Пневмопривод

Пневмоприводы с поступательным движением

По характеру воздействия на рабочий орган пневмоприводы с поступательным движением бывают:

• двухпозиционные, перемещающие рабочий орган между двумя крайними положениями;
• многопозиционные, перемещающие рабочий орган в различные положения.

По принципу действия пневматические приводы с поступательным движением бывают:

• одностороннего действия, возврат привода в исходное положение осуществляется механической пружиной;
• двухстороннего действия, перемещающие рабочий орган привода осуществляется сжатым воздухом.

По конструктивному исполнению пневмоприводы с поступательным движением делятся на:

• поршневые, представляющие собой цилиндр, в котором под воздействием сжатого воздуха либо пружины перемещается поршень (возможны два варианта исполнения: в односторонних поршневых пневмоприводах рабочий ход осуществляется за счёт сжатого воздуха, а холостой за счёт пружины; в двухсторонних — и рабочий, и холостой ходы осуществляются за счёт сжатого воздуха);
• мембранные, представляющие собой герметичную камеру, разделённую мембраной на две полости; в данном случае цилиндр соединён с жёстким центром мембраны, на всю площадь которой и производит действие сжатый воздух (также, как и поршневые, выполняются в двух видах — одно- либо двухстороннем).
• Сильфонные применяются реже. Практически всегда одностороннего действия: усилие возврата может создаваться как упругостью самого сильфона, так и с использованием дополнительной пружины.

В особых случаях (когда требуется повышенное быстродействие) применяют специальный тип пневмоприводов — вибрационный пневмопривод релейного типа.

Пневматические привода

Преимущества

Простота и экономичность. Большинство пневматических алюминиевых приводов имеют максимальное давление до 1 МПа с рабочим диаметром цилиндра от 12,5 до 200 мм, что приблизительно соответствует силе в 133 — 33000 Н. Стальные пневматические привода обычно имеют максимальное давление до 1,7 МПа с рабочим диаметром цилиндра от 12,5 до 350 мм и создают силу от 220 до 171000 Н .

Пневматические привода позволяют точно управлять перемещением обеспечивая точность в пределах 2,5 мм и повторяемость в пределах 0,25 мм.

Пневматические привода могут применяться в районах с экстремальными температурами. Стандартный диапазон температур от -40 до 120 ˚C. В плане безопасности использование воздуха в пневматических приводах избавляет от необходимости использования опасных материалов. Данные привода удовлетворяют требованиям взрывозащищенности и безопасности, так как они не создают магнитного поля, в связи с отсутствием электродвигателя.

В последние годы в области пневматики достигнуты успехи в миниатюризации, материалах и интеграции с электроникой. Стоимость пневматических приводов низкая в сравнении с другими приводами. Пневматические привода имеют маленький вес, требуют минимального обслуживания и имеют надежные компоненты.

Недостатки

Потеря давления и сжимаемость воздуха делает пневматические привода менее эффективными, чем другие способы создания линейного перемещения. Ограничения компрессора и системы подачи значит, что работа на низком давлении приведет к маленьким силам и скоростям. Компрессор должен работать все время даже если привода ничего не перемещают.

Для действительно эффективной работы пневматические привода должны иметь определенные размеры для каждой задачи. Из-за этого они не могут использоваться для других задач. Точное управление и эффективность требуют распределители и вентили соответствующего размера для каждого случая, что увеличивает стоимость и сложность.

Несмотря на то, что воздух легко доступен, он может быть загрязнен маслом или смазкой, что приводит к простою и необходимости в обслуживание.

Цилиндр пневматического привода

Основные составляющие пневматической тормозной системы

Обсуждаемая тормозная система делится на несколько основных составляющих, благодаря которым весь узел может функционировать должным образом. Естественно, приведенный ниже список механизмов является неполным, но в нем, как уже говорилось, будет самое главное:

• Привод управления — данная тормозная система подразумевает под приводом управления наличие элементов пневмопривода. При помощи этих частей, осуществляется автоматическое или намеренное регулирование некоторых частей энергетического привода, о котором поговорим в следующем пункте.
• Энергетический привод — этот механизм пневматической тормозной системы представляет из себя набор элементов (деталей) благодаря которым происходит обогащение воздухом, находящимся под давлением, привода управления. Таким образом, механизмы представленные в первых двух пунктах (этом и предыдущем), так сказать дополняют один другого.
• Тормоз — самое «центровое» устройство! Именно здесь, в этом механизме сосредоточены все силы, сопротивляющиеся дальнейшему движению машины в какую-либо сторону. Тормоз бывает нескольких разных типов:

1. Фрикционный — останавливающая величина появляется во время соприкосновения двух частей транспортного средства, которые движутся, друг другу навстречу.
2. Электрический — те же самые силы трения возникают под воздействием электромагнитного поля, но при этом объекты не соприкасаются.
3. Гидравлический — тут опять-таки присутствуют два объекта, идущие навстречу один другому, но взаимодействие происходит при возрастании давления в жидкости между ними.
4. Моторный — тормозящая величина возрастает в результате того, что двигатель искусственным образом повышает тормозящее действия, при этом кинетика передается прямиком на колеса машины.

