Воздушные аккумуляторы в настоящее время играют важнейшую роль в производстве различного мехатронного оборудования и изделий. Клапаны используют воздушные аккумуляторы для управления энергией сжатого газа. Устройство, преобразующее эту энергию в движение, называется «пневматическим приводом». Пневматические приводы обычно работают от электрических компрессоров и могут создавать линейное или вращательное движение.
Что такое воздушный коллектор?
Воздушные аккумуляторы известны как системы сжатого воздуха, но в некоторых случаях их следует считать системами автоматизированного управления. Сжатый газ (обычно сухой или очищенный воздух) используется для запуска исполнительных механизмов, выполнения задач и их остановки. Исторически воздушные аккумуляторы были аналогичны дыхательной системе человека, сжимая воздух, подаваемый в легкие. Этот сжатый воздух можно было использовать для разжигания огня или запуска стрел. Слово «воздушный аккумулятор» происходит от греческого слова, означающего «дуть».
Что такое система накопления воздуха?
Система воздушного аккумулятора — это система, использующая сжатый воздух для выполнения работы. Эта система всасывает воздух и пропускает его через электрическую цепь для обеспечения необходимой мощности. Поэтому системы воздушного аккумулятора широко применяются в различных отраслях промышленности.
Пневмоаккумуляторные системы широко распространены в промышленности и даже в повседневной жизни. Например, в стоматологических бормашинах для чистки зубов используются пневматические аккумуляторы. Для работы некоторых музыкальных инструментов также необходимы пневматические устройства.
Поскольку знание моделирования гидравлических и пневматических систем является важной темой в проектировании механических систем, компания Faraders опубликовала обучающее видео по программному обеспечению FluidSIM для моделирования гидравлических и пневматических цепей; ссылка ниже.
Каковы основные компоненты системы воздухосборника?
Для использования системы воздушного аккумулятора требуется несколько компонентов. Во-первых, воздушный компрессор, а затем цилиндры. Движение цилиндров обеспечивает мощность, необходимую для работы двигателя. Исполнительный механизм, третий по важности компонент системы воздушного аккумулятора, отвечает за открытие и закрытие клапанов системы. Электродвигатель, четвёртый компонент системы воздушного аккумулятора, используется для приведения в движение цилиндров.
Компоненты системы воздухосборника
В предыдущем разделе мы кратко проанализировали основные компоненты системы воздушного аккумулятора. Ниже мы рассмотрим каждый компонент более подробно.
цилиндр
Принцип действия воздушного аккумулятора основан на преобразовании силы в потенциальную энергию, а затем на преобразовании этой потенциальной энергии в кинетическую с помощью поршня или цилиндра. Обычно это преобразование энергии осуществляется с помощью поршня и шатуна. Поршень движется линейно, вверх-вниз или влево-вправо.
В цилиндре воздушного аккумулятора сжатый воздух толкает поршень, как правило, в одном направлении. Когда поршень достигает конечного положения, воздух выходит, создавая вакуум. Затем пружина возвращает этот вакуум в исходное положение поршня.
Лев
Для управления потоком воздуха в системе воздушного аккумулятора требуется несколько клапанов, каждый из которых выполняет свою функцию. Для запуска системы обычно используются клапаны плавного пуска или клапаны включения/выключения. Для регулирования расхода используются клапаны регулирования расхода. Ниже приведены некоторые другие клапаны, используемые в системах воздушного аккумулятора.
- Выпускной клапан : используется для выпуска газов из системы.
- «Запорный клапан» : используется для перекрытия выпускного клапана.
- Предохранительный клапан : используется для внезапной остановки системы.
- «Воздушный клапан» : управляет входом и выходом воздуха из системы.
- «Клапан солер» : клапан, используемый в более сложных системах, работающий от электрического тока, также известный как «электрический клапан».
Вызов
Различные компоненты системы воздушного аккумулятора соединяются друг с другом с помощью соединителей. Поскольку все компоненты системы воздушного аккумулятора работают под давлением воздуха, в этих соединениях должны использоваться соответствующие прокладки и резиновые уплотнительные кольца. Эти соединители изготавливаются из различных материалов — металлов и полимеров — и имеют различную форму.
Трубы и шланги
В системах с воздушными аккумуляторами трубы и шланги используются по-разному. Трубы обычно используются в системах высокого давления, а шланги — в системах низкого давления. Материалы, из которых изготавливаются эти трубы, также различаются: наиболее распространены гибкие и полимерные трубы.
Пустая секция
Вакуум создаётся, когда давление значительно ниже атмосферного. Для этого необходимо удалить весь скопившийся воздух, для чего используется вакуумный насос или генератор. Эти насосы прогоняют сжатый воздух через диффузор, создавая вакуум.
подготовка воздуха
Сжатый воздух выделяет тепло, которое конденсируется при охлаждении, что затрудняет его подачу. Кроме того, в воздухе содержатся примеси, такие как пыль и твёрдые частицы. Попадание сжатого воздуха, содержащего эти примеси, в клапаны, цилиндры и трубопроводы системы воздухоаккумуляторов неизбежно повлияет на работу оборудования и в конечном итоге приведёт к его выходу из строя.
Для корректной работы системы сжатый воздух должен быть отфильтрован. Это легко сделать с помощью воздушного фильтра, но для контроля давления на входе необходим регулятор давления. Кроме того, сухой воздух, поступающий в систему, требует смазки для предотвращения повреждения оборудования.
Устройство шумоподавления
Выход газа из системы воздушного аккумулятора сопровождается громким шумом, который можно уменьшить с помощью глушителя. Этот шум может быть очень громким, в зависимости от силы и давления воздушного потока.
Каков принцип работы системы воздухосборника?
Пневматические аккумуляторные системы работают с использованием своих основных компонентов, которыми являются компрессоры, газовые баллоны, клапаны, контуры и исполнительные механизмы.
Как объясняется в этой статье, вся энергия в воздушном аккумуляторе поступает от сжатого воздуха. Следовательно, очевидно, что для работы системы требуются как минимум два основных компонента: один для подачи самого сжатого воздуха, а другой — для подъёма, перемещения или фиксации предметов.
Первый компонент — воздушный компрессор , а второй — привод . Также необходима система трубопроводов для подачи воздуха от компрессора к приводу; эту функцию выполняет контур воздушного аккумулятора. Для обеспечения корректной работы системы необходимо устройство управления забором и выпуском воздуха, поэтому для этой цели необходимы клапаны и запорные вентили .
Другим фактором, который следует учитывать при использовании системы с воздушным аккумулятором, является ресивер . Из-за высокой сжимаемости воздуха система без ресивера работала бы очень медленно, поскольку компрессор соединен с приводом посредством трубопровода. Поэтому для хранения сжатого воздуха и подачи его в систему по мере необходимости необходим ресивер.
Для каких целей используется воздухосборник?
Комбинируя различные компоненты системы воздушного аккумулятора, можно создать широкий спектр практичных инструментов. И, конечно же, всё, что могут делать электрические и гидравлические системы, могут делать и системы воздушного аккумулятора. Мы обсудим, какая система лучше, позже.
Воздушные аккумуляторы чаще используются в промышленном оборудовании, чем в других устройствах. В робототехнике системы воздушных аккумуляторов могут использоваться совместно с электрическими и механическими системами для питания роботизированных манипуляторов. В молочной промышленности воздушные аккумуляторы используются для подачи молока скоту.
В прошлом (в девятнадцатом веке) банки, больницы и рестораны использовали пневматические системы штабелирования для транспортировки товаров по пневматическим трубам.
Воздушные тормоза используются для остановки большегрузных автомобилей и поездов. Как упоминалось в начале статьи, некоторые музыкальные инструменты, например, орган (трубчатый орган), также используют воздушные аккумуляторы.
В этом видео рассказывается о программном обеспечении FluidSIM, которое используется для моделирования гидравлических цепей и пневматических аккумуляторов.
Поскольку моделирование цепей гидравлических и пневматических аккумуляторов используется во многих производственных и академических областях, компания FaraDres разработала двухчасовой учебный курс, разделенный на две сессии, подходящий для людей, желающих научиться использовать программное обеспечение для моделирования систем гидравлических и пневматических аккумуляторов.
Первый урок этой учебной программы знакомит с областью применения и представляет практические примеры, уделяя особое внимание прямому движению односторонних и двусторонних цилиндров. Второй урок объясняет практическое применение пневматических аккумуляторов, включая однотактные, непрерывные и возвратно-поступательные движения.
- Чтобы посмотреть обучающие видеоролики о моделировании гидравлических цепей и пневматических аккумуляторов с использованием программного обеспечения FluidSIM, нажмите здесь .
Что лучше, воздушный аккумулятор или гидравлический аккумулятор?
Пневматические и гидравлические аккумуляторные системы используются для передачи мощности , особенно поршневой, и могут управляться дистанционно от компрессора без использования ремней или шестерен. Несмотря на лёгкую конструкцию, обе системы развивают значительную мощность. При сравнении этих двух систем необходимо учитывать такие факторы, как выходная мощность, точность, простота управления, удобство использования, безопасность и условия эксплуатации.
производственные мощности
В приложениях, требующих умеренной мощности, высокой скорости и относительно низкой точности, пневматические аккумуляторные системы превосходят гидравлические. Кроме того, колебания температуры воздуха могут влиять на производительность пневматических аккумуляторных систем.
точность
Воздушные аккумуляторы, как правило, менее точны и менее отзывчивы, чем гидравлические системы (хотя и не всегда), в первую очередь из-за сжимаемости и свойств (реальных или идеальных) газов. Кроме того, воздушные аккумуляторы дороги и неэффективны, поскольку компрессору для работы требуется значительное количество электроэнергии.
контроль
По сравнению с мощными высокоинерционными мотор-редукторами пневматические накопители энергии требуют меньше энергии для запуска и остановки. Поэтому, в зависимости от области применения, пневматические и гидравлические накопители энергии обладают преимуществами.
Простота использования
Пневматические инструменты с аккумуляторами обычно требуют меньшего усилия и давления, что обеспечивает меньшие габариты и вес. Они также могут быть изготовлены из лёгкого пластика, в то время как гидравлические инструменты требуют металлических компонентов, чтобы выдерживать большие усилия и давления.
защита
Все эти системы подвержены утечкам газа и жидкости. Для обеспечения герметичности гидравлической системы необходимо использовать соответствующие прокладки и уплотнительные кольца. Кроме того, поскольку гидравлическое масло огнеопасно, его безопасность ниже, чем у систем с пневматическими аккумуляторами.
Условия эксплуатации
Поскольку гидравлические машины используют для работы масло, они не требуют отдельной смазки и работают с меньшим шумом