Лекция 8

Раздел 2 Пневмопривод горных машин

Пневмопривод - это совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение машин и механизмов посредством энергии газа под давлением.

Пневмопривод состоит из следующих основных частей: источника для получения сжатого газа, емкости для сжатого воздуха, пневматической линии, пнев­матического двигателя и устройств управления.

Рабочим телом в пневматических приводах является газ. В каче­стве рабочего тела используется воздух, однако в некоторых случаях могут использоваться отдельные составные части воздуха (например, азот или другие газы).

В качестве источника сжатого воздуха служит компрессор, преобразующий механическую энергию какого-либо двигателя (электрического, внутреннего сгорания) в энергию сжатого возду­ха. Поскольку компрессоры в большинстве своем являются маши­нами периодического действия, они должны работать совместно с пневмоаккумуляторами, которые представляют собой резервуар, служащий для сглаживания пульсации воздуха, поступающего от компрессора, и хранения некоторого запаса сжатого воздуха, не­обходимого для работы пневмопривода.

Управляющие устройства служат для управления потоком сжа­того воздуха. Кроме устройств управления пневмоприводы снаб­жаются также различными устройствами подготовки воздуха (кон­диционирующими устройствами), которые предназначены для по­лучения требуемых качественных показателей воздуха. Необходи­мость их установки вызвана тем, что некоторые элементы пневмо­привода могут нормально работать только при условии, что к ним подводится воздух, очищенный от механических частиц, влаги.

Достоинства пневмопривода:

1. небольшие потери в пневмосети, благо­даря чему пневмодвигатели могут быть удалены от источ­ников сжатого воздуха на сотни метров или даже на километры;

2. незначительное влияние утечек сжатого воздуха на работу пневмодвигателей;

3. сжатый воздух не образует горючих и взрывоопасных смесей, поэтому применение сжатого воздуха во всех случаях безопасно;

4. требования к точности при их изготовлении значительно ниже, чем в гидроприводах;

5. быстродействие, объясняемое большими допускаемыми скоро­стями потоков сжатого воздуха из-за малой вязкости последнего, благодаря чему пневмодвигатели могут иметь значительные ско­рости; так, частота вращения вала пневмомотора может достигать нескольких десятков тысяч оборотов в минуту.

Недостатки:

1. сжимаемость воздуха, из-за чего невозможно осуществлять фиксацию перемещающихся частей пневмопривода в заданных по­ложениях, а следовательно, и обеспечить плавность и точность движения выходных звеньев пневмопривода;

2. малое КПД;

3. большим шумом во время работы из-за выбросов отработанных газов в атмосферу;

4. высокая стоимость пневматической энергии;

5. значительное снижение температуры воздуха в конце процесса расширения в пневмодвигателе, приводящее к конденсации водя­ных паров, содержащихся в сжатом воздухе, и обмерзанию вы­хлопных отверстий, что вызывает необходимость применения в пневмоприводах низких давлений (0,4—0,7 Па), так как избежать обмерзания можно лишь ограничением расширения воздуха;

К компрессорам относятся машины, служащие для сжатия воз­духа до избыточного давления не ниже 0,2 МПа. Машины, сжи­мающие воздух до меньшего давления, относятся к вентиляторам или воздуходувкам.

По способу сжатия воздуха компрессоры делятся на объемные и турбинные (лопаточные).

К объемным относятся компрессоры, в которых сжатие воздуха происходит при уменьшении объема ра­бочего пространства.

К турбинным относятся компрессоры, в которых сжатие возду­ха осуществляется путем использования аэродинамических сил, возникающих при вращении турбинного колеса компрессора.

Аэро­динамическая сила - сила, возникающая при взаимодействии дви­жущейся газообразной среды с твердым обтекаемым телом или при движении твердого обтекаемого тела в газообразной среде.

Управляют пневматическими машинами при помощи пнев­матических управляющих устройств. Примерами таких устройств могут служить обратные, предохранительные, редукционные кла­паны, золотники и т. п. Они имеют аналогичные с однотипными гидравлическими аппаратами конструктивные исполнения.

Обратные пневматические клапаны предназначены для про­пуска сжатого воздуха в одном направлении и перекрытия потока в обратном направлении.

Предохранительные клапаны используются для защиты пнев­матических устройств от давлений, превышающих допустимые.

Задача редукционных клапанов — понижение давления сжато­го воздуха и поддержание постоянной его величины в редукцированном потоке.

Золотники служат для распределения потока сжатого воздуха в пневматических приводах. Подобно гидравлическим, пневмати­ческие золотники могут быть двух-, трех- и четырехлинейными, с ручным, электрическим, механическим, пневматическим и комби­нированным управлением и являются наилучшими управляющими устройствами пневматических приводов, в которых в качестве ра­бочего тела применяется сжатый воздух.