Где используют электрические гидравлические пневматические трансмиссии

Где используют электрические гидравлические пневматические трансмиссии

Системы управления и трансмиссии

Системой управления называется совокупность отдельных деталей и узлов, предназначенных для управления двигателем и включения механизмов машины (подъема, вращения, передвижения и др.). В путевых, дорожных и строительных машинах применяются следующие системы управления: рычажная (механическая), гидравлическая (насосная и безнасосная), пневматическая, электрическая и комбинированная.

Рычажная система применяется для управления с помощью рычагов муфтами и тормозами машин малой мощности, приводимых в движение рукоятками и педалями. Нормальное усилие на рычагах не должно превышать 3—4 кг при ходе не более 25 см, а на педали не более 8 кг при ходе педали не более 20 см. Усилие, прикладываемое к рукоятке или педали, усиливается посредством рычагов трансмиссии и передается к исполнительным органам. На рис. 41, а показана рычажная схема управления ленточным тормозом лебедки. Усилие от педали, расположенной на оси, передается тормозной ленте через тяги, вал и рычаги. Пружина служит для растормаживания.

Управление ленточным тормозом от рукоятки показано на рис. 41,6. Движение от рычага через регулировочную тягу и рычаг передается толкателю, который через рычаг затягивает ленту. Недостатками ручной рычажной системы являются большой расход мускульной энергии человека (особенно при частых включениях), утомляемость оператора и большой свободный ход рычагов и педалей, увеличивающийся по мере износа шарнирных соединений.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Рис. 41. Системы рычажного управления а — от педали; б — от рукоятки

Гидравлическая система управления может быть безнасосной и насосной (рис. 42). В безнасосной системе (см. рис. 42, от) давление жидкости в командном и исполнительном цилиндрах создается усилием руки или ноги машиниста по принципу сообщающихся сосудов. При нажиме на педаль кулачок, вращаясь, оказывает давление на шток поршня 8, который, перемещаясь по цилиндру, давит на рабочую жидкость. Под действием поршня жидкость вытесняется из командного ццлиндра и по трубке попадает в исполнительный цилиндр. Созданное давление приводит к перемещению поршня и штока исполнительного цилиндра и рычага, затягивающего ленту тормоза. При прекращении торможения система под действием пружины возвращается в исходное положение. Утечка масла в системе компенсируется поступлением ее из бачка.

Рис. 42. Гидравлические системы
а — безнасосная; 6 — насосная (следящая)

Безнасосная гидравлическая система управления непосредственного действия при длительной работе требует от машиниста значительных затрат энергии. Для облегчения работы и создания возможности машинисту чувствовать нагрузку исполнительного органа применяют гидравлические следящие системы. В этих системах используют насосы, развивающие давление до 30 МПа (300 кгс/см2). Пример применения следящей системы для управления рулевым механизмом показан на рис. 42, б.

При вращении штурвала вправо или влево золотник, перемещаясь, попеременно открывает отверстия А или Б подачи масла в цилиндр, в результате чего поршень начинает двигаться вместе со штоком и рейкой, вращая зубчатый сектор. Зубчатый сектор в свою очередь поворачивает рулевую сошку и соединенную с ней продольную рулевую тягу. Движение последней передается управляемым колесам. Нейтральное положение золотника (отверстия А и Б закрыты) соответствует прямолинейному движению машины. Данные системы являются высокочувствительными и значительно облегчают труд водителя.

Для управления многими механизмами применяют также усилители пневматического действия, которые, в отличие от гидравлических, имеют большую плавность в работе, простоту изготовления и надежность действия. Однако давление воздуха в пневматических системах значительно ниже давления жидкости в гидросистемах. Это приводит к тому, что для получения заданных рабочих усилий необходимо создавать исполнительные органы (пневмокамеры) значительных конструктивных размеров и массы.

Электрическую систему управления используют только в машинах, имеющих электрический или дизель-электрический привод. Электрическая система отличается компактностью конструкции, надежностью действия и возможностью применения автоматики и блокировки. Электродвигатели мощностью до 15 кВт включают контроллерами или кнопками. Более мощные двигатели включают обычно при помощи магнитных станций-контакторов, управляемых специальными ко-мандоаппаратами.

Трансмиссии. Трансмиссией называется система, кинематически связывающая отдельные узлы машины, при помощи которой трансформируется движение и усилие от двигателя к исполнительному органу.

Трансмиссии бывают механические, гидравлические, пневматические, электрические и комбинированные.

На рис. 43 представлены схемы канатно-блочной и гидравлической трансмиссии привода управления отвалом бульдозера.

Канатно-блочная трансмиссия (рис. 43, а) с применением полиспастных устройств проста в изготовлении и удобна в эксплуатации, передает движение к рабочему органу, расположенному на значительном расстоянии от двигателя.

