующей ткани Петряиова, проходя через которые воздух окончательно очи-
щается от частиц размером O,I O,5 мкм.
Техническая характеристика фильтров типа ФВ
НОМИllальиое рабочее давление, Мl1а . ,
С1'епень очнсткн воздуха, не меНее, %
Номинальная тонкость фнльтраЦНII. МI,M
Номннальный расход воздуха, мЗ/ч . . . . . .
Номииальиый перепад давленн", не более, МПа
Размеры, мм
Масса, Kr
ФВ6 ФВ25
0,8
99,95
0,2
6 25
0,02
78х 115 85 Х 135
0,4 0,6
На рис. 12.16, б изображена конструкция фильтра Ф 66-336 О'ОСТ 14266 69),
предназначеииоrо для окончатеЛьиой очистки сжатоrо воздуха. Воздух очнщаетсЯ при
прохожденин через фнльтрующий патрон нз ультратонких волокои.
Техническая характеристика фильтра ФВ6-336
Присоедннительная резьба по rOCT б111 52
Номниальное давлеине, МПа ........
Степень ОЧИСТКИ воздуха Не меНее. % . . . .
Номинальная тонкость фильтрации, М!,м . . . . . . . .
НомниаJIЬНqJЙ расход воздуха прн давленни "а выходе 0,3 МПа,
Номинальный перепад давлеllИЙ, Не более, МПа
Размеры, мм
Масса, Kr
'M"/M H'
к 1/8"
0,63
99,95
0,2
0,1
0.02
52Х 114
0,22
=
'"
.5
13*
379
Ри . 12.17. Дренажные уст-
роиства клапанноrо типа с
фиксацией и помощи пру-
жинноrо кожуха (а) и пру-
ЖИИноrо кольца (6)
а)
r5)
ФИJIЬТРЫ ФВ6 серийно выпускает моСковский
«Калибр». инструментальный завод
C a филь рах ФJ-2 (рис. 12: 16, в), изrотовляемых заводом «Старорусприбор»
r. рая усса овrородскои области), нрименен керамический фильтр.
Техническая характеристика фильтра
Присоединительная резьба по rOCT 6111 52
Номинальиое давлеиие, МПа
Тонкость фильтрации, мкм .......
Размеры, мм . . . . . .
Масса, Kr .......::::::
ФВ-2
К 1/8"
1,0
40 50
80 Х 140
0,45
Ф.ильтр типа ПОФ.2 (рис. 12.16, е) входит в УСЭП П А
тонкои очистки возд у . , ero применяют для
Щ ха перед усrрОИСТВами, СКЛонными к засорению. Воздух очи-
ается с помощью нескольких сменных войлочных .
Присоединительная резьба М6ХО,75. дисков, сжатых пробкои.
ИЛЬТI?,ы ПОФ-2 изrотовЛяет Усть-Каменоrорский завод приборов
строиства для отвода заерЯЗНений из nневматических систем Д я от во а
I e a в :нИаД; состоян!1И и друrих заrрязнений применяют РУЧНые и aBT -
вен ил др ,е УСтроиства, к которым относятся всевозможные краны
Ч еск Т и и и друrие запорные УСТРойства, а также конденсатоотводчики с автомати:
м и дистанционным приводом.
к н РУчные дренажные УСтройства целесообразны при небольшом количестве
Y T P Д Н д аК р Л аж ив н а Ь Ю lе щ у е с rо р ся. в воздухосборниках, водосборниках и очистных
. т оиства применяют в Виде К р ан в .
rинальных компактных конструкций (рис. 12.17). о ,веНтилеи или ори-
Дренажное устройство, изображенное на рнс. 12.17, а, имеет клапанное
о р т ение 1 и вертикально перемещающийся шток 2, который удерживается
х ем положении пРужинным кожухом 5, входящим в наружный паз шт це а
4. ВИнтовая П 1 ру жина 3 закрывает клапан и способствует надежной rермети;ацЕн
уплотнения в закрытом положении В конст ру кци .
представленноrо на р ис 1217 б . 4 и дренажноrо устроиства,
. 5 . . , ,шток с уплотнением 1 связан с управляющей
кнопкои и удерживается в верхнем положении пр Ужинным кольцом 3. Уплот-
: л:,ное КОЛьцо 2 предотвращает утечку вдоль штока в открытом верхнем по. о-
В серийных. конструкциях фильтров-влаrоотделителей ( В41-1 ) _
зуется шариковыи запорный клапан (см. рис. 12.15, а б) исполь
Автом тические конденсатоотводчики MorYT быть ы олнены в ви е от ель
ных устроист , которыми оБОРУДУJ01СЯ воздухосборники, водосборник и B aro
отделители. автоматических конденсатоотводчиках запорное ст ойство от
крывается при достижении определенноrо уровня конденсата в pe;ep yape и за:
380
крывается после- ero сброса. В качестве запорноrо элемента применяют клапан,
цилиндрический золотник или кран (шибер).
Автоматическое устройство для отвода конденсата фильтра-влаrоотделителя
типа В41.3 изображено на рис. 12.18, а. Серийное производство этих фильтров
орrанизовано на черкесском заводе «rидропневмонормаль». Коrда конденсат
в резервуаре 1 отсутствует нли ero мало, клапан 6 закрыт, полость А отсекается
от давления сжатоrо воздуха и сообщается с атмосферой. Давление, действующее
на диафраrму 3 снизу, и усилие пружины 4 удерживают запорный клапан 5 в за-
крытом положении.
Коrда жидкость достиrнет уровня, при котором выталкивающая сила преодо-
левает вес поплавка 2, клапан 6 открывается, сжатый воздух проходит в полость А,
запорный клапан открывается под действием давления на мембрану сверху. Про-
межуток времени между открытием и закрытием запорноrо клапана определяется
соотношением площадей проходных сечений отверстия Б, закрываемоrо клапаном
поплавка, и демпферноrо отверстия В.
Закупорка демпферных отверстий и набухание ноплавка часто являются при-
чиной отказов работы конденсатоотводчика,
В изображенной на рис. 12.18, б конструкции для очистки демпферных от-
верстнй предусмотрен иrольчатый стержень.
Для удаления конденсата из емкостей, расположенных в труднодоступных
местах, применяют конденсатоотводчики с дистанционным управлением.
В изображенном на рис. 12,18, в конденсатоотводчике конденсат сбрасы-
вается небольшими порциями в закрытую полость r с последующим отсечением
полости Б, которая сообщается через отверстие В с опорожняемой емкостью. Сиrнал
управления подается в полость А, в результате чеrо поршень 1 перемещается вниз,
открывая верхний клапан и закрывая нижний. Конденсат переходит в полость r.
При отсутствии давления в полости А клапан под действием пружины 2 возвра-
щается в исходное положение, а влаrа из полости вытекает через отверстие,
На рис. 12.18, е показан конденсатоотводчик, который присоединяется к си-
стеме с помощью штуцера 2 с вмонтированным в Hero фильтром 1. Конденсат по-
ступает через фильтр 1 в камеру А, rде размещен клапан 4, прижатый пружиной 3
к седлу 6. При подаче сжатоrо воздуха в полость под мембрану 7 выступ 8 подни-
мает клапан 4 и конденсат стекает через канал Б. Из-за разности площадей мем-
браны и клапана клапан открывается при давлении меньшем, чем давление в сети.
При открытии клапана выступ открывает отверстие, давление под мембраной па-
дает, и клапан 4 под действием пружины 3 закрывает проход. Работоспособность
конденсатоотводчика при минусовых температурах обеспечивается наrревателем 5.
Для установки конденсатоотводчиков с дистанционным управлением тре-
буется дополнительная линия трубопровода управления и устройство для ручноrо
или авто:\!Зтическоrо приведения кондснсатоотводчика в действие.
j
а)
, б)
z)
Рис. 12.18. Конденсатоотводчики:
а и 6 поплавковые; в и ? С дистаиционным управлеиием
381
'"
.:;: ;;: '"
'" '" '"
". '? -;'
о о о
;:.. ;:.. ;:..
I 20 I 30 I 100
40
3,4 5.0 14
700 1050 2240
6 9 30
22 24 30 34 87
ременный, 380 В, 50 rH
0,8 1,6
25
прнведеllноrо к условиям по
ключаются через короткие промежутки времени, недостаточные для установления
состояния равновесия по водяному пару между воздухом и адсорбентом_ Опти-
мальное значение ПО. УЦlIк. а осушки (полныfl цикл состоит ПЗ полуциклов аДСr>рб-
ции н десорбции) рекомендуеrся от 1 до 5 мин [5J.
ОбъемныЙ расход осушенноrо воздуха, который неuбходюlO OI'обрать для ко-
роткоцикловой безнаrревной реrенерации можно определить из уравнения мате-
риальиоrо баланса влаrи в адсорбционной установке:
Qo (Qo + Qp) ( Рl;; Ро ).
rде Qo объемный расход cyxoro воздуха, выводимоrо из установки; Qp объе,i-
ный расход cyxoro воздуха, поступающеrо на реrенераIlИЮ адсорбента в один из
адсорберов; Рl и Ро абсолютные давления адсорбции идесорбции.
Так, если Р! 0,6 МПа и Ро 0,1 МПа, из установки может быть отобрано
следующее количество cyxoro воздуха;
Qo 6 1 3
rQo + Qp -------б----- == 0,8 а.
Из рассматриваемоrо уравнения видно, что чем меньше давлен И:::, при кото-
ром ПрОllСХОДИТ адсорбция, тем больше требуется воздуха на реrенеР2ЦИЮ. На
практике обычно на реrенерацию адсорбента используется примерно 15 20%
Bcero количества осушенноrо воздуха.
Техническая характеристика установок ОСУШКИ воздуха с холодной pereHepa-
цией, серийно изrотовляемых Курrанским заводом химическоrо машиностроения,
приведена в табл. 12.16.
Выбор устройств для очистки воздуха и схемы их прнменения. Очистка воз-
духа на предприятии это комплекс мероприятий по рациоиальному выбору,
размещению, монтажу и эксплуатации очистных устройств на трех участках
пневматической сети: на компрессорноЙ станции, на маrистральных воздухопро-
водах и у потребителя. Ниже приведены данные о наиболее характерных схемах
использования очистных и дренажных устройств на воздухопроводах и у потреби-
теля.
Удаление заерязнениu из м.аеистраЛЬНblХ воздухопроводов. Выбор схем и уст-
ройств очистки воздуха в маrистральнЬrХ трубопроводах зависит от класса заrряз-
ненности сжатоrо воздуха на выходе из компрессорной станции (установки) и от
требований к чистоте сжатоrо воздуха у потребителей.
В том случае, коrда на компрессорной станции применена одна из схем с хо-
лодильником, по мере удаления от компрессорной станции концентрация заrряз-
нений в маrистралях возрастает вследствие конденсации паров воды и масла и
внесения трубопроводами и соединениями окалины, ржавчины, краски и др. Очист-
Устройства осушки адсорбционноео типа. Простейшее устройство для осушки
сжатоrо воздуха предстаБ.'lяет собой наполненную адсорбентом емкость, через
которую проходит поток воздуха.
Более с вершенными являются конструкции патронноrо ТиПа. Адсорбент
В этих устроиствах содержится в патроне, монтируемом в резервуаре осушителя.
После насыщения адсорбента патрон вынимают для реrенерации, а вместо Hero
монтируют друrой, заранее ПОДrотовленный для работы.
