Пневмопривод — совокупность устройств, которые предназначены для приведения в движение частей машин и механизмов посредством энергии сжатого воздуха .

Пневмопривод, подобно гидроприводу , представляет собой своего рода «пневматическую вставку» между приводным двигателем и нагрузкой (машиной или механизмом) и выполняет те же функции, что и механическая передача ( редуктор , ремённая передача , кривошипно-шатунный механизм и т. д.). Основное назначение пневмопривода, как и механической передачи, — преобразование механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки (преобразование вида движения выходного звена двигателя, его параметров, а также регулирование, защита от перегрузок и др.). Обязательными элементами пневмопривода являются компрессор (генератор пневматической энергии) и пневмодвигатель ^{[ уточнить ]} .

В зависимости от характера движения выходного звена пневмодвигателя (вала пневмомотора или штока пневмоцилиндра), и соответственно, характера движения рабочего органа пневмопривод может быть вращательным или поступательным . Пневмоприводы с поступательным движением получили наибольшее распространение в технике.

Принцип действия пневматических машин

В общих чертах, передача энергии в пневмоприводе происходит следующим образом:

1. Приводной двигатель ^{[ прояснить ]} передаёт вращающий момент на вал компрессора , который сообщает энергию рабочему газу.
2. Рабочий газ после специальной подготовки по пневмолиниям через регулирующую аппаратуру поступает в пневмодвигатель, где пневматическая энергия преобразуется в механическую.
3. После этого рабочий газ выбрасывается в окружающую среду, в отличие от гидропривода , в котором рабочая жидкость по гидролиниям возвращается либо в гидробак , либо непосредственно к насосу .

Многие пневматические машины имеют свои конструктивные аналоги среди объёмных гидравлических машин . В частности, широко применяются аксиально-поршневые пневмомоторы и компрессоры , шестерённые и пневмомоторы, …

Типовая схема пневмопривода

Воздух в пневмосистему поступает через воздухозаборник .

Фильтр осуществляет очистку воздуха в целях предупреждения повреждения элементов привода и уменьшения их износа.

Компрессор осуществляет сжатие воздуха.

Поскольку, согласно закону Шарля , сжатый в компрессоре воздух имеет высокую температуру, то перед подачей воздуха потребителям (как правило, пневмодвигателям) воздух охлаждают в теплообменнике (в холодильнике).

Чтобы предотвратить обледенение пневмодвигателей вследствие расширения в них воздуха, а также для уменьшения коррозии деталей, в пневмосистеме устанавливают .

Ресивер служит для создания запаса сжатого воздуха, а также для сглаживания пульсаций давления в пневмосистеме. Эти пульсации обусловлены принципом работы объёмных компрессоров (например, поршневых ), подающих воздух в систему порциями.

В в сжатый воздух добавляется смазка, благодаря чему уменьшается трение между подвижными деталями пневмопривода и предотвращает их заклинивание.

В пневмоприводе обязательно устанавливается редукционный клапан , обеспечивающий подачу к пневмодвигателям сжатого воздуха при постоянном давлении.

Распределитель управляет движением выходных звеньев пневмодвигателя.

В пневмодвигателе ( пневмомоторе или ) энергия сжатого воздуха преобразуется в механическую энергию.

Достоинства и недостатки пневмопривода

Достоинства

• в отличие от гидропривода — отсутствие необходимости возвращать рабочее тело (воздух) назад к компрессору;
• меньший вес рабочего тела по сравнению с гидроприводом (актуально для ракетостроения);
• меньший вес исполнительных устройств по сравнению с электрическими;
• возможность упростить систему за счет использования в качестве источника энергии баллона со сжатым газом, такие системы иногда используют вместо пиропатронов , есть системы, где давление в баллоне достигает 500 МПа;
• простота и экономичность, обусловленные дешевизной рабочего газа;
• быстрота срабатывания и большие частоты вращения пневмомоторов (до нескольких десятков тысяч оборотов в минуту);
• пожаробезопасность и нейтральность рабочей среды, обеспечивающая возможность применения пневмопривода в шахтах и на химических производствах;
• в сравнении с гидроприводом — способность передавать пневматическую энергию на большие расстояния (до нескольких километров), что позволяет использовать пневмопривод в качестве магистрального в шахтах и на рудниках ;
• в отличие от гидропривода , пневмопривод менее чувствителен к изменению температуры окружающей среды вследствие меньшей зависимости КПД от утечек рабочей среды (рабочего газа), поэтому изменение зазоров между деталями пневмооборудования и вязкости рабочей среды не оказывают серьёзного влияния на рабочие параметры пневмопривода; это делает пневмопривод удобным для использования в горячих цехах металлургических предприятий.