Вращением рукоятки нажимная гайка, перемещаясь по нарезанной части оси барабана, передвигает внутреннюю полумуфту конусного фрикциона до упора в конусную часть барабана. Вращающий момент от зубчатого колеса передается на барабан за счет сил трения, возникающих на контактируемых поверхностях. Канат навивается на барабан и совершается подъем отвала.

Поворотом рукоятки в обратную сторону нажимная гайка перемещается по нарезке обратно, увлекая за собой внутренний конус фрикциона, и фрикционный механизм выключается.

Недостатком канатно-блочных систем является то, что они не создают напорных усилий. Опускание и заглубление отвала происходит под действием сил тяжести отвала и толкающей рамы.

Рис. 43. Схемы трансмиссий а — канатно-блочная; б — гидравлическая

Гидравлическая трансмиссия (рис. 43, б) лишена этого недостатка, так как имеет цилиндры двухстороннего действия. Насос, работающий от двигателя, нагнетает жидкость по трубопроводам в гидроцилиндры. Направление движения жидкости в пространство над поршнем или под поршнем регулируется золотником. Подъем и опускание отвала осуществляется штоками гидроцилиндров. Масло поступает в магистраль из бачка через фильтр. При давлении жидкости в системе больше номинального срабатывает предохранительный клапан. Преимущество такой системы — возможность передавать движение нескольким гидроцилиндрам и создавать принудительное заглубление отвала.

Пневматические трансмиссии работают аналогично гидравлическим приводам.

Обладают большой плавностью в работе, но в силу небольших давлений (0,6— 0,7 МПа) не могут реализовать больших усилий.

Электрическая трансмиссия служит для передачи энергии электрического тока от его источника к исполнительному органу. В трансмиссиях этого типа исполнительный орган приводится в движение механизмом, управляемым электродвигателем.

Комбинированная трансмиссия может быть электрогидравлической, электропневматической, дизель-электрической и дизель-пневматической. Трансмиссии этого типа применяются в тех случаях, когда режимы работы двигателей не соответствуют режимам работы рабочих органов машины.

Силовая передача

Силовая передача, или трансмиссия, это механизм, предназначенный для передачи энергии от двигателя к рабочему механизму или машине с одновременным преобразованием усилий (вращающих моментов) и скоростей (угловых скоростей вращения).

Рабочими механизмами на путевой машине являются рабочие органы, механизмы передвижения (для самоходных машин), вспомогательные механизмы. Современная путевая машина является комбинированной, поэтому содержит трансмиссии разного вида.

Привод, включающий двигатель, трансмиссию и систему управления, бывает индивидуальным, групповым и многодвигательным.

При индивидуальном приводе каждый механизм имеет собственный двигатель и трансмиссию; групповой привод характеризуется одним двигателем и сложной трансмиссией, передающей энергию к нескольким рабочим механизмам, и, наконец, многодвигательный привод включает несколько двигателей для привода одного механизма.

В конструкциях путевых машин представлены все виды приводов.

На путевых машинах применяются механические, гидравлические (объемные и гидродинамические), электрические и пневматические трансмиссии. Механическая трансмиссия включает в себя устройства для передачи усилий и моментов, а также устройства для преобразования вращательного в поступательное движение.

Крутящие моменты передаются через зубчатые, червячные, цепные и ременные силовые передачи, а преобразование вида движения осуществляется, в основном винтовыми и реечными передачами. В сложных силовых передачах эти структурные элементы сочетаются, образуя единую систему.

Элементы трансмиссии могут быть закрытыми, когда они помещены в корпус с масляной ванной (картер).

Смазка осуществляется либо путем разбрызгивания масла при работе с образованием тумана, либо принудительно специальной смазочной системой, если скорость вращения элементов недостаточна для образования масляного тумана.

Открытые элементы трансмиссии находятся вне корпуса и поэтому должны смазываться консистентной смазкой. Для открытой силовой передачи характерен абразивный износ элементов, а для закрытой – контактно-усталостный износ.

Закрытая силовая передача обеспечивает лучшие условия работы элементам, позволяет при прочих равных условиях, передать большую мощность.

Открытая силовая передача дает возможность в эксплуатации наблюдать за состоянием элементов без трудоемкой переборки.

Основной характеристикой силовой передачи крутящего момента является передаточное число:

где ωвх, ωвых– угловые скорости вращения входного и выходного валов, рад/с. Для многоступенчатой передачи, которая, как правило, структурирована по последовательной схеме, общее передаточное число равно произведению передаточных чисел составляющих зубчатых пар:

Закрытая зубчатая силовая передача, которая дает возможность производить ступенчато изменения угловой скорости вращения выходного вала ωвых при неизменной скорости входного вала ωвх, называется коробкой перемены передач, или коробкой скоростей (в отличие от редуктора – замедляющей передачи или мультипликатора – ускоряющей передачи).

