Привод двустороннего действия что это

Содержание
  1. Пневмонические привода
  2. Принцип действия пневматических машин
  3. Типовая схема пневмопривода
  4. Достоинства и недостатки пневмопривода
  5. Пневмоприводы с поступательным движением
  6. Поршневые приводы
  7. Приводы двустороннего действия
  8. Приводы одностороннего действия
  9. Приводы с вращательным движением выходного вала
  10. Встроенные поршневые приводы
  11. Сильфонные приводы
  12. Большая Энциклопедия Нефти и Газа
  13. Привод — двустороннее действие
  14. Четвертьоборотные пневмоприводы одно- и двухстороннего действия: выбор, особенности конструкции, сравнение
  15. 1. Конструкция пневмопривода для регулирующих клапанов
  16. 2. Крутящий момент пневмопривода двухстороннего действия
  17. 3. Крутящий момент пневмопривода одностороннего действия
  18. 4. Сравнение крутящего момента приводов одно- и двухстороннего действия
  19. 5. Паспортные данные крутящего момента пневмоприводов
  20. 6. Подбор пневмопривода по моменту
  21. 7. Пример подбора пневмопривода по моменту
  22. Подбор пневмопривода двухстороннего действия
  23. Подбор пневмопривода одностороннего действия
  24. 8. Сравнение пневмоприводов одно- и двухстороннего действия
  25. 9. Выводы

Пневмонические привода

Пневматический привод (пневмопривод) — совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение частей машин и механизмов посредством энергии сжатого воздуха.

Пневмопривод, подобно гидроприводу, представляет собой своего рода «пневматическую вставку» между приводным двигателем и нагрузкой (машиной или механизмом) и выполняет те же функции, что имеханическая передача (редуктор, ремённая передача, кривошипно-шатунный механизм и т. д.). Основное назначение пневмопривода, как и механической передачи, — преобразование механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки (преобразование вида движения выходного звена двигателя, его параметров, а также регулирование, защита от перегрузок и др.). Обязательными элементами пневмопривода являются компрессор (генератор пневматической энергии) и пневмодвигатель.

В зависимости от характера движения выходного звена пневмодвигателя (вала пневмомотора или штока пневмоцилиндра), и соответственно, характера движения рабочего органа пневмопривод может бытьвращательным или поступательным. Пневмоприводы с поступательным движением получили наибольшее распространение в технике.

Принцип действия пневматических машин

В общих чертах, передача энергии в пневмоприводе происходит следующим образом:

  1. Приводной двигатель [прояснить] передаёт вращающий момент на вал компрессора, который сообщает энергию рабочему газу.
  2. Рабочий газ после специальной подготовки по пневмолиниям через регулирующую аппаратуру поступает в пневмодвигатель, где пневматическая энергия преобразуется в механическую.
  3. После этого рабочий газ выбрасывается в окружающую среду, в отличие от гидропривода, в котором рабочая жидкость по гидролиниям возвращается либо в гидробак, либо непосредственно к насосу.
Читайте также:  Сравнение гидравлического привода с электрическим

Многие пневматические машины имеют свои конструктивные аналоги среди объёмных гидравлических машин. В частности, широко применяются аксиально-поршневые пневмомоторы и компрессоры, шестерённые и пластинчатые пневмомоторы,пневмоцилиндры…

Типовая схема пневмопривода

Фильтр осуществляет очистку воздуха в целях предупреждения повреждения элементов привода и уменьшения их износа.

Компрессор осуществляет сжатие воздуха.

Поскольку, согласно закону Шарля, сжатый в компрессоре воздух имеет высокую температуру, то перед подачей воздуха потребителям (как правило, пневмодвигателям) воздух охлаждают в теплообменнике (в холодильнике).

Чтобы предотвратить обледенение пневмодвигателей вследствие расширения в них воздуха, а также для уменьшения корозии деталей, в пневмосистеме устанавливают влагоотделитель.

Ресивер служит для создания запаса сжатого воздуха, а также для сглаживания пульсаций давления в пневмосистеме. Эти пульсации обусловлены принципом работы объёмных компрессоров (например, поршневых), подающих воздух в систему порциями.