Недостатки

• нагревание и охлаждение рабочего газа в процессе сжатия в компрессорах и расширения в пневмомоторах; этот недостаток обусловлен законами термодинамики, и приводит к следующим проблемам:
  • возможность обмерзания пневмосистем;
  • конденсация водяных паров из рабочего газа, и в связи с этим необходимость его осушения;
• высокая стоимость пневматической энергии по сравнению с электрической (примерно в 3-4 раза), что важно, например, при использовании пневмопривода в шахтах;
• ещё более низкий КПД, чем у гидропривода;
• низкие точность срабатывания и плавность хода;
• возможность взрывного разрыва трубопроводов или производственного травматизма, из-за чего в промышленном пневмоприводе применяются небольшие давления рабочего газа (обычно давление в пневмосистемах не превышает 1 МПа, хотя известны пневмосистемы с рабочим давлением до 7 МПа — например, на атомных электростанциях ), и, как следствие, усилия на рабочих органах значительно ме́ньшие в сравнении с гидроприводом ). Там, где такой проблемы нет (на ракетах и самолетах) или размеры систем небольшие, давления могут достигать 20 МПа и даже выше.
• для регулирования величины поворота штока привода необходимо использование дорогостоящих устройств — позиционеров.

Пневмоприводы с поступательным движением

По характеру воздействия на рабочий орган пневмоприводы с поступательным движением бывают:

1. двухпозиционные , перемещающие рабочий орган между двумя крайними положениями;
2. многопозиционные , перемещающие рабочий орган в различные положения.

По принципу действия пневматические приводы с поступательным движением бывают:

• одностороннего действия , возврат привода в исходное положение осуществляется механической пружиной;
• двухстороннего действия , перемещающие рабочий орган привода осуществляется сжатым воздухом.

По конструктивному исполнению пневмоприводы с поступательным движением делятся на:

• поршневые , представляющие собой цилиндр , в котором под воздействием сжатого воздуха либо пружины перемещается поршень (возможны два варианта исполнения: в односторонних поршневых пневмоприводах рабочий ход осуществляется за счёт сжатого воздуха, а холостой за счёт пружины; в двухсторонних — и рабочий, и холостой ходы осуществляются за счёт сжатого воздуха);
• мембранные , представляющие собой герметичную камеру, разделённую мембраной на две полости; в данном случае цилиндр соединён с жёстким центром мембраны, на всю площадь которой и производит действие сжатый воздух (также, как и поршневые, выполняются в двух видах — одно- либо двухстороннем).
• Сильфонные применяются реже. Практически всегда одностороннего действия: усилие возврата может создаваться как упругостью самого сильфона, так и с использованием дополнительной пружины.

В особых случаях (когда требуется повышенное быстродействие) применяют специальный тип пневмоприводов — .

Применение

• Пневматический привод арматуры
• Пневматическая почта
• Воздушные мышцы
• Пневматическое оружие
• Пневматический компьютер

Одним из применений пневматических приводов является использование их в качестве силовых приводов на пневматических тренажерах .

Пневматический привод тормозов .

Пневматический инструмент

Пневмодвигатели применяются для привода различных инструментов : дрелей , гайковёртов , отбойных молотков , шлифовальных головок. Также .

Подобный инструмент обеспечивает безопасность работы во взрывоопасных местах (со скоплением газа, угольной пыли), в среде с повышенным содержанием влаги .

См. также

• Пневматический аккумулятор
• Ресивер (сосуд)

• Гидравлический привод
• Электрический привод

Литература

• Башта Т.М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика. — Москва: Машиностроение, 1972. — С. 320.

• Схиртладзе А.Г., Иванов В.И., Кареев В.Н. Гидравлические и пневматические системы. — Москва: ИЦ МГТУ «Станкин», «Янус-К», 2003. — С. 544.
• В. Левин. Мускулы из воздуха // Наука и жизнь : журнал. — М. : Правда, 1989. — № 5 . — С. 41—45 . — ISSN .

Ссылки

• от 5 декабря 2014 на Wayback Machine