Методические указания к выполнению практических работ

 

Практическая работа №1. Типы, конструкции и принцип действия пневматических распределителей. Запорные элементы.

 

Цель работы – ознакомление с типами, конструкциями и принципом действия пневматических распределителей.

 

Теоретическая часть

 

Пневматические распределители (пневмораспределители) относятся к направляющей аппаратуре и служат для управления направлением движения потоков сжатого воздуха. Управление осуществляется при переключении через изменения схемы соединения внутренних каналов распределителя с входным и выходными присоединительными отверстиями. Функциональные возможности распределителей определяются следующими параметрами: количеством рабочих каналов, количеством позиций переключения, нормальной позицией, способом управления и пропускной способностью.

Каждая из возможных схем внутренних соединений распределителя обозначается квадратом, в котором показаны пути потока сжатого воздуха (рис. 1).

Рис.1. Принцип формирования условного графического обозначения распределителей.

 

На рис.1 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). В связи с этим, подобные распределители называют двухлинейными и двухпозиционным, что и отражено в его условном графическом обозначении.

Для определения характеристик распределителей по коммутации каналов, применяется цифровое обозначение в виде дроби, где числитель соответствует количеству коммутируемых линий, а знаменатель — количеству возможных позиций. В соответствии с этим принципом прибор на рис.1 будет называться 2/2-пневмораспределителем.

На принципиальных схемах распределители изображают таким образом, чтобы внешние пневматические линии (линии связи) шли к тому квадрату, который обозначает исходную позицию распределителя.

Для управления пневмоцилиндрами одностороннего действия используется пневмораспределитель, имеющий возможность коммутировать линии питания, потребителя и выхлопа (рис. 2).

Рис. 2 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 имеет две позиции: питание перекрыто, потребитель связан с выхлопом; сжатый воздух поступает к потребителю, выхлоп перекрыт.

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

 

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

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

 

У четырехлинейного двухпозиционного пневмораспределителя (4/2-пневмораспределитель) есть возможность 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 часто применяют 5/2-пневмораспределители (рис. 5).

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

 

Не смотря на более сложное графическое обозначение 5/2-пневмораспределителей, их конструкция проще, а функциональные возможности несколько шире, чем у 4/2-пневмораспределителей, что связано с наличием не одного, а двух выхлопных каналов 3 и 5, отдельных для каждой рабочей полости цилиндра.

Для решения более сложных задач управления пневмоцилиндрами применяют трехпозиционные распре­делители, обладающие более широкими функциональными возможностями. Это обусловлено тем, что такие распре­делители могут осуществить не два, а три варианта коммутации пневмолиний.

При чтении принципиальных пневматических схем нужно 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, линии управления пневмоаппаратами обозначают не однозначными, а двузначными числами.

Рис. 6. 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. 6, 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. 6, в).

 

Практическая часть

 

Ответить на контрольные вопросы:

 

1. Для чего необходима регулирующая пневмоаппаратура?

2. Какой принцип действия 3/2-пневмораспределителя?

3. Какой принцип действия 5/2-пневмораспределителя?

4. По какому принципу подбирается пневмораспределитель?

 

 

Практическая работа №2. Объемные и динамические компрессоры. Устройство очистки и осушки сжатого воздуха. Ресиверы.

 

Цель работы – Ознакомиться с принципом действия компрессоров и устройств очистки, осушки и транспортировки сжатого воздуха.

 

Теоретическая часть

 

По физическому принципу действия различают компрессоры объемного и динамического типов. Классификация компрессоров по конструктивному исполнению гораздо шире.

Классификация компрессоров

В объемных компрессорах, работающих по принципу вытеснения, воздух замыкают в рабочей камере и затем уменьшают ее объем, вследствие чего увеличивается давление. Затем рабочая камера соединяется с отводящим (нагнетательным) трубопроводом.

В динамических компрессорах воздух поступает на рабочий орган, сообщающий ему кинетическую энергию, которая в проточной части компрессора преобразуется в потенциальную энергию давления.

Для получения высоких давлений при небольшой производительности используют компрессоры объемного типа (исключая компрессоры Рутса), а для получения больших расходов при относительно малом давлении – компрессоры динамического типа.

Объемные компрессоры

Наиболее широкое применение находят поршневые компрессоры.

Существует множество типов поршневых компрессоров. Они бывают простого и двойного действия, одно- и многоступенчатые, одно- и многоцилиндровые, с воздушным и водяным охлаждением.

Основными деталями поршневого компрессора простого действия являются: цилиндр 2 с нагнетательным 7 и всасывающим 1 клапанами в крышке 6; поршень 3; кривошипно-шатунный механизм 5, преобразующий вращательное движение приводного вала 4 в возвратно-поступательное движение поршня.

Поршневой компрессор простого действия:

а) обратный ход; б) прямой ход;

1 – всасывающий клапан; 2 – цилиндр; 3 – поршень; 4 – приводной вал; 5 – кривошипно-шатунный механизм; 6 – клапанная крышка; 7 – нагнетательный клапан

При движении поршня к нижней «мертвой точке» рабочая камера компрессора, образованная замкнутым объемом между поршнем 3 и крышкой 6 цилиндра, увеличивается, и в ней создается вакуум. Под действием атмосферного давления открывается всасывающий клапан 1, через который в цилиндр поступает воздух. В это время нагнетательный клапан 7 удерживается в закрытом положении под действием вакуума в рабочей камере и высокого давления в нагнетательном трубопроводе.

После достижения поршнем 3 крайнего нижнего положения начинается процесс его движения к верхней «мертвой точке».

Объем рабочей камеры начинает уменьшаться, давление в ней возрастает, и всасывающий клапан закрывается. Нагнетательный клапан открывается тогда, когда давление в цилиндре превысит давление в линии нагнетания. Полный цикл такого компрессора совершается за два хода поршня – обратный и прямой, т. е. за один оборот приводного вала.

Для увеличения производительности иногда применяют поршневые компрессоры двойного действия.

Поршневой компрессор двойного действия

Для достижения более высоких значений давления сжатого воздуха используют поршневые компрессоры многоступенчатого исполнения.

Двухступенчатый компрессор позволяет получить сжатый воздух с избыточным давлением до 10 МПа.

Двухступенчатый поршневой компрессор простого действия:

1 – первая ступень; 2 – охладитель; 3 – вторая ступень

Сжатый воздух, не содержащий паров масла, можно получить без применения маслоудерживающих фильтров при помощи мембранного компрессора

Мембранный компрессор:

1 – гибкая мембрана; 2 – шток

Ротационные компрессоры, как и поршневые, работают с принудительным выталкиванием сжатого воздуха, однако в их конструкции отсутствуют клапаны и кривошипно-шатунный механизм. На рис. изображен ротационный пластинчатый компрессор.

Пластинчатый (шиберный) компрессор:

1 – цилиндрический статор (корпус); 2 – пластина; 3 – ротор

Основные элементы конструкции винтового компрессора – два находящихся в зацеплении винта – ведущий 1 и ведомый 2. При вращении винтов их винтовые линии, взаимно замыкаясь, отсекают некоторый объем воздуха в камере всасывания, перемещают его вдоль оси винтов и в конечном итоге вытесняют в камеру нагнетания. Воздух через компрессор двигается поступательно и плавно, без завихрения, как гайка по резьбе при вращении винта.

Винтовой компрессор:

1 – ведущий винт; 2 – ведомый винт