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,
· пищевая промышленность,
· судостроение,
· использование под водой,
· бумажная промышленность,
· литейные, металлургические заводы и электростанции,
· машиностроение,
· пневматические инструменты
· и прочие.
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
Плюсы
· можно нагружать до полного останова
· защищен от перегрузок
· увеличение момента при монтажной нагрузке
· низкие расходы на установку
· простое техническое обслуживание
· взрывозащищенный
· безопасен в работе (пыль, газ, вода)
· небольшой вес и маленький размер
· высокая плотность мощности
· можно стерилизовать
Минусы
· общая используемая мощность
· уровень шума
· интервалы технического обслуживания
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ
Плюсы
· можно нагружать до полного останова
· защищен от перегрузок
· безопасен в работе (пыль, газ, вода)
· вес
· высокая плотность мощности
· отношение выходной мощности к размеру
Минусы
· опасность утечки масла
· необходима гидроустановка
· высокие расходы на установку
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ
Плюсы
· цена
· общая используемая мощность
· уровень шума
· интервалы технического обслуживания
· возможность настройки
Минусы
· риск возникновения неисправности при перегрузке
· угроза безопасности любой электроустановки
· большой вес
· большой размер
©ИНТЕРТУЛМАШ
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".
Материалы статьи могут копироваться и использоваться только с письменного разрешения руководства компании «ИНТЕРТУЛМАШ» (контактный e-mail: [email protected]).
www.infox.ru
С 2000 года в Мехико и Париже активно используются современные городские автомобили с пневмодвигателями. А впервые такие устройства появились еще в конце 19 века.
Первые пневмодвигатели
В конце 19-го века во французском городе Нант был запущен первый в мире трамвай, работающий на энергии сжатого воздуха. Позже аналогичное транспортное средство пытались сконструировать в середине 30-х годов в США. Принцип устройства его пневмодвигателя был прост – струя воздуха попадала в импровизированную турбину, вал которой крепился к колесу и тем самым вращал его. Испытания показали, что энергия сжатого воздуха куда меньше, чем у сгораемого бензина, поэтому такие пневмодвигатели не прижились.
В 1978 году австралийский автоконструктор Анджело Ди Пьетро создал принципиально новый пневмодвигатель. В нем было несколько камер для подачи сжатого воздуха, который выталкивали поршни. Те, в свою очередь ритмично давили на ротор, вращающийся при помощи системы колесиков вокруг центрального вала. Данный двигатель оказался очень легким и компактным, что позволило установить его непосредственно на колеса автомобиля. А еще он позволял выдавать максимальный крутящий момент на любых оборотах, поэтому не нуждался в коробке передач.
Чуть позже, в конце 80-х годов, в СССР был создан свой пневмодвигатель, автором которого стал Николай Пустынский – главный конструктор Заволжского моторного завода. На 95% он был аналогичен стандартному ДВС, только вместо парогазовой смеси в камеру сгорания подавался сразу сжатый воздух под давлением 300 атм., который и давил на поршни. Такой двигатель был очень дешев и практичен, но слабо подходил для крупных автомобилей, поэтому он нашел свое применение только в небольших пневмокарах, использующихся внутри предприятий.
Система MDI
В 1991 году инженер-испытатель Гай Негре основал свою компанию MDI(Motor Development Internation), которая стала заниматься разработкой и выпуском принципиально нового типа пневмодвигателя. Он состоит из двух цилиндров с поршнями, соединенных сферической камерой. Воздух засасывается в первый цилиндр, уплотняется и нагревается под давлением поршня, после чего попадает в сферическую камеру. Там он смешивается с холодным сжатым воздухом из баллона и полученная смесь поступает во второй цилиндр. Она очень быстро расширяется и давит на поршень, который вращает коленвал.
Первым полностью успешным проектом стал пневмомобиль Airpod, оснащенный стеклопластиковым кузовом и 80-кг баллонами со сжатым воздухом, запаса которого ему хватало на 200 км пути со скоростью до 60 км/ч. Такие авто активно используются в качестве такси в Мехико, а их более современный вариант под названием CityCat уже покоряет улицы Парижа.
zaryad.com
Пневмодвигатель (от греч. pnéuma — дуновение, воздух), пневматический двигатель, пневмомотор — энергосиловая машина, преобразующая энергию сжатого воздуха в механическую работу.
