Hidraulika, gáz a pneumatikus működtető munkaeszközként
A gáz fizikai tulajdonságai. A pneumatikus működtetők munkaállása működő gáz (sűrített levegő, nitrogén stb.). A működő gáz fő paraméterei az állapotának meghatározása: nyomás, fajlagos térfogat (sűrűség) és termodinamikai hőmérséklet.
Sűrített levegő nyomása p a fő levegőcsatornában meghajtók általános alkalmazása általában kevesebb, mint 1 MPa (10 kgf / cm 2), de az egyes pneumatikus nyomást munkagáz energiaforrások elérheti a 10 MPa (100 kgf / cm 2) vagy több.
A gáz fajlagos térfogata fizikai mennyiség, amely egyenlő a gáz térfogatának és tömegének arányával:
ahol V a gáz térfogata, m 3; M a gáz tömege, kg.
A fajlagos térfogat a sűrűség reciprok ρ (kg / m 3):
A T termodinamikai hőmérsékletet Kelvinben (K) mérjük. A Celsius-skálán (о С) mért hőmérséklet és a termodinamikus hőmérséklet közötti összefüggést az egyenlőség határozza meg
A hőmérséklet különbséghez a Kelvin mérete és a Celsius fok azonos, azaz T1 - T2 = = t1 - t2. Ezenkívül a (14.3) -ból következik, hogy a t hőmérséklet negatív lehet, és az abszolút nulla hőmérséklet T = 0 megfelel t = -273,15 ° C-nak.
A gázállapot szokásos körülményeit a következő paraméterek jellemzik:
hőmérséklet T = 273,15 K;
A nyomás p = 1013 Pa (760 mm Hg).
A gázállapot (p; V; T) paraméterei egymástól egyedileg összefüggnek az ideális Clapeyron-Mendeleyev gázállapot egyenletével
vagy egy gáz tömegegységre
ahol R az adott gáz állandó J / (kg ∙ K).
A fajlagos gázkonzisztens a 1 kg-os gáz kibővítésének speciális munkája, ha 1 K-val melegszik. Levegő esetén R = 287,1 J / (kg ∙ K).
Az állapotegyenletek lehetővé teszik az ismert harmadik paraméter két ismert gázparaméter kiszámítását.
A fent említett állapotparaméterek mellett a munkagáz a c, J / kg ∙ K, a viszkozitás μ, Pa ∙ s és a β czh összenyomhatósággal jellemezhető. Pa-1.
A rendszer hőkapacitása a hőmennyiség 1 K-val történő megváltoztatásához szükséges hőmennyiség
ahol Q a hőmennyiség, J; T a hőmérséklet, K.
A fajlagos hő c, J / (kg ∙ K) a rendszer specifikus hőjének a testtömeghez viszonyított aránya
Az egyedi hőteljesítmény a termodinamikai folyamat természetétől függ. A konstans nyomáson és az izochorikus fajlagos hő-cv-n állandó izotermikus fajlagos hő-cp állandó. A hőmérséklet 273-373 K (0 és 100 ° C-on) hőkapacitása levegő majdnem állandó cp 3 = 1,01710 J / (kg ∙ K);
cv = 0,72710 3 J / (kg ∙ K).
A levegő viszkozitása a hidraulikus meghajtásokban használt munkafolyadékok viszkozitásához képest nagyon kicsi. Így például a levegő dinamikus viszkozitása atmoszferikus nyomáson és T = 293 K hőmérsékleten egyenlő: μ = 18,5 μPa · s. A folyadékok csökkenésével ellentétben a levegő viszkozitása növekvő hőmérséklet mellett növekszik. Ez a függőség azonban elhanyagolható.
A levegőt jelentős rugalmasság jellemzi. A gáz összenyomhatóságát úgy értjük, hogy a térfogatát növekvő nyomás mellett csökkenti. A volumetrikus összenyomhatóság βaz - pascal egység mínusz első fokban, i.e. Pa-1
ahol V - kezdeti térfogat, m 3;
ΔV - térfogatcsökkentés; m 3;
Δp a gáznyomás növekedése, Pa.