Читайте также  В трансмиссию часть входит

На путевых машинах (ВПР, ДСП, ПБ, моторно-рельсовый транспорт) в основном применяются коробки перемены передач автомобильного типа с переключением передач (включая задний ход) через зубчатые муфты с коническими фрикционными синхронизаторами, обеспечивающими плавное выравнивание угловых скоростей элементов муфт перед их включением.

На путевых машинах передачи заднего хода блокируются от включения, т.к. изменение направления движения (реверсирование) производится в других элементах общей силовой передачи машины. Увеличение скорости движения при включенной передаче производится путем увеличения подачи топлива.

При приближении угловой скорости вращения вала дизеля к номинальному значению исчерпывается возможность дальнейшего разгона. В этом случае необходимо переключать коробку перемены передач на следующую ступень.

При переключении передачи муфта сцепления дизеля отключается и уменьшается подача топлива для уменьшения угловой скорости его вала. Одновременно производится включение следующей передачи, после чего опять включается муфта сцепления.

Дальнейшее наращивание скорости движения также производится увеличением подачи топлива. Устойчивая работа дизеля гарантирована при снижении угловой скорости вращения вала в пределах 40 % от номинального значения и соблюдения отношения передаточных чисел последующей и предыдущей передачи 1,4 пределах диапазона передач.

На путевых машинах, оснащенных объемным гидроприводом, механическая силовая передача в рабочем режиме используется для привода насосов. Для этого она содержит дополнительные устройства – коробки отбора мощности с блокировочными механизмами, исключающими включение насосов в транспортном режиме движения самоходной машины.

Зубчатые передачи обладают самым высоким КПД, поэтому широко используются в энергонасыщенных приводах путевых машин, обеспечивая экономически оправданный расход топлива.

Вместе с тем, для фиксирования приводимого рабочего органа требуется использование дополнительных тормозных устройств. Если во время работы машины не требуется постоянная работа привода, включения производятся кратковременно, то оправданным является применение червячных редукторов и винтовых передач.

Если КПД таких механизмов менее 0,5, то они обладают свойством самоторможения, т.е. свойством фиксировать приводимый рабочий орган под нагрузкой. Область применения червячных редукторов с винтовыми передачами сокращается ввиду дефицитности бронзы, из которой изготавливаются червячные колеса.

Вновь выпускаемые путевые машины для перемещения и фиксации рабочих органов под нагрузкой используют в основном гидропривод, реже пневмопривод со стопорными устройствами.

В случаях, когда угловая скорость вращения элементов рабочего органа относительно небольшая, при расположении привода в стесненных габаритных условиях, используются передачи со втулочно-роликовыми цепями (привод роторов-питателей и напольных пластинчатых транспортеров снегоуборочных машин).

Для привода вспомогательных механизмов малой и средней мощности до 10 – 15 кВт (компрессоры, генераторы систем автоматики и освещения) используются клиноременные передачи.

Достоинства и недостатки гидро-, пневмо- и электроприводов

Выбор типа привода важнейшая задача, которая стоит при проектировании любого оборудования, где будет осуществляться линейное перемещение или вращательное движение.

Существуют три распространенных типа привода:

  1. Электропривод
  2. Гидропривод
  3. Пневмопривод

Каждый из них передает энергию исполнительному механизму и преобразуют ее в движение. У каждого — своя рабочая среда, что делает отличными их характеристики.

Выбор типа привода зависит и от изначальных ресурсов производства, его потребностей, а также финансовых и технических возможностей предприятия.

Наша компания ООО «Сервомеханизмы» предлагает устройства линейного перемещения с электроприводом, и мы считаем, что это оптимальный и самый удобный способ передачи усилия.

Различие рабочих сред сказывается на характеристиках приводов и в этой статье мы рассмотрим достоинства и недостатки всех трех типов привода.

Электропривод

Электрический — самый молодой тип привода, среди представленных, он появился во второй половине XIX века, через несколько десятков лет после появления электродвигателя.

Данный тип привода преобразует вращательное движение двигателя в возвратно-поступательное движение исполнительного механизма.

Электропривод потребляет энергию только при движении, что делает его особенно экономичным. Может использоваться электродвигатель любого типа — постоянного, переменного тока, серводвигатель и др.

Применение электроприводов обширно. Благодаря своим компактным размерам, он может монтироваться в составе практически любого оборудования и станков. Из-за доступности источника энергии он применяется во всех отраслях на основных и вспомогательных операциях.