В маслораспылителе в сжатый воздух добавляется смазка, благодаря чему уменьшается трение между подвижными деталями пневмопривода и предотвращает их заклинивание.

В пневмоприводе обязательно устанавливается редукционный клапан, обеспечивающий подачу к пневмодвигателям сжатого воздуха при постоянном давлении.

Распределитель управляет движением выходных звеньев пневмодвигателя.

В пневмодвигателе (пневмомоторе или пневмоцилиндре) энергия сжатого воздуха преобразуется в механическую энергию.

Достоинства и недостатки пневмопривода

Пневмоприводы с поступательным движением

По характеру воздействия на рабочий орган пневмоприводы с поступательным движением бывают:

  • двухпозиционные, перемещающие рабочий орган между двумя крайними положениями;
  • многопозиционные, перемещающие рабочий орган в различные положения.

По принципу действия пневматические приводы с поступательным движением бывают:

  • одностороннего действия, возврат привода в исходное положение осуществляется механической пружиной;
  • двухстороннего действия, перемещающие рабочий орган привода осуществляется сжатым воздухом.

По конструктивному исполнению пневмоприводы с поступательным движением делятся на:

  • поршневые, представляющие собой цилиндр, в котором под воздействием сжатого воздуха либо пружины перемещается поршень (возможны два варианта исполнения: в односторонних поршневых пневмоприводах рабочий ход осуществляется за счёт сжатого воздуха, а холостой за счёт пружины; в двухсторонних — и рабочий, и холостой ходы осуществляются за счёт сжатого воздуха);
  • мембранные, представляющие собой герметичную камеру, разделённую мембраной на две полости; в данном случае цилиндр соединён с жёстким центром мембраны, на всю площадь которой и производит действие сжатый воздух (также, как и поршневые, выполняются в двух видах — одно- либо двухстороннем).
  • Сильфонные применяются реже. Практически всегда одностороннего действия: усилие возврата может создаваться как упругостью самого сильфона, так и с использованием дополнительной пружины.

В особых случаях (когда требуется повышенное быстродействие) применяют специальный тип пневмоприводов — вибрационный пневмопривод релейного типа.

Пневматический привод арматуры — это устройство, являющееся видом пневматических приводов, служащее для механизации и автоматизации трубопроводной арматуры, применяющееся во многих отраслях промышленности, играя важную роль в технологических системах многих производств. Чаще всего пневмопривода используются для дистанционного управления арматурой, её открытия и закрытия, а также для определения положения арматуры. Кроме пневматических приводов, существуют гидравлические, электрические и электромагнитные арматурные привода.

В отличие от электрических, пневматические привода используются в основном для защитной (отсечной)арматуры, в силу своих специфических особенностей, но также имеется возможность арматуру с пневматическим приводом применять в качестве регулирующей. Пневмоприводы используются не так часто, так как требуют монтажа на предприятии специальной компрессорной системы сжатого воздуха

Поршневые приводы

  • быстродействие при использовании в качестве управляющей среды сжатого воздуха или газов под давлением (это качество является определяющим для основной сферы использования поршневых приводов арматур);
  • возможность получения больших ходов и больших усилий при прямолинейном ходе штока;
  • простота конструкции и ограниченное число используемых деталей;
  • ограничение усилия достигается наиболее простым способом — ограничением давления в приводе.

Поршневые приводы можно разделить:

  • по свойствам управляющей среды на пневматические и гидравлические;
  • по циклу срабатывания на приводы одностороннего действия и приводы двустороннего действия;
  • по характеру движения выходного звена на прямоходные и поворотные;
  • с шатуном и неподвижным цилиндром, без шатуна с поворотным (качающимся) цилиндром;
  • по методу компоновки в виде отдельного агрегата (пневмоцилиндра) или могут быть встроенными в конструкцию арматуры.

Приводы двустороннего действия

Приводы одностороннего действия

Основными достоинствами поршневого привода одностороннего действия являются возможность совершения хода под действием пружины при отсутствии управляющей среды и быстродействие при выполнении этого цикла, к его недостаткам относится необходимость иметь привод увеличенных размеров как по длине (для размещения пружины, обычно последовательно за поршнем), так и по диаметру, поскольку при прямом ходе помимо полезной работы и преодоления сил трения необходимо преодолеть усилие на сжатие пружины возврата.