По принципу действия обычно различают объёмные и турбинные пневмодвигатели. По направлению движения — линейные (поршневые, баллонные, мембранные и другие) и поворотные (поршневые и лопастные).
В объёмных пневмодвигателях механическая работа совершается в результате расширения сжатого воздуха в цилиндрах поршневой машины, в турбинных — в результате воздействия потока воздуха на лопатки турбины (в первом случае используется потенциальная энергия сжатого воздуха, во втором — кинетическая энергия).
Наибольшее распространение получили объёмные пневмодвигатели (поршневые, ротационные и камерные (баллонные)).
Пневматические двигатели, и в частности, пневмоцилиндры, по своему принципу действия идентичны соответствующим гидравлическим двигателям. Одна из разновидностей пневмоцилиндров — мембранные пневмоцилиндры. Мембранные пневмоцилиндры принадлежат к пневмодвигателям с линейным возвратно-поступательным движением выходного звена — штока.
Мембранный пневмоцилиндр: 1-Диск мембраны; 2-Рабочая камера; 3-Корпус; 4-Шток; 5-Пружина В сравнении с поршневыми пневмоцилиндрами они проще в изготовлении из-за отсутствия точных посадок контактных поверхностей, имеют высокую герметичность рабочей камеры, не требуют смазки и качественной очистки сжатого воздуха. Недостатки этого вида пневмодвигателей: ограниченность длины хода, переменное выходное усилие, зависящее от прогиба мембраны.
Наиболее распространены мембранные пневмоцилиндры одностороннего действия с возвратной пружиной. Используются в оборудовании, где требуются значительные усилия при относительно малых перемещенниях (зажатие, фиксация, переключение, торможение и т. д.).
Пневмодвигатели применяются в приводах различных пневмоинструментов, обеспечивающих безопасность работы во взрывоопасных местах (со скоплением газа, угольной пыли), в среде с повышенным содержанием влаги.
wikiredia.ru
То, что пневмомобили смогут стать полноценной заменой бензиновому и дизельному транспорту, пока вызывает сомнения. Однако у двигателей, работающих на сжатом воздухе есть свой безусловный потенциал.
В традиционном понимании пневмодвигатель — это машина, с помощью которой энергия сжатого воздуха превращается в механическую работу. Прежде всего, это основа для некоторых строительных инструментов, но пневматический привод широко применяется и в автомобилестроении. В основном в качестве привода тормозной системы грузовых машин. Но идея о том, что двигатель на сжатом воздухе способен в одиночку передвигать автомобиль, волнует умы конструкторов уже давно.
Впервые в роли двигателя пневматический привод выступил еще в конце 19-го века. Тогда во французском городе Нант на линию общественного транспорта был выпущен трамвай, который приводился в движение энергией сжатого под высоким давлением воздуха. Первый экспериментальный легковой «воздушный» автомобиль был представлен в Лос-Анджелесе в 1932 году. К этой разработке быстро охладели, поскольку об экологии тогда мало кто задумывался, тем более что пневмодвигатели с бензиновыми моторами тогда конкурировать не могли. Прямо скажем, не могут и сейчас…
В конце семидесятых годов двадцатого столетия австралийский изобретатель Анджело Ди Пьетро создал принципиальной новый пневматический двигатель для автомобиля. Здесь нет цилиндров и поршней. Вместо этого в корпусе вращается кольцо, которое внутри опирается на специальные ролики, закрепленные на валу. За распределение воздуха по камерам, образованным лепестками, отвечает специальная система. Таким образом, изменяя свой объем, камеры вращают ротор, который в свою очередь предает усиление на колеса.
Двигатель Анджело Ди Пьетро имеет ряд преимуществ. Он легок и прост в конструкции: компактные пневмомоторы можно установить непосредственно на колеса. Кроме того, благодаря его способности выдавать свой максимальный крутящий момент на самых низких оборотах, отпадает необходимость в коробке передач.
В конце восьмидесятых главный конструктор Заволжского моторного завода Н. Пустынский разработал свой пневматический двигатель для автомобиля. Главное отличие этого мотора от похожих разработок заключалось в том, что Пустынский создал пневмодвигатель из обычного ДВС с сохранением 95% его деталей.
Общий принцип был сохранен. Сжатый под давлением 300 бар воздух подается в рабочую камеру, где расширяясь, толкает поршень и выходит наружу. Однако у автомобилестроителей двигатель на сжатом топливе по ряду причин большого интереса не вызвал, и сенсации не случилось. Но пневматическая установка применение все же нашла. На некоторых промышленных предприятиях электрокары были заменены дешевыми и практичными пневмокарами, оснащенные двигателями Пустынского.
