Пневмоапаратура: пневморозподілювачі, пневмоклапани

Розглядаючи управління пневматичними виконавчими механізмами, такими як пневмоциліндри, пневмомотори, поворотні пневмодвигуни і ін., можна виділити декілька видів дії на рух виконавчих органів: реверсування (зміна напряму руху на протилежний), початок і зупинка руху робочого органу; зміна швидкості; зміна зусилля, що розвивається пневмодвигуном.

Реверсування, пуск і зупинку пневмодвигунів виконується за допомогою направляючої пневмоапаратури до якої відносять: пневморозподілювачі зворотні пневмоклапани, пневмоклапани швидкого вихлопу, пневмоклапани послідовності. Основним елементом, за допомогою якого змінюють напрям руху пневматичного циліндра або мотора, є пневморозподілювач.

На рис. 55, а, б показаний спосіб реверсування поршневого пневмоциліндра двосторонньої дії за допомогою золотникового двохпозиційного пневморозподілювача з пневматичним управлінням. На рис. 55, а показано положення розподільного золотника 6 в корпусі 1, при якому стисле повітря з пневмолінії поступає в повітропровід 2 й затим в поршневу порожнину 3 пневмоциліндра. Одночасно штокова порожнина 4 цього циліндра з'єднується з атмосферою через повітропровід 5 і вихлопний отвір 7. Шток пневмоциліндру при цьому положенні розподільного золотника рухається зліва направо.

Для зміни напряму руху штока на протилежний необхідно подати через отвір 9 пневматичний сигнал в управляючу порожнину пневморозподілювача (рис. 55, б). При цьому стисле повітря через внутрішні канали розподільника з пневмолінії поступить в порожнину 4, а порожнина 3 пневмоциліндра з'єднається з атмосферою. При цьому змінюється напрям руху штока. Умовне позначення двухпозиційного п'ятилінійного пневморозподілювача з пневматичним управлінням показано на рис. 55, в.

Для реверсу штока необхідно подати сигнал в управляючу порожнину золотника. Це можна здійснити з допомогою двохпозиційного трилінійного пневматичного розподілювача з механічним управлінням і пружинним поверненням.

На рис. 55, г показана схема управління поворотно-поступальним рухом пневмоциліндра. На штоці 1 пневмоциліндра укріплений кулачок 2, який натискує на виступаючу частину 3 золотникового трилінійного розподілювача 4. Під дією кулачка

Рис. 55

стискається пружина 6. Стисле повітря з пневмолінії 5 через повітропровід 7 поступає в управляючу порожнину 8 п'ятилінійного пневморозподілювача. Золотниковий елемент 10 переміститься в крайнє праве положення оскільки права управляюча порожнина 11 за допомогою аналогічного трилінійного розподільника 12 з'єднається з атмосферою 13.

Шток 1 пневмоциліндра починає рухатися вліво, вивільнюючи шток 3. Шток 3 під дією пружини 6 підіймається вгору, з'єднавши порожнину 8 пневморозподілювача 9 з атмосферою. Золотниковий елемент 10 залишиться на місці («запам'ятає» команду), стримуваний від випадкових рухів тертям. Це положення золотника 10 зберігатиметься до тих пір, поки кулачок 2 не натискуватиме на виступаючу частину 13 золотника пневморозподілювача 12. Потім відбувається реверс штока 1.

Безперервний поворотно-поступальний рух можна перервати, якщо в пневмолінію 7 вбудувати аналогічний показаний на малюнку трилінійний розподільник, але з ручним

перемиканням з однієї позиції в іншу і фіксацією золотникового елементу в кожному з вказаних положень. Тоді одне яке-небудь положення золотника відповідатиме стану штока циліндра зупинки, а інше безперервному зворотно-поступальному руху пневмопривода.

Проте слід пям'ятати, що зупинка штока відбудеться в якому-небудь одному з крайніх положень штока пневмоцилінра. На рис. 55, д показано умовне зображення двух- позиційного трилінійного пневморозподілювача з механічним управлінням і пружинним поверненням.

Для зупинки пневмоциліндра в проміжному положенні застосовують трьохпозиційні п’ятилінійні пневморозподілювачі. На рис. 55, е показаний такий пневморозподілювач в середньому положенні, тобто в положенні зупинки пневмоциліндра. Цей стан створюється в результаті зняття пневматичних сигналів з обох порожнин управління 1 і 6 пневморозподілювача 12.

Золотниковий розподільний елемент 5 пневморозподілювача встановлюється в середнє положення пружинами 7 і 11. В результаті цього внутрішні канали пневморозподілювача виявляються роз'єднаними між собою. Стисле повітря в порожнинах 2 і 4 пневмоциліндра виявляється ізольованим від живлячої пневмолінії 9 і каналів 8 і 10, зв’язаних з атмосферою. Тиск в порожнинах пневмоциліндра вирівнюється і, якщо активні площі з двох сторін поршня 3 рівні, шток зупиняється.

