Как разобраться с пневмосистемами?

Пневмораспределители

Направляющая и регулирующая подсистема.

Функциональное назначение пневматических элементов, образующих направляющую и регулирующую под­систему пневмопривода, заключается в управлении энергией сжатого воздуха, поступающего от источника (ком­прессорной станции) к потребителю (исполнительным механизмам).

В направляющих и регулирующих устройствах воздействие на поток сжатого воздуха осуществляется по­средством подвижных запорно-регулирующих элементов (ЗРЭ). Назначение запорно-регулирующего элемен­та, вне зависимости от конструктивного исполнения, состоит в изменении величины проходного сечения кана­ла, через который движется воздушный поток; при этом данное изменение может быть как дискретным (канал закрыт — канал открыт), так и плавно-непрерывным. Дискретный режим работы характерен для направляю­щей и запорной аппаратуры, а в регулирующей аппаратуре запорно-регулирующий элемент постоянно нахо­дится в «плавающем» режиме.

В зависимости от способа воздействия запорно-регулирующего элемента на поток сжатого воздуха практи­чески все устройства, входящие в направляющую и регулирующую подсистему пневмоприводов, подразделя­ются на два больших класса: аппаратуру клапанного типа и аппаратуру золотникового типа (рис. 1).

Рис. 1. Принцип действия аппаратов клапанного и золотникового типов

Принцип действия аппаратов клапанного и золотникового типов

От типа конструктивного исполнения аппарата (клапанный или золотниковый) зависят характеристики про­цесса его переключения (усилие, длина хода ЗРЭ), степень герметичности, уровень требований к чистоте ра­бочей среды и необходимость смазки.

В аппаратуре клапанного типа запорно-регулирующий элемент перемещается вдоль осевой линии потока. Достоинства такого конструктивного решения очевидны: обеспечение полной герметичности при отсечении одной пневмолинии от другой, пониженная чувствительность к воздействию загрязнителей, возможность рабо­ты без смазки, а также высокое быстродействие (незначительное перемещение ЗРЭ приводит к существенно­му изменению площади проходного сечения).

К недостаткам аппаратуры клапанного типа можно отнести необходимость приложения значитель­ных усилий для перемещения ЗРЭ, что связано с необходимостью преодоления сил, возникающих от давле­ния сжатого воздуха на ЗРЭ, или сил сопротивления пружин, прижимающих ЗРЭ к седлу клапана.

В аппаратуре золотникового типа ЗРЭ перемещается перпендикулярно осевой линии потока. Усилие, обусловленное давлением сжатого воздуха на ЗРЭ (золотника), не приводит к какому-либо   его смещению т.к. силы давления на торцы золотника уравновешены (золотник разгру­жен). Для перемещения ЗРЭ необходимо преодолеть только силы трения между ним и корпусом.

Для полного открытия рабочего канала золотник необходимо переместить как минимум на величину диаметра канала (на что требуется затратить определенное время). Зазор между золотником и расточкой корпуса является «узким» местом, учитывая возможность засорения за­зора и заклинивания золотника.

Для управления небольшими по величине расхода потоками сжатого воздуха следует использовать преимущественно аппаратуру клапанного типа; а аппаратуру золотнико­вого типа — для управления потоками воздуха с большим расходом.

 Пневматические распределители

 Пневматические распределители (пневмораспределители) относятся к направляющей аппаратуре и пред­назначены для управления направлением движения потоков сжатого воздуха. Управление осуществляется путем изменения (при переключении) схемы соединения внутренних каналов распределителя с входным и выходны­ми присоединительными отверстиями. Функциональные возможности распределителей характеризуются ря­дом параметров: количество рабочих каналов, количество позиций переключения, нормальная позиция, способ управления и пропускная способность.

Каждая позиция распределителя (возможная схема внутренних соединений) обозначается квадратом, в ко­тором показаны пути потока сжатого воздуха (рис. 2).

Рис.2. Принцип формирования условного графического обозначения распределителей

На рис.2 подвижной запорный элемент может занимать две дискретные позиции, соответствующие двум состояниям пневмораспределителя: 1) «проход воздуха закрыт»; 2) «проход воздуха открыт». При этом запорный элемент может коммутировать между собой две линии: 1) линию питания (вход); 2) линию потребителя (выход). Соответственно данный распределитель можно назвать двухли­нейным и двухпозиционным, что и отражается в его условном графическом обозначении.

