Пневматика - Pneumatics

Подобные пневматические (сжатые воздухом) безпожарные локомотивы часто использовались для буксировки поездов в шахтах, где паровые двигатели создавали опасность взрыва. Это сохранившаяся компания HK Porter, Inc. № 3290 от 1923 года.

Пневматика (от греческого πνεῦμα pneuma «ветер, дыхание») - это отрасль техники, в которой используется газ или сжатый воздух .

Пневматические системы, используемые в промышленности , обычно работают от сжатого воздуха или сжатых инертных газов . Расположенный в центре , и электрический с питанием от компрессора полномочия цилиндров , воздушные двигателей , пневматические приводов и других пневматических устройств. Пневматическая система, управляемая ручными или автоматическими электромагнитными клапанами , выбирается, когда она обеспечивает более дешевую, более гибкую или более безопасную альтернативу электродвигателям и гидравлическим приводам .

Пневматика также применяется в стоматологии , строительстве , горнодобывающей промышленности и других областях.

Примеры пневматических систем и компонентов

Газы, используемые в пневматических системах

Пневматический дроссельный клапан

Пневматические системы в стационарных установках, таких как фабрики, используют сжатый воздух, потому что устойчивое снабжение может быть обеспечено за счет сжатия атмосферного воздуха. Из воздуха обычно удаляется влага, и в компрессор добавляется небольшое количество масла для предотвращения коррозии и смазки механических компонентов.

Пользователи с пневматическим приводом, подключенным к заводским установкам, не должны беспокоиться о ядовитой утечке, поскольку газ, как правило, представляет собой просто воздух. Небольшие или автономные системы могут использовать другие сжатые газы, которые представляют опасность удушья , такие как азот, часто называемый OFN (бескислородный азот) при поставке в баллонах.

Любой сжатый газ, кроме воздуха, представляет опасность удушья, включая азот, который составляет 78% воздуха. Сжатый кислород (примерно 21% воздуха) не вызывает удушья, но не используется в устройствах с пневматическим приводом, поскольку он более дорог и опасен для возгорания и не дает преимущества в производительности по сравнению с воздухом.

Переносные пневматические инструменты и небольшие транспортные средства, такие как машины Robot Wars и другие устройства для любителей, часто работают от сжатого углекислого газа , потому что контейнеры, предназначенные для его хранения, такие как канистры с газовой струей и огнетушители, легко доступны, а фазовый переход между жидкостью и газом позволяет получить больший объем сжатого газа из более легкого баллона, чем требуется для сжатого воздуха. Двуокись углерода обладает удушающим действием и при неправильной вентиляции может стать причиной замерзания.

История

Истоки пневматики можно проследить до первого века, когда древнегреческий математик Герой Александрийский писал о своих изобретениях, которые приводились в действие паром или ветром.

Немецкий физик Отто фон Герике (1602–1686) пошел немного дальше. Он изобрел вакуумный насос - устройство, которое может откачивать воздух или газ из прикрепленного к нему сосуда. Он продемонстрировал вакуумный насос для разделения пар медных полусфер с помощью давления воздуха. Сфера пневматики за эти годы значительно изменилась. Она перешла от небольших портативных устройств к большим машинам, состоящим из нескольких частей, выполняющих разные функции.

Сравнение с гидравликой

И пневматика, и гидравлика являются приложениями гидравлической энергии . Пневматика использует легко сжимаемый газ, такой как воздух или подходящий чистый газ, тогда как гидравлика использует относительно несжимаемую жидкую среду, такую ​​как масло. В большинстве промышленных пневматических систем используется давление примерно от 80 до 100 фунтов на квадратный дюйм (от 550 до 690  кПа ). В гидравлических приложениях обычно используется давление от 6,9 до 34,5 МПа (от 1000 до 5000 фунтов на кв. Дюйм), но в специализированных приложениях может превышать 10 000 фунтов на квадратный дюйм (69 МПа).

Преимущества пневматики

  • Простота конструкции и управления - машины легко проектируются с использованием стандартных цилиндров и других компонентов и работают с простым двухпозиционным управлением.
  • Надежность. Пневматические системы обычно имеют длительный срок службы и не требуют значительного обслуживания. Поскольку газ сжимается, оборудование менее подвержено ударам. Газ поглощает чрезмерную силу, тогда как жидкость в гидравлике напрямую передает силу. Сжатый газ можно хранить, поэтому машины еще некоторое время работают в случае потери электроэнергии.
  • Безопасность - вероятность возгорания очень мала по сравнению с гидравлическим маслом. Новые машины обычно допускают перегрузку до определенного предела.

Преимущества гидравлики

  • Жидкость не поглощает подводимую энергию.
  • Способен перемещать гораздо более высокие нагрузки и обеспечивать гораздо более высокие усилия из-за несжимаемости.
  • Гидравлическая рабочая жидкость в основном несжимаема, что сводит к минимуму действие пружины . Когда поток гидравлической жидкости прекращается, малейшее движение груза снимает давление на груз; нет необходимости «стравливать» сжатый воздух, чтобы сбросить давление на груз.
  • Высокая чувствительность по сравнению с пневматикой.
  • Поставляет больше мощности, чем пневматика.
  • Также может одновременно выполнять множество задач: смазка, охлаждение и передача энергии.

Пневматическая логика

Пневматические логические системы (иногда называемые воздушным логическим управлением ) иногда используются для управления промышленными процессами, состоящими из основных логических блоков, таких как:

  • И Единицы
  • Или Единицы
  • Релейные или бустерные блоки
  • Блоки фиксации
  • Единицы измерения таймера
  • Усилители Fluidics без движущихся частей, кроме самого воздуха

Пневматическая логика - это надежный и функциональный метод управления производственными процессами. В последние годы эти системы были в значительной степени заменены электронными системами управления в новых установках из-за меньшего размера, более низкой стоимости, большей точности и более мощных функций цифрового управления. Пневматические устройства все еще используются там, где преобладают затраты на модернизацию или факторы безопасности.

Смотрите также

Примечания

использованная литература

  • Брайан С. Эллиотт, Руководство по эксплуатации сжатого воздуха , McGraw Hill Book Company, 2006, ISBN  0-07-147526-5 .
  • Хереш Мистри, Основы пневматической техники , электронная публикация Create Space, 2013, ISBN  1-49-372758-3 .

внешние ссылки