Rambler's Top100
Альфа-Пром. Промышленная автоматизация и энергосбережение
Группа компанийАльфа-Пром

 

Основные параметры пневматических устройств

К основным параметрам пневматических устройств относятся условный проход, диапазон давления, расходная характеристика, параметры управляющего воздействия, параметры выхода, утечки, время срабатывания, допускаемая частота включений, показатели надежности, размер, масса.
Условный проход характеризует внутреннее проходное сечение пневматического устройства. В пневмоприводах наиболее широко применяют устройства с условными проходами 2,5—40 мм. При этом числовой ряд следующий, мм: 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 16; 20; 25; 32; 40. Для базовых моделей, как правило, условный проход выбирают из ограниченного ряда, мм: 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 40.
Условный проход — параметр, удобный для выбора размера пневмоаппаратов различного функционального назначения из имеющихся размерных рядов. Для пневмоаппаратуры многих зарубежных фирм основным размерным параметром является размер присоединительной резьбы. Отметим, что условный проход и размер присоединительной резьбы — понятия неоднозначные: при одинаковой присоединительной резьбе аппараты могут иметь разные условные проходы.
Условный проход аппарата неоднозначно определяет его расходную характеристику, которая в зависимости от вида и величины местных внутренних сопротивлений может быть различной при одинаковых условных проходах.
Диапазон давлений определяется минимальным и номинальным (максимальным) значениями. Под номинальным давлением понимают наибольшее манометрическое давление, при котором оборудование должно работать в течение установленного срока службы с сохранением параметров в пределах установленных норм.

Устройства высокого давления общепромышленного назначения рассчитаны в основном на номинальное давление 0,63 и 1 МПа. Минимальное давление зависит от конструктивного исполнения устройств. В устройствах могут применять эластичные уплотнения, для герметизации которых требуется определенный перепад давления или усилие прижатия к уплотняемой поверхности. Определенное минимальное давление требуется также для преодоления сил трения при перемещении распределительного элемента, преодоления усилия возвратных упругих элементов и т. п.
Для пневматических устройств высокого давления минимальное давление составляет 0,05—0,35 МПа.
Расходная характеристика проточного пневматического устройства определяет количество (массу или объем) воздуха, проходящего через него в единицу времени в зависимости от величины и соотношения давлений на входе и выходе устройства. Расходная характеристика пневматических устройств является одним из основных параметров, определяющих быстродействие и величину потерь давления в пневмосистемах.
В настоящее время применяют три способа задания расходных характеристик:

  • величиной расхода при определенном перепаде давления и давлении на входе или перепадом давления при определенных величинах расхода и давлении на входе;
  • графиком, выражающим зависимость расхода от перепада давления при определенном давлении на входе, или серией графиков для различных значений давления на входе;
  • параметром, характеризующим гидравлическое сопротивление устройства.

При первом способе определяют расходную характеристику только в одной точке, причем обычно для разных устройств при различных условиях, что затрудняет сравнение и выбор устройств.
При втором способе расходную характеристику устройства определяют достаточно полно, но при этом требуется большой объем экспериментальных работ, и данные получают в неудобной для практических расчетов форме.
При третьем способе параметр, задающий расходную характеристику, удобен при выборе и сравнении пневматических устройств, пересчете величины расхода для любых условий по простым формулам и определяется экспериментально достаточно простыми способами. В качестве такого параметра принимается пропускная способность Kν, представляющая собой расход жидкости, м3/ч, с плотностью, равной 1000 кг/м3, при перепаде давления на устройстве 0,098 МПа.