До 1991 года инженер-испытатель Гай Негре был одним из ведущих конструкторов двигателей в Формуле-1. Каким образом идея о двигателе на сжатом воздухе заинтересовала этого человека? Возможно пригодился опыт в авиации, где большинство механизмов работают по принципу «обратный компрессор», а может будучи конструктором «Королевской гонки» и наблюдая за работой воздушной турбины, раскручивающей двигатель болида, он понял, какая большая энергия может храниться в баллонах со сжатым воздухом.
Чтобы превратить пусковой режим пневматического привода в рабочий, было потрачено более 10 лет. Основанная с группой единомышленников компания стала называться Motor Development Internation. Ее первоначальный проект не был пневмомобилем в полном смысле этого слова. Первый двигатель Гая Негре мог работать не только на сжатом воздухе, но также на природном газе, бензине и дизеле. В моторе MDI процессы сжатия, воспламенения горючей смеси, а также сам рабочий ход проходят в двух цилиндрах разного объема, соединяющихся меж собой сферической камерой.
Испытывали силовую установку на хетчбэке Citroen AX. На низких скоростях (до 60 км/ч), когда потребляемая мощность не превышала 7 кВт, автомобиль мог передвигаться только на энергии сжатого воздуха, но при скорости выше указанной отметки силовая установка автоматически переходила на бензин. В этом случае мощность двигателя вырастала до 70 лошадиных сил. Расход жидкого топлива в шоссейных условиях составил всего 3 литра на 100 км — результат, которому позавидует любой гибридный автомобиль.
Однако команда MDI не стала останавливаться на достигнутом результате, продолжив работу над усовершенствованием двигателя на сжатом воздухе, а именно над созданием полноценного пневмомобиля, без подпитки газового или жидкого топлива. Первым стал прототип Taxi Zero Pollution. Этот автомобиль «почему-то» не вызвал интерес у развитых стран, в то время сильно зависящих от нефтяной промышленности. Зато Мексика заинтересовалась этой разработкой, и в 1997 году заключила договор о постепенной замене таксопарка Мехико (одного из самых загрязненных мегаполисов мира) на «воздушный» транспорт.
Следующим проектом стал тот самый Airpod с полукруглым стеклопластиковым кузовом и 80-килограммовыми баллонами со сжатым воздухом, полный запас которых хватал на 150-200 километров пути. Однако полноценным серийным пневмомобилем стал проект OneCat — более современная интерпретация мексиканского такси Zero Pollution. В легких и безопасных карбоновых баллонах под давлением в 300 бар может храниться до 300 литров сжатого воздуха.
Принцип работы двигателя MDI следующий: в малый цилиндр засасывается воздух, где он сжимается поршнем под давлением 18-20 бар и разогревается; подогретый воздух идет в сферическую камеру, где смешивается с холодным воздухом из баллонов, который мгновенно расширяясь и нагреваясь, увеличивает давление на поршень большого цилиндра, передающего усилие на коленвал.
Скептики считают пневмомашины неэффективным транспортным средством. В сравнение с традиционными автомобилями, это действительно так. Но перспектива у двигателей на сжатом воздухе все-таки есть. Во-первых, они могут успешно применяться в качестве движущей силы для муниципального и промышленного транспорта. Кроме того, пневмодвигатели могут выступать в роли помощника в гибридных системах. Так вышеописанные разработки дали толчок появлению нового типа транспортного средства — PHEV (pneumatic-hybrid electric vehicle), в котором пневматический привод сочетается с современным электродвигателем.
Сегодня MDI возвращается к началу своих разработок, когда использовался универсальный двигатель, способный работать не только на воздухе, но также на жидком и газообразном топливе. Французы оснастили похожей установкой рабочий прототип CityCat — автомобиль на сжатом воздухе, который стал ближе всех к массовому производству.