• Компрессор — с подобным устройством многие встречались в бытовых ситуациях, не относящихся к машинам. По сути, это воздушный насос, отвечающий за то, чтобы тормозная система получала необходимые количества воздуха, а также регулирующий давление внутри системы. В составе этого механизма присутствует регулятор давления, на который и возлагается миссия слежения и управления подачей сжатого кислорода компрессором, для того чтобы значения колебались в строго заданных разработчиками пределах. Если показания датчика нарушаются, система может не выдержать и дать сбой, вследствие чего, есть шанс появления неисправности в тормозной системе грузовика.
• В компрессоре также присутствует подсушиватель воздуха, основной задачей которого является подготавливать воздух непосредственно для пневмосистемы, убирая из него излишние молекулы влаги, испарения от воды, а также других вредоносных примесей, таких как масляные отложения и прочее.

Стоит также сказать, что подавляющее большинство современных осушителей объединяют в себе помимо основных функций, еще и регенерирующую, а это значит, что в их комплектующие также входит и ресивер.

Тормозная система может быть снабжена еще одним интересным агрегатом, однако он задействуется далеко не везде, и имеет место быть в основном в серьезных комплектациях, называется он предохранителем от замерзаний. Принцип его работы и назначение очень просты, в холодное время года, данный девайс помешивает в баллоны со сжатым воздухом специальный химический состав. Таким образом, конденсат, который в любом случае будет присутствовать на деталях системы, не будет замерзать и создавать дополнительные проблемы.

Описание тормозной пневмосистемы полуприцепа

Пневматический привод представляет собой детали, которые находятся между тормозом и системой управления, регулирующей работу.

Тормозная пневмосистема на полуприцеп

Состоит из таких частей:

• энергетические элементы, подающие питание на тормоз;
• блок управления;
• тормоз.

Чтобы тормоза прицепного средства согласовывались с тормозами тягача, устанавливается воздушная система полуприцепов. Она обеспечивает распределение сжатого воздуха между элементами для торможения, растормаживания и аварийного затормаживания. Это указано и в схеме тормозов полуприцепа Шмитц.

Огромное множество воздухораспределителей имеют одинаковое устройство: несколько поршней и клапанов.

Составляющие

Функционирование происходит по принципу: компоненты энергопривода (пневмоцилиндры, энергоаккумуляторы, камеры) подпитываются воздушным давлением следующим образом:

1. Компрессор накачивает необходимое количество воздуха.
2. Четырехконтурный кран распределяет очередность наполнения (сначала – контур рабочей системы, потом – стояночной).
3. Торможение при срабатывании модулятора ABS.

Схема пневмосистемы полуприцепа от отечественных и зарубежных производителей грузовых средств подробно описывает и показывает все составляющие, в которых при желании возможно разобраться.

Контуры

Пневмопривод для обеспечения безопасности разделяется на несколько контуров:

• Питающий. Он подготавливает воздух для системы.
• Компрессор. Это насос, который накачивает воздух в питающий контур и регулирует давление вначале.
• Регулятор давления. Он иногда устанавливается на компрессоре. Регулятор поддерживает показатели плотности воздуха в допустимых рамках, чтобы от высокого давления не лопнули шланги и ресивер. По ГОСТу норма 6,5 – 8 атмосфер. Когда давление достигает 8 атмосфер, срабатывает разгрузочное устройство и выпускает воздух в цилиндры.
• Осушитель. Подготавливает воздух, удаляя воду и примеси. Современные осушители обычно выполняют роль фильтра и регулировки одновременно, поэтому отдельного контура регулятора давления нет.
• Предохранители. Смешивают воздух со спецсредством, которое защищает жидкость от замерзания.
• Ресивер для хранения запасов воздуха.
• Защитный клапан четырехконтурный, двойной или одинарный. В случае повреждения одного клапана поршень перекрывает подачу воздуха, и работает другой контур.

Компоненты ABS

Тормозная система полуприцепа без АБС не очень востребована. Чтобы обеспечить максимальную силу торможения, применяется антиблокировочная система авс.