Наиболее часто поршневой привод одностороннего действия с пружиной сжатия применяется в защитной арматуре (отсечные клапаны), где используется возможность быстрого срабатывания клапана под действием пружины вне зависимости от наличия управляющей среды.

Приводы с вращательным движением выходного вала

Чтобы преобразовать поступательное движение поршня во вращательное движение выходного вала привода используется кривошипно-шатунный механизм, реечно-зубчатая передача и (крайне редко) винтовой преобразователь движения.

Встроенные поршневые приводы

Встроенные поршневые приводы образуют с арматурой единую конструкцию и имеют общие с ней детали. Они могут быть двустороннего и одностороннего действия. Встроенные поршневые приводы применяются в главных клапанах импульсно-предохранительных устройств энергетических установок большой мощности, например АЭС.

Встроенные приводы обеспечивают создание компактных конструкций, но при этом затрудняется их техническое обслуживание и снижается уровень ремонтопригодности, поскольку доступ к приводу усложнён и для ремонта приходится разбирать всю конструкцию.

Встроенные поршневые приводы одностороннего действия применяются также в различных управляющих (пилотных) устройствах регуляторов давления. [1]

Сильфонные приводы

Для арматуры наиболее характерным примером применения сильфонного пневмопривода является термостатический конденсатоотводчик, снабженный сильфоном из полутомпака. В сильфон залита быстроиспаряющаяся жидкость, которая при температуре свыше 100°С испаряется, её пар создаёт давление внутри сильфона, он удлиняется и находящимся на нем золотником закрывает отверстие в седле конденсатоотводчика.

Сильфонные приводы всегда используются как приводы одностороннего действия. Усилие возврата создается с использованием упругих свойств сильфона. Если это усилие недостаточно, дополнительно устанавливается цилиндрическая пружина возврата, которая располагается соосно с сильфоном внутри или снаружи последнего.

Основными недостатками сильфонных приводов являются малый ход, малое создаваемое усилие и ограниченный цикловой ресурс, невозможность и нецелесообразность ремонта сильфона, в связи с чем при выходе его из строя необходимо заменить новым весь сильфонный узел привода арматуры.

В поворотном приводе поворот выходного вала происходит в связи с тем, что на одну сторону лопасти, жестко соединённой с выходным валом, действует давление управляющей среды. Можно выделить однолопастные (угол поворота выходного вала может достигать 180°) и двухлопастные приводы (угол немногим более 90°). При одинаковых размерах лопастей и одних и тех же величинах давления управляющей среды крутящий момент, создаваемый двухлопастным приводом, примерно в 2 раза больше, чем однолопастным. Важным является обеспечение герметичности подвижного соединения лопасти и корпуса привода, поскольку щелевой зазор здесь имеет значительную протяженность. Теоретические аспекты работы таких устройств в системах гидропривода описаны в статье под названием Поворотный гидродвигатель, где они известны как пластинчатые.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Привод — двустороннее действие

Приводы двустороннего действия ( рис. 120, а) применяются в случаях, когда необходим значительный ход поршня; в них обязательно двустороннее уплотнение / поршня и уплотнение 2 штока. [2]

В связи с отсутствием привода двустороннего действия в перемычке устанавливаются два ОД — один размыкающий и автоматически открывающийся, другой замыкающий и автоматически закрывающийся. [3]

На рис. 6 — 4 изображен привод двустороннего действия для включения и отключения воздушного выключателя. Внутри корпуса находится поршень 4, который посредством штока 5 соединяется с механизмом выключателя. При включении выключателя сжатый воздух из клапана включения по медной трубке подается в канал нижней крышки и поршень, поднимаясь вверх через шток, приводит в движение механизм выключателя. Для уменьшения удара при включении и отключении в корпусе просверлен ряд резьбовых отверстий 7, через которые избыточный воздух выходит в атмосферу. [5]

До освоения электропромышленностью выпуска надежно работающих отделителей с приводом двустороннего действия допускается установка линейных разъединителей с электродвигательными приводами. Линейные отделители при этом не устанавливаются. [6]

На рис. 6 — 5 изображена несколько иная конструкция привода двустороннего действия , в котором прямолинейное движение поршня преобразуется во вращательное движение вала привода. Такие приводы применяются в воздушных выключателях без отделителей. [7]