Активно используется для затворов трубопроводной арматуры, т.к. при отключении электропривод не смещается по инерции.

Электропривод идеально подходит для длительной стабильной работы оборудования.

Схема типового электропривода

Достоинства

1. Низкая стоимость энергии.

2. Простота конструкции всей системы (относительно двух других видов привода).

3. Обеспечение стабильной скорости работы.

4. Высокая точность работы

5. Возможность передачи энергии на расстояние без значительных потерь

6. Точное позиционирование и плавное регулирование.

7. Наиболее высокий КПД среди всех типов приводов

8. Простота объединения в синхронизированные системы (подъема или перемещения).

9. Простота автоматизации, широкий спектр дополнительных устройств, контролирующих и регулирующих датчиков.

10. Требуют минимальное тех.обслуживание

11. Низкий уровень шума

12. Экологичность, отсутствие вредного воздействия на окружающую среду.

13. Стабильная работа при относительно высоких и низких температурах +/- 50

Недостатки

1. Сложность применения в пожароопасных зонах и взрывоопасных средах, также при большой влажности.
Отчасти этот недостаток устраняется выбором специального типа двигателя с высокой степенью защиты.

2. Высокая стоимость, т.к. приобретается механизм уже с двигателем.

3. При длительной непрерывной работе возможен перегрев двигателя, износ трущихся частей
4. Электромагнитное поле может создавать помехи в сетях управления помехи в проходящих рядом других сетях (например управления и сигнализации).

Уменьшить негативное влияние недостатков поможет грамотная конструкция привода и оговаривание всех возможных опасных влияний, разработка точной кинематической схемы

Современный электропривод может оснащаться массой дополнительных защитных средств повышающих его срок службы и комфорт работы с ним.

удельная мощность электроприводов

Гидропривод

В гидроприводах движение исполнительного органа осуществляется при помощи движения жидкости (обычно это минеральное масло).

Выделяют две основные группы гидроприводов: гидродинамический и объемный.

В первом используется кинетическая энергия потока жидкости и скорость ее движения прямо пропорциональна развиваемой мощности. В объемном наоборот, важна энергия давления, а скорость движения рабочей жидкости (масла) невелика.

Из-за того, что объемный гидропривод компактнее и легче, чем гидродинамический и может создавать
большие усилия, он и получил большее распространение.

В его работе используется принцип гидравлического рычага, основанный разнице в площадях и объеме первого и второго поршней. Чем меньше первый, и чем больше второй, тем больше усилие получается создать на выходе, приложив гораздо меньшую силу.

Если упростить, то первый поршень — это насос, задающий давление, второй — гидродвигатель, гидропривод — осуществляет перемещение.
Причем разнонаправленные потоки рабочей жидкости (а она циркулирует) не встречаются между собой, а
отделены с помощью обратных клапанов и гидрораспределителей.
Благодаря этому, гидроприводы имеют высокий КПД, малоинерционны и легко меняют направление движения.

схема гидропривода

По виду движения выходного звена гидродвигатели разделяют на

  • гидроцилиндры (возвратно-поступательное движение),
  • гидромоторы (вращательное движение),
  • гидродвигатели (поворот звена).

Кроме насоса и гидродвигателя в состав гидропривода входят и другие устройства — гидроаккумулятор,
различные измерительные и регулирующие устройства, регуляторы расхода и давления, гидравлические усилители мощности сигналов управления, также часто — электротехнические изделия.

Управление объемным гидроприводом и состоит в управлении скоростью движения поршня путем изменения частоты вращения приводящего двигателя.

Гидропривод обычно используется там, где нужны очень большие, но краткосрочные усилия и ограниченное перемещение или сжатие.

Достоинства

1. Основным достоинство — это способность развивать очень большое усилие при компактных параметрах.
Гидропривод производит силу в 25 раз выше, чем пневмопривод аналогичного размера.

2. Гидроприводы могут быть удалены друг от насосной станции на большое расстояние, но с некоторой потерей мощности (макс. расстояние 250-300 м.)

3. Малое время для развития значительного усилия и плавное его регулирование

4. Широкий диапазон рабочей температуры от -50 до +100, но стоит помнить что при низких температурах увеличивается вязкость масла, что усложняет и замедляет работу. Нагрев же наоборот — разжижает и способствует возникновению утечек.

5. Достаточно высокий КПД, но не выше чем у электромеханических передач

Недостатки

1. Грязное применение: возможны утечки рабочей жидкости, особенно при высоком давлении.

2. Рабочая жидкость может нагреваться, охлаждаться, загрязняться, что усложняет работу системы и требует
превентивных мер.

2. Высокая стоимость самого оборудования и его техобслуживания.

3. Громоздкое размещение — требуется насосная станция (а в некоторых случаях даже две), РВД для транспортировки масла.