Осушители большой пропускной способности представляют собой автомати-
зированные установки, состоящне 113 устройств предварительной очистки воздуха,
адсорберов, аппаратуры автоматическоrо управ. ения и фильтров для очистки
воздуха от пыли адсорбента. В зависимости от метода реrенерацин адсорбента
установки осушки разделяют на две rруппы, существенно отЛичающИеся Apyr от
друrа режимом работы и конструктивным оформлением. К первой rруппе отно-
сятся ус ановки осушки с термической реrенерацией (с подводом теплоты извне),
ко ВТОрОIl безнаrревные установки (без подвода теплоты извне). Осушка сжа-
Toro воздуха в устройствах с термической реrенерацией адсорбента прекращается
незадощо до момента проскока влаrи. Следующей стадией процесс а является уда-
ление поrлощенной адсорбентом влаrи. Наrревают адсорбент либо подачей в ад-
сорбер rорячеrо воздуха, либо подоrревом слоя извне и изнутри с помощью спе-
Циальных наrревателей, причем в последнем случае для ускорения процесса ре-
rенерации слой продувают для удаления десорбиру'емой влаrи. После HarpeBa
адсорбент обычно охлаждают до рабочеЙ температуры потоком осушенноrо воз-
духа или же естественным остыванием.
Блоки осушки воздуха адсорбционноrо типа с термической реrенерацией
имеют следующие недостатки: большие размеры адсорберов; зиачительные энерrо-
затраты вследствие расхода теплоты a иаrрев адсорбента и корпуса адсорбера;
необходимость использования силовов электроэнерrии или внешних ИСТОЧНИКОВ
тешIOтЫ; сравнительную СЛожность технолоrической схемы и системы управле-
ния температурным режимом.
Техническая характеристика установок осушки адсорбционноrо типа с тер-
мическоЙ реrеиерацией. серийно изrотовляемых Курrанским заводом химическоrо
машиностроения, приведена в табл. 12.15.
Работа установок осушки воздуха с холодной реrенерацней основана на ис-
пользовании метода короткоцикловой безнаrревной адсорбции.
Сущность этоrо метода заключаетСя в том, что влажный воздух попеременно
пропуска т через цик}IИЧНО работающие адсорберы. Адсорбент реrенерируют про-
ТIJВОТОЧНОИ продувкои ero частью потока осушенноrо ВОЗДуха. Адсорберы пере-
Та6ЛUI\а /2./5
Техническая характеРИСПlКа устаиовок осушкн типа УОВ
Параметр
Номинальиый расход воздуха " м'/мин
Температура точки росы осушениоrо
воздуха, ос
Расход воздуха для реrенерации, м'/мии
Количество адсорбента (для двух башен),
Kr
Расход воды для теПЛО'1бменнпка. м'/ч
Потребляемая мощность, "Вт
Ток
Номинальиое давление, МПа
Температура воздуха на входе в блок
осушки, ос
1,7
350
3
9 12
Пе
· Номинальный расход укязан для воздуха,
СТ СЭВ 521 77 при давлении 0,8 МПа.
382
Таблица 1].16
Техиичеекая характеристика установок с холодной реrенерацией тнна УОВБ
о
;:..
УОВБ-О.5М
УОВ Б-2М
УОВ I;-" \
Параметр
10
0,8
1,0
Номинальное давление, МПа
Температура воздуха иа входе в блок
осушки, ос
Номинальиый расход воздуха " м'/мин
Температура точки росы осушенноrо ВОЗ
духа, ос
Расход воздуха для реrенерации. м'/мин
Расход воды д."я охлаждения, м'/ч
ПО1'ребляемая мощность. кВт
Ток
25
2
40
0,1 0,6
0,2 1.2
0,5
ПеремеНIIЫЙ, 220 В, 50 rH
0,5
· Номинальный расход указан для воздуха, приведенноrо к условиям по
СТ СЭВ 521 77 при давленнн сжатоru воздуха 0,6 МПа.
383
ные устройства 13 маrистральных воздухопроводах не только заЩИЩают их от
чрезмерноrо заrрязнения"и обводнения, ио и предохраияют rрупповые 11 индиви-
дуальные очистные УСТРОllства от переrрузки и снижения эффекпlI3НОСПl возмож-
ных при чреЗ lернЫХ концентрациях заrрязнениir. '
Опреде'1ЯЮЩИМ фактором пр"и выборе рациональноrо места, конструкции,
размера и числа очистных устрОIlСТВ 13 маrистрали ЯI3Ляется характер процесса
конденсации и накопления влаrи при движении ВОздуха в трубопроводах.
Понижеине температуры воздуха происходит в результате прохождения воз-
духа по длинным участкам воздухопроводов, расположенным I3He помещений, на
участках воздухопроводов ПОС.1е литейных, термических, термоконстан'ных и
друrих lleXOI3.
Обычно 13 маrистралыrых трубопроподах устанавлнвают очистные устройства
инерционноrо типа, так как применение устройств фильтрующеrо типа приводит
к увеличению потерь давления при прохождении воздуха JI усложняет эксплуа-
тацию маrнстральных очистных устройств. Воду и масло в жидком состоянии уда-
ляют из маrнстралей при помощи водосборников или очистных устройств. Водо-
сборники устанавливают в низких местах и коленах трубопроводов при большом
содержании конденсата перед маrистралыIмии влаrоотделителями. Устройства
для улавтшания влаrн размещают 13 leCTax максимальноrо скопления конден-
сата на входе в цехн. Д.1Я обеспечения нормальной работы водосборников и влаrо-
отделителеЙ необходимо принимать меры против Зiщерзания в них конденсата
при минусовых температурах, по возможности располаrать нх 13 помещениях или
утеплять.
Если иа компрессорной стаНЦИII проводнтся очистка сжатоrо воздуха, исклю-
чающая КОIIДеRсацИю воды и масла в трубопроводах, с использованнем адсор-
бентов или с помощью rлубо оrо охлаждения, то надобность в установке водо-
сборникоI3 11 влаI'оотделителеи отпадает.
Удаление заерязнений у потребителя. Требуемая степень очистки сжатоrо
воздуха для различных rрупп потребителей может быть обеспечена установкой
соответствующих очистных устройств (рис. 12.19), Цифры внутри стрелок озна-
чают: на I3ходе в схему класс заrрязненности сжатоrо воздуха, поступающеrо
из маПIстра.'IlI на выходе из схемы класс заrрязненности сжатоrо воздуха,
обеспечиваемыи в резу.1ьтате примененин в данной схеме ОЧИСТIIоrо устройства
(или устройств). Абсолютная тонкость фильтрации в микрометрах указана под
каждым из устройств. Степень влаrоотделения устройств очистки в схемах I VIII
и Х должна быть не менее 90%. Прнменение устройств очистки в схемах I VIII
не исключает наличия определеННQrо количества воды и масла в жидкой фазе в по-
токе воздуха (классы заrрязнеНIIOС"ТИ I30здуха на I3ыходе 2,4,6,8, 10, 12).
Для пнеI3маТllческих систем и техноло!ических процес, COI3 не допускающих
содержания в воздухе воды и масла в жидко и фазе, рекомендуются схемы 1 x xx,
обеспечивающие ОЧIIСТКУ в соответствии с классами заr р язненности О 1 3 5 7
9 и 11. ' , , , ,
В качестве примера применения схем и монтажа очистных устройств рассмо-
трим частЬ ТИПОВОЙ пнеВ lатической системы (рис. 12.20). После компрессора 4
установлен концевой холодильник 3, затем влаrомаслоотделитель 2, уменьшающий
количество попадающеrо в ресивер 1 компрессорноrо масла и конденсированной
в холодильнике влаrи. Так как в ресиверах в результате расширения воздуха вы-
деляется значительное количество воды, после них устаНОI3лены маrистральные
влаrоотделители 13 и 17, уменьшающие поступление воды в маrистральный воз-
духопровод 15. Водосборник 12 и конденсатоотводчик 18 предохраняют влаrоот-
делители 13 и 17 от переrрузки влаrой.
Если маrистральныЙ трубопровод 9 имеет большую протяженность, то при
движении по нему воздуха успевает выделиться большое количество влаrll и мо-
жет потребоваться несколько влаrООТДeJIителей.
Заrрязнения из трубопроводов удаляются в наиболее низких точках 26 27
33, 38, 40 и 41 с помощью дренажных устройств (направления, в которых 'сни:
жаются трубопроводы, указаиы стрелкамн /6,23,24,25,35 и др.). В местах, rде
требуется удаление большоrо количества конденсата, установлены конденсато-
отводчики. Так как они ч вствительны к твердым заrрЯЗllениям, вызываюшим
заедание подвижных частеи и засорение демпферных отверстий, конденсатоот-
J ф
л Щ>--ф-ф.
80NKN
шф----фф
40!;КI1
ШlI
ВОuлu JIIK!'f
40/ofКI1
JX Ш><>Ф
(;Н:КН
Xl EEJФ
2!fHKM
хш
10нкн
m
x
80 HКN 80нкм
N ы
80 или 2.111КН 80нкм
40 НКН -& 2JM M .
.У ХП
80 или 2!iHKH 40/{км
40llКН
'l1 rф
80 или /OllfH
4DIH11
80или !ОНИ
40NKH
хш
. 40нкМ
XПl
2!iMKH
1ОНКII
Х\Ш <1>-Ф
5 л ,f.':Н
XLцi;r >
.1 или D,JHKH
IC Н хн
XX
SHKf'f
Рис. 12.19. Схемы очистки
сжатоrо воздуха у потреби-
теля
водчики 6 и 18 применяют совместно с водосборниками. Водосборником С,1УЖИТ
труба 10, rде оседают твердые заrрязнения; водосборник периодически проду-
вается при открытии вентиля 11. Для той же цели предназначен вентилЬ 8, через
который удаляют отстой из ресивера, а конденсатоотводчик, присоединяемый выше
допустимоrо уровня скопления отстоя, через вентиль 7 отбирает более чистый
конденсат. Вентнли 5 и 7 позволяют отсоединять коиденсатоотводчнк для ремонта
или замены без ненужиоrо расхода сжатоrо воздуха.
Для подачи к потребителям сжатоrо воздуха с классом заrрязненности 12
достаточно установить центробежный фШIьтр-влаrоотделитель 20. Сжатый воздух
у потребителя в соответствии с классом заrрязненности 8 tJЛИ 10 очищается филь-.
трами-влаrоотдслителями 19 по [ОСТ 17437 72. Более высокая степень очистки
(классы заrрязненности 2, 4 и 6) может также быть обеспечена фильтраМИ-В.'Iаrо
отделителя ш 34 и 42 этоrо типа, с требуемой тонкостью фильтрации. Рекомен-
дуется в этом случае устанавливать перед ними ФЮ1ьтры-влаrоотделители 29 для
преДI3арателыюй очистки.
Подача к потребите.1ЯМ сжатоrо воздуха, не содсржащеrо жидкой I3JIаrи
(классы заrрязпенности О, 1, 3, 5, 7, 9, 11), может быть обеспечена применением
установок осушки (например, типа УОВ), в КО:o.lплект которых входят адсорберы
37 и узлы предварнтелыlOЙ н окоичательной очистки воздуха от заrрязнеиии.
При централизованной сушке воздуха на компрессорНОЙ станции или в цехе
перед потребителем достаточно установить фильтр соотвеТСТПУlOщей тонкости
фнльтрацин; например, для класса О заrрязненности можно примепять фнльтры
ФВ6-336 [ОСТ 14266 69 или ФВ6. В этом случае также рекомендуется предвари-
телЫIO устанавливать фильтры с номинальноЙ топкостыо фильтрации 10, 25 мкм.
Для пнеЮIаТllческих систем низкоrо и среднеrо уровня даI3леIIИЯ, к надеж-
ности которых не предъявляется высоких требований, например ЦИКЛОI3ые системЫ
385
384
z
3
4
9
РIIС. 12.20. При..., приме-
нения схем И монтажа
ОЧИС1'IIЫХ устроlС:Т8 И тру-
бопроводов
управления станками, прессами н литейными машинами, рекомендуется следую-
щая схема установки ОЧII ТНЫХ устройств; rрупповой фильтр-влаrоотделитель 21
типа В41-1, ф льтр тонк и очистки 30 типа П-В, осушитель 28 типа п-о.
Для струиных устроиств ПоСЛе устройств очистки устанав, ивают эжектор 31.