ecoconceptcars.ru
Cтраница 1
Пневматический двигатель имеет габариты во много раз меньше, чем обычный электродвигатель той же мощности. [1]
Пневматический двигатель ( рис. 55) служит для придания возвратно-поступательного движения штоку насоса высокого давления. Двигатель вместе с насосом высокого давления и пневматической мешалкой размещен на крышке бака для лакокрасочного материала. Крышка к баку крепится при помощи накидных замков. [2]
Пневматические двигатели, предназначенные для преобразования энергии сжатого воздуха в механическую работу. Пневмодвигатели могут быть вращательного ( пневмомоторы), прямолинейного ( пневмоцилиндры и мембранные аппараты) и поворотного движения. [3]
Пневматический двигатель применяют как исполнительный механизм и как устройство для преобразования информации. [4]
Пневматические двигатели применяются ротационные и турбинные. [5]
Пневматический двигатель имеет золотниковый механизм, при помощи которого сжатый воздух поступает попеременно в правую и левую полости цилиндра, заставляя поршень совершать возвратно-поступательное движение. Когда поршень с плунжером движется вправо, под плунжером создается разрежение, и смазка через открывшееся отверстие наполняет гильгу. При движении поршня в обратном направлении плунжер нагнетает смазку через клапан 18, раздаточный шланг и наконечник в соответствующую масленку. [7]
Пневматические двигатели очень чувствительны к изменению расхода воздуха. Значительное влияние на работу двигателя оказывает противодавление воздуха на выходе: чем больше противодавление, тем меньше расход воздуха при постоянном давлении на входе; при этом снижаются также число оборотов и мощность, развиваемая двигателем. Недостатком пневматических двигателей является также большой шум при работе. [8]
Пневматический двигатель, спаренный с центробежным насосом. К этим насосам относятся погружной пневматический насос НПП-1М [3], насосы фирмы Ингерсол-Рэнд и др. Схема насоса НПП-1М показана на фиг. [9]
Пневматический двигатель рассчитан а длительную и безотказную работу. Ротор вращается на специальных шарикоподшипниках; он снабжен пятью лопатками, расположение которых обеспечивает хорошее трогание с места при любом угловом положении ротора. [10]
Пневматические двигатели для ручных машин - встроенного типа и являются неотъемлемой частью самой ручной машины. [11]
Пневматические двигатели в качестве привода для развальцовки имеют ряд важных преимуществ перед электродвигателями: большую безопасность, например, при развальцовке труб внутри аппаратов, нечувствительность, к перегрузкам, возможность продолжительного режима работы в условиях частых пусков и реверсов, благодаря чему максимальная частота враше-ния шпинделя достигает 2700 об / мин, тогда как у электроприводных развальцовочных машин она не превышает 1600 об / мин, способность работать во взрывоопасных местах, в сырых и запыленных помещениях, меньшие габаритные размеры и массу, большую мобильность. Характеристика пневматических двигателей весьма мягкая, причем частота вращения на пониженных нагрузках почти вдвое больше, чем на максимальных нагрузках. Это обеспечивает высокую приспособляемость пневмодвигателей к действию нагрузок при развальцовке, которые на стадии I процесса ( 70 - 80 % продолжительности всего цикла) не превышают 20 - 30 % максимальной величины. Значительные сложности вызывает автоматизация управления пневмоприводом. [12]
Пневматические двигатели работают на сжатом воздухе давлением 0 3 - 0 6 МПа. Сжатый воздух поступает на приводы от общего блока питания, который состоит из аппаратуры подготовки воздуха и редуктора. Подготовка воздуха заключается в его очистке от влаги и механических примесей и внесении распыленного масла для смазки трущихся поверхностей в двигателе. Редуктор обеспечивает поддержание определенного давления воздуха на входе привода. [13]
Пневматический двигатель, управляемый рукояткой пускового крана-регулятора, вращает вал, расположенный внутри пустотелой оси барабана. Через пару цилиндрических шестерен, расположенных в корпусе опоры, вращение передается промежуточному валу, на конце которого имеется шестерня, вращающая барабан с внутренними зубьями. [14]
Пневматические двигатели отличаются теми же достоинствами, что гидравлические, однако мощность, достигаемая с их помощью, ниже. Оба типа двигателей пригодны для работы в условиях особо неблагоприятных по взрывоопаспости, что позволяет отказаться от применения дорогостоящих защищенных двигателей. [15]
Страницы: 1 2 3 4 5
www.ngpedia.ru
В современной технике наряду с объемными гидроприводами широко применяют объемные пневмоприводы. Объемным пневмоприводом называют совокупность устройств, в число которых входит один или несколько пневматических двигателей, предназначенных для приведения в движение механизмов и машин посредством использования энергии сжатого газа. Так как рабочим телом в пневмоприводе является сжатый газ (воздух), то расчет его основывается на законах термо- и газодинамики.