Читайте также  Гоночная трансмиссия для кар паркинга

4. Постоянное потребление энергии — и во время движения и в покое.

5. Сложно отслеживать точность работы, требуется дополнительное оборудование.

Пневмопривод

Пневматический — самый древний вид привода, известный еще древним грекам. Также этот принцип передачи энергии ученные вспомнили в 17 веке. В 18 веке в Европе курсировала подземная пневматическая почта — насосы приводили в движение паровые машины. В России она появилась в 20 веке и до сих пор используется для отправки грузов на некоторых предприятиях. В 19 веке в Париже была создана промышленная компрессорная станция протяженностью 48 км под давлением 0,6 МПа и имеющая мощность до 18500 кВт, она снабжала местные заводы и фабрики, но с появлением более выгодных электропередач ее эксплуатация стала невыгодной.

Однако потребность в пневматической энергии до сих пор актуальна. Пневматическая техника развивается, появляютеся новые виды передающих устройств, например, воздушные мыщцы.

Схема системы пневмопривода довольна сложна, и включается в себя управляющие, распределительные и исполнительные устройства. В общем виде можно описать ее следующим образом. Воздух в пневмопривод поступает через воздухозаборник, затем он фильтруется, с помощью компессора сжимается (и соответственно, по закону Шарля, нагревается), затем охлаждается и уже сжатый очищенный охлажденный воздух поступает в пневмоцилиндр (или иной пневмодвигатель) производит необходимую механическую работу.

Для сглаживания скачков давления используется ресивер — он делает плавным движение поршня, затем отработанный воздух выбрасывается в окружающую среду.

Пневмопривода схема

Пневматика в основном используется в производствах с повышенным уровнем запыленности, температуры, пожарной опасности. Пневмоцилиндры рекомендуются для активных, скоростных операций малой продолжительности, с малым рабочим циклом.

По конструкции пневмоприводы делятся на поршневые, мембранные и сильфонные.

Наиболее распространены поршневые — к ним и относятся пневмоцилиндры. По типу движения рабочего органа подразделяются на вращательные и поступательные. Второй тип наиболее распространен.

По точности работы подразделяются на двухпозиционные и многопозиционные, в которых используется позиционер.

Достоинства

1. Простота конструкции и легкий вес пневмоцилиндров.

2. Низкая цена, особенно в случае если есть пневмопровод или компрессор. Получается самый экономичный вариант. (Однако высока стоимость самой энергии).

3. Пожаро/взрывобезопасны — сжатый воздух не образует горючих и взрывоопасных смесей.

4. При соблюдении рабочего режима — большой срок службы.

6. Возможность подключения большого числа потребителей от одного источника.

7. Возможность передачи воздуха на очень большие расстояния, пневмопровод на больших предприятиях часто используется как основной, правда при этом могут быть потери в доставляемом усилии и запаздывание в выполнении операций.

8. Нечувствительность к радиационному и электромагнитному излучению.

9. «Проветривание» помещений за счет отработанного воздуха, полезно в шахтах, на металлургических, химических и других вредных производствах.

Недостатки

1. Низкий КПД (максимум 30%)

2. Сложность точного регулирования, низкая точность позиционирования (фактически 2 положения штока), требуется применение позиционеров.

3. Высокий уровень шума при работе.

4. Имеет некоторые пределы в грузоподъемности и выдерживаемой нагрузке. Д ля значительных нагрузок требуются большие габариты пневмооборудования, поэтому чаще пневмопривод можно встретить на участках, где не нужно прикладывать большое усилие.

5. Как и гидропривод, п. требует регулярного техобслуживания. Очень важно очищение и кондиционирование воздуха — комплекс мер для придания ему смазывающих свойств (маслораспыление) и снижения влажности, т.к. при работе привода происходят термодинамические процессы и конденсируется водяной пар.

6. Не пригоден для использования при низкой и высокой температуре, может обмерзать.

7. Трудность обеспечения стабильной скорости.

8. Сложно обеспечить плавность, особенно при колебаниях нагрузки.

9. Возможность разрывов в пневмотрубопроводе, а это может быть травмоопасно, поэтому обычно используются низкое давление до 1МПа .

Пневмопривод практически всегда используется в ручном инструменте на промышленных производствах — дрели, гайковерты, степлеры, отбойные молотки и прессы на промышленном пожароопасном производстве (например, кузнечно-прессовом), при изготовлении мебели, при деревообработке, на вспомогательных операциях -упаковка, сборка), используется в приводах трубопроводной арматуры.

Также отметим, что сейчас появляются более сложные, комбинированные виды привода, а также все перечисленные виды оснащаются различной электроникой и внешними устройствами управления.