Для приведения в действие клапанов и заслонок, требующего больших усилий, применяют исполнительные механизмы с приводом двустороннего действия . [8]

При использовании в зажимном устройстве самотормозящихся механизмов, требующих большей силы для открепления, нужно применять только приводы двустороннего действия . [9]

В двустороннем вертикальном пневмоприводе Р0 Q, Рт Рг РЗ, но Pj f pa, Если же привод двустороннего действия расположен горизонтально, то Р — Р — Р а, а значение Рт остается тем же. [10]

Поршневой пневмопривод применяется, когда для управления регулирующим органом нужны большие усилия и перемещения. В приводах двустороннего действия перемещение поршня в противоположных направлениях осуществляется подачей сжатого воздуха в ту или иную рабочую полость цилиндра. [11]

Ощущение внешней нагрузки помогает пилоту управлять самолетом. Следящие приводы с имитацией внешней нагрузки иногда называют приводами двустороннего действия . [12]

Приводы одностороннего действия могут быть применены там, где ход штока невелик. При использовании в зажимном устройстве самотормозящихся механизмов нужно применять приводы двустороннего действия . [13]

Пневматические приводы бывают одностороннего и двустороннего действия. В приводах одностороннего действия перемещение поршня в одном направлении осуществляется за счет энергии сжатого воздуха, а в другом направлении-пружиной. В приводах двустороннего действия прямой и обратный ходы поршня осуществляются сжатым воздухом. Для силового привода зажимных устройств токарных автоматрв и полуавтоматов применяются пневматические вращающиеся цилиндры 9 ( рис. 63), которые обычно крепятся к задней части шпинделя станка. При перемещении поршня 10 со штоком 11 влево производится зажим детали в патроне 12, а при движении вправо — разжим детали. [14]

Трехходовые распределительные клапаны обычно имеют один патрубок для подачи рабочей среды в полость пневмо — или гидропривода и патрубок или отверстие для отвода отработанной рабочей среды во время обратного хода поршня управляемого привода. Такие распределители применяются, как правило, для управления пневмо — или гидроприводами одностороннего действия. Для управления приводами двустороннего действия применяются четырехходовые распределители. Они имеют один патрубок для приема рабочей среды под давлением, два патрубка для подачи давления в управляемый привод и патрубок или отверстие ( одно или несколько) для отвода отработанной среды из полостей привода. [15]

Источник

Четвертьоборотные пневмоприводы одно- и двухстороннего действия: выбор, особенности конструкции, сравнение

Подавляющее число производственных предприятий при организации того или иного технологического процесса сталкивается с задачами по управлению, перекрытию и перераспределению потоков различных жидких и газообразных сред (вода, воздух, пар, масла, нефтепродукты, молоко, квас, моющие растворы и т. д.).

Рисунок 1 — Шаровой клапан с пневмоприводом

Одними из самых известных устройств воздействия на поток среды являются шаровые краны и дисковые затворы. Они получили широкое распространение благодаря простоте и надёжности конструкции, а так же их невысокой стоимости. Объединяет эти типы запорной арматуры способ управления – для открытия и закрытия требуется поворот запорного органа на 90°. Поворот, как правило, осуществляется одним из трёх способов: вручную, с помощью пневмопривода или с помощью электропривода.

В данной статье сконцентрируемся на особенностях использования пневмоприводов, оставив электроприводы и ручной способ управления за рамками повествования.

Как уже упоминалось, открытие и закрытие клапанов (затворов) требует поворота запорного органа на 90°, т. е. на ¼ полного оборота, поэтому пневмоприводы обеспечивающие такое вращательное движение называют четвертьоборотными. Они делятся на две большие группы: одностороннего и двухстороннего действия.

Пневмоприводы двухстороннего действия используют энергию сжатого воздуха как для открытия затвора, так и для его закрытия. В отличии от них, пневмоприводы одностороннего действия требуют сжатого воздуха только для открытия затвора, закрытие же осуществляется под действием возвратных пружин.

Примечание. Как правило, пневмоприводы одностороннего действия могут быть смонтированы в двух положениях. В одном из них пружины будут закрывать присоединённую арматуру, а в другом открывать её. Далее мы будем считать что используется монтажное положение, в котором пружины работают на закрытие.

