Пневматические усилители

СОДЕРЖАНИЕ 

 

Введение                                                                                                                              3

1 Пневматический усилитель                                                                                           4  

2 Пневматические дроссели и распределители                                                                8      

3 Расчет времени пневматического  усилителя давления                                                  9

Заключение                                                                                                                        11

Список используемой литературы                                                                                  12

ВВЕДЕНИЕ

В системах автоматики так или иначе используются электрические приборы, использующие различные по своей природе сигналы, но не всегда сигнал имеет величину, достаточную для срабатывания аппаратуры, или же наоборот, слишком высокую для данного прибора. Именно в таких случаях используются усилители и преобразователи. В данной работе подробнее изучим понятие усилителя и их основные виды. Усилитель - элемент автоматики, осуществляющий количественное преобразование (чаще всего усиление) поступающей на его вход физической величины (тока, мощности, напряжения, давления и т.п.). Усилитель обязательно должен иметь дополнительный источник энергии .

 Основной характеристикой  усилителя является зависимость 

 y = f(x),

 при этом обычно  стремятся к получению линейной  или близкой к ней характеристики  на рабочем участке. Величины  на входе и выходе усилителя  имеют одинаковую физическую  природу. 

 

 

 

По принципу действия усилители  разделяются на электронные, полупроводниковые, магнитные, электромашинные, пневматические, гидравлические.

 

1 Пневматический  усилитель

 

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.

Дроссельный пневмоусилитель.

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

 Воздух как энергия.

 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.

 Для 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

 Применение дросселей

 Дроссельные устройства  применяются для регулирования  скоростей выхода поршня. Они  создают сопротивление перетеканию  жидкости, ограничивая таким образом расход жидкости, поступающей к гидроцилиндру. Ограничение расхода жидкости зависит от сопротивления, создаваемого дроссельным устройством. Наиболее простым является пластинчатый дроссель, в котором имеется малое отверстие с острой кромкой. Такое отверстие создает местное сопротивление. Дроссель выполняется в виде шайбы с конусным входом, что позволяет уменьшить толщину дроссельных кромок и довести ее до 0,2... 0,5 мм. При такой толщине кромок вязкое сопротивление становится ничтожно малым по сравнению с сопротивлением местных потерь при внезапном расширении канала и практически не зависит от вязкости жидкости.

Проходное сечение дросселя f, в котором потери на трение жидкости минимальны, находится в следующей практической зависимости от расхода жидкости Q и перепада давлений Δр жидкости на дросселе:

2 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 перенастраиваются вручную, а переменных – изменяется без участия человека во время работы пневматических устройств.

По характеру течению  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 диаметры.

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 которой аналогичны гидравлическим.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Расчет времени  пневматического усилителя давления

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В данной контрольной  работе представлено устройство и принцип  действия пневматического усилителя, работающего на различных видах  энергии от различных её источников.

 Изучив представленную контрольную работу, можно с уверенностью сказать, что системы, построенные с использованием различных усилительных устройств, незаменимы в системах электроснабжения, машиностроения и дистанционного управления на различных производствах, где постоянно требуются системы управления громоздким и увесистым оборудованием, которые без внедрения систем усиления станут такими же габаритными и будут занимать большие площади и объёмы, что в свою очередь нежелательно.