Информация взята из открытых источников. Статья приведена для ознакомления.

Просмотров: 46944 | Дата публикации: Понедельник, 31 октября 2016 07:28 |

Применение гидравлики и пневматики в промышленности

Испокон веков люди старались использовать свойства жидкостей и газов накапливать, сохранять и передавать механическую энергию от ее источника к какому-нибудь механизму, который бы выполнял полезную работу.

Первыми такими машинами выступали мельницы. Водяные и ветряные мельницы работали на плотинах, способных накапливать воду, сохранять ее потенциальную энергию, чтобы затем человек мог бы использовать эту энергию для своих нужд. Можно вспомнить гидравлические винодельческие прессы — машины для производства исходного виноматериала из гроздей винограда.

Винодельческий пресс

Именно с действием под давлением была связана и первая промышленная революция. Тогда же паровой двигатель потребовал передачи энергии пара к различным механизмам, таким как металлорежущие станки, ткацкие машины и т. д. Первые передачи были механическими: шестерни, рычаги и длинные ремни показывали небольшую эффективность, при этом плохо поддавались управлению.

Несколько позже громоздкие конструкции стали заменять на менее громоздкие и более безопасные в плане травматизма гидравлические и пневматические передачи, с помощью которых энергия могла передаваться к исполнительным органам машин путем воздействия сжимаемой жидкостью или газом под колоссальным давлением.

Этот переход ознаменовал начало более эффективного и гибкого подхода к управлению движением механизмов. Стало возможным плавно изменять их скорость, более точно позиционировать инструменты и т. д., без рывков регулировать крутящие моменты и рабочие усилия.

Важнейшее преимущество, которое дает гидравлический привод, заключается в возможности достигать очень высоких удельных мощностей. Имеется ввиду мощность, приходящаяся на единицу веса машины. Более современные гидравлические устройства уже включают в себя электронное управление, позволяющее расширить функционал и повысить мощность так, что коэффициенты усиления сегодня уже достигают порядка 100000.

Сфера промышленного применения гидравлики и пневматики в современном мире очень широка и разнообразна. Здесь и металлургическое производство, и строительство, и медицинская техника, и многое-многое другое. Давайте рассмотрим лишь несколько примеров нынешнего внедрения столь простой, как может показаться на первый взгляд, технологии.

Металлургическое производство

Металлургическое производство целиком стоит на гидравлике. Здесь всюду используются гидравлические подъемники, поворотные узлы, краны, манипуляторы, подъемно-качающие столы, желоба, системы регулирования валков прокатных станов, транспортные и сортировочные устройства.

Гидравлика наряду с пневматикой — неотъемлемый атрибут металлорежущих станков. Гидропривод позволяет выполнять точные операции при высокой мощности станка. Дает высокую производительность при небольших габаритах и оптимальной массе.

Пресс

Не обойтись без гидропривода и в мощных кузнечно-прессовых механизмах. Кузнечный пресс, например, использует в своей работе силу сжатия до 120000 кгс, что просто недостижимо без использования гидравлики.

Старые автомобильные кузова прессуют в пакеты и режут при помощи специального гидравлического устройства. Здесь загрузка, вертикальное и горизонтальное сжатие, выталкивание на конвейер и погрузка готовых пакетов выполняются только благодаря гидравлическим устройствам.

Изготовление изделий из пластика

Изделия пластика: бутылки, корпуса мобильных гаджетов и бытовой техники, различные предметы интерьера и т.д., — создаются тысячами лишь благодаря литью под давлением, которое осуществимо только с помощью гидравлического привода.

Нельзя не упомянуть и современную строительную технику. Высокая удельная мощность, так необходимая здесь, достигается только при помощи гидравлики. Яркий пример такой техники — гидравлический экскаватор.

Гидравлический экскаватор

Краны, применяемые при поведении погрузочно-разгрузочных работ на строительных площадках и особенно в портах, должны выполнять все операции очень быстро и точно. Эти краны используют гидравлику, в результате чего достигают высокой подвижности стрелы и надлежащей скорости вращения несущей рамы, способны быстро выполнять подъем.

Промышленные роботы — особая область применения гидравлического привода. Данные роботы с успехом выполняют покраску и сварку, например в ходе автоматизированной сборки автомобилей. На заводах такие роботы обслуживают прессы, металлорежущие станки, кузнечные молоты и т.п.

Пневамтическое оборудование

Отдельно стоит выделить пневматику. Ее промышленная применимость крайне многообразна, поскольку энергия сжатого воздуха оказывается незаменима в некоторых случаях, когда требуется очень быстро приводить в движение рабочие органы машин и механизмов, особенно на автоматизированном производстве.