Для характеристики возможности распределителей по коммутации каналов, применяют дробное цифровое обозначение, где в числителе указывают количество коммутируемых линий, а в знаменателе — количество возможных позиций. В соответствии с этим принципом аппарат на рис.2 будет называться 2/2-пневмораспределителем.

На принципиальных схемах распределители изображают так, чтобы линии связи (внешние пневматические линии) были подведены к тому квадрату, который обозначает исходную по­зицию распределителя.

В связи с тем что в пневматических приводах, в отличие от гидравлических, не требуется наличие возвратной сливной магистрали, отработавший воздух можно сбрасывать непосредственно в атмосферу.

Для управления пневмоцилиндрами одностороннего действия применяют пневмораспределитель который имеет возможность комму­тировать линии питания, потребителя и выхлопа. (рис. 3).

Рис. 3 Модель и условное графическое обозначение 3/2-пневмораспределителя

Модель и условное графическое обозначение 3/2-пневмораспределителя

3/2-пневмораспределитель коммутирует между собой три рабочих линии (рис. 4): 1 —линию питания, 2 — линию потребителя и 3 — линию выхлопа. При этом сам распределитель может занимать две позиции: питание перекрыто, потребитель связан с выхлопом; сжатый воздух поступает к потребителю, выхлоп перекрыт.

Рис.4. Управление пневмоцилиндром одностороннего действия 3/2-пневмораспределителем

управление пневмоцилиндром одностороннего действия 3/2-пневмораспределителем

Очевидно, что для управления пневмоцилиндрами двустороннего действия потребуются более слож­ные распределители, т. к. в этом случае нужно обеспечивать перераспределение потоков сжатого воздуха между двумя рабочими полостями исполнительного механизма и сброс из них отработавшего воздуха (рис.5.).

Рис. 5.. Управление пневмоцилиндром двустороннего действия 4/2-пневмораспределителем

Четырехлинейный двухпозиционный пневмораспределитель (4/2-пневмораспределитель) позволяет пооче­редно подавать сжатый воздух из магистрали высокого давления 1 по рабочим каналам 2 или 4 в одну из полостей пневмоцилиндра с одновременным соединением другой с атмосферой 3.

На практике для управления пневмоцилиндрами двустороннего действия наиболее широко используют 5/2-пневмораспределители (рис. 6).

Рис. 6. Управление пневмоцилиндром двустороннего действия 5/2-пневмораспределителем

Хотя 5/2-пневмораспределители имеют более сложное графическое обозначение, они проще по конструк­тивному исполнению, а их функциональные возможности несколько шире, чем у 4/2-пневмораспределителей, что обусловлено наличием не одного, а двух выхлопных каналов 3 и 5, отдельных для каждой рабочей полости цилиндра.

Для решения более сложных задач управления пневмоцилиндрами используют трехпозиционные распре­делители, имеющие более широкие функциональные возможности. Это связано с тем, что такие распре­делители позволяют осуществить не два, а три варианта коммутации пневмолиний.

Нумерация каналов, использованная на приведенных выше схемах, не является случайной, а отвечает стан­дартам, в соответствии с которыми для обозначения рабочих и управляющих каналов пневматических аппаратов и устройств применяют определенную буквенную или цифровую индексации (табл. 1).

Приведенная в табл. 1 индексация может быть проставлена на принципиальных пневматических схемах. Этими индексами маркируют присоединительные отверстия в корпусах пневмоаппаратов, что позволяет корректно осуществить монтаж пневмосистем.

Переключение пневмораспределителей из одной позиции в другую осуществляется перемещением их ЗРЭ посредством внешних управляющих воздействий.

Различают сле­дующие виды управления распределителями: ручное, ножное механи-ческое; пневматическое; электрическое; комбинированное.

Табл. 1. Индексация (маркировка) линий (присоединительных отверстий) пневмоаппаратов

Наименование линии Буквенная индексация Цифровая индексация
Линия питания (вход) P 1
Линия потребителя (выход) A, B 2, 4
Линия выхлопа (сброс воздуха в атмосферу) R, S 3, 5
Линия управления X, Y, Z 10, 12, 14

Одна и та же базовая модель пневмораспределителя может быть снабжена различными управляющими элементами.

