11.2 Пневмодвигатели

В пневмодвигателях энергия сжатого воздуха преобразуется в энергию движения выходного звена. Различают пневмодвигатели:

- с поступательным движением выходного звена,

- поворотные с ограниченным углом поворота выходного звена,

- с неограниченным вращательным движением выходного звена (пневмомоторы).

Ряд конструкций пневмодвигателей (пневмоцилиндры, поворотные пневмодвигатели, пневмомоторы) по устройству и принципу действия аналогичны соответствующим гидроагрегатам.

Пневмодвигатели с поступательным движением выходного звена разделяют на поршневые, мембранные, сильфонные, камерные и шланговые. Наибольшее распространение получили поршневые пневмодвигатели, которые обычно называют пневмоцилиндрами.

В пневмоцилиндрах одностороннего действии давление сжатого воздуха действует на поршень только в одном направлении; обратно поршень со штоком перемещается под действием пружины, внешних сил или собственного веса.

Пневмоцилиндры с пружинным возвратом применяются в зажимных, фиксирующих, переключающих и других устройствах. В них обеспечивается величина перемещения штока до (0,8-1,5)D и усилие 0,04-6 кН.

Пневмоцилиндры двустороннего действия изготовляют с ходом поршня от нескольких миллиметров до 7 м. Диаметры цилиндров - 25-400 мм. Величины ходов поршней и диаметров стандартизованы.

Рис. А16

Пневмоцилиндры двустороннего действия выпускаются без торможения и с торможением в конце хода штока. Усилие на штоке у пневмоцилиндров с односторонним штоком - до 45 кН, а с двусторонним - до 30 кН. Для увеличения развиваемого усилия в зажимных устройствах с ограничением радиального размера цилиндров применяют сдвоенные цилиндры (рис. А16). Величина перемещений в них - до (0,8-1,5)D и усилие - до 60 кН.

Для привода патронов, оправок и иных приспособлений (на токарных, токарно-револьверных и других станках), осуществляющих зажим штучных заготовок и пруткового материала, применяются вращающиеся пневмоцилиндры.

Вращающийся цилиндр обычно имеет муфту подвода воздуха, двусторонний пневмозамок и собственно цилиндр. Пневмозамок обеспечивает автоматическое отсечение (запирание) полостей цилиндра при падении давления, что предотвращает разжим детали при вращающемся шпинделе станка.

Эти пневмоцилиндры могут быть аппаратами одностороннего действия, двустороннего действия, сдвоенными; они могут иметь сплошной или полый шток.

Для получения нескольких фиксированных позиций рабочего органа можно использовать:

а) цилиндр с двумя поршнями и штоками (рис. А17)

б) два цилиндра с общим штоком (рис. А18)

в) цилиндр с отверстиями в гильзе (позиционер) (рис. А19)

Рис. А17 Рис. А18 Рис. А 19

Многопозиционные пневмоцилиндры обычно используются, если не требуется высокая точность отработки положения (позиции) и если число позиций невелико. В частности, они могут использоваться в станках для переключения передач.

В зажимных, фиксирующих, переключающих, тормозных устройствах станков находят применение мембранные цилиндры (рис. А20). Преимущества мембранных цилиндров – высокая герметичность рабочей

полости, отсутствие необходимости в подаче распыленного масла, малая трудоемкость при изготовлении, низкие эксплуатационные расходы; недостатки – малая величина хода, непостоянство усилия по длине хода, относительно низкая долговечность мембран.

Рис. А20

В пневмоприводах станков и прессов применяют, как правило, эластичные мембраны из резины, резинотканевых и синтетических материалов, а мембранные двигатели – преимущественно одностороннего действия.

При использовании в цилиндрах плоских мембран величина хода составляет до 0,1D, а для мембран с гофром до 0,25D; величины усилий – до 30 кН.

Для поворота рабочих органов на ограниченный угол применяют поворотные пневмодвигатели. Они подразделяются на поршневые и шиберные.

Шиберные поворотные пневмодвигатели имеют конструкцию, аналогичную поворотным гидравлическим двигателям.

Поршневые поворотные пневмодвигатели изготовляются с передаточными механизмами нескольких типов. Из них широко применяется в автоматических манипуляторах и загрузочных устройствах поршневой поворотный двухпозиционный пневмодвигатель с зубчато-реечной передачей. Угол поворота вала реечного колеса обычно не превышает 360°, крутящий момент до 20 кН^.м.

Пневмомоторы предназначены для преобразования энергии сжатого воздуха во вращательное движение выходного вала. По виду рабочего элемента моторы подразделяют на шестерённые, пластинчатые, поршневые, мембранные, винтовые и турбинные. В зависимости о возможности получения вращения выходного вала в обе стороны или в одну моторы соответственно разделяют на реверсивные и нереверсивные.

Пневмомоторы нашли применение в приводах транспортеров, сверлильных, резьбонарезных и шлифовальных головок, ручного инструмента и других устройств.