Только пневмопривод способен выполнить некоторые ударные операции. Именно он работает в тормозных системах на железнодорожном транспорте и на тяжелых автомобилях. Плюс пневматики, по сравнению с гидравликой, заключается в том, что запас рабочего тела здесь неограничен.

Читайте также  Как работает механическая трансмиссия

Кроме того, сжатый воздух вообще не требует утилизации. К тому же газ легко транспортировать, зачастую отсутствует пожароопасность. Именно пневматические средства являются зачастую единственными приемлемыми в горнодобывающей, газовой и деревообрабатывающей промышленностях.

Роботы на производстве

Достоинства пневматических агрегатов ярко проявляют себя в автоматизированных механических системах, где есть необходимость быстро выполнять такие повторяющиеся операции как фиксация и зажим, клеймление и точечная сварка, упаковка, транспортировка, контроль линейных размеров деталей. Также именно пневматические манипуляторы наиболее массово служат сегодня в составе погрузочно-разгрузочных робототехнических систем.

Согласно немецкой статистике, пневматика во многих средствах автоматизации привлекает в последнее время все больше капиталовложений. Специалисты сходятся во мнении, что именно пневмопривод в автоматизации производств дает оптимальное сочетание низкой стоимости эксплуатации с умной управляющей электроникой — основу мехатронных систем будущего. Ведь хотя многие задачи уже решены с помощью пневматики и гидравлики, тем не менее впереди у инженеров и разработчиков еще много технологических вызовов.

Области применения пневматических двигателей и сравнение с другими типами приводов

Модели разнообразного исполнения, простая конструкция, небольшой вес, высокий диапазон частоты вращения и взрывобезопасность — все эти характеристики гарантируют, что пневматические двигатели могут использоваться в широком спектре применения.

Области применения пневматических двигателей и сравнение с другими типами приводов

Модели разнообразного исполнения, простая конструкция, небольшой вес, высокий диапазон частоты вращения и взрывобезопасность — все эти характеристики гарантируют, что пневмодвигатели могут использоваться в широком спектре применения.

Лопастные пневматические двигатели, турбинные или шестеренные двигатели применяются почти во всех секторах промышленности

· медицинские технологии фармацевтической промышленности,

· использование под водой,

· литейные, металлургические заводы и электростанции,

Шестеренные пневмомоторы

Шестеренные пневматические двигатели состоят из двух зубчатых колес, которые работают в корпусе с минимальным ходом. Одно зубчатое колесо жестко соединено с плавающим валом, другое создает момент. Два плоских зубчатых колеса направляются с помощью сжатого воздуха в направлении вращения, и одно колесо — в противоположном направлении. Выхлопные газы направляются в камеры, которые формируются между плоским зубчатым колесом и стенкой корпуса, в направлении стороны выхлопа, и создается вращение.

Турбины

С помощью турбин есть возможность сделать приводы с низким энергопотреблением, постоянной работой, высокой частотой вращения, которые гарантируют низкое потребление воздуха при оптимальном отношении мощности к весу.

Пневматические турбины представляют собой машины с непрерывным потоком, которые могут быть одноступенчатого или двухступенчатого исполнения.

Преобразование энергии давления в кинетическую энергию происходит в приточном сопле. На двухступенчатой турбине большая часть кинетической энергии преобразуется в первом турбинном колесе. Расход воздуха перераспределяется по стационарному турбинному колесу. Оставшаяся энергия преобразуется во втором турбинном колесе.

Для турбины не требуется никаких контактных уплотнений. Следовательно, работа турбины с безмасляным сжатым воздухом совершенно исключает износ.

Лопастные пневматические двигатели

Все лопастные пневмомоторы изначально состоят из ротора, вращающегося по кругу в эксцентрически смещенном отверстии цилиндра ротора. Из-за такого эксцентрически смещенного отверстия лопасти образуют рабочие камеры, объем которых увеличивается в направлении вращения. Поскольку происходит увеличение подачи сжатого воздуха, энергия давления преобразуется в кинетическую энергию и, следовательно, обеспечивает вращение ротора.

Для двигателей с одним направлением вращения имеется увеличенный угол поворота для увеличения объема воздуха. Следовательно, эти двигатели достигают несколько большей эффективности.

Общая степень эффективности изначально определяется потерей на передней части двигателя. Максимальные технологические допуски (≤0,01 мм) являются исходными значениями уникальной плотности исполнения лопастного двигателя DEPRAG.

В зависимости от требований к применению ротор включает от 3 до 6 лопастей. Большее количество лопастей ведет к большей безопасности при пуске с более высокими потерями на трении. Тангенциальный массив лопастей обеспечивает большую высоту лопасти и в результате этого больший ресурс двигателя. Фактически все пневматические двигатели DEPRAG включают специализированную обработку поверхности цилиндра ротора, которая увеличивает срок службы лопасти.