12.2. СМАЗКА ПНЕВМАТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
Одним из важнейших средств ПОВЫШения надежности пнеВматических устройств
является обеспечение оптимальноrо режима смаЗЫВания их трvщихся по-
Верхносте!1. Смазка трущихся поверхностеii Пl!еВ !3тических устроЙств снижает
трение покоя и движеНIIЯ в 2 5 раз, скорость износа в 1 5 2 .5 Р аза ко рр ози и
в десятки раз. ' , ,
С.иазОЧliые систеА4Ы, ИСПОльзуемые для подачи смазочноrо материала к тру-
щи !ся поверхностям YCTPOIIcTB, классифицируют по след у ющим основным ПDИ-
знакам: !
по виду смазочноrо материала с жидким или плаСТИЧНЫ 1 смазочным мате-
риалом;
по виду п?дачи Жидкоrо смазочноrо материала к поверхностям трения ка-
пельная, струиная, аэрозольная; под капельной, струЙной и аэрозольной смазоч-
ными системами Понимают Системы с ЖИДКIIМ смазочным материалом, в которых
масло к повеРХIlОСТЯМ трения подается соответственно в Виде капель, обр,шую-
386
\
I
щихся ПОД действием rравитационных сил, в виде струи и масляноrо тумана, соз-
даваемоrо распылением смазочноrо материала струей воздуха;
по способу дозирования подачи смаЗОЧ!lоrо материала объемноrо ил!! дрос-
сельноrо дозироваIlИЯ; в системе объемноrо дозирования количество масла, Пода-
BaeMoro к поверхностям трения, зависит от рабочеrо объема смазочноrо насоса или
питателя, а в системе дроссельноrо дозирования от степени дросселирования
потока смазочноrо материала;
по характеру подачи смазочноrо материала непрерывной подачи (систе"!.а
обеспечивает постоянную подачу смазочноrо материала во время работы устрои-.
ства) и пеРИОДIlческой подачи (подача смазочноrо материа.'Jа обеспечивается во
время работы устройства периодически);
по числу пневматических устройств (пар трения), к которым подается C !3-
зочный материал индивидуальная и централизованная;
по возможности контроля подачи смазочноrо материала с неКОНТРОJlируе-
мой подачей, с автоматическим и визуальным контролем;
в зависимости от степени аВТО lатизации процесса подачи смззочноrо мате-
риала ручные и автоматические.
основны>.l эле !ентами смазочных систем являются смазочные наrнетателн,
апнараты и емкости.
Смазочные наенеrпателtl по назначенню и КО!JСТРУКТИВНОЙ схеме подразделяют
на смазочные насосные аrреrзтЫ и станции, с !3зочные и заправочные шприцы.
Насосные аrреrатЫ и станции предназначены для автоматической, а шприцы ДJIЯ
ручной подачи смазочноrо матсриала в устроЙства 11 резервуары смазочных
аппаратов и емкостей. КОНСТРУКIlИИ и технические характеристики серийно выпу-
скаемых смазочных наrнетателеЙ приведены в работах [6, 71.
С.llазочные аппараты это смазочные питатели, маслораС!lылители и пресс-
масленки.
Смазочные питатели предназначены для подачи смазочноrо материала к од-
ной или нескольким парам трения пневматическоrо устройства определенными
ПОРЦИЯМИ. На рис. 12.21, а показана схема устройства и работы смаЗОЧllоrо пита-
теля с подачей смазочноrо материала от цеитрализованной смазочной системы.
При ВЮlюченном rидрораспределителе Р смаЗочный материал через отверстие !?
поступает в полость над распределительны ! ЗО.'Тотником 3, перемещает ero в краи-
нее нижнее положение и через канал 7 проходит в полость над поршнем 4 и запо.'Т-
няет ее. При переключеиии rидрораспределителя Р масло из смазочной системы
через отверстие А поступает под золотник 3, перемещает ero в краЙнее верхнее
положенне и через канал 2 проходит в полость под поршнем 4. Прн этом П\JршенЬ
4 выдавливает находящиЙся над ним смазочный материал через каналы 711 8 и об-
ратныЙ клапан К в полость пневмоцилиндра Ц. Последующие переключения
rидрораспределителя приведут к повторению цикла. Количество смазочноrо ма-
териала реrулируется с помощью виита 6, завииченноrо в трубку визуаЛЫ1Оrо
контроля 5. Управление rидрораспределителем Р может быть ручным, от кулачка,
электрическим, пневматическим н т. П.
Д'1Я обеспечения надежной подачи смазочноrо матервала к трущимся по-
верхностям пневматичесrшх устройств давление в централизованноЙ смазочноЙ
системе должно быть выше давления в сети.
На рис. 12.21, б, в приведены принципиальпые схемы с шариковыми rштате-
лямн, обеспечивающие подачу смазочноrо материала при срабатыванив пневма-
тическоrо устройствз. В схеме, изображенной на рис. 12.34, б, смазочный материал
из централизованиой смазочной системы поступает в питатель П, напоЛняя ка-
меру Б при сообщении полости А пневмоцилпндра Ц с атмосферой. При этом под
действием давления шарик 1 перекрывает отверстие 2. При подаче давления
в полость А шарик 1 перемещается вверх, отсекая камеру Б от смазочной систе !ы,
и ПОРЦПЯ смазочноrо материала поступает в полость А. u
На рис. 12.21, в показана схема с шариковым питателем П, смазсчныи ма-
териал к которому подается из емкости М, находящеЙся под давлением воздуха.
Как и в предыдущей схеме, зарядка питателя П смазочным материалом происходит
при сообщении штоковой полости пневмоцилиндра Ц с помощью пневмораспреде-
лителя Р с атмосферой, а подача смазочноrо материала в пиевмоцилиндр при
сообщении ero с маrистралью.
387
"'..:
0::0
"''''
"''''
'>0
:О'"
t:'"
и:;;
",и
""1
о
'"
f<"
",'"
p,
"'
!3:;;
о::
,Q о:
,>"
",о
f<""
"';..
'>0
:а"
t:"
"",
"''''
""'"
"о
,>f<
""
'" О
:Е "'
1",
::::r ",О:
"'<: '"
'"
roz.
t: <1J
i: :1:1
eg
о " I
"",о:
g-
О: О 1"
10.0:;
ч:;- "'''''
i3f<<1J
"'"
.a ::>:: с::
&и
......
",U'"
...;..'"
EJ
..:"и
:a..
",,,,-,,
"'
о"",
"'''''''
(t,;
:i! "
и"'о:
1 @
ф :С
'"
-10.'"
"" 'о '"
"''''
... ::;:: о-
"'",,,
t::rot::
:>;1IIt\3
"'''0:
'" I
" t;
" " 0:::1 >->
... ""
" u ::r:: ф....
111 =: о. t:r::
,, О:
1 g. r=
111 .
Q,) r;-51::C
:s 0.0
о;;- :с f-oIl-..
111 ::ro Е-< U О
С <: ::;:>.=
g) t: I 1t
<:0../ ,1 а
..: ;.::
'" ,,'.:
"'..,.
'" ",..,."
Cд c:j
u ""
J 1"''''
t:t:
" .:"'
Q., o::s..",
388.
Для обеспечения надежной подачи смазочноrо материала усилие, развиваемое
Давлением в смазочной системе на шарик пнтателя, должно быть меньше суммар-
Horo усшшя пружины и давления сжатоrо воздуха в штоковой полости ЦИЛИНДра.
Питатели реКО lендуется располаrать выше уровня цилиндра и подсоединять непо-
средственно к ero полости или входному штуцеру.
Маслораспылители обеспечивают подачу в пневматические устройства рас-
пыленноrо жидкоrо смазочноrо материала. По принципу подачи смазочноrо мате-
риала из емкости в поток сЖатоrо воздуха маслораспылители MorYT быть эжек-
TopHoro и фитилыrorо типов.
В мас.JIораспылителях эжекторноrо типа подача смазочноrо материала (мине-
ральных М<1сел) обеспечивается при условин: !1р> 'УмН, rде!1р разность между
значеннями давления в емкости маслораспылителя и давлення в месте ввода мине-
ральноrо масла в поток сжатоrо воздуха; I'м удельный вес минеральноrо
масла; Н высота, на которую необходимо поднять СТО,1б минеральноrо масла
над ero уровнем в емкости.
В маслораспылителях фитильноrо тнпа подача смазочноrо материаJlа в зону
распыления происходнт в основном за счет сил, действующих в капиллярах пори-
cToro стержня.
Для подачи с:.!азочноrо материала к трущимся поверхностям устройств наи-
большее применение в отечественной и зарубежной практике получили маслорас-
ПЫЛ!Iтет! эжекторноrо типа с однократным распылением смазочноrо материала
(рис. 12.21, е).
Выпускают также маслораспылители эжекторноrо типа с двукратным рас-
пылением смазочноrо материала. Характерным отличием этой конструкции масло-
распылителей является принцип отвода распыленноrо маСла. В маслораспылителях
однократноrо распыления все масло, поступившее в зону распыления, уносится
потоком сжатоrо воздуха в систему, а в маслораспылителях двукратноrо распыле-
ния поток воздуха с распыленным маслом проходит через резервуар, rде крупные
частицы масла осаждаются, а мелкораспыленное масло поступает к выходному от-
верстию. Подачу масла реrулируIOТ с помощью дросселя 1 (рис. 12.21, д), изме-
няющеrо перепад давления между полостями резервуара и под колпачком.
Повышение стабильиости подачи масла при изменении расхода воздуха дости-
rается прш!енением специальноrо устройства (рис. 12.21, е), обеспечивающеrо ав-
томатическое измененне площади канала при изменении расхода воздуха и
поддерживающеrо постоянной скорость потока воздуха в канале эжекторноrо
сопла. Однако при понижении уровня масла в резервуаре маслораспылителя ero
подача в зону распыления уменьшается. Этот недостаток особенно характерен для
маслораспылитеJlей со значительной высотой резервуара.
На рис. 12.21, е показана конструкция устройства для поддержания постою!-
ства высоты всасывающеrо столба масла при изменении ero уровня в резервуаре.
Устройство состоит ИЗ трубок 2 и 3, по которым сжатый воздух транспортирует
масло в емкость 1, откуда оно поступает в зону распыления.
В последнее время для устройств с малой величиной хода и расположением
их lIа разных по уровню частях станков и машин в отечественной и зарубежной
практике находят прнмененне смазочные питатели и.мnульсноео действия.
Подача смазочноrо материала устройствами этоrо тип а происходит С,1едующим
образом.
При подаче воздуха из маrистрали в резервуар (рис. 12.21, ж) масло по
трубке 1 поступает под клапан 3, установленный с зазором в корпусе 2. Масло
в полость ЦИ.1I!!ндра через отверстие 5 подается в момент, коrда клапан занимает
промежуточное положение между верхним и нижним седлами, оrраНИЧlIвающими
ero ход. Полость ЦИЛиндра в это время сообщена с атмосферой. Настройка вели-
чины подачи маС,1а обеспечивается реrулированием усилия пружины 4 с помощью
винта 6, что ИЗ lеняет время перемещения клапана от нижнеrо к верхнему седлу.
В одной пневмосистеме может быть смонтировано несколько питателей, что
обеспечивает подачу смазочноrо материала к отдельно расположенным пневмати-
ческим устройствам.
Для подачи смазочноrо материала в индивидуалЬНЫХ смазочных системах
с помощью наrиетателей применяют пресс-масленки по [ОСТ 19853 74, встроен-
ные в устройства.
389
РекомеНдУемые смазочные системы и устройства
(смазочный материал жидкий)
Пневмоустройства
Пневмомоторы И
пневмоинструмент
с встроенным рас-
пределителем
Пневмомоторы ре-
верснвные с днстан-
цнонным располо-
женнем распреде-
лителя реверса
Пиевмоцнлиндры,
иеПОЛНоПОворотные
двиrателн н друrие
устройства ЦИI<ЛИ-
ческоrо действия
Р аспределителн,
тормозные дроссе-
ли, обратные, ре-
Дукционные и дру-
rие клапаны
l"'e"'HM работы V р V п
писвмоустроnст v;;-; v;
Тнп смазочноfi
системы
Таблица /2./7
Непрерывный до
120 включ/мнн
> 2
До 60 включ/мнн
<2
Свыше
60 включ/мнн
> 2
АВТОМ<:Iтичеrк а я.