1. Конструкция пневмопривода для регулирующих клапанов

На Рисунке 2 показана конструкция пневматического привода VALMA одностороннего действия PNA-SA. Ступица 1, передающая крутящий момент на присоединённую арматуру закреплена на валу-шестерне 2. В собранном пневмоприводе данный вал-шестерня находится в постоянном зацеплении с двумя зубчатыми рейками 3, закреплёнными на поршнях 4. Поскольку эти элементы являются основными деталями конструкции, отвечающими за передачу крутящего момента, они легли в основу её названия – пневмоприводы с механизмом шестерня-рейка.

Рассмотрим работу пневмопривода одностороннего действия.

Рисунок 2 показывает исходное положение пневмопривода – поршни расположены максимально близко друг к другу, давление в обоих камерах пневмопривода одинаково и равно атмосферному.

Для открытия пневмопривода (Рисунок 3) необходимо подать сжатый воздух в камеру А (между поршнями). Это приводит к раздвижению поршней и повороту вала-шестерни против часовой стрелки. При этом происходит сжатие возвратных пружин (номер 5 на Рисунке 2), а воздух из камеры B свободно сбрасывается в атмосферу.

Рисунок 2 – Конструкция пневмопривода с механизмом шестерня-рейка

Для закрытия пневмопривода (Рисунок 4) необходимо сбросить воздух из камеры А в атмосферу. При этом пружины разжимаются и возвращают поршни в исходное состояние, вызывая поворот вала-шестерни по часовой стрелке.

Конструкция пневмоприводов двустороннего действия аналогична. Однако, в ней отсутствуют возвратные пружины, а движение поршней в обоих направлениях обеспечивается подачей сжатого воздуха (для открытия – в камеру A, для закрытия – в камеру B).

2. Крутящий момент пневмопривода двухстороннего действия

Как известно, крутящий момент является одной из основных характеристик пневмопривода, поскольку именно его величина определяет будет ли достаточно усилия, развиваемого приводом, для проворота присоединённой арматуры или нет. Крутящий момент пневмопривода может быть рассчитан по формуле:

M – крутящий момент,

r – радиус вала-шестерни,

F – сумма сил, действующих на каждый из поршней,

d – диаметр вала-шестерни.

Для пневмоприводов двустороннего действия сила F определяется только разностью давлений в камерах A и B:

S – площадь рабочей поверхности поршня,

PA, PB – давления воздуха в камерах A и B соответственно,

D – диаметр поршня.

При работе пневмопривода совместно с запорной арматурой, одна из камер (A или B) всегда оказывается связанной с атмосферой, а в другую подаётся сжатый воздух из одного итого же источника. В этих условиях получаем:

Fоткр. – сила, действующая на поршни при открытии присоединённой арматуры,

Fзакр. – сила, действующая на поршни при закрытии присоединённой арматуры,

P – давление сжатого воздуха.

Таким образом, крутящий момент пневмопривода двухстороннего действия не зависит от направления движения (открытие или закрытие) и рассчитывается по формуле:

Очевидно, фактический крутящий момент пневмопривода будет несколько меньше расчётного значения, т. к. мы не учитывали трение в деталях конструкции привода. Однако, это не влияет на полученный нами важный вывод.

Крутящий момент пневмопривода двухстороннего действия определяется его конструкцией, он пропорционален давлению управляющей среды и не зависит от угла поворота ступицы и направления движения (открытие или закрытие). На практике давление управляющей среды обычно является постоянным (перед подачей воздуха в привод он проходит через регулятор давления), следовательно, крутящий момент привода является постоянным.

3. Крутящий момент пневмопривода одностороннего действия

На поршни пневматических приводов одностороннего действия помимо сжатого воздуха оказывают воздействие возвратные пружины. Сила воздействия пружин на поршень зависит от их степени сжатия и описывается законом Гука:

Fпр. – сила воздействия пружин на поршень,

n – количество пружин,

F0 – сила воздействия одной пружины на поршень в исходном состоянии,

k – коэффициент жёсткости пружины,

x – величина сжатия пружин.