Якщо тепер потрібно буде відновити рух штока, пневморозподілювач шляхом подачі пневматичного сигналу в його порожнину управління, наприклад праву порожнину 6, переводиться в ліве крайнє положення і тим самим з’єднує ліву порожнину 2 пневмоциліндра з живлячою пневмолінією 9, а праву порожнину 4 з каналом 8. Шток пневмоциліндра починає рухатися управо. На рис. 55, ж показаний п'ятилінійний трьохпозиційний пневморозподілювач в крайньому положенні, відповідному переміщенню штока керованого ним пневмоциліндра.

На рис. 55, з показано умовне зображення трьохпозиційного п'ятилінійного пневморозподілювача з «закритим центром» (тобто всі канали роз'єднані між собою) і двостороннім пневматичним управлінням. Зупинка пневмоциліндра з двостороннім штоком може бути проведена пневморозподілювачем з «відкритим центром» тобто коли всі канали сполучені між собою.

Зупинка пневмоциліндра в проміжному положенні може бути вирішена за допомогою двох двохпозиційних трилінійних пневматичних розподільників (рис. 55, и). Обидва пневморозподілювача 2 і 4 знаходяться в стані, коли пневматичні сигнали на входах 1 і 5 управління пневморозподілювачами 2 і 4 відсутні. Пневморозподілювачі знаходиться в положенні, яке вони приймають під дією пружин 7. Обидві порожнини пневмоциліндра сполучаються з атмосферою 6. Шток 3 пневмоциліндра нерухомий. Для поновлення руху необхідно подати пневматичний сигнал на один з входів 1 або 5 пневморозподілювачів 2. або 4. Живлення стислим повітрям здійснюється через канал 8.

Зовнішні пневмолінії - це повітропроводи і канали для проходу стислого повітря (у тому числі і отвори для зв'язку з атмосферою), що сполучаються в визначених поєднаннях при різних положеннях розподільного елементу. Число зовнішніх ліній визначає «лінійність» розподільника.

По числу фіксованих положень розподільного елементу розрізняють двох-, трьох- і багатопозиційні розподільники. Багатопозиційні, розподільники застосовують рідко. Найбільше розповсюдження одержали двохпозиційні розподільники, які можуть мати одностороннє і двостороннє управління.

Під одностороннім розуміють такий вид управління, при якому для перемикання розподільного елементу управляюча дія прикладається тільки до одного елемента і в одному напрямку; при цьому повернення в початкове положення відбувається після зняття управляючої дії під тиском механічної або пневматичної пружини. При двосторонньому управлінні, для того щоб розподільний елемент привести в заданий стан, необхідна управляючу дію прикласти до відповідного чутливого - елементу або змінити напрям дії.

Рис. 56

До двох- і трилінійних розподільників з одностороннім управлінням відносять «нормально закриті» (за відсутності управляючої дії живляче стисле повітря не проходить до вихідного каналу розподільника) і «нормально відкриті» - (за відсутності управляючої дії живляче стисле повітря проходить до вихідного каналу розподільника). Двохпозиційні розподільники можуть бути використані як елементи пам'яті в пневматичних схемах.

Важливою функціональною ознакою розподільників є вид управління. Классифікація видів управління приведена на рис. 56. Деякі конструктивні рішення різних видів управління трилінійним двухпозиційним клапаном пневморозподілювача приведені на рис. 57.

Рис. 57

Як розподільний елемент застосовують клапанний пристрій, циліндричний золотник, плоский золотник і кран. Схеми клапанних двохлінійних двохпозиційних пневморозпо-ділювачів показані на рис. 58, а; трьохлінійних – на рис. 58, б.

При натиску на штовхач 3 відсовується кулька 2, Виконуючий функцію клапана; і з'єднується вхід 1 клапанного розподільника з виходом 4. Зняття зусилля на штовхач 3 під дією пружини приводить кульку 2 в початкове положення. Пневморозподілювач пропускає стисле повітря чи ні. Трилінійний пневморозподілювач відрізняється від описаного вище тим, що в штовхачі 3 є отвори 5, які за відсутності механічної дії на штовхач сполучають з атмосферою вихідний отвір 4.

Рис. 58

Рис. 59

На рис. 59 показаний клапанний трилінійний двохпозиційний нормально закритий пневморозподілювач з електромагнітним управлінням (електропневмоклапан). Електричний сигнал подається в соленоїдну котушку 4. Магнітне поле, утворене цією катушкою, втягує сталевий стержень 3, який верхнім кінцем з м'яким ущільненням 6 закриє отвір 5, пов'язаний з атмосферою. Отвір 1 в корпусі 2 з'єднається з отвором 7 Положення включеного пневморозподілювача показано на рис. 59, б. При знятті електричного сигналу зникає магнітне поле і стержень 3 під дією пружини нижнім кінцем з ущільненням 8 закриє прохід для стислого повітря з отвору 1 до отвору 7.