Практически, представленные лопастные двигатели должны поддерживать относительно постоянную орбитальную скорость, которая находится в пределах от 25 до 30 м/с, в соответствии с конструкцией двигателя. Частота вращения холостого хода пневматического двигателя изначально зависит от диаметра двигателя.

Примеры применения пневматических двигателей

Для нестационарного применения, например, в промышленных роботах, существуют различные двигатели для шлифовальных, фрезерных и сверлильных машин, которые отличаются малым весом и компактным исполнением.

Двигатели, выполненные из нержавеющей стали, нечувствительные к воздействию кислоты и тепла, для работы в трудных условиях, в настоящий момент доступны как двигатели с высоким моментом. Идеальное решение в области приводных устройств, например, для мешалок и промышленных миксеров.

Перемещение тяжелых рулонов бумаги, железнодорожных вагонов и даже припаркованных самолетов вручную. Возможно, звучит фантастично, но, тем не менее, в пределах человеческих сил: непритязательное название механизма «Легкий ролик» говорит само за себя. С помощью этого устройства можно с легкостью перемещать до 100 т, не прилагая больших усилий.

Пневматические двигатели представляют собой безопасные и надежные приводные системы, которые начинают действовать, когда требуется привод с высокими рабочими показателями и защитой от перегрузок. Постоянная готовность к работе в случаях, когда привод, выполненный по традиционной технологии, прекращает движение!

Сравнение принципов работы пневмодвигателя с электрическими и гидравлическими приводами

Зачастую неблагоприятное использование общей мощности считается недостатком пневматического двигателя. Тем не менее, пневматический двигатель зарекомендовал себя во всей технологии приводных устройств как необходимая альтернатива, которая характеризуется многими преимуществами. При сравнении общей стоимостной оценки механизма расход энергии не играет критической роли, особенно когда применяются небольшие приводы с небольшими рабочими циклами.

Основным преимуществом пневматического двигателя являются его высокие удельные характеристики, которые составляют только около 1/5 массы или 1/3 размера электродвигателя с аналогичными показателями. Это особенно важно для всех ручных машин, а также робототехнических систем или станков с ЧПУ, где придется индексировать привод.

Характеристики мощности на выходе пневматического двигателя фактически постоянны во всех диапазонах частоты вращения. Также пневмодвигатель может эксплуатироваться в широком спектре переменных нагрузок. Мощность на выходе можно легко отрегулировать путем изменения рабочего давления, а при уменьшении объема воздуха постоянно меняется частота вращения. Пневматический двигатель можно просто нагружать до полного останова; он также позволяет осуществлять даже вращение в противоположном направлении при увеличении нагрузки. Двигатель всегда достигает своей полной выходной мощности, причем двигатель остается без повреждений! Пневматический двигатель запускается сразу же при удалении нагрузки и это же выполняется впоследствии, даже если двигатель работает без перерыва.

Увеличенный объем воздуха охлаждает двигатель при увеличении нагрузки. Температура может расти только на холостом ходу. Следовательно, двигатель не чувствителен к температуре и при перегрузке практически невозможен перегрев. Воздух является беспроблемным энергоносителем. Отсутствует опасность взрыва в результате замыканий электрической сети, увеличения температуры и т.п.

Пневматические приводы весьма надежны. Внутреннее избыточное давление препятствует попаданию пыли или грязи. При износе требуется замена только недорогих лопастей. Необходимый ремонт достаточно прост и может быть легко и безопасно выполнен обученным техническим персоналом.

Ниже приведена сравнительная характеристика использования гидравлических, пневматических и электрических приводных устройств.

ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ

· можно нагружать до полного останова

· защищен от перегрузок

· увеличение момента при монтажной нагрузке

· низкие расходы на установку

· простое техническое обслуживание

· безопасен в работе (пыль, газ, вода)

· небольшой вес и маленький размер

· высокая плотность мощности

· общая используемая мощность

· интервалы технического обслуживания

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ

· можно нагружать до полного останова

· защищен от перегрузок

· безопасен в работе (пыль, газ, вода)

· высокая плотность мощности

· отношение выходной мощности к размеру

· опасность утечки масла

· высокие расходы на установку

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

· общая используемая мощность

· интервалы технического обслуживания

· риск возникновения неисправности при перегрузке

· угроза безопасности любой электроустановки

Авторские права на эту статью принадлежат компании «ИНТЕРТУЛМАШ» (www.itmash.ru) — комплексного поставщика пневмодвигателей и другого промышленного оборудования на территории России.

По всем техническим и коммерческим вопросам, касаемых пневмодвигателей, Вы можете обращаться к специалистам компании «ИНТЕРТУЛМАШ».

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: