Пневмогидравлический привод

150 

Описание

Пневмогидралический привод.

Область применения пневмогидравлического привода

Пневмогидравлический привод представляет собою пневмодвигатель преобразующий давление сжатого воздуха, в давление масла. Этот тип привода находит достаточно широкое применение в различных областях техники, несмотря на то, что он более сложен, чем пневматический, но при этом, обладает рядом существенных преимуществ, позволяющих:
уменьшить диаметр приводного цилиндра, без увеличения его длины за счет использования пневмогидроусилителя, за счет повышения давление масла подаваемой в его поршневую полость,
за счет более высокой жесткости масла по сравнению со сжатым воздухом, получить стабильный скоростной режим работы, обеспечивая требуемую скорость движения поршня в установившемся режиме, а также требуемую скорость разгона и торможения,
обеспечить шаговое перемещение поршня с точностью достаточной для привода различных многопозиционных механизмов,
Пневмогидравлический привод широко применяется в технологического оборудовании и транспорте для создания компактных механизмов, и прежде всего, механизмов зажима с небольшим ходом выходного звена, для привода запорной аппаратуры, в том числе с шаговым приводом, а также в приводе различных механизмов, работающих в непрерывном автоматическом режиме, в составе авиационной и космической техники.

Пневмогидроусилители

                 Наиболее широко пневмогидравлический привод применяется в виде пневмогидроусилителей для зажимных механизмов, при этом он может быть одноступенчатого действия, двухступенчатого действия, и двухстороннего действия (пневматический насос). Пневмогидроусилители одноступенчатого действия благодаря своей простоте получили наибольшее распространение и используются, прежде всего, в зажимных механизмах технологического оборудования и станочных приспособлениях с малым ходом выходного звена – штока цилиндра. Пневмогидроусилители двухстапенчатого действия используются для привода исполнительных цилиндров с большим ходом. Пневмогидроусилители двухстороннего действия (пневмонасосы) применяются для привода механизмов автоматического действия работающих в непрерывном режиме и поэтому требующие постоянного расхода масла повышенного давления.
Принципиальная схема и конструкция пневмогидроусилителя одноступенчатого действия показаны на Рис 121. Пневмогидроусилитель I содержит пневматичекую (поршневую) камеру А большого диаметра и гидравлическую (штоковую) камеру Б меньшего диаметра (см. Рис. 121а), что позволяет при давлении сжатого воздуха получить давление масла равное:

 

Рис. 121 Принципиальная схема и конструкция пневмогидроусилителя одноступенчатого действия

         На Рис 121б показана конструкция пневмогидроусилителя одноступенчатого действия. Он содержит корпус, состоящий из гильзы 1 закрытой с обеих сторон передней крышки 2 и задней крышки 3, во внутренней полости которого размещены поршень 4 со-единенный со штоком 5, с образованием поршневой 6 и штоковой 7 пневмополостей, а на правом торце передней крышки 2 закреплен стакан 8, в центральное отверстие которого входит шток 5, образуя гидравлическую полость 9. При этом в резьбовых отверстиях на боковой цилиндрической поверхности стакана 8 установлены пополнительный бачок 10 с маслом и манометр 11, соединенные с гидравлической полостью 9, а на левом торце задней крышки 3 закреплен пневматический кран 12 для управления работой пневмогидро-усилитьеля, подвод которого соединен с источником сжатого воздуха, а отводы с поршневой 6 и штоковой 7 пневматическими полостями.
Работает пневмогидроусилитель прямого действия следующим образом. При пере-ключении крана 12 в рабочее положение сжатый воздух поступает в поршневую полость 6, а из штоковой 7 сбрасывается в атмосферу, в результате этого поршень 4 перемещается вправо и его шток 5 вытесняет масло из гидравлической полости 9 в исполнительный гидроцилиндр (гидроцилиндр на Рис 121 не показан), поршень которого вместе со штоком выдвигается и подводится к зажимаемой детали. После упора в зажимаемую деталь давление в гидравлической камере 9 возрастает пропорционально отношению квадратов диаметров штока 5 и поршня 4, что обеспечивает зажим детали с увеличенным усилием. Для возврата штока исполнительного цилиндра в исходное положение и разжима заготовки кран 12 переключается в противоположное положение и сжатый воздух поступает в штоковую полость 7, а из поршневой полости 6 сбрасывается в атмосферу, что приводит к перемещению поршня 4 со штоком 5 влево. При этом давление масла в гидравлической полости 9 резко падает, а возврат поршня исполнительного цилиндра в исходное положение, происходящий обычно под действием пружины, приводит к тому, что масло из его поршневой полости возвращается в гидравлическую полость 9 пневмогидроусилителя и частично в его пополнительный бачок 10.