Величина сжатия пружин зависит от угла поворота ступицы привода и связана с ним следующим соотношением:

При работе пневмопривода на открытие присоединённой арматуры сила давления сжатого воздуха и сила воздействия пружин направлены в разные стороны, а итоговое значение крутящего момента описывается следующим соотношением:

Fсж. возд. – сила воздействия сжатого воздуха на поршень,

Fпр. – сила воздействия пружин на поршень.

В данной формуле, первое слагаемое характеризует влияние давления сжатого воздуха на момент развиваемый пневмоприводом при движении на открытие, второе – изменение момента в зависимости от угла поворота ступицы, третье – уменьшение момента за счёт предварительного сжатия пружин в исходном состоянии пневмопривода. Коэффициенты при давлении P и угле поворота α не зависят от условий эксплуатации и определяются конструкцией пневмопривода.

При работе пневмопривода на закрытие присоединённой арматуры, воздух из камеры А сбрасывается в атмосферу, а закрытие осуществляется исключительно под действием силы возвратных пружин, поэтому момент закрытия рассчитывается следующим образом:

Как и в случае с пневмоприводами двустороннего действия, мы пренебрегли силами трения, не оказывающими влияния на общую зависимость крутящего момента от тех или иных факторов.

Крутящий момент пневмопривода одностороннего действия определяется его конструкцией и различен при работе привода на открытие и закрытие присоединённой арматуры. При открытии, крутящий момент зависит от давления управляющей среды и угла поворота ступицы привода. При закрытии, крутящий момент зависит только от угла поворота ступицы. На практике давление управляющей среды обычно является постоянным (перед подачей воздуха в привод он проходит через регулятор давления). В этом случае, крутящий момент привода одностороннего действия различен при движении на открытие и закрытие присоединённой арматуры и зависит от угла поворота ступицы.

4. Сравнение крутящего момента приводов одно- и двухстороннего действия

Итак, мы знаем зависимости крутящего момента пневмоприводов одно- и двухстороннего действия, от давления управляющей среды и угла поворота ступицы привода.

Привод Одностороннего действия Двухстороннего действия
Открытие M откр . = π D 2 d 4 ⋅ P − nk π d 2 360 o ⋅ α − ndF 0 M _ < откр. >= < %pi D ^2 d>over <4>cdot P — over <360 ^o>cdot %alpha — ndF _0 M откр . = M закр . = π D 2 d 4 ⋅ P M _< откр. >=M _< закр. >= < %pi D^2 d>over <4>cdot P
Закрытие M закр . = nk π d 2 360 o ⋅ α + ndF 0 M _< закр. >= over <360 ^o>cdot %alpha + ndF _0

На практике, как упоминалось выше, перед пневмоприводом устанавливается редуктор, обеспечивающий стабильное давление управляющей среды. В таком случае, зависимость крутящего момента от угла поворота ступицы привода можно наглядно представить в виде графиков, показанных на Рисунке 5.

Зелёной прямой обозначена зависимость крутящего момента от угла поворота ступицы пневмопривода двустороннего действия, синей – одностороннего действия. Красная линия показывает типовую зависимость крутящего момента шарового крана, необходимого для проворота шара.

Рисунок 5 – Графики зависимости крутящего момента от угла поворота

На этом графике хорошо видны различия между крутящим моментом пневмоприводов одно- и двустороннего действия. Притом, обе линии вычерчены в масштабе для пневмоприводов одного и того же диаметра, а именно для приводов VALMA PNA-SA-105 (одностороннего действия) и PNA-DA-105 (двустороннего действия). Таким образом, хорошо видно что пневмопривод двустороннего действия по отношению к приводу одностороннего действия имеет существенно больший крутящий момент во всём диапазоне угла поворота ступицы.

Если посмотреть на крутящий момент шарового крана и сопоставить его с моментами обоих типов пневмоприводов, то становится ясно что пневмопривод двустороннего действия имеет большой запас и без проблем обеспечит как открытие, так и закрытие крана, привод одностороннего действия того же диаметра будет не способен полностью закрыть кран шар остановится в положении около 8°).