неПрерывной
поi\ачи с дрос-
сельнЬ1М ИЛИ
объемным ДО3Н.
рованием
До 4 ВI<ЛЮЧ/МИН
<2
От 4 до
60 ВКЛЮЧ/МИН
> 2
<2
Свыше
60 ВКЛЮЧ/МНН
До 60 в!{люч/мннl
> 2
До 60 ВJ{ЛЮЧ/МИИ
<2
Свыше I
60 включ/мии
1\неВМОустройства KpaТl<OBpeMeH- Ручная. реже
автоматнчеСI<(]Я
всех тиПов вый до с пернодичеСI<ОЙ
1 В[{ЛЮЧ/Ч '" или непрерыв-
ной подачей
То же с изменением
направления Пода
ЧIf сжатоrо БОЗДУ.
ха при работе
То же
Тип устройст,а
IlOпачи сма.
3QtIHoro мате.
риала
Маслораспыли-
тели
Сма::ючные пи.
ТDтели
Смазочные пи
ТатеJIИ
Маслораспылн-
телп, СМ2ЗОЧIIЫ('
питатели
Смазочные пи-
тателJ.i
Маслораспыли-
тели, смазочные
питатели
Смазочные пи-
тател н
Маслор аспыл н-
тели, смазочные
питатели
Смазочные пи.
тател н
Напориые на-
ливные маслен.
КВ, Пресс мас-
ленки, ШПРИI.IЫ,
маслораспылн.
тели. СМЗЗ0ЧП ые
питатели
При м е ч а н и я: У/У О отношение объем". рабочей полостн пневмо-
двнrателя (Для пиевмомоторов суммаР!IЫЙ объем за одии ци!(л Вl<лючения) к вну-
треннему объему подводящнх трубопроводов (от пневмораспределителя до вход
lIoro Отверстия пневмодвиrателя); Vп/V у оТношение объема сжатоrо воздуха:
роходящеrо через проточиое ПУ, к объему сжатоrо воздуха в ПОДВОДящей пнев-
ОЛинни от места устаиовки устройства подач н смазочноrо материала д о вхо д иоrо
отверстия проточноrо ПУ.
1/: Смазочный материал жид.кий И пластичный.
390
I
С.иGЗочные емкости. Для смазывания ряда устройств применяют безнапорные
Фити.lьные 11 с запорной иrлоfl масленки, а также напорные иаливные масленки,
обеспечивающие периодпческую подачу смазочноrо материала при завинчивании
колпачковой rайки. или при сообщении питателя 1 с пневмоприводом через пнев-
мораспределитель 2 с питанием (рис. 12.21, з).
Выбор смазочных устройств и систем. Большое разнообразие промышлен-
ных пневмосистем и объектов их применения не позволяет дать рекомендации по
выбору С IaЗОЧИЫХ устройств и систем для всех случаев, вследствие чеrо эти реко-
мендации MorYT БЫ1Ь приведены только для типовых пневматических устройств.
В табл. 12.17 указаны области предпочтительноrо применения смазочных
устройств и систем для наиболее широко используемых в промышленности пнев-
матических устройств.
При выборе конкретных типов смазочных устройств и систем из рекомендуе-
мых в табл. 12.17 необходимо учитывать: тип, число, расположение и режим ра-
боты пневмоустройств в пневмосистеме; требоваиия к надежности и периодичности
обслуживания пневмосистемы; требования к расходу смазочноrо Iатериала;
технические характеристики, стоимость с;мазочных устройств и т. п.
Ниже приведен ряд рекомендаций по областям предпочтительноrо применения
различных типов устройств подачи смазочноrо материала.
1. Маслораспылители однократноrо распыления надежны и просты в эксплуа-
тации, что позволяет использовать их для подачи смазочноrо материала в пневмо-
устройства различных типов. Однако при режимах работы, расположении и пара-
метрах пневмоустроЙСТВ, указанных в п. 2, их не рекомендуют к применению, так
как ОНII не обеспечивают надежиоrо смазывания устройств. Технпческая характе-
ристика серийных маслораспылителей однократноrо распыления приведена
в табл. 12.18.
Типовые схемы установки маслораспылителей для пневмомоторов и пневмо-
инструмента приведены на рис. 12.22, а, б; для пневмодвиrателей циклическоrо
деЙствия на рис. 12.22, е, ж; для проточных пневмоустройств на рис. 12.22, к, л.
При постоянном расходе воздуха место установки маслораспылителя не оказывает
существенноrо влияния на работу маслораспылителя. Однако при малой скорости
течения сжатоrо воздуха в трубопроводах смазочные масла перемещаются только
под действием rравитациониых сил, вследствие чеrо рекомендуется монтировать
трубопроводы с уклоном в сторону смазываемых пневмоустройств.
Таблица 12.18
Техническая характеристика ыаслораСlIылителеЙ однократноrо (844-1)
н двухкра1'ноrо (844-2) распыления
'" ф '" ..,. ф
Пара"етры '7 '7 '" ':' '"
..,. ..,. .;. ..,. ..,. .;.
..,. ..,. ..,. ..,. ..,. ..,.
p:j
УсловныЙ проход, мм ! 2 16 25 \ 12 16 25
Давлен не, МПа:
номинальное 1,0 0,63
минимальное 0,2
Расход поздуха при дав'ле'ш;и 0,4 М-Па,
м'/ми,,: 0,5 1,0 2,5
мзкснмальныit 0.< 0,8 2,5
минимальный 0,1 0,2 0,< 0,2 0,4 1,25
Потеря давления при максимальном
расходе lIlПа, не более 0,025
ПРОПУСl<ная способность Kv' л/мин 20 40 100 I 16 35 100
Днапазон реrулироваиня подачн масла
при ПОСтОЯННОМ расходе воздуха,
капл/мин: 0 40
максимальном 0 40
минимальном 0 15
Полезна я емкость резервуара для
масла, см 3 200 I 200 400 200 200 I 400
Долrовечность'. ч 6000 5000
Масса, Kr 1,00 1,00 1,6.1 1,00 1,00 1,64
391
.)
а) ж)
O) O, ЦCC
. V . 'У"
'! ;)
') ,)
.
и), ТU
тcc
) .
к Ia
Рис. 12.22. Типовые cxe
мы ytTaJIOBKH смазочных
устроЙств
2. Маслораспылнтели двухкратноrо распыления из-за повышенноrо расхода
масла и вОЗможности заrрязнения рабочих помещений масляными аэрозолями,
как правило, не рекомендуют для смазывання пневмоустройств. Их применяют
в смазочных системах подшипниковых узлов, закрытых передач, для транспор-
тировання масляных аэрозолей к смазываемым узлам на значительные расстояния
(до 30 м) с установкоЙ на выхлопе из смазываемых устройств фнльтров или КОПден
саторов для улавливання масляных аэрозолей.
3. Пневматическне питатели импульсноrо деЙствня рекомендуются для по-
дачи смазочноrо материала в пневмосистемах: с малоЙ величнной хода подвижных
деталеЙ пневмоустроЙства, прн резко отличающемся потреблении сжатоrо воз-
духа разнымн устроЙствами; в тяжелых условиях по запылеllНОСТИ н влажности
окружающеЙ среды, при высоких наrрузках и требованиях к надежности; при
на,1ИЧИИ БО,1ьшоrо числа смазываемых пневмоустройств, расположенных на раз
ных уровнях; при значительноЙ протяжеиности пневмолнний от распределите,1Я
к исполннтельному устройству.
На рис. 12.22, е, и, .м приведеиы типовые схемы установки пневматических
питателей импульсноrо действия. Рекомендуется подключать ,1ННИЮ подвода сма-
ЗОЧllоrо материала от питателя непосредственно к входному штуцеру смазывае-
Moro устройства с расположением питателя выше УРОВIIЯ установки ПI!СВМОУСТ-
роЙства.
4. Питатели централизованной смазочноЙ системы станков, прессов и друrих
машин незаменимы для пневмоустроЙств с высокоЙ цикличностью, в которых
пневматнческие питатели не MorYT быть ИСПОЛЬЗОваиы из-за их ОТНОСIIТСЛЬНО низ-
Koro быстродеЙствия. Типовые схемы их установки приведены на рнс. 12.22,
в, д, з, к.
5. Безнапорные наливные масленки рекомендуют для подачи смазочноrо ма-
териала в подшипниковые опоры и редукторы пневмоустроЙств, работающих в OTHO
снтельно леrкнх режимах (напрнмер, эпизодическоrо действия), а также в вера-
бочие ПО,lОСТII пневмоустройств (рис. 12.22, л).
6. Напорные наливные масленки MorYT быть использованы как Jj случаях,
указанных для безнапорпых масленок, так и для периодическоЙ ручноЙ подачи
392
I P
смазочноrо материала к трущимся поверхностям втулки и штока пневмоцилиидра,
муфты подвода воздуха и т. п.
7. Пресс масленки и смазочные шприцы применяют для ручноrо Ввода сма-
зочноrо материала в пневмоустройства, работающие в относительно леrких по
наrрузке и цикличности режимах работы. Кроме Toro, эти устроЙства нашли при-
менение в системах, rде использование устройств автоматическоrо ввода в поток
смазочноrо материала (минеральных масел) не допускается из за ВЫноса масля-
ных аэрозолей в атмосферу.
Краткая характеристика смазочных материалов. Для смазывания трущихся
поверхностей пневмоустройств используют жидкие, пЛастичные (консистентные)
и твердые смазочные материалы. В последнее время в пневмоустроиствах все шире
применяют са lOсмаЗЫвающиеся материалы. При выборе смазочных материал в
необходимо учитывать следующие факторы: материал трущихся поверхностеи,
рабочую температуру, частоту вращения или линейную скорость, наrрузку,
эксплуатационные требования и др.
Системы с жидким смазочным материалом имеют следующие пуеимущества:
низкий коэффициент трения, возможность rтрименения при высокои частоте вра-
щения и линеЙной скорости, охлаждающее деЙствие и возможность обеспечения
непрерывной подачи HOBoro масла. к: недостаткам этих систем относятся утечка,
относительно большой расход смаЗочноrо материала, заrрязнение окружающеЙ
среды масляными аэрозолями и парами. к: положительным свойствам смазочных
систем с пластичным смазочным материалом следует отнести: возможностЬ приме-
нения для смазывания трущихся поверхностей пневмоустройств, работающих
при высокой температуре, вибрациях, большой наrуузке; Д lИтельность смазы
вающеrо эффекта; меньшую, по сравнению с жидкои смазкои, чувствительность
к наличию влаrи в сжатом воздухе; простоту конструкции.; Недостатками систем
с пластичным материалом являются относительно высокин коэффициент трения,
оrраНllченность применения при низких температурах, высокая трудоемкость об-
служивания устройств из-за необходимости периодическоrо контроля и ручиоrо
способа смазывания. Применение самосмазывающихся материалов в пневмо-
устройствах является в перспективе наи олее оптимальнь:м р шением проблемы
смазывання их трущихся поверхностеи, однако серииныи выпуск пневмо-
устроЙств TaKoro типа в настоящее время отсутствует. Поэтому р.ационал!'ный
выбор жидких смазочных материалов является наиболее актуальнои задачеи при
проектировании и эксплуатации пневмосистем.
Из жидких смазочных материалов наибольшее применеlше в пневмосистемах
получили минеральные масла, обеспечивающие хорошее распыленуе и последую
щее осаждение капель на смазываемых поверхностях пневмоустроиств.