***
Пневмопривод надежен и долговечен, быстро действует (срабатывает), прост и экономичен в эксплуатации, так как отработавший воздух выходит непосредственно в атмосферу. Использование воздуха в качестве рабочего тела положительно сказывается на стоимости эксплуатации таких приводов. Кроме того, скорость движения рабочих органов в пневмоприводах значительно больше, чем в гидроприводах.
Немаловажен и экологический фактор в сравнении двух типов приводов - гидравлического и пневматического. Пневматический привод несравненно меньше загрязняет окружающую среду, чем гидравлический, допускающий возможность утечки масел и рабочих жидкостей на почву и в воду.
К недостаткам пневмоприводов можно отнести сравнительно низкий КПД, недостаточную плавность и точность хода исполнительных органов без специальных дополнительных устройств, что связано со способностью газов сжиматься. Некоторая запоздалость срабатывания пневматических приводов даже легла в основу шутки водителей грузовиков, оборудованных пневмотормозами: "КамАЗ сначала задавит курицу на дороге, а после этого говорит ей "Кыш-ш-ш!". К отрицательным свойствам пневмоприводов следует отнести, также, появление конденсата в рабочем веществе при использовании в качестве такового атмосферного воздуха. Влага (водяные пары), присутствующая в воздухе скапливается в пневмоприводе и может вызывать неисправности и сбои в его работе.
***
По конструкции и принципу работы элементы пневматического привода подобны (за исключением источников питания) соответствующим элементам гидравлического привода, а часто в обоих применяются одни и те же элементы.
Различают двухпозиционные и многопозиционные пневмоприводы. Двухпозиционный пневмопривод характерен тем, что шток исполнительного поршня может занимать только два крайних положения. Такие приводы применяются, например, в зажимных и подающих устройствах, пневматических ножницах для резки металла, в пневмоприводных прессовых установках и подобных механизмах, где от рабочего органа требуется только два крайних перемещения.
Многопозиционный (следящий) пневмопривод позволяет исполнительному органу занимать не только крайние положения, но и любое промежуточное положение. Такие приводы применяются в системах управления многих машин, в том числе и автоматизированных. Все элементы пневмопривода делятся на две основные группы (помимо источников питания - компрессоров): пневматические двигатели (пневмодвигатели) и управляющие устройства.
***
Пневматические двигатели – это устройства, предназначенные для преобразования энергии сжатого воздуха в механическую работу. Пневмодвигатели могут быть вращательного действия (пневмомоторы), прямолинейного (пневмоцилиндры и мембранные аппараты) и поворотного движения.
Пневмомоторы подразделяют на пластинчатые и шестеренчатые. Наиболее широкое применение в машиностроении получили пластинчатые пневмомоторы.
Пневмомоторами оснащают ручные дрели и ручные высокооборотные шлифовальные машины. 
Основными достоинствами инструментов с пластинчатыми пневмомоторами являются безопасность их эксплуатации, простота конструкции, сравнительно низкая стоимость.
Частоту вращения ротора превмомотора регулируют изменением расхода сжатого воздуха с помощью дроссельных устройств, подключаемых в питающую магистраль.
Крутящий момент регулируют изменением давления при помощи регуляторов (понижающих или повышающих редукторов).
Пневмоцилиндры обычно используют для получения линейных или небольшой величины угловых перемещений. Если требуется получать возвратно-поворотные движения приводимых узлов на угол, меньший 360˚, то иногда применяют моментные (лопастные или поршневые) пневмоцилиндры.
Мембранные аппараты широко используют, когда требуется небольшой ход исполнительных механизмов при малом давлении (обычно не более 1 МПа). Они выполняют роль как исполнительного механизма, так и чувствительных элементов. Мембранные аппараты выгодно отличает простота устройства и хорошая герметизация объемов рабочих камер.
***
Пневматические управляющие устройства предназначены для распределения потоков воздуха и управления пневматическими двигателями. В качестве управляющих пневматических устройств широко применяют распределительные клапаны, струйные трубки, сопла-заслонки и золотники.
Распределительные клапаны применяют для распределения воздуха. По принципу действия они подразделяются на клапаны однопозиционные и двухпозиционные; по способу включения – с ручным, электромагнитным и электропневматическим включением; в зависимости от воздействия включающих устройств – прямого и непрямого действия. Однопозиционные клапаны применяют для пневмоцилиндров одностороннего действия, а двухпозиционные – для пневмоцилиндров двустороннего действия.