При чтении принципиальных пневматических схем следует иметь в виду, что управляющий сигнал, подава­емый слева, переключает распределитель в позицию, обозначенную в условном графическом обозначении этого аппарата левым квадратом, а сигнал, подаваемый справа, — в позицию, обозначенную правым квадра­том.

В отличие от рабочих пневмолиний, для которых ис­пользуют одноцифровые индексы, линии управления пневмоаппаратами обозначают двузначными числами (рис. 5.10; см. также табл. 2).

Рис. 7 Индексация линий управления пневмораспределителей

Первая цифра в подобном двузначном обозначении совпадает с индексом линии питания, а вторая — с индексом линии потребителя, в которую будет поступать сжатый воздух после подачи управляющего сигнала. Так, индекс 12 (рис. 7, а, б) на линии управления обозначает, что при наличии в этой линии пневматического сигнала управления сжатый воздух будет поступать к потребителю по рабочей линии 2. Чтобы закоммутировать линию потребителя 4 с линией питания 1, управляющий сигнал надо подать в линию 14 (рис. 7, в).

Индекс 10 (рис. 7, а) проставляется на линиях управления нормально открытых пневмораспределителеи и обозначает, что в случае поступления в эту линию сигнала управления подача сжатого воздуха потребителю прекратится (обнулится).

Моностабильные пневмораспределители

 Пневмораспределители, которые переключаются в нормальную позицию посредством возвратных пружин, называют моностабильными. Нормаль­ное для данной конструкции состояние – нейтральная (исходная) позиция.

На рис. 8, представлена конструкция моностабильного нормально закрытого 2/2-пневмораспределителя с меха­ническим управлением.

Рис. 8. Нормально закрытый 2/2-пневмораспределитель с механическим управлением

В исходной позиции запорно-регулирующий элемент 3 пневмораспределителя, выполненный в виде полусферы, под действием пружины 4 и давления питания прижат к седлу 2, перекрывая тем самым подачу сжатого воздуха в канал потребителя А, — т. е. пневмораспределитель нормально закрыт. При наличиивнешнего управляющего воздействия, величина которого должна быть достаточной для преодоления усилия от возвратных пружин и давления, действующего на клапан 3, толкатель 1 снимает клапан-3 с седла 2, и пневмораспределитель занимает позицию, в которой каналы питания Р и потребителя А сообщаются между собой. На рис. 9 изображены два варианта конструктивного исполнения нормально закрытого 3/2-пневмораспределителя с механическим управлением. Отличие между ними заключается в том, что в одном (рис. 9, б) заложена возможность подсоединения к линии выхлопа R (например, можно ввернуть глушитель), а в другом (рис. 9, а) это действие осуществить нельзя.

Рис. 9. Нормально закрытые 3/2-пневмораспределители с механическим управлением 

Такое различие находит отражение в условном графическом обозначении пневмораспределителей: если исключена возможность подсоединения к отверстию выхлопа, то треугольник, указыва­ющий на сброс воздуха в атмосферу, примыкает вплотную к обозначению пневмораспределителя; в противном случае он отделяется от последнего вертикальной чертой.

Оба пневмораспределителя срабатывают в два этапа: при движении толкателя в момент его контакта с клапаном перекрывается выполненный в нем канал выхлопа, и только при дальнейшем движении соединяются каналы питания Р и потребителя А.

Примерно по такой же схеме работает и нормально открытый 3/2-пневмораспределитель (рис. 10).

Рис. 10. Нормально открытый 3/2-пневмораспределитель с механическим управлением

нормально открытый 3/2-пневматический распределитель с механическим управлением

Данная конструкция имеет два дисковых клапана, причем в исходном состоянии верхний отсекает канал выхлопа R, а через открытый нижний воздух протекает из канала питания Р к потребителю через канал А.

Движение толкателя вниз сопровождается двухступенчатым срабатыванием пневмораспределителя. На первой ступени нижний клапан, жестко связанный с толкателем, опускается на подпружиненное седло, пере­крывая подачу сжатого воздуха. Верхний клапан, в свою очередь, остается поджатым к своему седлу вплоть до момента контакта с буртиком толкателя. Только после этого в результате дальнейшего совместного движения толкателя с нижним клапаном и его седлом верхний клапан открывается, и устанавливается соединение потре­бителя с выхлопом (вторая ступень).