НадеЖНОСТЬ работы маслораспылителей в значительной степени зависит от
вязкости прнменяемоrо масла. Масло с вязкостыо до зох 10 4 м 2 /с (30 сСт) може::
хорошо распыляться без подоrрева, а при использовании масЛа с более высокои
вязкостью для обеспечения эффективноrо распыления, как правило, необходим
подоrрев масла или сжатоrо воздуха. При неизменной настроике маслораспыли-
теля измененне вязкости масла влияет на ero расход и количество ПО,1ученноrо
масляноrо тумаиа. Поэтому для поддержания постоянства производительности
маслораспылнтеля изменение температуры масла прн работе должно быть мини-
мальным. .
При значительных изменениях температуры окружающеи среды сорт масла
выбирают с учетом ero HarpeBa (илн охлаждения) и соответствующеrо изменения
ВЯЗКОСТII. ПРIНlеняющийся в системах сжатый воздух часто может одержать
влаrу, которая вместе с масляным туманом посту!:ает в пневмоустроиство. По-
этому в масло целесообразно вводитЬ аНТIIКОРРОЗИИНУЮ прис дку, а в пневмоси
стемах удалятЬ B.1ary. При низких температурах окружающеи среды при !еняют
масло с пониженной вязкостью или подоrревают ero. Для высоких температур
рекомендуются сорта масел с вязкостью до 10 2 м 2 /с (100 сСт) при температуре
50 0 с. Для пвевмоустройств, работающих в условиях ударных наrрузок и вибра-
ции, рекомендуются сорта масел, имеющие высокопрочную пленку.
Расход смаЗОЧIIЫХ материалов определяют конструктивными параметрами и
материалами трущихся пар, а также режимом и условиями ero работы (частота
включений, температура и др.).
},
jl
,t:
\\!
1,
393
Величины подачи минеральных масел обычно устанавливают из р счета
двух пяти капель масла на 1 м з свободноrо воздуха, поступающеrо в устроиство.
Пластичные смазочные материалы (ЦИАТИМ-201, 221) используют для сма-
зывания эпизодически работающих пнев:-.!оустройств при невозможности или не-
допустимости прнменения жидких смазочных материа.'!ОВ. Расход плаСТ1!ЧНЫХ
смазочных материалов опреде.'!яют периодичностью смазывания пнеююустроиства.
При качественной очистке сжатоrо воздуха (отсутствие влаrи в жидком состоя-
нии) и правальном выборе трущихся пар период между BHeceНl eM пластично о
смазочноrо материала обычно составляет 5000 50 000 включении пневмоустрои-
ства. Наличие влаrи в сжатом воздухе значительно сокращает время между пе-
риодами смазывания. " "
Смазочные материалы для пневмоустроиств д?лжны быть стоиками к окисле;
нию, не должны оказывать разрушаlOщеrо воздеиствия на материал уплотнении
и образовывать отложений.
12.3. БОРЬБА С ШУМОМ И 3АrРЯ3НЕНИЕМ
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ РАБОТЕ ПНЕВМОСИСТЕМ
Увеличение БЫС'lродействия и энерrоемкости пневматических устройств ривело
к резкому возрастанию интенсивности шума и заrрязнению окружающеи среды
масляными аэрозолями из-за выноса смазочных материалов с отработанным воз-
духом. Шумы, возникающие пра работе устройств, MorYT быть механическоrо
и аэродинамическоrо происхождения. "
Шумы механическоrо происхождения возннкают при ударах поршнеи, зо-
лотников, клапанов, вибрации трубопроводов и т. П.; снижение их уровня до
требованиЙ санитарных норм остиrается в результате оптимизации конструк-
тивных параметров этих устроиств или введения тормозных и амортизирующих
устроЙств.
Наиболее сложной задачей ЯВ.'Iяется борьба с шумами аэродинамическоrо
происхождения, возникающими в основном из-за турбулентноrо смешения сжа-
Toro воздуха с окружающей средой при выхлопе. Интенсивность этоrо шума про-
порциональиа восьмой степени скорости истечения струи сжатоrо воздуха.
Так как давление сжатоrо воздуха в промышленных пневмосистемах COCTaB
ляет O,4 O,6 МПа, истечение сжатorо воздуха в атмосферу при выхлопе п"роисхо-
дит, как правн.'IО, в наДКРИТIIческом режиме со скоростью потока, БЛIIЗКОИ к ско-
рости звука.
Уровень шума при работе наиболее распространенных пневмоприводов, не
оснащеиных устройствами ero снижения, составляет 95 }20 дБА, причем наи-
большие значения уровня расположены в высокочастотнои части спектра.
Таким образом, уровень шума при работе пневмо"приводов существе но пре-
вышает деЙствующне санитарные нормы, а импульсныи и высокочастотныи харак-
тер шума усуrубляют вредное воздействие ero на человека.
Компрессорное масло и смазочные материалы для смазывания пневмоуст-
ройств, содержащиеся в сжатом воздухе, при выхлопе распыливаются и заrряз:
няют воздух производствениых по ещений. Концентрация масляных аэрозолеи
(масляноrо тумана) более 5 иr на 1 м воздуха производственных помещеIlИИ может
привести к инrа.'lЯЦИОННОМУ повреждению леrких.
Для снижения уровня шума при выхлопе сжатоrо воздуха применяют актив-
ные и реактивные rлушнте.'!И. Активные rлушители (rлушители трения) наиболее
универсальны и эффективны в "широком диаIlазоне частоты (25 8000 [ц). ИХ ИЗ-
rотовляют как отдеJlьные устроиства, реже встроенными, для применения с раз-
личны:.!!! видами пнеВМОПрИIJОДОВ, в том числе с пневматическими двиrателям!!
поступательноrо и вращательноrо движения. Реактивные rлушители (акустиче-
ские фильтры) ИСIlОЛЬЗУЮТ, как нрав.ило, д.'!Я снижения шума невматических
моторов и инструментов с определеннои полосой частот нанбольшеи интенсивности
шума. Сопротивление реактивныХ rлушителей меньше, чем активных, однако
большой размер и появление из-за вихреобразования собственноrо низкочастот-
Horo шума значительно сужает область их применеиия.
Из применяемых rлушителей наиболее широкое распространение получил
активные rлушитеЛII с радиальиым выходом потока воздуха. Звукопоrлощающии
394
tIJ
( ::, f' C ""'
;;'
::
а)
О)
;;
;,
Рис. 12.23. Коиструкции. устройств ДЛЯ сннжения
шума:
а с втулкой из пористой КерамиКи или пластмас-
сы; 6 НЗ пористой метаЛЛОI<ерамнкн; в Фильтр-
rЛУшитель
::
элемент в r.'!ушителях этоrо типа представляет
собой пор истую втулку, изrотовляемую из по-
ристоrо материала (синтетики, металлокерами-
ки, шамотной керамики и т. п.).
Наиболее эффективны rлушители с втулками
из пористой синтетик!! с Норами размером до
100 мкм, имеющие достаточно высокую про-
пускную способность И обеспечивающие улав-
ливание масляных аЭрОЗО.'lей в отработанном
сжатом воздухе.
На рис. 12.23, а приведена конструкция,
а в табл. 12.19 [9] даны основные параметры О)
rлушителей типа П-ПI, выпускаемых черке-
сским заВОДО I «rидропневмонормаль». К недостаткамrлушителей этоrо типа
(с втулками из керамики и пористой пластмассы) следует отнести большие раз-
меры и низкую прочность звукопоrлощающеrо элемента.
rлушители шума с втулками IIЗ пористой мета.'!локерамики (рис. 12.23, б)
имеют небольшие размеры и .высокую прочность, однако их эффективиость по
улавливанию масляных аэрозолей ниже.
При повышенных требованиях к улавливанию масляных аэрозолей при вы-
хлопе сжатоrо воздуха необходимо использовать специальные rлушители комби-
нированноrо типа. Конструкции rлушителеЙ этоrо типа MorYT быть построены на
базе фильтров-влаrоотделителей типа 3 по [ОСТ 17437 72.
При поступлении в фильтр-rлушитель (рис. 12.23, в) сжатый воздух проходит
через первый мелкопористый слой фнльтроэлемснта, в котором мелкие частицы
масла объединяются в более крупные капли, затем проходит через второй, rрубо-
волокнистый СЛOIi фИ.'lьтроэлемента. Расширение сжатоrо воздуха во втором слое
фильтроэлемента и на выходе приводит к значительному снижению скорости по-
тока воздуха, и капельки масла ПОД действием силы тяжести выпадают и соби-
раются в нижней части резервуара. Выхлоп воздуха в атмосферу ПРОИСХОДI!Т через
пор истую втулку. УстроЙства этоrо типа эффективно снижают шум и улавливают
масляные аэрозоли. Учитывая более сложную конструкцию, более высокую стои-
мость и увеличеиные размеры, пелесообразно устаН3В.'Iивать филыр-rлушитель
на обще 1 выхлопном трубопроводе для всеЙ пневмосистемы.
Техиическая характеристика rлушнтелей типа П-[I1
(номииаЛЬН<JС давление в системе 0,63 М Па,
потеря давлення при номинальном расходе 0,02 МПа)
Таблица 12.19
Парамl.'ТР
П-Пl 8/0,63
I П-ПI '2/0,63 ! п-rIl '6/0,6з1 П. ПI 20/0,63
I ,1,: I 11,: \
85
5000
I
Условиый проход. мм .
Номинальный расход воз-
духа, м'/мии . . . . . .
Общий уровеиь шума, дБА
Долrовечность. ч
Масса, I<r ......
8
0,4
20
2,5
0,180
0,300
0.430
0,750
395
СПИСОR ЛИТЕРАТУРЫ
1. Басмзнов П. И., Борисов Н. Б. Фильтры ЛФА. Каталоr справочНlШ. М.:
Атомиздат, 1970. 44 с.
2. Башта Т. М. Машиностроительиая пщравлика. Справочное пособне. М.: Машнио-
строеиие, 1971. 542 с.
3. repH Е. В., I<рейнии r. в. Динамика пневматнческих приводов машин.автома-
тов. М.: Машииостроеиие, 1969. 236 с.
4 Лишневский М. И. Воздухоснабжение пневматнческих систем автоматизацни.
Тематический обзор. М.: 1973. 80 С. (ЦНИИТЭнефтехим).
5. сидоров А. И., Шумяцкий ю. И. Адсорбционная осушка rазов. М.: 1972. 104 с
(МХТИ).
6. Смазочное оборудование. Каталоr. М.: 1979. 142 с. (НИИМАШ).
7. Смазочиое оборудоваиие. Каталоr справочиик. М.:, 1969. 225 с. (НИИМАШ).
8. Ужов В. Н.,Мяrков Б. И. Очистка прОМЫШ,lеиных rаЗОD фнльтрами. М.: Химия,
1970. 148 с.
9. ЭлемеИТbI 11 устройства J1невмоавтоматИ!ш BblcoKoro давления. Каталоr. М.
1978. 154 с. (НИИМАШ).
10. Newman Р. Е., Соппеl С. Р. Sе1есtlпg dry compressed air sistems «Air сопditiо-
пiпg, Hea\ing and Vеl1ti1аtiпg», поvеmЬеr, 1978, р. 47 51.
11. О' I(eefe W. Air dryers, aftercoo1ers апd filters. Power, 1972, N. 12, р. 21 28.
12. Рпеumаfiс НапdЬоо1<. Sесопd Edition Morden, Surrey, Trade апd Тесhпiса1 Press
Ltd., 616 р.
13. Wаrriпg R. Н. Filters and filtration. Моrdеп, Surrey, Trade апd Technica1 PresS
Ltd. 1969, 228 р.
(
i .
...1:".
"s,
,.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Значения устаиовившихся значений скорости и давлеиия
(х O,I, П" ==0,9)
..