Струйные трубки обычно применяют в пневматических приводах небольшой мощности и сравнительно невысокого быстродействия.
Сопла-заслонки применяют в пневматических приводах, работающих при высоких температурах рабочего тела (обычно генераторного газа). Это обусловливается пониженной чувствительностью сопл-заслонок к содержанию твердых частиц в газах.
Золотники – наилучшие управляющие устройства пневматических приводов, в которых в качестве рабочего тела используется чистый воздух. Подобно гидравлическим, пневматические золотники могут быть цилиндрическими и плоскими, одно-, двух- и четырехщелевыми, с ручным, пневматическим, электрическим или электропневматическим управлением.
***
"Мягкотелость" пневматических приводов, особенно проявляющаяся в результате действия переменных нагрузок, накладывает некоторые ограничения на применяемость "чистой" пневматики в качестве привода рабочих органов машин и механизмов. Чтобы избежать этого недостатка, присущего пневмоприводам, используют комбинацию объемных приводов - пневматического и гидравлического. Такой "гибридный" привод может быть выполнен по двум схемам - управляющим звеном является пневматика, а исполнительным - гидравлика, либо (что бывает чаще) наоборот - гидравлика управляет пневматическим приводом.
Пневмогидравлические приводы являются весьма эффективным средством подвода большой мощности к исполнительному органу, поскольку при этом используется дешевая и доступная энергия сжатого воздуха, позволяющая при относительно невысоких давлениях в системе получать на выходе значительную механическую энергию. Кроме того, использование пневматики, как усилителя для гидравлического привода, позволяет устранить такой недостаток пневматического привода, как его "податливость", обусловленную большой сжимаемостью газов по сравнению с жидкостями. Если же управление пневматикой в следящих пневмоприводах "поручается" гидравлике, то исключается инерционность подачи команд приводу, имеющую место в пневматических управляющих устройствах, опять же, из-за сжимаемости газов.
Пневмогидравлические приводы по сравнению с гидравлическими имеют ряд существенных преимуществ:
Пневмогидравлические приводы находят применение в металлообрабатывающих производствах (различные приводы механизмов станков, подающие устройства и т. п.), в различных системах автомобильной, дорожной и сельскохозяйственной техники (пневмогидроусилители сцепления - ПГУ, рулевого управления, вакуумные и пневматические усилители гидравлических тормозных приводов и т. п.), а также во многих других областях машиностроения и промышленного производства.
***
Жидкость и ее свойства
k-a-t.ru
ОП ИСАНИЕ
ИЗОВЕЕтЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик ()935635 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 28. 07. 80 (21) 2964051/25-06 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет (5l)M. Кл.
F 01 В 29/02
Гооударстввниый комитет
СССР по делам изобретений и открытий
Опубликовано 15. 06. 82. Бюллетень ¹ 22
Дата опубликования описания 15.06.82 (53) УДК 621 512 (088. 8) 1
И.A.Козловский, 6.К.Хмельницкий и т..В.Васйльев
1, Симферопольское научно-производственное объединение
"Пневматика" (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) ПОРШНЕВОЙ ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ
Изобретение относится к пневматическим исполнительным устройствам и касается поршневых пневматических двигателей.
Наиболее близким к предлагаемому является поршневой пневматический двигатель, содержащий цилиндр, имею.щий днище и крышку с отверстием для подвода рабочей среды, и установленный в цилиндре подпружиненный поршень со штоком(1).
Недостатки данного поршневого пневматического двигателя - сложность конструкции и низкие эксплуатационные характеристики.
Цель изобретения - упрощение конструкции и улучшение эксплуатационных характеристик. ф казанная цель достигается тем, что в крышке выполнена сообщенная с отверстием кольцевая конусообразная щель с вершиной конуса, обращенной в сторону, противоположную поршню, а в стенке и днище цилиндра — окна, сообщающие внутреннюю полость последнего с атмосферой.
На фиг. 1 схематически изображен описываемый поршневой пневматический двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 - вид А на фиг.1; на фиг. 3 - вид Б на фиг.1.
Описываемый поршневой пневматический двигатель содержит цилиндр 1, имеющий днище 2 и крышку 3 с отверстием 4 для подвода рабочей среды и установленный в цилиндре 1 подпружиненный поршень 5 со штоком 6.
