Пневматические приводы. 
Пневматические системы автоматики

Классификация и основные положения

Пневматическим приводом, или пневмоприводом, называется совокупность устройств, в число которых входит один или несколько пневмодвигателей, предназначенных для приведения в движение механизмов и других объектов посредством рабочего газа под давлением.

Автоматический пневматический приводу функциональная схема которого показана на рис. 4.1, в общем случае представляет собой комплекс устройств, куда входят источник газовой энергии, агрегаты газовых сетей и магистралей АГМ, пневматические усилители ПУ, пневматические двигатели ЯД механизм передачи МП и приборы управления: преобразующее и суммирующее устройство ПСУ, усилители мощности электрических сигналов УМ, электромеханические преобразователи ЭМП, устройства обратных связей ПОС, корректирующих цепей КЦ и внутренних обратных связей ВОС.

Рис. 4.1. Функциональная схема автоматического пневматического привода

Весь комплекс этих устройств предназначен для усиления и преобразования маломощного входного сигнала в механическое перемещение выходного вала исполнительного механизма.

Входной величиной привода является электрический сигнал V_w малой мощности N_v, который в преобразующем и суммирующем устройстве ПСУ корректируется и с помощью дополнительной энергии питания усилителя мощности усиливается. Усиленный сигнал управления, как правило, постоянного тока подается на ЭМП, который соответственно перемещает управляющий орган пневмоусилителя IIУ на величину Z Угол поворота оси ЭМП а прямо пропорционально соответствует величине Z. Благодаря жесткой механической связи оси моментного мотора с осью струйной трубки ПУ или с ходом заслонки, золотника или штока клапана ПУ происходит управление газовым потоком, протекающим от источника газовой энергии ГГ, через Л ГМ и IIУ в пневматический двигатель ПД. Таким образом, пропорционально значению управляющего сигнала и_и подастся газовый поток мощностью N₀ в двигатель, который преобразует этот поток в механическое перемещение выходного звена двигателя X. Для связи двигателя с нагрузкой мощностью N" предусмотрен механизм передачи МП, который жестко связывает перемещение штока двигателя с движением нагрузки У_вш исполнительного органа.

Для повышения динамических свойств и точности воспроизведения входного сигнала автоматизированный привод имеет обратные связи ВОС и ПОС и корректирующие цепи КЦ по скорости, ускорению и нагрузке.

Пневматическими двигателями автоматизированного привода называют устройства, предназначенные для преобразования потенциальной и кинетической энергии потока сжатого газа в механическую энергию выходного звена, которым может являться, например, шток поршня, вал турбины или корпус реактивного аппарата.

Газовый поток, поступающий к двигателю от пневматического усилителя, является входной величиной пневматического двигателя. Входную величину пневматического двигателя можно представить в следующем виде:

где GI — расход газа через первый приемник пневматического двигателя, G2 — расход газа через второй приемник пневматического двигателя, Gmax — максимальный расход газа, потребляемый приводом. За выходную величину нагруженного пневматического двигателя можно принять усилие или момент, развиваемые пневмодвигателем. В безразмерном виде эти величины можно записать следующим образом:

или.

где Rh и Ми — развиваемые величины усилия и момента, Rw Мтах ~ их максимальные значения, р" — безразмерное усилие, /4 — безразмерный момент.

Все пневматические двигатели можно подразделить на следующие типы:

• • диафрагменные пневматические двигатели;
• • пневматические силовые цилиндры;
• • газомоторные пневматические двигатели;
• • турбинные пневматические двигатели;
• • струйно-реактивные пневматические двигатели;
• • пневмомускулы;
• • комбинированные пневматические двигатели.

В основу деления на типы положен принцип преобразования потенциальной или кинетической энергии газового потока в механическую энергию выходного звена двигателя.