Воздух для пневматических приборов
В пневмоавтоматике основным источником энергии является сжатый воздух.
Рабочий диапазон изменения входных и выходных пневматических сигналов приборов и средств автоматизации обычно находится в пределах 20... 100 кПа.
Номинальное нормальное питающее давление сжатого воздуха составляет 140 кПа. Допустимое отклонение давления питания установлено в пределах ±10 % от номинального значения.
Кроме нормального диапазона давлений вычислительные пневматические приборы работают также в низком диапазоне рабочих давлений 0... 1000 Па.
Работа приборов в низком диапазоне давлений имеет следующие преимущества:
становится возможным использование линейных дросселей, необходимых для реализации точных математических операций;
потребление воздуха снижается в 10... 100 раз;
мощность, потребляемая пневматическими агрегатами, по сравнению с мощностью, потребляемой при работе в нормальном диапазоне давлений, уменьшается в 1000... 10000 раз;размеры проходных сечений дросселей увеличиваются, что предотвращает их засорение.
Низкое давление целесообразно только в приборах, осуществляющих вычислительные операции.
Дл питания исполнительных механизмов необходимы высокие давления.
Сжатый воздух для питания пневматических устройств должен быть очищен от пыли, влаги и масла; относительная влажность воздуха \j/ при 20"С не должна превышать 50...60 %.
Системы автоматизации при минусовых температурах, а также точные пневматические вычислительные приборы требуют снижения влажности питающего воздуха до 2...3%, что предотвращает выпадение в них влаги при низких температурах окружающего воздуха (-30...-40°С). Для такой глубокой осушки воздуха применяют двухступенчатые дегидраторы.
Воздух представляет собой смесь газов, главным образом азота и кислорода, составляющих по весу соответственно 75,6 и 23,1%.
Состояние воздуха определяется двумя величинами: его удельным весом у и температурой t, от которых зависят все остальные его параметры, в том числе и давление p, плотность p, удельный объем v и др.
Основные параметры, характеризующие состояние воздуха, а также формулы для их расчета приведены в соответствующей справочной литературе.
Пневматические дроссели и распределители
Дросселирующие органы предназначены для создания сопротивления течению воздуха. Они делятся на постоянные, регулируемые и переменные. Сопротивление постоянных дросселей не изменяется во время работы пневматического устройства; сопротивление регулируемых дросселей перенастраивается вручную, а переменных - изменяется без участия человека во время работы пневматических устройств.
По характеру течения воздуха в каналах дроссели подразделяют на турбулентные и ламинарные. Для турбулентных дросселей характерны малые отношения длины канала к диаметру. Течение в дросселях такого типа обычно принимают адиабатическим.
Ламинарные дроссели характеризуются большими отношениями их длины к диаметру.
Распределители сжатого воздуха (воздухораспределители, пневмораспределители) - это устройства для включения (отключения) подачи воздуха или изменения направления потока воздуха, подаваемого к различным устройствам пневматической системы. По конструкции механизмов, открывающих и закрывающих впускные и выхлопные отверстия, различают распределители клапанные, золотниковые и крановые. При дистанционном управлении на распределители подается электрический или пневматический сигнал.
В поршневых следящих пневмоприводах в качестве распределителей чаще всего используются цилиндрические золотники, конструкции которых аналогичны гидравлическим.
Пневматические усилители
Пневматические усилители предназначены для усиления сигналов по мощности и давлению. Пневмоусилители делятся на два класса:дроссельные и струйные. Наиболее распространены дроссельные пневматические усилители типа сопло - заслонка и золотники. Усилитель типа сопло - заслонка является частным случаем междроссельной камеры. К струйным усилителям относится струйная трубка.
Золотниковые пневматические усилители по своей конструкции и принципу действия практически не отличаются от аналогичных гидравлических золотниковых усилителей.
Ввиду малой вязкости воздуха утечки в пневматических золотниках велики, поэтому зазор между штоком и втулкой золотника необходимо делать как можно меньше (для золотников с диаметрами 10...25 мм не более 0,010 мм).
Так как воздух не обладает смазывающей способностью, следует избегать конструкций пневматических золотников с большим числом трущихся поверхностей и сочетать материалы с хорошими антифрикционными свойствами при отсутствии смазки.
Преимущество пневматических золотников состоит в том, что массовый расход воздуха, а следовательно, и гидродинамические силы, действующие на них, сравнительно невелики. Поэтому для привода пневматических золотников можно использовать маломощную систему. Кроме того, в пневматических золотниках нет необходимости введения компенсации гидродинамических сил.