5. Паспортные данные крутящего момента пневмоприводов

В паспортах пневмоприводов значения крутящего момента обычно приводятся в табличном виде, а не в виде графиков. Для пневмоприводов двухстороннего действия таблица предельно проста – для каждого конкретного привода, приводится значение крутящего момента при различном давлении управляющей среды. Так на Рисунке 6 показана таблица с паспортными значениями для пневмоприводов VALMA двухстороннего действия серии PNA-DA.

Крутящий момент пневмоприводов одностороннего действия в паспорте так же представлен в виде табличных данных.

Рисунок 6 – Паспортные данные крутящего момента пневмоприводов VALMA двустороннего действия серии PNA-DA, Н·м Рисунок 7 – Паспортные данные крутящего момента пневмоприводов VALMA одностороннего действия серии PNA-SA, Н·м

На графике выше (Рисунок 5), отмечены четыре точки, значение момента в которых указывается в паспорте на пневмопривод. Точки ① и ② относятся к движению привода на открытие, величина момента в этих точках зависит от давления управляющей среды; точки ③ и ④ относятся к движению на закрытие, момент в этих точках определяется только конструкцией пневмопривода (не зависит от давления управляющей среды). Таблица с паспортными значениями крутящего момента пневмоприводов VALMA одностороннего действия серии PNA-SA приведена на Рисунке 7. Опорные точки ①,②,③,④ подписаны под каждым столбцом автором данной статьи и в реальном паспорте привода отсутствуют.

6. Подбор пневмопривода по моменту

При использовании арматуры и пневмопривода одного производителя, как правило, имеются чёткие рекомендации по их совместимости и подбор привода, по сути, не осуществляется – устанавливается привод, рекомендованный производителем. Однако, в процессе модернизации и/или ремонта часто возникает потребность в установке пневмопривода на уже имеющуюся арматуру, т. е. возникает задача правильного подбора пневмопривода. При этом проверяется три основных условия:

  1. Стыковочные поверхности привода и арматуры выполнены по одному стандарту и совместимы друг с другом.
  2. Присоединительные размеры вала (штока) арматуры и ступицы пневмопривода соответствуют друг другу.
  3. Пневмопривод обеспечивает достаточный крутящий момент для проворота арматуры во всём диапазоне рабочих углов.

Разумеется, проверяются и другие параметры (рабочая температура, устойчивость к воздействию окружающей среды, габаритные размеры и т. д.), однако, три вышеприведённых условия являются основными.

Первое и второе условие проверяется элементарно по чертежам и описанию арматуры и привода. При этом стоит обратить внимание на то, что многие производители приводов предлагают специальные адаптеры для обеспечения совместимости продукции с тем или иным размером/стандартом.

Третье условие проверяется несколько сложнее. Первым делом необходимо определить крутящий момент, требуемый для проворота рабочего органа на тот или иной угол. В идеале, данные по моменту и его зависимости от рабочего давления приводятся в паспорте на арматуру. Однако, в реальных условиях эти данные часто отсутствуют (не были указаны производителем, нечитаема маркировка затвора, условия эксплуатации отличаются от номинальных и т. д.). В этом случае обычно используют данные по крутящему моменту аналогичной арматуры, закладывая в расчёт следующие коэффициенты запаса:

  • + 25% в общем случае;
  • + 40% если рабочей средой является грязная или вязкая жидкость;
  • + 80% если рабочая среда является сыпучей.

Для правильной совместной работы пневмопривода и присоединённой арматуры, необходимо чтобы крутящий момент требуемый для проворота рабочего органа был меньше момента привода на всём диапазоне углов поворота.

При подборе пневмоприводов двухстороннего действия сопоставляют значение требуемого крутящего момента, полученного с учётом коэффициента запаса, с паспортным значением момента привода при соответствующем условиям эксплуатации давлении управляющей среды.

При подборе пневмоприводов одностороннего действия обычно ориентируются на минимальное значение момента (точку ④ на Рисунке 5). Величина крутящего момента пневмопривода в этой точке должна быть больше момента проворота присоединённой арматуры.

7. Пример подбора пневмопривода по моменту

Исходные данные: требуемый момент 50 Н·м, давление управляющей среды 6 бар.