Альтернативой сложным по конструктивному исполнению распределителям клапанного типа являются зо­лотниковые распределители.

Принадлежность к классу аппаратов клапанного или золотникового типов не находит отражения в условном графическом обозначении пневматических распределителей, хотя эти типы аппаратуры существенно различа­ются по функциональным возможностям.

Так, 3/2-пневмораспределитель золотникового типа (рис. 11) можно использовать и как нормально закры­тый (индексация каналов, поясняющая схему коммутации, дана без скобок), и как нормально открытый (индек­сация дана в скобках).

Рис. 11. Нормально закрытый 3/2-пневмораспределитель золотникового типа с механическим управлением

Подача сжатого воздуха в каналы Р или R не приводит к возникновению на золотнике усилий, вызывающих его смещение из нормальной позиции, т. к. и в том, и в другом случаях золотник остается гидравлически разгру­женным.

Если попытаться использовать нормально закрытый пневмораспределитель клапанного типа (см. рис. 10) как нормально открытый (путем подачи сжатого воздуха в канал R), то в этом случае произойдет само­произвольное открытие клапана и воздух начнет поступать во все каналы одновременно.

Обычно пневмораспределители, в конструкции которых заложена возможность использования их в качестве нормально от­крытых или нормально закрытых, имеют два альтернативных обозначения на бирке которой производители снабжают каждый аппарат.

Золотниковые распределители, как правило, позволяют пропускать через себя воздух и в обратном направ­лении — из канала А в канал R или (при переключении) Р. Когда на принципиальной пневматической схеме важно отразить данное свойство золотникового распределителя, стрелки на его условном графическом обо­значении, показывающие пути потока воздуха, изображают двусторонними.

В тех случаях, когда сжатый воздух подается к исполнительным механизмам непосредственно от пневмораспределителей с механическим или ручным управлением, говорят о прямом управлении (рис. 12).

Рис. 12. Прямое управление пневмоцилиндрами

Пневмораспределители, управляющие исполнительными механизмами, также называют исполнительными.

Пневматическое управление распределителями используют в тех случаях, когда необходимо осуществлять дистанционное управление их работой. Чтобы распределитель был с пневматическим управлением, в конструкцию вводят поршень 1, перемещение которого и приводит в движе­ние запорный элемент 2 (рис. 13).

Рис.13. Нормально закрытый 3/2-пневмораспределитель с пневматическим управлением

Рассмотрим схему управления пневмоцилиндром одностороннего действия с использованием распредели­теля с пневматическим управлением (рис. 14).

Рис. 14. Непрямое управление пневмоцилиндром одностороннего действия

(исполнительный распределитель — нормально закрытый)

В предложенной схеме пневмораспределитель с ручным управлением (пневмокнопка) управляет работой пневмоцилиндра путем подачи сигнала на исполнительный распределитель с пневматическим управлением.

Схема несколько видоизменится, если исполнительный пневмораспределитель будет нормально откры­тым (рис. 15).

Рис. 15. Непрямое управление пневмоцилиндром одностороннего действия

(исполнительный распределитель — нормально открытый)

В моностабильных пневмораспределителях возврат запорно-регулирующего элемента в исходное положе­ние может осуществляться не только посредством механических пружин, но и под действием давления сжато­го воздуха (пневматической пружины) (рис. 16).

Рис. 16. 5/2-пневмораспределитель с пневматическим управлением и возвратом

5/2-пневмораспределитель с пневматическим управлением и возвратом

В исходной позиции золотник 2 находится в крайнем левом положении, т. к. на его правый поршень 4 через специальный канал 3, связанный с линией питания, подается сжатый воздух. При поступлении управляющего сигнала в канал Y золотник 2 сместится вправо, поскольку площадь левого поршня 1 значительно больше площади правого поршня 4.

В некоторых конструкциях возврат ЗРЭ в исходную позицию осуществляется под действием одновременно и механической, и пневматической пружин. Такое сочетание обеспечивает более высокую стабильность и на­дежность переключения пневмораспределителя.