В полной версии статьи приводятся примеры конструктивного
исполнения различных типаов пневмогидроусилителей

Пневогидропривод, обеспечивающий стабильную скорость движения, а также торможение поршня с требуемой интенсивностью.

          Перевод исполнительного цилиндра или поворотника со сжатого воздуха на масло низкого давления, за счет высокой жесткости последнего позволяет получить стабильную и в тоже время регулируемую в широком диапазоне скорость движения поршня. На Рис 130 показана принципиальная пневматическая схема, позволяющая реализовать данное техническое решение. Она состоит из пневмоцилиндра Ц, воздухораспределителя ВР, с электромагнитным управлением, пневмогидроаккумулятора А и двух гидравлических дросселей с обратным клапаном Д1 и Д2, установленных навстречу друг другу в магистрали соединяющей пневмогидроаккумулятор А с поршневой полостью пневмоцилиндра Ц. При включении электромагнита Э1 (воздухораспределитель ВР находится в положении показанном на Рис 130) воздух от воздухораспределителя ВР поступает в штоковую полость пневмоцилиндра Ц, а из его поршневой полости масло вытесняется через обратный клапан дросселя Д1 и дроссель Д2 в пневмогидроаккумулятор А. При этом скорость втягивания штока пневмоцилиндра Ц регулируется настройкой гидравлического дросселя Д2. При включении электромагнита Э2 (воздухораспределитель ВР переключается в правое положение) воздух от воздухораспределителя ВР поступает в пневмогидроаккумулятор А и заставляет находящееся в нем масло через обратный клапан дросселя Д2 и дроссель Д1 поступать в поршневую полость пневмоцилиндра Ц, а воздух из его штоковой полости в это время сбрасывается в атмосферу. При этом скорость выдвижения штока пневмоцилиндра Ц регулируется настройкой гидравлического дросселя Д1.

 

Рис. 130. Схема использования масла низкого давления для обеспечения ста-бильной скорости движения поршня

              На Рис 131 показана конструкция пневмогидравлического поворотника обеспечивающего стабильную скорость поворота выходного вала. Он содержит корпус 1 с двумя взаимно перпендикулярными расточками, при этом в горизонтальной расточке с обеих сторон закрытой крышками 5 и 6 расположены, образующие пневматические камеры 7 и 8, поршни 3 и 4, соединенные между собою штоком 2 с рейкой 18, которая зацепляется с зубчатым колесом 11 выполненным за одно целое с выходным валом пневмоповоротника, который на соответствующих подшипниках установлен в вертикальной расточке корпуса 1 (выходной вал и его опорные подшипники на Рис 131 не показаны). В центральной части поршней 2 и 3 и соединяющего их штока 2 выполнены глухие расточки образующие гидравлические камеры 12 и 13, в которых расположены плунжеры 16 и 17, а в перемычке 14 разделяющей гидравлические камеры выполнена система отверстий, соединяющая камеры 12 и 13 через дроссель 15. Подвод сжатого воздуха в пневматические камеры 7 и 8 пневмоповоротника осуществляется через штуцер 9 и отверстие в крышке 5, а также через штуцер 10 и отверстие в крышке 6. Работа пневмогидравлического поворотника описана в разделе 2.1

Рис 131 Конструкция пневмогидропово-ротника обеспечивающего стабильную скорость поворота выходного вала.

В данном разделе полной версии статьи приводятся примеры пневмопривода
обеспечивающего стабильную скорость движения и торможения
поршня с требуемой интенсивностью

Система управления пневмогидроприводом

Важную роль в стабильности работы пневмогидравлического привода играет система управления циклом его работы, который в зависимости от назначения приводимого технического объекта имеет свои особенности. На Рис 136 показана система пневмоавтоматики, управляющая двухступенчатым пневмогидроусилителем привода пресса. Пневмогидравлический привод пресса содержит рабочий цилиндр 1содержащий поршень 7, соединенный со штоком 8, образующие штоковую пневмополость 11 и поршневую гидрополость 12, а также пневмогидроусилитель 2, включающий шток 4 выполненный за одно целое с поршнем 3, образующие штоковую полость 9 и поршневую полость 10, при этом в шток 4 встроен обратный клапан 6, соединенный каналами 5 со штоковой поло-стью 9. Система пневмоавтоматики, управляющая работой пневмогидропривода, содер-жит воздухораспределители ВР1 – ВР3, реле давления РД, клапаны К1 и К2, клапан «ИЛИ» – К и пневматический конечный выключатель ВК, которые соединены соответствующими магистралями показанными на Рис 136.