Подбор пневмопривода двухстороннего действия

Открываем паспорт пневмопривода и смотрим таблицу крутящего момента (Рисунок 8). Давление управляющей среды в нашем случае 6 бар, поэтому просматриваем значения момента в соответствующем столбце и выбираем первое, превышающее величину 50 Н·м. В первом столбце видим подходящую модель пневмопривода (PNA-DA-083).

После этого проверяем геометрическую совместимость крепёжного фланца и ступицы выбранного привода с соответствующими элементами присоединяемой арматуры.

Рисунок 8 – Подбор пневмопривода по моменту

Подбор пневмопривода одностороннего действия

Осуществляется аналогично пневмоприводам двухстороннего действия, но требует проверки нескольких значений момента. Сначала выбираем модель привода (PNA-SA-105) – Рисунок 9, затем убеждаемся в том что момент привода больше требуемого на всём диапазоне угла поворота ступицы как при движении на открытие, так и при движении на закрытие (Рисунок 10).

После этого проверяем геометрическую совместимость крепёжного фланца и ступицы выбранного привода с соответствующими элементами присоединяемой арматуры.

Рисунок 9 – Подбор пневмопривода по моменту Рисунок 10 – Проверка момента привода при разном угле поворота ступицы

В случае геометрической несовместимости привода и присоединяемой арматуры могут использоваться специальные адаптеры/либо привод большего размера.

8. Сравнение пневмоприводов одно- и двухстороннего действия

Главным преимуществом пневмоприводов одностороннего действия является то, что они способны обеспечить возврат арматуры в исходное состояние без использования сжатого воздуха, например, обрыв линии пневмопитания, пониженное давление воздуха в магистрали и т. д.

Пневмоприводы двухстороннего действия, при отсутствии сжатого воздуха не воздействуют на присоединённую арматуру, оставляя её в последнем рабочем положении. Такое поведение обеспечивает непрерывность протекания технологического процесса, но является недопустимым в некоторых применениях.

Преимуществом пневмоприводов двухстороннего действия являются меньшие массогабаритные характеристики и, как следствие, меньшая стоимость при равном значении крутящего момента. Сравнение приводов из прошлого примера приведено на Рисунке 11.

PNA-DA-083 PNA-SA-105
Крутящий момент (Pупр = 6 бар) 89,1 Н·м от 66,4 до 137,3 Н·м
Габариты 213 х 134 х 113 мм 287 х 158 х 128 мм
Объём 3.2·10 -3 м 3 5.8·10 -3 м 3
Вес 3.5 кг 7.6 кг
Цена $100 $205
Рисунок 11 – Сравнение пневмоприводов одно- и двустороннего действия

Пневмопривод одностороннего действия, по отношению к пневмоприводу двустороннего действия получился на 80% больше, более чем в 2 раза тяжелее и в 2 раза дороже.

9. Выводы

В данной статье мы рассмотрели особенности конструкции пневмоприводов одно- и двустороннего действия, выявили зависимость крутящего момента от угла поворота ступицы привода, провели соответствие между табличным и графическим способом представления момента и определили плюсы и минусы обоих конструкций, которые кратко могут быть сформулированы следующим образом.

Пневмопривод двухстороннего действия:

+ высокий крутящий момент
+ малый вес
+ компактный размер
+ низкая стоимость
+ обеспечивает непрерывность процесса
– не может обеспечить возврат арматуры в исходное состояние при авариях на линиях пневмопитания

Пневмопривод одностороннего действия (с возвратными пружинами):

+ обеспечивает возврат арматуры в исходное состояние даже при отсутствии сжатого воздуха
– крутящий момент меньше чем у приводов двустороннего действия
– вес и габариты больше чем у приводов двустороннего действия
– высокая стоимость
– возможны прерывания технологического процесса при снижении управляющего давления или обрыве пневмолинии

Способность пневмоприводов одностороннего действия к возврату в исходное состояние даже при отсутствии сжатого воздуха является их главной особенностью и делает данные пневмоприводы незаменимыми при использовании в составе систем противоаварийной защиты.

Малый вес и габариты пневмоприводов двустороннего действия совместно с высоким крутящим моментом и низкой стоимостью привели к их широкому распространению. Такие пневмоприводы используются для управления многими технологическими процессами, однако, они, как правило, не могут быть установлены в составе систем противоаварийной защиты.

Источник

Оцените статью
Авто Сервис