Зарубежные фирмы задают расходную характеристику параметрами Сν и fν, которые являются аналогами пропускной способности Kν, но выражены в американской и британской системах единиц соответственно.
Объемный расход воздуха, который указывается в технических данных пневматических устройств (при отсутствии специальных оговорок) представляет собой объем, который заняла бы данная масса воздуха при нормальных условиях.
Под параметрами управляющего воздействия понимают минимальную величину усилия, необходимого для переключения устройства при механическом управлении и управлении от оператора; величину давления управления при пневматическом управлении; параметры электрического тока и мощность электромагнита при электромагнитном и электропневматическом управлении.
Величина минимального усилия переключения распределительного элемента (минимального давления управления) складывается из усилия, необходимого для преодоления трения, и усилия, вызванного действием давления на неразгруженные площади распределительного элемента. В частности, в распределителях с пневматическим возвратом давление управления должно преодолеть действие давления питания, подведенного к противоположной, меньшей по площади стороне поршня привода распределительного элемента. В этом случае в технических данных указывается, что давление управления не должно быть меньше давления питания, или приводится зависимость первого от второго.

Параметры управляющего воздействия можно выразить также в виде допускаемого диапазона или номинальных значений давления, расхода, перемещения, длительности входного сигнала и др.
Параметры выхода определяют состояние выходного сигнала в зависимости от состояния входов, изменения давления питания, настройки и т. п. (например, изменение давления на выходе при изменении давления на входе или расхода воздуха для редукционных пневмоклапанов; задержка пневматического сигнала для пневмоклапанов выдержки времени, длительность выходного импульса для импульсатора и др.).
Утечки воздуха в пневматических устройствах допускаются только в подвижных соединениях, например, где уплотнение осуществляется за счет малого зазора (в притертых золотниковых парах). Величину утечек (расход через уплотнительные устройства) можно выражать в единицах расхода воздуха (в случае непосредственного измерения количества вытекаемого воздуха) или характеризовать величиной падения давления (в случае, когда утечку воздуха определяют косвенным методом по падению его давления в определенном объеме).
Под временем срабатывания пневматических устройств обычно понимают промежуток времени от момента приложения управляющего воздействия (например, начала роста давления в полости управления) до момента полного переключения рабочего органа или до достижения заданного давления в определенном объеме, подсоединенном к выходу пневматического устройства. Время срабатывания устройства зависит от многих факторов (конструкции, размера, нагрузки, длины и сопротивления линий управления, давления и др.) и в зависимости от них может иметь значения от тысячных долей до нескольких секунд.

Время срабатывания пневматических устройств, как и их расходная характеристика, имеет большое значение, особенно для высокопроизводительного оборудования (манипуляторов, прессов, машин точечной сварки и др.).
Частота включений обычно связана со временем срабатывания (зависит от тех же факторов) и может достигать 40 Гц.
Надежность привода — это свойство привода выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки. Надежность привода обуславливается безотказностью, ремонтопригодностью, сохраняемостью, долговечностью.
Показателями безотказности привода являются: вероятность безотказной работы, средняя наработка до отказа или на отказ, параметр потока отказов, интенсивность отказов. Основным показателем ремонтопригодности привода служит вероятность восстановления в заданный период времени или среднее время восстановления. Основным показателем сохраняемости привода является гаммапроцентный срок сохраняемости, основными показателями долговечности — средний срок службы, средний ресурс, гаммапроцентный ресурс.
Надежность пневматических устройств высокого давления обычно выражается двумя показателями: гаммапроцентной наработкой до отказа и гаммапроцентным ресурсом. В зависимости от принципа действия пневматических устройств, имеющих циклический (например, у распределителей, логических элементов) или нециклический (у фильтров, редукционных клапанов) характер работы, наработка на отказ и ресурс выражается в циклах и часах соответственно. Для пневматических устройств циклического действия ресурс обычно находится в пределах от 3—5 до 10—20 млн. циклов в зависимости от назначения и конструкции; для устройств нециклического действия — от 5000 до 12 000 ч.

Размеры и масса для большинства пневматических устройств являются одними из наиболее общепринятых показателей качества. На практике часто оценивают не абсолютные их значения, а удельные показатели, представляющие собой отношение объема (массы) устройства к основному параметру (расходной характеристике, развиваемому усилию и т. п.).
Рабочее давление и расход сжатого воздуха - см. далее.>>>
 
Материал из справочника «Пневматические устройства и системы в машиностроении» под ред. Е.В.ГЕРЦ