При этом в крышке 3 выполнены сообщенная с отверстием 4 кольцевая конусообразная щель 7 с вершиной кону" са, обращенной в сторону противоположную поршню 5, а в стенке 8 и днище 2 цилиндра 1 выполнены окна 9, сообщающие внутреннюю полость последнего с атмосферой. Поршень 5 поджимается к днищу 2 пружиной 10.
Поршневой пневматический двигатель работает следующим образом.
Формула изобретения
Вид 4
3 9356
В начальном положении поршень 5 поджат пружиной 10 к днищу 2 цилиндра 1, При подаче рабочей среды под определенным давлением через отверстие 4 происходит истечение струи газа через кольцевую конусообразную щель 7. Образующееся при этом между поршнем 5 и крышкой 3 разреже" ние создает на поршне 5 определенный перепад давления, под действием ко- 1ô торого поршень 5, преодолевая сопротивление пружины .10, притягивается к крышке 3, увлекая за собой шток 6.
3а счет наличия постоянного истечения рабочей среды через щель 7, взаимодействие поршня 5 с крышкой 3 происходит мягко, без жесткого соударения. После перекрытия поршнем 5 кольцевой конусообразной щели 7 пружина 10 возвращает его в первоначальное положение и цикл повторяется.
Таким образом, выполнение в крышке цилиндра кольцевой конусообразной щели с вершиной конуса, обращенной в сторону, противоположную поршню, а в стенке и днище цилиндра " окон, сообщающих внутреннюю полость цилиндра с атмосферой, обеспечивает упрощение конструкции и улучшение эксплуатационных характеристик двигателя.
Поршневой пневматический двигатель, содержащий цилиндр, имеющий днище и крышку с отверстием для подвода рабочей среды, и установленный в цилиндре подпружиненный поршень со штоком, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и улучшения эксплуатационных характеристик, в крышке выполнена сообщенная с отверстием кольцевая конусообразная щель с вершиной конуса, обращенной в сторону, противоположную поршню, а в стенке и днище цилиндра - окна, сообщающие внутреннюю полость последнего с атмосферой.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Солодовников В.В. Устройства и элементы систем автоматического регулирования и управления. Кн. 3:
Исполнительные устройства и сервомеханизмы. М., "Машиностроение", 1976, с. 518, рис. Х1. 3б.
935635 вид Б
Составитель В.Федоров техред Ж. Кастевич Корректор Л Бо ан
Редактор Л.Авраменко
Тираж 539 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 4178/36
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Похожие патенты:
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к конструкции вакуумного двигателя и способу его работы
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к двигателям внешнего сгорания
Тепловая машина предназначена для преобразования энергии тепловых отходов на тепловых электростанциях в механическую энергию с целью вторичной выработки электроэнергии. Тепловая машина содержит основание, цилиндры с поршнями, вал отбора мощности, низкотемпературный источник тепловой энергии и холодильник. В рабочие полости цилиндров залита легкоиспаряющаяся жидкость. Цилиндры прикреплены к паре звеньев ряда замкнутых эквидистантных цепей и образуют трассы из четырех или более таких рядов, сдвинутых относительно друг друга на одну четверть шага ряда цилиндров. На штоках поршней имеются зацепы. На крышке каждого цилиндра на шарнире укреплен рычаг с упором от пружины конца рычага в шток поршня и роликом на другом его конце напротив копира, установленного на основании в каждом ряду трассы цилиндров, с возможностью одностороннего закрепления рычагом и открепления копиром штока поршня, на конце которого имеется коромысло. Напротив концов коромысла на основании установлены шарнирно два крючкообразных анкера с возможностью закрепления концов коромысла крючками анкеров. Каждая пара цепей, на которых прикреплены цилиндры, входит в зацепление с приводными звездочками общего вала отбора мощности и холостыми звездочками трассы, имеющей две ниспадающие петли из рядов цилиндров, одна из которых погружена в источник тепловой энергии, например в емкость с горячей водой, а другая - в холодильник, например в емкость с холодной водой. Предлагаемая машина имеет ряд положительных особенностей преобразования энергии тепловых отходов, рассеянных в большой массе низкотемпературного теплоносителя, в механическую энергию, которые позволяют эффективно использовать эту энергию для выработки электроэнергии. Позволит сократить потребность в теплоносителях, а также сократить потребление электроэнергии от внешних поставщиков на предприятиях, где образуется большая масса низкотемпературных отходов. 5 ил.
Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к объемным тепловым машинам, преобразующим тепло нагретых газов в механическую работу. Техническим результатом является повышение КПД теплового двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что расширительный цилиндр связан с источником горячего газа при помощи входного трубопровода с клапаном и с промежуточным цилиндром при помощи перепускного канала с клапаном, промежуточный цилиндр связан с камерой охладителя при помощи соединительного канала с выпускным клапаном, а камера охладителя сообщена с атмосферой при помощи выпускной трубы с клапаном сброса отработавших газов. Клапан входного трубопровода открыт во время такта расширения при перемещении поршня расширительного цилиндра от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ) при закрытом перепускном клапане, перепускной клапан открыт в конце такта расширения при закрытом клапане впускного трубопровода с возможностью перепуска расширившегося газа из расширительного цилиндра в камеру охладителя через перепускной канал и соединительный канал с открытым в нем выпускным клапаном при положении поршня промежуточного цилиндра в районе своей ВМТ и продолжения расширения газа в камере охладителя с последующим выбросом отработавших газов в атмосферу через клапан сброса и выходную трубу. При перемещении поршня расширительного цилиндра от ВМТ остатки расширившегося газа перепускаются из расширительного цилиндра в промежуточный цилиндр при закрытом выпускном клапане и закрытом клапане сброса, камера охладителя снабжена теплообменником с возможностью отбора тепла от оставшегося в ней расширившегося газа до состояния его разрежения, и при перемещении поршня промежуточного цилиндра от своей НМТ выпускной клапан открыт с возможностью сообщения промежуточного цилиндра с камерой охладителя и перемещения поршня промежуточного цилиндра к ВМТ под действием разрежения, созданного в камере охладителя. Устройство позволяет преобразовать максимально возможное количество тепла в полезную работу за счет использования обратного термодинамического процесса. 4 ил.
Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания с продолженным расширением и утилизацией тепла продуктов горения. Техническим результатом является повышение КПД теплового двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что машина содержит два рабочих цилиндра с размещенными в них рабочими поршнями, промежуточный цилиндр с размещенным в нем расширительным поршнем, камеру охладителя. Рабочие поршни расположены в цилиндрах синфазно и в противофазе с расширительным поршнем, в рабочих цилиндрах осуществляется четырехтактный рабочий процесс со сдвигом на 360 градусов угла поворота вала. Каждый рабочий цилиндр связан с промежуточным цилиндром при помощи перепускного канала с перепускным клапаном, промежуточный цилиндр связан с камерой охладителя при помощи соединительного канала с выпускным клапаном, а камера охладителя сообщена с атмосферой при помощи выпускной трубы с клапаном сброса отработавших газов, причем один из перепускных клапанов открыт в конце такта расширения с возможностью перепуска расширившихся продуктов сгорания из одного из рабочих цилиндров в камеру охладителя через перепускной канал и соединительный канал с открытым в нем выпускным клапаном при положении расширительного поршня в районе ВМТ и продолжения расширения продуктов горения в камере охладителя с последующим выбросом отработавших газов в атмосферу через клапан сброса и выходную трубу. При перемещении рабочего поршня от НМТ после такта расширения остатки продуктов горения перепускаются из рабочего цилиндра в промежуточный цилиндр при закрытом выпускном клапане и при закрытом клапане сброса. Камера охладителя снабжена теплообменником с возможностью отбора тепла от оставшихся в ней продуктов горения до состояния разрежения, и при перемещении расширительного поршня от своей НМТ выпускной клапан открыт с возможностью сообщения промежуточного цилиндра с камерой охладителя и перемещения расширительного поршня к ВМТ под действием разрежения, созданного в камере охладителя. 2 ил.
Изобретение относится к области двигателестроения. Техническим результатом является снижение выброса вредных веществ. Сущность изобретения заключается в том, что камера сгорания (охлаждения) 1 дополнительно снабжена форсунками 7, соединенными с баком криогенной жидкости (жидкого воздуха) 8. Попеременно с режимом сгорания в камере движение подвижного элемента (поршня, диафрагмы) в противоположную сторону осуществляется за счет введения в камеру сухого подогретого воздуха с одновременной подачей и диспергированием криогенной жидкости, например жидкого воздуха или азота. 2 ил.
Поршневой пневматический двигатель
www.findpatent.ru