аа == 0,1 aa==O,15 а 0,2 а 0,25
a a
Q \ \ \ \
а 1у y а 1у y а 1у y a jy
.у
0,5 0,1261 0,9500 0,1261 0,9500 0,1261 0,9500 0,1261 0,9500
1,0 0.2468 0,8220 0,2468 0,8220 0,2468 0,8220 0,2468 0,8220
1,5 0,3592 0,6817 0,3592 0,6817 0,3592 0,6817 0,3592 0,6817
2,0 0,4627 0,5582 0,4627 0,5582 0,4627 0,5582 0,4625 0,5584
2,5 0,5606 0,4620 0,5597 0,4624 0,5583 0,4630 0,5406 0,4797
3,0 0,6526 0,3960 0,6526 0,3960 0,6526 0,3960 0,5928 0,4383
5,0 0,9961 0,2630 0,8791 0,2920 0,7720 0,3354 0,6819 0,3780
аа 0,3 а == 0,4 а == 0,5 а == 0,6
а а а
Q I I I I
y а 1у y а 1у y а 1у y а 1у
..
0,5 0,1261 0,9500 0,1261 0,9500 0,1251 0,9509 0,1176 0,9536
1,0 0,2468 0,8220 0,2459 0,8227 0,2349 0,8363 0,209 О 0,8650
1,5 0,3592 0,6817 0,345 О 0,6995 0,3102 0,7434 0,2649 0,7999
2,0 0,4522 0,5703 0,4080 0,6220 0,3530 0,6893 0,2945 0,7631
2,5 0,5108 0,5065 0,4442 0,5790 0,3773 0,6593 0,3109 0,7425
3,0 0,5474 0,4760 0,4654 0,5552 0,3914 0,642 О 0,3204 0,7300
5,0 0,6084 0,4254 0,4980 0,51':)6 0,4130 0,6161 0,3357 0,7113
(х == 0,2. П.. == 0,9)
аз == 0,1 аа == 0,15 I аа == 0,2- а в == 0,25
Q I I I I I
y а 1у y а 1у y а 1у y а 1у
0,5 0,1240 0.9487 0,1240 0,9487 0,1240 0,9487 0,1240 0.9487
1.0 0,2421 0,8275 0,2421 0,0275 0,2421 0,8275 0,2421 0,8275
1.5 0,3508 0.6922 0,3508 0,6922 0,3508 0,6922 0,3508 0,6922
2.0 0,4497 0,5730 0,4494 0,5734 0,4490 0,5736 0,4380 0,5860
2,5 0,5392 0,4800 0,5392 0,4800 0,5292 0,4890 0,4865 0,5319
3,0 0,6236 0,4150 0,6047 0,4279 0,5590 0,4630 0,5130 0,5040
5,0 0,7950 0.3250 0,6950 0,3723 0,6162 0,4190 0,5529 0,4680
аа == 0,3 аа == 0,4 аа == 0,5 аа == 0.6
Q \ \ \ yh
y ан y а 1у y а 1у
0,5 0,1240 0,9487 0,1240 0,9487 0,1190 0.9525 0,1044 0,9631
1,0 0,2421 0,8275 0,2375 0,8340 0.2126 0,8619 0,1735 О,90З9
1,5 0,3469 0,6972 0,3156 0,7365 0,2697 0,7939 0,2151 0,8591
2,0 0,4152 0,6135 0,3593 0,6819 0,2982 0,7586 0,2324 0,8392
2,5 0,4517 0,5707 0,3822 0,6532 0,3141 0,7384 0.2444 0,8249
3,0 0,4720 0,5477 0,3952 0,6370 0,3243 0,7256 0,2504 0,8177
5,0 0,5018 0,5164 0,4153 0,6132 0,3360 0,7100 0,2591 0,8071
397
Продолжение
(Х 0,3, П.. 0,9)
.
Оа"'" 0,1 Оа"'" 0,15 Оа 0,2 Оа 0,25
Q I I I I
Y а 1у y а 1у y О'IУ Y 01У
0,5 0,1217 0,9509 0,1217 0,9509 0,1217 0,9509 0.1187 0,9528
1,0 0,2344 0,8341 0,2344 0,8341 0,2344 0,8341 0,2344 0,8341
1,5 0,3411 0,7044 0,3411 0,7044 0,3411 0,7044 0,3367 0,7099
2,0 0,4343 0,5911 0,4343 0,5911 0,4216 0,6058 0,3953 0,6396
2,5 0,5150 0,5025 0,4958 0,5219 0,4606 0,5605 0,4240 0,6027
3,0 0,5718 0,4525 0,5243 0,4935 0,4799 0,5390 0,4391 0,5852
5,0 0,5882 0,4390 0,5588 0,4630 0,5048 0,5126 0,4592 0,5619
Оа == 0,3 аа 0,4 Оа 0,5 ОЗ 0,6
Q I I I I
y 01У y 01У Y 01У y 01У
0,5 0,1157 0.9550 0,1097 0,9595 0,0957 0,9689 0,0707 0,9828
1,0 0,2340 0,8346 0,2178 0,8560 0,1806 0,8968 0,1260 0,9479
1,5 0,3211 0,7295 0,2752 0.7872 0,2189 0,8663 0,1505 0,9262
2,0 0,3659 0,6734 0,3033 0,7520 0,2367 0,8341 0,1598 0,9174
2,5 0,3880 0,6460 0,3178 0,7338 0,2464 0,8224 0,1663 0,9111
3,0 0,3999 0,6314 0,3253 0,7244 0,2520 0,8250 0,1696 0,9076
5,0 0,4172 0,6109 0,3381 0,7082 0,2600 0,8030 0,1743 0,9032
(Х == 0,4, П.. == 0,9)
Оа 0,1 аа 0,15 О'а 0,2 Оа == 0,25
Q I I I I
Y О'IУ Y О'IУ Y 01У y a 1y
0,5 0,1188 0,9526 0,1188 0,9526 0,1188 0,9526 0,1182 0,9527
1,0 0,2300 0,8417 0,2300 0,8417 0,2300 0,8417 0,2296 0,8423
1,5 0,3297 0,7188 0,3297 0,7188 0,3248 0,7248 0,3062 0,7484
2,0 0,4150 0,6134 0,4031 0,6279 0,3728 0,6636 0,3416 0,7038
2,5 0,4706 0,5493 0,4329 0,5922 . 0,3949 0,6377 0,3579 0,6833
3,0 0,4791 0,5399 0,4464 0,5768 0,4054 0,6250 0,3655 0.6739
5,0 0,5089 0,5085 0,4617 0,5593 0,4195 0,6084 0,3782 0,6583
Оа == 0,3 аа == 0,4 Оа == 0,5
Q I I I
Y 01У Y °IY y °IY
0,5 0,1160 0,9549 0,1095 0,9596 0,0832 0,9762
1,0 0,2214 0,8519 0,1861 0,8910 0,1311 0,9430
1,5 0,2814 0,7795 0,2233 0,8497 0,1527 0,9240
2,0 0,3086 0,7453 0,2400 0,8298 0,1624 0,9150
2,5 0,3216 0,7289 0,2487 0,8196 0,1675 0,9099
3,0 0,3297 0,7188 0,2533 0,8138 0,1699 0,9077
5,0 0,3397 0,7062 0,2610 0,8048 0,1749 0,9027
398
t
Продолжение
(х == 0,5, П 2 , == 0,9)
Оа == 0,1 О'а 0,15 аа == 0,2 О'а == 0,25
Q I I I
Y 01У Y О'IУ Y °IY Y I О'IУ
0,5 0,1156 0,9555 0,1156 0,9555 0,1156 0,9555 0,1156 0,9555
1,0 0,2227 0,8504 0,2227 0,8504 0,2227 0,8504 0,211 О 0,8637
1,5 0,3158 0,7362 0,3111 0,7421 0,2885 0,7706 0,2598 0,8061
2,0 0,3822 0,6532 0,3497 0,6936 0,3154 0,7368 0,2785 0,7831
2,5 0,4036 0,6270 0.3644 0,6753 0,3267 0,7226 0,2890 0,7699
3,0 0,4128 О, бi 61 0,3726 0,6650 0,3325 0.7153 0,2940 0,7637
5,0 0,4216 0,6056 0,3807 0,6550 0,3404 0,7053 0,3011 0,7548
0/1 == 0,3 Оа == 0,4
Q I I
y 01У y 01У
0,5 0,1115 0,9581 0,0867 0.9742
1,0 0,1916 0,8851 0,1353 0,9394
1,5 0,2284 0,8438 0.1555 0,9214
2,0 0,2435 0,8254 0,1644 0,9130
2.5 0,2513 0,8164 0,1688 0,9086
3,0 0,2554 0,8114 0,1713 0,9061
5.0 0,2615 0,8041 0,1754 0,9022
(Х 0,6, П" "" 0,9)
Оа 0,1 Оа 0,15 аа 0,2 Оа == 0,25
Q I I I I
y °IY y 01У y а 1у . 01У
y
0,5 0,1107 0,9580 0,1107 0,9580 0,1105 0.9584 0,1101 0.9589
1.0 0,2127 0.8609 0,2111 0,8618 0,1951 0,8822 0,1808 0,9029
1,5 0.2821 0,7782 0,2606 0,8049 0,2341 0,8366 0,2001 0,8775
2,0 0,3227 0,7271 0,2863 0,7740 0,2484 0,8203 0,2082 0,8658
2,5 0,3310 0,7170 0,2925 0,7660 0,2533 0,8140 0,2137 0,8611
3.0 0,3353 0,7101 0,2972 0.7 5 99 0,2583 0,8088 0,2176 0,8571
5,0 0,3420 I 0,7033 0,3044 0,7515 0,2627 0,8031 0,2213 0,8526
Оа == 0,3
Q I
t 01У
'У
0,5 0,0962 0,9719
1.0 0,1374 0.9377
1,5 0,1540 0,9229
2,0 0,1660 0,9109
2,5 0,1700 0,9078
3,0 0,1730 0,9050
5.0 0,1760 0,9018
399
(х 0,7. Il., 0,9)
п родОАжение
<1 0,1 <1 в ==- 0,15 (f 0,2 I а а 0.25
а а
Q I I I I I
y <1 1у y <1 1у y 0'1У y 0'1 У
0,5 0,1072 0,9615 0,1022 0,9618 0,0954 0,9690 0,0710 0,9827
1,0 0,2016 0,8750 0,1845 0,8978 0,1453 0,9300 0,1017 0,9650
1,5 0,2383 0,8323 0,2044 0,8712 0,1630 0,9148 0.1123 0,9580
2,0 0,2542 0,8136 0.2133 0,8617 0,1690 0,9085 0,1157 0,9550
2,5 0,2574 0,8091 0,2167 0,8574 0,1720 0,9055 0,1181 0,9530
3,0 0,2622 0,8032 0,2187 0,8550 0,1737 0,9038 0,1190 0,9520
5,0 0,2633 0,8021 0,2216 0,8518 0,1760 0,9014 0,1220 0,9500
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Давленне (ynpyroCTb) насыщенноrо водяноrо пара
Тем- Давление Тем- Давление Тем- Давление
пера- рнп иасы- пера- Рнп насы- пера- Рнп иасы-
тура, щениоrо 1'ура, щенноrо тура, щенноrо
ос водяиоrо ос водяноrо ос водя HOro
пара, Па пара, Па пара, Па
60 1.08 22 85,3 t 16 1915
58 1,41 20 102 18 2 062
56 1,84 18 125 +20 2337
54 2,37 16 151 +22 2642
52 3,07 14 181 +24 2982
50 3,93 12 218 +26 3 360
48 5,04 10 260 +28 3778
46 6,41 8 310 +30 4 241
44 8,12 6 369 +32 4 753
42 10,2 4 437 +34 5318
40 12,9 2 517 +36 5940
38 16,1 О 610 +38 6 624
36 20.1 + 706 +40 7375
34 24,9 813 +42 8 198
32 30,9 +6 935 +44 9 100
30 38,1 +8 1072 +46 10085
28 46,8 +10 1227 +48 11 162
26 57,3 +12 1401 +50 12 335
24 70,1 +14 1597
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗА ТЕпь
А
Абсорбции 372
Адсорбции 363, 370
Б
Безразмерная наrрузка 41, 322
установившаяся скорость 327, 396
Безразмерное время 321, 323 327
давлеиие 322, 328, 330, 396
атмосферное 322
Безразмерный конструктивный параметр
i 322, 327
иачальиый объем 322
параметр наrрузки 41, 322
в
Виды управлеиИЯ распределителей 82
Влаrоемкость 370 372
динамическая 371
статическая 370
Влаrосодержание воздуха 353
Влажиость абсолютная 8
относительная 8
Воздействие заrрязиений на пневмоустроА-
ства
физическое 356
химическое 356
элеl<тролитическое 356
Воздух влажиый 8, 353
Воздухосборник 23
Временное устройство 294
Время безразмерное 321, 323 327
заЩИТНоrо действия слоя адсорбеита
371
истечеиия из пОлости до задаиноrо дав-
ления 315, 316, 319
наполнеиия полости до заданноrо дав-
ления 31 О, 312, 318
распростраиение волны давлеиия 321
Время срабатывания + 19, 27, 42, 320
дискретноrо пиевмоустройства 320,
322, 324, 325
пневмораспределнтелей 86, 87
Выбор материала прокла.цок 143
и типа трубопроводов 170
пневмораспределителей 84
пневмоцилиндра с заданным законом
движеиия поршия 42
редукционных пневмоклапанов 127
смазочных устройств н систем 391
степени очистки сжаТоrо воздуха 356
типа пневмомоторов 59, 60
устройств для очистки воздуха 383
осушки сжатоrо воздуха 383
Выключатель путевой струЙныЙ 222
r
rаз идеальный 9, 1 О
реальиый 1 О
rазовая постояниая удельная 1 О, 13,
311, 353
reHepaTop импульсов 294
rерметнзация rибкими разделителями 157
манжетиыми уплотиениями 151 154
иеПОДВIIЖИЫХ соединений 140
иеразборных 140
разбориых 140
соединений с возвратно-поступательиым
движеиием 147
rермеТIIЧНОСТЬ пиевмоустройств 140
rидравлический радиус 123
rндрофобизация 366
rлушитель активный 394
реактивный 394
Д
Давление абсолютное 8, 12, 13, 20, 21
атмосферное 8
безразмерное 322, 328, 330
в маrистрали 310
избыточное 8, 69
иоминалы!еe 95 109
нормальное атмосфериое 8
питания 109
устаиовившееся 319, 396
Датчик размера 221
температуры 193
УРОвия жидкости 193
401
Движение изозитропичеекое 10
Дроссель СМ. пневмодроссель
3
За:.рязиения сжатоrо воздуха 352
ВОДОЙ 352
rазообразные 354
маслом 353, 355
твердые 354. 355
Задатчик 200
Закон Бойля Мариотта 9
rеЙ-Люссака 9
термодинами ки первыЙ 1 О
Шарля 9
и