В тех случаях, когда имеются технологические ограничения на величину управляющих сигналов, применяют распределители с пневматическим усилением управляющего сигнала (пилотным уп­равлением) (рис. 17).

Рис. 17. 3/2-пневмораспределитель с пневматическим усилением управляющего сигнала

В таких конструкциях (в данном случае это путевой выключатель) усилие переключения прикладывается к небольшому вспомогательному (пилотному) распределителю 2, функцией которого является подача пневмати­ческого сигнала управления на основной пневмораспределитель 3, непосредственно осуществляющий комму­тацию внешних пневмолиний. Поскольку площадь клапана пилотного распределителя невелика, то усилие, необходимое для переключения последнего, минимально.

Рассмотренная конструкция позволяет трансформировать нормально закрытый пневмораспределитель в нормально открытый. Для этого надо развернуть управляющую головку с роликом 1 на 180° и подавать сжатый воздух в канал R.

В тех случаях, когда требуется контролировать какой-либо объект при его движении только в определенном направлении, применяют распределители с управлением от «ломающегося» рычага с роликом (рис. 18).

Рис. 18. Принцип действия «ломающегося» рычага с роликом

Конструкция рычага выполнена таким образом, что он воздействует на толкатель пневмораспределителя только в том случае, если движение штока пневмоцилиндра или другого контролируемого объекта происходит в определенном направлении (рис. 18, а). Пневмораспределитель не срабатывает при движении объекта в противоположном направлении, поскольку рычаг с роликом проворачивается на оси ( «ломается») и не переда­ет управляющее воздействие на толкатель (рис. 18, б).

Управление сложными объектами с пневматическими при­водами базируется преимущественно на электрических и электронных системах, имеющих широкие возможно­сти сбора, обработки информационных и формирования управляющих электрических сигналов, и высокое быстродействие. Независимо от элементной базы управляющих систем (релейно-контактная или мик­ропроцессорная техника), в силовой части привода применяют пневматические распределители с электромаг­нитным управлением. Работа подобных пневмораспределителей основывается на свойстве находящихся под напряжением электромагнитных катушек втягивать расположенный в них якорь.

Запорно-регулирующий элемент в таких аппаратах располагают непосредственно на торцах якоря, который помещается в гильзу, ввинченную в корпус. Снаружи гильза охватывается приводной электромагнитной катуш­кой (рис. 19).

Рис. 19 3/2-пневмораспределитель с электромагнитным управлением и ручным дублированием

Если электромагнитная катушка 7 обесточена, якорь 5 прижат пружиной 4 к седлу клапана 3, перекрывая канал Р, по которому подводится сжатый воздух; выходной канал А соединен с атмосферой через пазы на наружной поверхности якоря. Напряжение на катушку 7 подается через присоединительный элемент — коннек­тор 8, при этом якорь 5, преодолевая усилие пружины 4, поднимается до седла клапана 6, закрывая канал R выхода воздуха в атмосферу и открывая канал, соединенный с отверстием для подведения сжатого воздуха. Сжатый воздух подается в линию потребителя (канал А).

Пневмораспределители с электромагнитным приводом имеют, как правило, ручное дублирование, исполь­зуемое обычно при пусконаладочных работах или при поиске отказа (если распределитель срабатывает от элемента ручного управления, это свидетельствует о том, что не работает катушка). Включа­ют пневмораспределитель нажатием или проворотом специального устройства (рис, 19, поз.1) механичес­ки поднимающего якорь с седла клапана. После проверки работоспособности распределителя элемент ручного управления необходимо выставить в положение не препятствующее свободному переме­щению якоря.

К моностабильным пневмораспределителям, относится большое число трехпозиционных распределителей. Обычно нормальной для них является средняя позиция, в которую они выставляются посредством двух пружин, центрирующих их запорно-регулирующий элемент. Так, используя 5/3-пневмораспределитель с двусторонним пневматическим управле­нием и закрытой центральной позицией, можно обеспечить останов пневмоцилиндра в любом промежуточном положении (рис. 20).

Рис. 20. Использование 5/3-пневмораспределителя для позиционирования пневмоцилиндров

При нажатии на одну из пневмокнопок, например 1.3, шток цилиндра 1.0 начнет перемещаться, а при отпус­кании ее он остановится, поскольку исполнительный распределитель 1.1 займет центральную позицию, в кото­рой все линии перекрыты (при этом точность позиционирования цилиндра будет достаточно низкой).