Така конструкція забезпечує високу швидкодію пневморозподілюва-ча до 1500 перемикань за 1 хв. Потужність електричного сигналу складає 5...10 Вт; діаметр отвору в сідлах не більше 1,5 мм. Такий тип пневморозподілювача використовують як управління для пневматичних розподільників з діаметром умовного проходу 10…40 мм.

У розподілювачах з плоским золотником (рис. 60) потоки стислого повітря розподіляються парою плоский золотник 1 - плита 2. Причому отвори для проходу повітря виведені на плоску, ретельно оброблену поверхню плити, по якій переміщаються золотник 1 з канавкою, попарно сполучаючий між собою ці отвори.

Золотник переміщається щодо площини з отворами за допомогою приводу, частіше пневматичного (поршень 3), хоча для розподільників малого розміру використовують ручне, механічне і інші види управління.

У кранах розподільниках найбільше поширення набув плоский поворотний золотник 1 (рис. 61). Звичайно розподільники кранів мають ручне управління. На рис. 61, б показана схема з'єднання отворів в трьох положеннях рукоятки розподільника крана.

Зворотні пневмоклапани призначені для пропускання стислого повітря тільки в одному напрямі (рис. 62). Клапан 3 знаходиться в корпусі 2 і у вільному стані притискається пружиною 4 до сідла (прохід від отвору 5 до отвору 1 закритий). При подачі повітря у отвір 1 клапан 3 відсовується від сідла, відкриваючи прохід до отвору 5.

Рис. 61

Клапан швидкого вихлопу (рис. 63) служить для підвищення швидкодії пневмоприводів шляхом зменшення опору вихлопної лінії. Вживання такого клапана (рис. 63, в) забезпечує збільшення швидкості втягування штока пневмоциліндра 1 під дією пружини. При включенні пневморозподілювача 5 стисле повітря проходить через клапан швидкого вихлопу 3, який пропускає його в поршневу порожнину циліндра по трубопроводу 2, забезпечуючи переміщення поршня вліво.

При виключенні пневморозпо-ділювача 5 тиск в трубопроводі 4 падає, клапан швидкого вихлопу перемикається, забезпечуючи випуск повітря з порожнини пневмоциліндра в атмосферу, минувши трубопровід 4 і пневморозподілювач 5.

Рис. 62

Рис. 63

На рис. 63, а показана схема клапана швидкого вихлопу. Отвір 2 клапана приєднується до порожнини циліндра. Стисле повітря від розподільника підводиться до отвору 1. Отвір 3 з'єднується з атмосферою. На рис. 63, а показано положення клапана швидкого вихлопу при наповненні порожнини пневмоциліндра стислим повітрям. На рис. 63, б показано положення клапана при швидкому спорожненні цієї ж порожнини циліндра.

Рис. 62

Пневмоклапани послідовності призначені для контролю робочого циклу по тиску (різниці тиску) в пневматичних системах управління шляхом подачі пневматичного сигналу при зростанні контрольованого тиску (різниці тисків) до заданої величини. Такі клапани застосовують також для перемикання пневматично керованих вузлів в системах, коли не можна використовувати кінцеві вимикачі (наприклад при змінній довжині ходу поршня).

На рис. 64 приведена конструкція активного клапана послідовності. Щоб уникнути помилкового сигналу до початку і при русі поршня циліндра, передбачений диференціальний поршень 2, порожнини якого з’єднуються з напірною (отвір Ц_н) і вихлопний (отвір Ц_в) порожнинами циліндра. Оскільки до початку руху і при русі поршня циліндра різниця тиску в його порожнинах менше, ніж після закінчення ходу, диференціальний поршень 2 надійно утримується у верхньому положенні пружиною 3, що настроюється гвинтом 5, і тиском у вихлопній порожнині, діючим на велику площу поршня 2.

Рис. 64

Після проходу поршня циліндра в крайнє положення і його останови тиск в напірній порожнині стає рівним тиску в магістралі, а у вихлопній порожнині - атмосферному. Внаслідок цього поршень 2, долаючи дію пружини 3, переміщається вниз і через штов

Рис. 65

хач 4 переміщає клапан 1, тим самим сполучаючи його вихід О з каналом живлення П. На виході утворюється пневматичний сигнал, який може використовуватися для реверсу цього пневмоциліндра або управління роботою інших елементів схеми.

Дата добавления: 2014-12-16