ИМПУ.1Ьсатор 294
Индикатор давлеиия 71, 76, 77
малоrабаритныi1 77
1(
Клапан см. пиевмоклапаи
Классы заrрязненности сжатоrо воздуха
355
Командоаппарат 192, 283 287
Компрессор 23 25
Кондиционироваине сжатоrо воздуха 352
КОИСТРУI{ТНВl!ь"l пара метр безразмерный
322, 326, 327
Контур rрафа 280
Коицевоi1 холодильник 280
Коэффнциент динамическоi1 вязкости 1 О, 13
кинематическоЙ вязкости 1 О, 358
очистки 361, 363
фрикционныi1 361
полезноrо действия 59
ПРОПУСК!lОЙ способности 322
расхода 12, 18. 126, 310, 311
сопротивления 125, 311, 317
теплопроводности 358
теплоотдачи 358
Л
Лоrическая система 270
Лоrическне функции 267, 293
в дизъюнктивной нормальноЙ форме
269
в коныоктивнойй нормальиоЙ форме
269
в дизъюнКТИВНОЙ СОRершенной нор-
Maль иой форме 269
в конъюнктивноЙ совершенноi1 нор-
маль ной форме 269
Лоrический элемент 195
м
Манжета 143
Макрос"туация 280
402
Маслорасl1ЫЛИТСЛЬ 389
Л\аслодержяние воздуха 353
Матери а., ы уплотиеиий 166
Матрица Карно 271
для :выходных переменных 274
для промежуточных перемевиых 274
переходов 274
Мембрана 332
Метаописание 277, 279
Метод Хафмеиа 272
построения систем управлеиия с при-
Мене ни ем лоrичеСКJlХ схем алrоритмов
275
Методика расчета пневмоустроl1ства 322,
325
Мl!нимизация лоrическоЙ функции 271
Монтаж струЙных C>lCTeM 259
трубопроводов 259
электроаппаратуры 260
Мощность струйиых элементов 211
Муфты подвода воздуха 187
н
Наrрузка безразмерная 41, 322
Надежиость пневматических устройств и
снстем 19, 212
Напряжения, допускаемые для лнстовоЙ
рези нЫ 44
о
Общие требования к системам управлеииЯ
265
Объем безразмерный 322
иачальный 322
удельный 8, 9, 13
эквивалентныЙ 312, 316
Оператор 275
Осиовиые даниые по металлическим тру-
бопроводам 174
пластмассовым трубопроводам 177
пневмокабелям 178
рукавам и резииовым трубкам 177
соеДпнениям для металлических
труб 184
Осиовные параметры пиевмомоторов порш-
иевых 52
различиых типов 60
пластиичатых 54
шестеренных 52
радиально-поршиевых 56
по"азатели адсорбентов 372
своЙства адсорбентов 371
Осушитель рефрижераторноrо типа 373
Осушка сжатоrо воздуха комбннирован-
ными способамн 373
охлаждением 373
редуцированием 373
Отношеиие давлеиий КРl1тическое 13
иадкритическое 13
подкрнтическое 13
Очиститель циклонный 368
п
Параметр безразмерной иаrру!ки <41, 322
конструктивный 322, 326
Переключатель 191
Период заключительиый. 321
подrотовительный 321
Плотность 9, 13, 14
Площадь эффективиая 18, 31 О, 312
мембраиы 322
эквиваJ!ентиая 322
Пиевматическая система управлеиия 263,
309
аналоrовая 263
дискретная 263
Пневматический конечный выключатель
192
Пиевмоаппаратура направляющая 78
реrулирующая 121, 130, 264
Пневмовытеснитель 64
без разделителя сред 64
с разделителем сред 64
Пневмоrидроаккумулятор 67, 73, 74
Пневмоrидронасос 66
Пневмоrидропреобразователь 65, 73, 74
ПиеВМОДвиrатель камерный 32
мембранный 31, 33, 43 45
поворотный 32, 45 49
поршиевой 29 36, 359
сильфонный 32, 45
шиберный 47 49
шлаиrовый 32
Пневмодроссель 121, 197, 312
выхлопной 121, 316
ламинарный 126
иереrулируемый 121
персмениый 122, 125
ПОСТояииЫй 123
реrулируемыl1 121, 126
с мехаН!lческим управлением 121
с обратным клапаном 132, 135
тормозиой 121, 122, 137
турбулентный 123, 126
цилиндрический 122, 123, 126
щелевой 122, 123, 125
Пневмоемкость 198
Пневмоклапаи быстроrо ВЫхлопа 88, 89
выдержки времени 92, 119
лоrический «И» 91, 118
«ИЛИ» 91, 118
обратный 87, 114
последовательности
предохраиительный
реДУКТИВНЫЙ 127,
Пневмокиопка 191
Пневмолинии 170
Пиевмомотор 32, 49 83,
I
I
1;
I
,
89, 116, 117
128 130, 137
130 134
359
виитовой 33, 58
мембранный 33, 57, 58
пластиичатый 33, 49, 53 55
нереверсивный 53, 54
реверсивиый 54
поршиевой 33, 55 57
пятицилиндровый 56
турбииный 33, 58, 59
шестерениый 32, 50 53
Пиевмопреобразователь 64
Пневморазъем 189
Пневмораспределитель 78
клапаииЫй 79, 83
краиовый 78, 84
иормальио за крытый 79
открытый 79
с золотником цилиндрическнм 83
плоским 79, 84
Пневмотумблер 191
Пневмоцилиндр 29, 83
поршневой 29, 30, 34 36, 38
вращающийся 31, 36, 37
с полым штоком 31
со сплошиым штоком 31
двустороннеrо действия 29, 30, 35
40
с ДВУСТОрOlfИим штоком 30,
35 40
зажимной 30, 40
односторОНlfеrо действня 29, 30, 34
с rибким штоком 38
удариый 39
сдвоеиный 34, 35
с внешним иаrружением 45
с внутренним иаrружением 45
транспортирующий 40, 41
Пневмоэлектропреобразователь 77, 198
Повторитель 196
Подкуб в матрице Карно 272
Позиционер поршневой 36 38
Полость объема переменноrо 309, 320
постоянноrо 309, 310
проточная 318, 319
Проектирование ппеВМ8тичеСI<иХ систем
управлеИI1Я 263
на элементах «Волrа» 227
Пропускная способность 17, 18, 322
распределителя 85
Прокладки 144
Проход условный 16, 95 109
Процесс термодниамический 1 О, 11, 68,
74, 75
р
Расход воздуха критический 20 22. 311
массовый 12, 23, 125, 311
объемный 17 19, 22, 23, 42
в двиrателях 62
403
в дросселях 125
в моторах 62, 63
Расчет дииамический пневматических уст-
Ройств 309, 322, 327, 335
с ПОЛОСТIJМИ постояииоrо объ-
еМа 310 318
мембраи 332
пиевмоrидроаккумуляторов 68, 74, 75
пневмораспределителей 84
пневмоцилиндров 40 42, 328, 330,
337, 342
прокладочиых уплотиеиий 145
трубопроводов 170, 179
РеализацИЯ булевых функций средствами
пневмоавтоматикн 288
иа аппаратуре BblcoKoro давле-
иня 291
пятилниейиых распределите-
лях 294
реле УСЭППА 291
струйиых элемеитов 291
Режнм течеиия ламниариый 123
турбулеитиый 123
истечеиия надкрнтическнй 311, 312
подкрнтнческий 311, 312
устаиовившийся 327
Реле Давления 69, 75
Диффереицнальиое 69
расхода 226
нзмерительиое 69
трехмембраиное 194
указательное 200
фнзнческнх веЛИЧlIн 225
с
Свойства воздуха 8
Сиrнал пневматическнй 19, 86
управляющнй 19
Сннтез снстем управлеиня MllorOTaKTHbIlt
272
ОДнотаКтных 271
Система элемеитов «Водrа» 211, 227
сТАРТ 202
УсЭмПА 191, 201
ЦИКЛ 204
Системы управления миоrотактные 263
однотактнь!е 270, 272
проrраммиоrо 250
с комаидоаппаратами 28з 287
смазываиия 386
Скорость воздуха в трубопроводах 171
безразмерная установившаяся 326, 327,
396
Смазка пиевматических устройств 386
Смазочный наrнетатель 387
ем кос1'Н 391
пнтателн 387
устройства ИМПУЛЬСliрrо I\ ЙСТВНЯ 389
Соедниення 179
404
(
быстроразъемиые 183, 187
вращающиеся 187
для пластмассовых трубопроводов 183
перазъемные 179
по внутреииему конусу 181
ПОВОРОТliые 187
по иаружиому коиусу 181
разъемиые 180
с вращающнмся кольцом 181
коиусными муфтамн 181, 183
торцовым уплотиением 181
флаицевые 180, 182
Соотношение между едиинцами измерения
давления 9
температуриыми шкаламн 9
Соотношеиия н законы булевой алrебры
266
Состоянне входных переменных соседнее
271
условное 270
системы управлеиня 270
иеустойчивое 270
устойчнвое 270
Способ очистки сжатоrО воздуха rравита-
циоииый 369
ниерционный 368
Способ осушки сжатоrо воздуха 370
очнсткн сжатоrо воздуха 360, 362
комбииироваииый 373
устаиовКН маижет 151 153
резнновых колец 148 150
Стонмость сжатоrо воздуха 4, 23
Схема комбииацноииая 228
лоrическая 227
пороrовая 242
последовательностиая 232
пиевмоклапанов выдерЖltи времеии
120
«И 120
«ИЛИ» 118
обратиых 116
последовательиостн 116, 117
предохраннтельных 136, 137
редукциоиных 132 134
пиевмораспределителей 96 107, 115
пиевмоцилиндров вращающихся 37
пневмоэлектропреобразователей 198
при боров СТАРТ 202
реле даВлеиня 76
струйных аиалоrовых УСlIлнтелей 219
днскретиых элементов 214
путевых выключателей 223
установок осушкн адсорбцнонноrо
тнпа С термичесКой реrеиерацией
з82
с холодной реrенерацией 383
фильтров-влаrоотделнтелей центро-
бежных 376
фнльтров для оКончательиой очнсткн
сжатоrо воздуха 379
элементов УСЭППА 201
Течение ламниарное 13, 125
турбулентное 13, 125
Точка росы 353, 355
Триrrеры с раздельными входами 213, 297
со счетным входом 233, 297, 299
Трубопроводы 170, 357
У
т
Удаление заrрЯЗненНЙ из маrJlстральных
трубопроводов 383
на выходе из компрессора 383
лннии Всасывания компрессора
384
у потребнтеля 384
Уплотненне кольцамн круrлоrо сечення
140, 148
плавающимн 148
из металла н пластических материа-
лов 15 О
комбнннрованноrо типа 151
прямоуrольиоrо сечения 149
маижетамн 151, 153, 155
Уплотне!ше лабириитное 165
сальниковое 155, 161
торцовое 162
щелевое 157
Уравнение Бериуллн 12
иеразрывностн потока 12
процесса адиабат\!ческоrо 11, 12
нзобарическоrо 11
нзотермнчес Koro 11
изохорнческоrо 11
полнтропнческоrо 11
состоянне rаза 9
Таблнца состояинй (нстиииостн) 271
переходов вторнчиая 274
первичная 275
Температура абсолютная 8, 311, 316
Теплоемкость 10, 11
удельная 10, 11
прн постоянном давлении 1 О, 11, 13
объеме 10, 11, 13
Техническая характеристика rлушителей
395
инди каторов давления 76, 77
маслораспылителей 391
переключателя 109
пневмоrндроаккумуляторов 75
пневмоrндропре06разователей 73
пнеВМОДвнrателей поворотных 47
пневмодросселей с обратнымн КЛа-
панами 136, 137
тормозных 131)
давлення 312, 316, 319, 328, 343
движения 328, 330, 332, 338
дииамикн 338, 339, 343
Уровин давлеиня 4
Усилнтели 196
Устройство виешиее 221
вспомоrательиое 200
ВХОДНое 190
Выходное 198
двустороииее без иачальиоrо перепада
давлення 342
с иачальным ПереПадом давлеиия 337
для отвода заrрязненнй 380
задержки дискретиоrо сиrнала по зад.
иему фронту 294
По передиему фроиту 294
По переднему н задиему фроиту
294
нсполнительное 264, 275, 297, 309
контроля размеров 256
мембраиное 332
ОДностороннне с пневмовозвратом 332
без пружнны 328
с пружниой 330
осушкн абсорбцнонноrо тнпа 370
адсорбциоиноrо тнпа 370, 372
комбнинроваиноrо типа 373
распределнтельное 309
с полостями переменноrо объема 309,
320 350
постоянноrо объема 310 320
струйное 206
уплотннтельное 14 О
для соединений с возвратно-поступа_
тельным дВнжением 147
с вращательным движением 160
упраВляющее 212, 243, 261, 309
центральной частн 194
Утечкн 19
Ф
Фнльтрация 360, 361
Фильтрующие материалы ВОЛОКИJlСТ10Iе 355
метал.10керамнческие 355
объемные 361
поверхностные 361
сетчатые 355
Фнльтры 204, 373, 376 38()
Форм\!рователи тактовых импульсов 255
Функция расходная 312
х
Характеристика настроечная дросселя 122,
126
расходная 1 6 18, 85, 122, 126, 361
Пневмораспреде.1нтелей 86
реДУКЦИОНllOrо пнеВl>'оклапана 128
405
:'IТ
реrулировочная редукцнонноrо пневlIO-
клапана 128
смазочных матерналов 390
Фнльтрующнх матерналов 367
ц
Циклоrрамма 321
Цнлнндр пневматнческнй 29, 34 38, 40
45
пневмоrндравлнческнй 38, 39
ч
Чнсло Рейнольдса 13, 123
ш
Шум аэродннамнческнй 394
механическнй 394
1.
э
Электропневмопреобразователь 198
Элемент обратной связн 270
памятн 270, 297
струйный 206
аналоrовый 210, 218
днскретный 210, 213 217
Энерrня внутренняя 10
удельная 10
Энтальпия 1 О
Эффективность очнстки 361, 36&; 379
цикловых очистителей 368
Я
Язы к
язык
275
лоrических схем
ЯРУС 276
алrорllТllОВ
.с.
оrЛАВЛ..ИИЕ
Предисловие
Введение . .
Список лнтературы
l' л а в а 1. Общие сведения
о пиевматических устройствах
и системах . . . . .
1.1. Свойства воздуха .....
1.2. Термодннамические процессы
1.3. Основные закономерности те-
чения rэзов ........
1.4. Структура пневматических сн-
стем и устройств . .
1.5. Основные параметры пневма-
тнческих устройств .
1.6. Рабочее давле!ше и расход
сжатоrо воздуха
1.7. Общне сведеиня о компрессо-
рах и воздухосборниках . . .
1.8. Сравнительная оценка п"ев-
матнческих и друrнх
снстем управления
Спнсок литературы . .
J' л а в а 2. Пневмодвнrатели
2.1. Поршневые пневмодвнrателн
2.2. Мембранные пневмодвнrатели
2.3. Снльфонные пневмодвнrателн
2.4. Поворотные пневмодвнrателн
2.5. Пневмомоторы .
Спнсок лнтературы . . . . .
r л а в а 3. П иевмопреобразо.
ватеЛIf . . . . . . . . . . . . .
3.1. Пневмовытесннтели
3.2. П невмоrидропреобр азователн
3. 3. Пневмоrндронасосы
3.4. Пневмоrпдроаккуыуляторы
3.5. Реле давленн я . . . . . .
3.6. ИНДнкаторы давлення "
3.7. Техиическне характернстнкн
серн йных преобразователей
Список лнтературы . . . .
r л а в а 4. Направляющан
пневмоаппаратура
4.1. Пневмораспределнтели .
4.2. Пневмоклапаны обратные. .
4.3. Пневмоклапаны быстроrо вы-
ХЛоп а . . .. ......
4.4. Пневмоклапаны последова-
телЬности . . . . . .
3
4
6
4.5. Лоrические пнсвмоклапаны
4.6. Пневмоклапаны выдержкн
времени
4.7. Конструкци Я И Технические
данные серийной направляю-
щей ппевмоаппаратуры
СrlИСОК ЛПТературы
8
8
10
12
14
16
20
23
r л а в а 5. Реrулнрующая
пиевмоаппаратура
5.1. Пиевмодроссели
5.2. Редук!щоиные пневмокла-
паны
5.3. 11редохраинтельные пиевмо-
клапаны
5.4. ТеХНИ'lескне х арактернстнки
серийной реrулирующей IIнев-
моаппаратуры
Список лнтературы
28
28
r ., а в а 6. Уплотнительные
устройства
29
29
43
45
45
49
63
6.1. rерметнзаlШЯ неподвпжных
соедннений
6.2. Уплотннтельные устройства
для соеднненнй с возвратно-по-
ступательным двнжением. .
6.3. Уплотннтельные устройства
для вращающнхся соедннений
6.4. Матерналы уплотнений
Список лптературы . .
64
64
65
66
67
69
71
73
77
r л а в а 7. Пиевмолииин
7.1. Трубопроводы
7.2. Соедннення
Спнсок лнтературы
r л а в а 8. Пиевматические
элементы и устройства сред-
Hero уровн я давленн я .
78
78
87
88
89
8.1. Входные устройстпа .
8.2. Устройства центральной частн
8.3. Элементы УСЭП11А непрерыВ-
но-днскретносо действня .
8.4. Выходные устройства
8.5. Вспомоrательные устройства
3.6. Аrреrатно-модульная снстема-
Средств цнклической автома-
Тнкн ЦИКJl . . .
Список лнтературы
91
92
93
120
121
121
127
128
130
139
140
140
147
160
168
169
170
170
179
189
190
190
194
195
198
200
204
205
407
r л а в а 9. Элементы н уст-
ройства струйной техннкн .
9.1.
9.2.
9.3.
9.4.
9.5.
Струйные снстемы автомати 'Ie-
cKoro управления .....
Элементы и конструкция уп-
раВ. яющеrо устройства
Виешние устройства струйных
систем управления
Построеиие лоrических схем
на лементах .Волrа:t-
Построение струйных управ-
ляющих устройств
Список литературы
r л а в а 10. Проектирование
пневматических систем управ-
ления
10.1.
Исходные даниые и порядок
разработки пневматических
схем ...........
Содержание схем .....
Общие требоваиия К разра-
батываемыM системам управ-
ления
Методы проектнроваиия си-
стем управления
Реализация булевых функ.
ций средствами пневмоавто-
матики
10.2.
10.3.
10.4.
10.5.
206
10.6. Реализация функциональных
устройств средствами пневмо,
автоматнки
10.7. При меры типовых пневмати-
ческих СистеМ управления
Список литературы
294
301
308
309
310
320
351
352
352
386
394
396
397
400
401
ИБ N2 3158
206
212
221
227
243
262
r л а в а 11. Динамические рас-
четы пневматических прнво-
дов И УСТРОЙС1'в
11.1. Устройства с полостямн по-
стояииоrо объема
11.2. Устройства с полостями пе-
peMeHHoro объема
Список литературы
263
r л а в а 12. I(ондиционирование
сжа1'оrо воздуха
263
264
12.1. Очистка сжатоrо воздуха для
пиевматических систем
12.2. Смазка пневмати ческих уст-
ройств ..........
12.3. Борьба с шумом и заrрязне-
нием окружающей среды при
работе пневмосистем
Список литературы
Приложение 1
Приложение 2
Предметный указатель.
265
266
288
Елена Васильевна rерц, Алексей Иванович Кудрявцев,
Олее Викmорович Ложкин, Анаmолий Прокофьевuч ПяmuдвОРlШ4,
Евеений Андреевич Раеулин, Эдуард Иванович Чаnлыеин,
Василий Иванович Щербаков
ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА И СИСТЕМЫ
В МАШИНОСТРОЕНИИ
Редактор Н. А. Иванова
Художественный редактор И. К. Капра"ова
Технический редактор А. И. Захарова. Корректоры И. М. Борейша и А. М. Усачева
Оформление художника В. П. Астафьева
Сдаио в иабор 09.04.81. Подписано в печать 23.10.81. Т-23686.
Формат 60 Х 90'/". Бумаrа типоrрафская N. 1. rарнитура литературная.
Печать высокая. Усл. печ. л. 25.5 Уч.-изд. л. 34,1, Тираж 15000 экз.
Заказ 534. Цена 2 р. 20 к.
Ордена Трудовоrо !(pacHoro Знамен н
издательство «Машиностроение», 107076, Москва, Стромынский переулок,4
Ленинrрадская типоrрафия N. 6 ордена Трудовоrо KpacHoro Знамени
Ленинrрадскоrо объединения «Техническая Кииrа им. Евrеиии Соколовой
Союзполиrрафпрома при rосударствеином комитете СССР
по делам издательств, полиrрафни и книжной торrовли.
193144, r. Ленинrрад, ул. Моисееико, 10.