На принципиальных пневмосхемах условному графическому обозначению каждого пневмоустройства при­сваивают буквенно-цифровое позиционное обозначение по ГОСТ 2.704-76) или (в зару­бежных схемах) цифровой индекс, формируемый по определенным правилам (табл.2).

Табл. 2. Цифровая индексация пневматических устройств

Наименование устройства Индекс
Аппаратура подготовки сжатого воздуха  0.1, 0.2, 0.3…
Исполнительные механизмы (ИМ)  1.0, 2.0, 3.0…
Исполнительные распределители  1.1, 2.1, 3.1…
Устройства, подающие сигналы на выдвижение штока цилиндра (после точки — четное число) 1.2, 1.4, 1.6, … (для 1-го ИМ)

2.2,2.4,2.6, … (для 2-го ИМ)

Устройства, подающие сигналы на втягивание штока цилиндра (после точки — нечетное число) 1.3, 1.5, 1.7, … (для 1-го ИМ)

2.3,2.5,2.7, … (для 2-го ИМ)

Регуляторы скорости и устройства, расположенные между исполнительными механизмами и исполнительными распределителями (будут рассмотрены ниже) 1.01, 1.02, … 2.01,2.02, …

Индексы всех элементов, управляющих исполнительным механиз­мом 1.0, начинаются с цифры 1, управляющих исполнительным механизмом 2.0 — с цифры 2 и т. д. Это означает, что где бы «территориально» на схеме ни располагался элемент, (например, 1.10), он будет нахо­диться в ветви управления соответствующим исполнительным механизмом (в нашем случае — 1.0).В тех случаях, когда невозможно придерживаться правила использования четных и нечетных цифр после точки в зависимости от типа команды (втягивание или выдвижение штока цилиндра), применяют сквозную индексацию.

Бистабильные пневмораспределители (с фиксацией положения)

 Двухпозиционные пневмораспределители, которые после снятия управляющего внешнего воздействия ос­таются в позиции, определяемой этим воздействием, называют бистабильными (с памятью позиции последне­го переключения). Возврат их в исходную позицию осуществляется после подачи противоположного по значе­нию управляющего сигнала. В качестве примера рассмотрим отсечный нормально закрытый 3/2-пневморасп-ределитель с ручным управлением (рис. 5.24), предназначенный для подачи сжатого воздуха в пневмосистему и сброса из нее.

Рис. 21. Отсечный нормально закрытый 3/2-пневмораспределитель с ручным управлением

Данный распределитель может находиться в одной из двух возможных позиций переключения сколь угодно долго, поскольку в его конструкции отсутствуют элементы, однозначно определяющие положение запорно-регулирующего элемента.

У бистабильных распределителей с пневматическим управлением, входящих в состав пневмопривода, ис­ходная позиция определяется не особенностями конструкции, а связями с элементами, управляющими этими аппаратами.

Для пояснения сказанного рассмотрим, например, две схемы управления воротами с пневматическим при­водом (рис. 22).

Рис. 22. Использование бистабильного 5/2-невмораспределителя для управления пневмоцилиндром

Несмотря на то что в схеме «а» исходная позиция бистабильного пневмораспределителя 1.1 обеспечивает втянутое положение штока пневмоцилиндра, а в схеме «б» — выдвинутое, мы имеем дело, по существу, не с двумя схемами, как может показаться на первый взгляд, а с одной и той же, но описывающей различные исход­ные состояния пневмопривода. Очевидно, что после кратковременного нажатия на пневмокнопку 1.2 схема а трансформируется в схему б, а схема б после кратковременного воздействия на кнопку 1.3 — в схему а.

Бистабильные пневмораспределители способны «запоминать» последний поданный сиг­нал управления. Действительно, и в 4/2-пневмораспределителе с плоским золотником (рис. 23 а), и в 5/2-пневмораспределителе (рис. 23, б) даже после снятия сигнала в линии управления X переключающий элемент остается в крайнем правом положении до тех пор, пока не поступит команда в линию управления Y.