Рис 136 Система пневмоавтоматики, управляющая двухступенчатым пневмогидроусилитедем привода пресса.

           Работает пневмогидропривод следующим образом. При нахождении пневмогидропривода в исходном положении ВР1 – ВР3 переключены в левое положение, ВК находится во включенном положении, а кнопки К1, К2 в выключенном положении. Цикл работы пневмогидропривода начинается с включения кнопки К1, при этом сжатый воздух поступает в штоковую полость 9 пневмогидроусилителя 2, что приводит к тому, что масло из этой полости при открытом клапане 6 через канал 5 в штоке 4 поступает в поршневую полость 12 цилиндра 1 и его поршень 7 вместе со штоком 8 и закрепленной на нем подвижной плитой пресса поднимается вверх. В начале подъема пневматический выключатель ВК переключается в положение в котором сжатый воздух прекращает поступать на управление ВР1. В это время сжатый воздух из штоковой полости 11 цилиндра 1 сбрасывается в атмосферу через воздухораспределитель ВР1. В конце подъема штока 8 цилиндра 1 завершается работа пневмогидравлического привода пресса на низком давлении, а давление сжатого воздуха в штоковой полости 9 пневмогидроусилителя 2 достигает величины при которой срабатывает реле давления РД, в результате чего сжатый воздух от него через клапан ИЛИ – К поступает на управление воздухораспределителем ВР2 и переключает его в левое положение. Также сжатый воздух от реле давления РД поступает на управление воздухораспределителя ВР3 и переключает его в правое положение. В результате этого сжатый воздух от воздухораспределителя ВР3 поступает в поршневую полость 10 гидроусилителя 2 и сбрасывается в атмосферу из его штоковой полости 9, что приводит к прекращению подачи сжатого воздуха от реле давления РД и подъему поршня 3 со штоком 4 гидроусилителя 2 вверх и клапан 6 перекрывает канал 5 в штоке 4. Это вызывает рост давления масла в поршневой полости 12 цилиндра 1. После выдержки под высоким давлением, продолжительность которой определяется технологическим процессом выполняемым на прессе, включается кнопка К2 и сжатый воздух по соответствующим магистралям поступает на управление воздухораспределителей ВР1 – ВР3, переключая их при этом в противоположные положения. Это приводит к тому что сжатый воздух от воздухораспределителя ВР1 поступает в штоковую полость 11 цилиндра 1, а сжатый воз-дух из штоковой полости 9 пневмогидроусилителя 2 через воздухораспределитель ВР2 и сжатый воздух из поршневой полости 10 цилиндра 2 через воздухораспределитель ВР3 сбрасываются в атмосферу и поршень 7 со штоком 8 цилиндра 1 и подвижной плитой пресса опускается вниз. В это время клапан 6 открыт, что позволяет маслу из полости 12 цилиндра 1 через канал 5 в штоке 4 пневмогидроусилителя 2 перетекать в его штоковую полость 9. В крайнем нижнем положении подвижная плита пресса нажимает на пневматический конечный выключатель ВК и переключает его в положение в котором сжатый воздух от него поступает на управление воздухораспределителя ВР1 и переключает его в исходное левое положение, что обеспечивает сброс сжатого воздуха из поршневой полости 11 цилиндра 1 в атмосферу через воздухораспределитель ВР1. Таким образом, все элементы пневмогидравлического привода пресса возвращаются в исходное положение. Возврат в исходное положение при включении кнопки К2 происходит в любой момент цикла работы пневмогидравлического привода пресса. Рассмотренная система пневмоавтоматики, управляющая работой пневмогидравлического привода пресса, исключает возможность ошибочного подъема плиты пресса с высоким давлением минуя низкое давление.

В полной версии статьи приводятся примеры схем
управления пневмогидроприводом

Полная версия статьи, содержит 29 страницы и 18 чертежай

ЛИТЕРАТУРА

Игнатьев Н П “Основы проектирования”  Учебное пособие в двух частях Азов 2011г.

»

 

Для приобретения полной версии стаатьи добавьте ее вкорзину

Стоимость полной версии статьи 150 руб