A pneumatikus eszközök meghajtására szolgáló levegő műszaki követelményeit a megfelelő GOST határozza meg. A sűrített levegőhöz nagy tisztasági követelmények szükségesek. A GOST 15 osztályba sorolta a szennyezett sűrített levegőt. A sűrített levegő szennyezettségének összetevői három csoportra oszthatók:
víz és kompresszorolaj folyékony és gáznemű állapotban;
A pneumatikus hajtóművek alkalmazásának területei. Pneumatikus hajtóművek széles körben használható minden területen, a gazdaság: szerszámgép, öntödei és a kovácsolás ipar, nyomdaipar és a közlekedés. Pneumatikus hajtóművek használják szállítására és befogómeehanizmusra, fékrendszerek és távfelügyeleti rendszerek széles körben használják a szerelési munka, például a motoros pneumatikus eszközök (kulcsok, fúrók) és kalapáló gép. Persze, meghajtások is széles körben használják a katonai, például, hogy használják fékrendszerek gyakorlatilag minden jármű erősítők kormánymű és központosított levegő szivattyúrendszereknél gumiabroncs futó APC rendszerekben, rendszerek (főleg kiegészítő) légi futó dízel belvízi szállítás teherautó és mások.
A pneumatikus működtetők széles körű használatát az egyéb automatizmussal szembeni előnyök magyarázzák. A pneumatikus működtetők fő előnyei a hidraulikus hajtásokhoz képest:
a levegő alacsony viszkozitásának köszönhetően pneumolinokban nagy sűrített levegő áramlási sebesség (10 m / s vagy több);
viszonylag kis veszteségek a pnemosetben, úgyhogy a pneumolinok hossza elérheti a több száz métert;
a sűrített levegő nem képez gyúlékony és robbanásveszélyes keveréket, amely lehetővé teszi pneumatikus működtetők használatát fokozott tűzbiztonsági követelmények mellett;
a sűrített levegő nem szennyezi a környezetet, ami lehetővé teszi a visszatérő csővezetékek eltávolítását, ami egyszerűsíti a pneumatikus rendszerek kialakítását és csökkenti a pneumatikus rendszer teljes tömegét.
A pneumatikus működtetők pozitív tulajdonságaival együtt számos hiányosság tapasztalható a munkakörnyezet jellegéből - levegő:
a pneumatikus hajtóműveknek, a hidraulikus hajtásoktól eltérően, olyan kenőrendszerekkel vagy berendezésekkel kell rendelkezniük, amelyek biztosítják a légi motorok mozgó alkatrészeinek folyamatos kenését;
a levegő nagy összenyomhatósága miatt a levegőmotorok nem biztosítanak további eszközök nélkül a kimeneti kapcsolatok simaságát és pontosságát változó terhelések esetén;
a levegő összenyomhatósága nem biztosítja a pneumatikus készülékek mozgó alkatrészeinek rögzített rögzítését meghatározott pozíciókban;
a pneumatikus működtetők általában nagyobb hatékonyságot mutatnak a hidraulikus hajtásokhoz képest a megnövekedett levegőszivárgások és pneumatikus készülékek miatt;
a hidraulikus motorokkal egyenlő méretű pneumatikus motorok kisebb teljesítményt eredményeznek, amit a pneumatikus hajtások sűrített levegőjének alacsony nyomása magyaráz.
A hiányosságok ellenére a pneumatikus működtetőket sikeresen alkalmazzák azokban az esetekben, amikor a legjelentősebb előnyök az előnyei. Jelenleg tervezik a következő trend a fejlesztés a meghajtók és automatizált irányítási rendszerek műszaki, beleértve a közlekedést: a villamosenergia-rendszerek használata hidraulikus, valamivel kevesebb - pneumatikus és egyre inkább a pneumatikus vezérlő, ha a teljesítmény megfelel a követelményeknek.