Ее компоненты устанавливаются между тягачом и полуприцепом.

К компонентам АБС относятся:

• измеритель;
• блок управления;
• электрические и магнитные клапаны abs;
• соединительная вилка;
• горящие лампы, сообщающие о наличии ошибок в системе.

Принцип действия.

Подключение проводов осуществляется следующими этапами:

1. Провод управления «А» – желтый. По нему проходит управляющий сигнал в тормозной кран полуприцепа.
2. Провод «В» – красный. Энергия сжатого воздуха передается в тормозной механизм.

Отсоединение выполняется в обратном порядке.

Важно! Подключение, отсоединение кабелей АБС желательно проводить в сервисном центре, где в случае необходимости специалисты смогут сделать диагностику, заменить или отремонтировать модулятор, кран, клапаны.

Детальное рассмотрение вопроса

Если немного углубится в принцип действия данного узла, все будет несколько интереснее. Тормозная система во время работы двигателя (движения автомобиля) накачивает воздух в баллоны, педаль тормоза при этом должна быть отпущена. Далее воздух под давлением устремляется к тормозному крану, а если к грузовику прикреплен прицеп, то от крана кислород по верхней секции переводится еще и в баллоны прицепа, образуя таким образом непрерывный контакт.

Как только водитель выжимает педаль тормоза, верхняя секция должны резко перекрыться, соответственно контактирование двух составляющих прерывается, и открывается тормозной кран. Далее, после открытия крана, воздух должен поступить пневматические камеры, и машина вместе с прицепом начинает торможение. Важный момент тут в том, что верхняя секция отвечает именно за приведение в работы тормозной системы прицепа.

За остановку тягача, в роли которого выступает сам грузовой автомобиль, отвечает нижняя секция тормозной системы. Действие тут происходит абсолютно аналогичное тому, что было описано в предыдущем абзаце, однако рассмотрим механизм действия еще более пристально.

Пневмопривод

Пневмопривод представляет собой пневматическое силовое устройство,
применяемое для дистанционного управления регулирующим органом в системах автоматического регулирования.

Энергию сжатого воздуха промышленных пневматических систем используют для приведения в
движение механизмов и машин, автоматического управления технологическими процессами, пескоструйной очистки,
перемешивания растворов, распыления красок, транспортирования сыпучих материалов, дутья в доменные печи и т.
п. Наибольшее применение энергия сжатого воздуха получила в пневмоприводах

Пневматическая система — это техническая система, состоящая из устройств,
находящихся в непосредственном контакте с рабочим газом (воздухом) под давлением.
Пневматические устройства применяют при решении задач механизации и автоматизации для получения и обработки
информации о системе, управления устройствами (пневмораспределители) и выполнения полезной работы
(пневмоприводы, пневмоцилиндры).

Пневматические системы управления наряду с электрическими и гидравлическими системами
являются одним из наиболее эффективных средств автоматизации и механизации производственных процессов в
упаковочном, металлообрабатывающем, деревообрабатывающем, автомобильном, металлургическом, кондитерском и
других производствах. Пневматическими системами оснащаются упаковочные машины, сварочные и литейные машины,
автоматические манипуляторы, кузнечно-прессовые машины, прачечное оборудование, текстильные и обувные машины,
деревообрабатывающее и пищевое оборудования.

Применение

• Пневматический привод арматуры
• Пневматическая почта
• Воздушные мышцы
• Пневматическое оружие
• Пневматический компьютер

Одним из применений пневматических приводов является использование их в качестве силовых приводов на пневматических тренажерах.

Пневматический инструмент

Пневмодвигатели применяются для привода различных инструментов: дрелей, гайковёртов, отбойных молотков, шлифовальных головок. Также пневматический пресс.

Подобный инструмент обеспечивает безопасность работы во взрывоопасных местах (со скоплением газа, угольной пыли), в среде с повышенным содержанием влаги.

Пневматические тормоза: только воздух нам поможет

Почему лишь пневматический привод подходит для подобных транспортных средств? На самом деле вся проблема в человеке, а вернее в его ограниченных силах.

Эффективность привычных для нынешних легковушек гидравлических тормозов и уже тем более механических в любом варианте исполнения зависит от силы нажатия на педаль, и даже вакуумный усилитель, призванный помочь водителю, не всесилен.

А теперь представьте, с какой силой надо давить на педаль, чтобы остановить многотонный грузовик с прицепом.

Даже если создать гидравлическую систему, нагнетаемую, например, мощным насосом, то для того чтобы погасить энергию движения столь крупной техники, давление пришлось бы повысить до огромных величин, что влияло бы на надёжность всей схемы.