Рис.23. Бистабильные 4/2- и 5/2-пневмо-распределители с пневматическим управлением

Бистабильные 4/2- и 5/2-пневмо-распределители с пневмоуправлением

Так как площади управляющих поршней в бистабильных пневмораспределителях одинаковы, то в том слу­чае, когда в обоих каналах управления распределителя присутствуют сигналы, он будет устанавливаться в позицию, определяемую сигналом, который пришел первым. Это свойство бистабильных пневмораспределителей часто используют в пневматических системах управления.

Если пневмораспределители, у которых органы управления ЗРЭ удерживаются в рабочих позициях силами трения устанавливают на машинах с повышенным уровнем вибрации, то их положение должно быть строго горизонтальным. В противном случае может произойти самопроизвольное переключение ЗРЭ в нижнюю пози­цию.

Бистабильные пневмораспределители с электропневматическим управлением, по существу, представляют собой комбинацию двух пилотных электроуправляемых 3/2-пневмораспределителей 1 и базового распредели­теля 2 с двусторонним пневматическим управлением. Сжатый воздух подводится к пилотным распределите­лям, располагающимся, как правило, на торцах базового распределителя, по специальным каналам 3, выпол­ненным в корпусе последнего и соединенным с каналом питания Р (рис. 24).

Рис. 24. Бистабильный 5/2-пневмораспределитель с электропневматическим управлением

При подаче напряжения на одну из электромагнитных катушек срабатывает соответствующий пилотный распределитель, пропуская сжатый воздух к торцу ЗРЭ основного распределителя, что приводит к переключе­нию последнего.

Иногда распределители такого типа называют импульсными, поскольку для их срабатывания достаточно подать кратковременный (импульсный) управляющий сигнал.

 

Монтаж пневмораспределителей

 

Способы монтажа пневматических распределителей обусловливаются их монтажно-коммуникационными параметрами, т. е. вариантами присоединения внешних пневмолиний, крепления отдельных аппаратов и их компоновки в единую систему.

Монтаж может быть индивидуальным и групповым. При индивидуальном монтаже каждый аппарат крепят и подсоединяют к системе без общих коммуникационных и монтажных деталей, трубопроводов или каналов в корпусных деталях машин, узлов, приспособлений и т. п.

Индивидуальный монтаж может быть резьбовым (трубным) или стыковым. При резьбовом монтаже (рис. 25, а) пневмораспределители устанавливают на корпусных деталях машин и подключают к пневматической системе посредством соединений, ввинчиваемых непосредственно в резьбовые отверстия, которые предус­мотрены в корпусе распределителя.

Рис. 25. Способы монтажа пневмораспределителей

При стыковом монтаже (рис. 25, б) пневмораспределители, все присоединительные отверстия которых расположены с одной стороны, устанавливают на специальные монтажные плиты, через которые осуществля­ются их коммутация с пневмосистемой и фиксация на технологической установке. Такой способ монтажа по­зволяет заменять распределители без демонтажа трубопроводов.Если места установки пневмораспределителей не регламентированы, то размещают их как можно ближе к исполнительному механизму, что позволяет повысить быстродействие, уменьшить непроизводительные поте­ри сжатого воздуха и суммарную длину трубопроводов. В частности, чем ближе распределитель установлен к пневмоцилиндру двустороннего действия, тем на большее расстояние (от блока подготовки воздуха до пневмораспределителя) прокладывают один трубопровод, а не два (от распределителя к цилиндру).

Пневмораспределители с ручным управлением, приводом которых служат рычаг, рукоятка и т.п., монтируют таким образом, чтобы орган управления: 1) перемещался в направлениях, совпадающих с соответствующими направлениями движения механизма, и в любой позиции был в пределах досягаемости оператора в обычном рабочем положении последнего; 2) не создавал помех своими перемещениями рабочим движениям операто­ра; 3) в связи с особенностями своего расположения не вынуждал оператора совершать какие-либо действия в непосредственной близости от вращающихся или движущихся частей механизмов.

При групповом монтаже аппараты крепят и подсоединяют к системе с помощью общих или унифицирован­ных монтажных и коммуникационных деталей. Различают блочный и модульный групповой монтаж. Так блоч­ный монтаж (рис. 25, в) осуществляют путем установки пневмораспределителей стыкового исполнения на общую многоместную плиту, в которой выполнены каналы питания и выхлопа. Если предполагается дальней­шее развитие пневматической системы, то устанавливают плиту с резервными посадочными местами, кото­рые закрывают специальными заглушками.