Справиться с этой задачей сможет только пневмопривод. О его принципе действия и конструкции далее.

Тормозные приводы. Назначение, типы. Устройство и работа гидравлического тормозного привода.

(2 часа)

План лекции

1. Назначение и типы тормозных приводов.

2. Общее устройство гидравлического тормозного привода рабочей тормозной системы.

3. Устройство и работа гидравлического тормозного привода рабочей тормозной системы автомобиля ВАЗ — 2101.

4. Устройство и работа механического привода стояночного тормоза автомобилей. Регулировочные устройства механического привода (для самостоятельной работы).

Назначение и типы тормозных приводов.

Тормозной привод предназначен для осуществления силовой связи между органом управления и тормозными механизмами.

Типы тормозных приводов:

– механический;

– гидравлический;

– пневматический;

– комбинированный.

Механический тормозной привод используется, как правило, в стояночной тормозной системе. В рабочей тормозной системе современных автомобилей механический тормозной привод не применяется ввиду трудности получения больших приводных сил.

Гидравлический тормозной приводявляется наиболее часто применяемым приводом рабочей тормозной системы легковых автомобилей и грузовых автомобилей малой и средней грузоподъемности.

Достоинства гидравлического тормозного привода:

– малое время срабатывания и высокий КПД (до 0,95);

– равенство приводных сил на тормозных механизмах левых и правых колес;

– удобство компоновки и простота обслуживания;

– возможность необходимого распределения приводных сил между передними и задними колесами (применение цилиндров с различными диаметрами);

– пропорциональность усилия на педали и приводных сил (наличие силового следящего действия).

Недостатки гидравлического тормозного привода:

– снижение КПД при низких температурах;

– выход из строя при местных повреждениях;

– сложность использования для привода прицепов в автопоездах.

В пневматическом тормозном приводе усилие от органа управления на тормозные механизмы передается сжатым воздухом. Применяются пневмоприводы на грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности, автобусах, автопоездах.

Комбинированный пневмогидравлический тормозной привод в качестве рабочего тела использует воздух (пневматические контуры) и жидкость (гидравлические контуры). Применяются такие приводы в многоосных тягачах, большегрузных автопоездах, а также в грузовых автомобилях средней грузоподъемности как отечественного, так и зарубежного производства.

Пневмогидравлический тормозной привод сочетает в себе положительные качества гидравлического привода (быстродействие, одновременное начало торможения всех колес, малые габариты) и пневматического (легкость управления, возможность создания больших усилий, точность слежения, легкость подсоединения и управления тормозными усилиями на буксируемом прицепе). Широкому распространению пневмогидравлических приводов препятствуют сложность конструкции, большой объем работ по техническому обслуживанию, повышенная вероятность отказов.

Комбинированный электропневматический тормозной привод получил распространение сравнительно недавно с развитием электронных систем управления. Он представляет собой сочетание электрического и пневматического приводов, где создание тормозных усилий осуществляется сжатым воздухом, а управление всеми аппаратами – электрическим путем.

Наряду с достоинствами (короткое время срабатывания тормозных механизмов удаленных осей прицепа или полуприцепа; возможность получения оптимального распределения тормозных сил между передними и задними колесами автомобиля; одновременное срабатывания тормозов на всех звеньях автопоезда, что способствует уменьшению сжимающих усилий в сцепке и увеличение устойчивости автопоезда и снижение риска складывания) у данного типа привода есть и недостатки (опасность нарушения контактов, сбоя в работе компьютера или механического повреждения проводников, что приводит к полному выходу тормозного привода из строя; необходимость наличия одного или нескольких контуров тормозной системы тягача и управления прицепом с параллельным дублированием традиционным пневматическим приводом), что препятствует его широкому распространению.

Торможение прицепа в автоматическом режиме (экстренное торможение)

В случае разрыва давление в магистрали мгновенно падает до атмосферного. В результате этого срабатывает тормозной кран 27 и начинается процесс экстренного торможения. При срабатывании рабочей тормозной системы встроенный в клапан управления тормозом прицепа 17, двухходовой двухпозиционный клапан перекрывает проходное сечение в направлении соединительной головки 11 магистрали снабжения сжатым воздухом. Таким образом, разрыв магистрали управления тормозной системы вызовет быстрое падение рабочего давления и в течение законодательно регламентированного времени (не более двух секунд) сработает тормозной кран прицепа 27. Начнется автоматическое торможение. При этом, обратный клапан 13 предотвращает случайное срабатывание стояночной тормозной системы при падении давления в магистрали подачи сжатого воздуха к тормозной системе прицепа.