Для модульного монтажа (рис. 25, г) характерно формирование общих каналов питания и выхлопа при состыковке боковых плоскостей распределителей или монтажных плит. Отдельные модули соединяют в блоки с помощью стяжек либо концевых плит. Уплотнительные кольца круглого поперечного сечения, установленные в цилиндрических расточках присоединительных отверстий, обеспечивают герметичность соединений подво­дящих и отводящих каналов. Преимущество такого способа монтажа состоит в том, что в случае изменения конфигурации системы допускается увеличение или сокращение числа модулей, составляющих блок, без нару­шения работы входящих в него компонентов.

Наиболее часто в сложных системах с электропневматическими распреде­лителями применяют блочный монтаж. При этом пневмораспределители в совокупности с электронными бло­ками объединяют в так называемые пневматические острова (рис. 26), управляемые промышленными кон­троллерами или функционирующие автономно. Компактность расположения пневмораспределителей значи­тельно упрощает пусконаладочные и ремонтные работы и облегчает их коммуникацию с электронной системой управления.

Рис. 26. Пневматические острова

Определение параметров пневмораспределителей

 

Выбор пневмораспределителя заключается в подборе типоразмера, удовлетворяющего требуемым параметрам: схеме коммутаций потоков, виду управле­ния, способу монтажа, габаритным размеры, пропускной способности (расходные характеристики) и т.п.

Чтобы упростить процедуру подбора пневмораспределителя, производите­ли пневматического оборудования приводят в технической документации данные по их пропускной способности.

В настоящее время применяют три способа задания расходных характеристик.

1. Расходная характеристика выражается величиной объемного расхода QH [л/мин], при технических нор­мальных условиях (t = 20°С, рн — 101,3 кПа).

Схема установки для продувки пневмораспределителей с целью определения их пропускной способности (расходной характеристики) представлена на рис. 27.

Рис. 27. Схема установки для определения пропускной способности пневмораспределителей 

2.          Расходная характеристика задается параметром, характеризующим сопротивление рас­пределителя. В качестве такого параметра применяют пропускную способность Ку, представляющую собой расход [м3/ч] жидкости с плотностью 1 кг/дм3 (например, воды), пропускаемой распределителем (или другим устройством) при перепаде давления на нем 1 кгс/см2.

За рубежом применяют также параметр пропускной способности Cv, представляющий собой расход воды в американских или английских галлонах за одну минуту при перепаде давления в 1 psi (фунт-сила на квадрат­ный дюйм).

3.          Расходная характеристика представляется в виде графика, отражающего зависимость объемного расхо­да воздуха (при нормальных технических условиях) через пневмораспределитель от перепада давления на нем при определенном давлении на входе, или серией графиков для различных давлений на входе.

Хотя размеры присоединительных отверстий не характеризуют пропускную способность пневмораспреде­лителей, для ориентировочного подбора необходимого типоразмера распределителя можно воспользоваться табл. 3.

Табл. 3. Ориентировочное соотношение номинальных расходов и размеров присоединительных отверстий пневмораспределителей

Диаметр поршня цилиндра, мм Размер присоединенных отверстий Условный проход, мм Нормальный номинальный расход
до 12 M3 1.5  до 80
12-25 M5 2.5  до 200
25-50 G1/8 3.5  до 500
50-100 G1/4 7  до 1140
150-200 G1/2 12  до 3000
200 — 320 G3/4, G1 18.7  до 6000

Завершая рассмотрение пневмораспределителей, необходимо пояснить, почему они отнесены к основным управляющим элементам пневматических САУ. Дело в том, что распределитель как конструктивный элемент присутствует не только в направляющей и регулирующей подсистеме, но и в логико-вычислительной и инфор­мационной подсистемах. При этом он может либо составлять конструктивную часть элемента любой из данных подсистем, либо сам являться таким элементом. Как бы то ни было, понимание принципов действия и устрой­ства распределителей служит основой представления о работе пневматической системы в целом.

Статья с kampm.ru

Summary
Как разобраться с пневмосистемами?
Article Name
Как разобраться с пневмосистемами?
Description
Как разобраться с пневмосистемами?
Author
Publisher Name
Sergiy Martynuyk
Publisher Logo