Accionamiento neumático
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Accionamiento neumático : un conjunto de dispositivos que están diseñados para poner en movimiento partes de máquinas y mecanismos por medio de energía de aire comprimido .
Un accionamiento neumático, como un accionamiento hidráulico , es una especie de “inserto neumático” entre el motor de accionamiento y la carga (máquina o mecanismo) y realiza las mismas funciones que una transmisión mecánica ( caja de cambios , transmisión por correa , mecanismo de manivela , etc.) . El objetivo principal del accionamiento neumático, así como la transmisión mecánica, es la transformación de las características mecánicas del motor de accionamiento de acuerdo con los requisitos de la carga (transformación del tipo de movimiento del enlace de salida del motor, sus parámetros , así como regulación, protección contra sobrecarga, etc.). Los elementos obligatorios del accionamiento neumático son un compresor (generador de energía neumática) y un motor neumático[ especificar ] .
Dependiendo de la naturaleza del movimiento del enlace de salida del motor neumático (el eje del motor neumático o la varilla del cilindro neumático) y, en consecuencia, la naturaleza del movimiento del cuerpo de trabajo, el actuador neumático puede ser giratorio o traslacional . Los actuadores neumáticos con movimiento de traslación son los más utilizados en tecnología.
El principio de funcionamiento de las máquinas neumáticas
En términos generales, la transferencia de energía en un actuador neumático ocurre de la siguiente manera:
- Conducir motor[ aclarar ] transmite par al eje del compresor , que imparte energía al gas de trabajo.
- El gas de trabajo después de una preparación especial a través de líneas neumáticas a través del equipo de control ingresa al motor neumático, donde la energía neumática se convierte en energía mecánica.
- Después de eso, el gas de trabajo se libera al medio ambiente, a diferencia del accionamiento hidráulico , en el que el fluido de trabajo regresa a través de las líneas hidráulicas al tanque hidráulico o directamente a la bomba .
Muchas máquinas neumáticas tienen sus contrapartes estructurales entre las máquinas hidráulicas volumétricas . En particular, los compresores y motores neumáticos de pistones axiales, los motores neumáticos de paletas y engranajes , los cilindros neumáticos son ampliamente utilizados ...
Diagrama típico de un actuador neumático
El aire entra en el sistema neumático a través de la toma de aire .
El filtro limpia el aire para evitar daños en los elementos de accionamiento y reducir su desgaste.
El compresor comprime el aire.
Dado que, de acuerdo con la ley de Charles , el aire comprimido en el compresor tiene una temperatura alta, antes de suministrar aire a los consumidores (generalmente motores neumáticos), el aire se enfría en un intercambiador de calor (en un refrigerador).
Para evitar la formación de hielo en los motores neumáticos debido a la expansión del aire en ellos, así como para reducir la corrosión de las piezas, se instala un deshumidificador en el sistema neumático .
El receptor sirve para crear un suministro de aire comprimido, así como para suavizar las pulsaciones de presión en el sistema neumático. Estas pulsaciones se deben al principio de funcionamiento de los compresores volumétricos (por ejemplo, alternativos ), que suministran aire al sistema en porciones.
Se agrega lubricación al aire comprimido en el rociador de aceite , lo que reduce la fricción entre las partes móviles del accionamiento neumático y evita que se atasquen.
Se debe instalar una válvula reductora de presión en el actuador neumático , que proporciona aire comprimido a los motores neumáticos a una presión constante.
El distribuidor controla el movimiento de los enlaces de salida del motor neumático.
En un motor neumático ( neumomotor o cilindro neumático ), la energía del aire comprimido se convierte en energía mecánica.
Ventajas y desventajas del actuador neumático
Ventajas
- a diferencia del accionamiento hidráulico , no es necesario devolver el fluido de trabajo (aire) al compresor;
- menor peso del fluido de trabajo en comparación con el accionamiento hidráulico (importante para la ciencia espacial);
- menor peso de los actuadores en comparación con los eléctricos;
- la capacidad de simplificar el sistema mediante el uso de un cilindro de gas comprimido como fuente de energía, tales sistemas a veces se usan en lugar de squibs , hay sistemas donde la presión en el cilindro alcanza los 500 MPa;
- simplicidad y eficiencia, debido a la baratura del gas de trabajo;
- respuesta rápida y altas velocidades de rotación de motores neumáticos (hasta varias decenas de miles de revoluciones por minuto);
- seguridad contra incendios y neutralidad del ambiente de trabajo, lo que hace posible el uso del actuador neumático en minas e industrias químicas;
- en comparación con un accionamiento hidráulico: la capacidad de transmitir energía neumática a largas distancias (hasta varios kilómetros), lo que permite utilizar un accionamiento neumático como principal en minas y minas ;
- a diferencia de un accionamiento hidráulico , un accionamiento neumático es menos sensible a los cambios en la temperatura ambiente debido a una menor dependencia de la eficiencia de las fugas del medio de trabajo (gas de trabajo), por lo tanto, los cambios en los espacios entre las partes del equipo neumático y la viscosidad de el medio de trabajo no afecta seriamente los parámetros operativos del accionamiento neumático; esto hace que el accionamiento neumático sea adecuado para su uso en talleres calientes de empresas metalúrgicas.
Defectos
- calentamiento y enfriamiento del gas de trabajo durante la compresión en compresores y expansión en motores neumáticos; este inconveniente se debe a las leyes de la termodinámica y conduce a los siguientes problemas:
- posibilidad de congelación de sistemas neumáticos;
- condensación de vapor de agua del gas de trabajo y, en relación con esto, la necesidad de secarlo;
- alto costo de la energía neumática en comparación con la energía eléctrica (alrededor de 3-4 veces), lo cual es importante, por ejemplo, cuando se usa un accionamiento neumático en las minas;
- incluso menor eficiencia que el accionamiento hidráulico;
- baja precisión y buen funcionamiento;
- la posibilidad de una ruptura explosiva de tuberías o lesiones industriales, por lo que se utilizan pequeñas presiones del gas de trabajo en un actuador neumático industrial (generalmente la presión en los sistemas neumáticos no supera 1 MPa, aunque los sistemas neumáticos con una presión de trabajo de hasta se conocen hasta 7 MPa - por ejemplo, en las centrales nucleares ) y, en consecuencia, los esfuerzos sobre los cuerpos de trabajo son mucho menores en comparación con el accionamiento hidráulico ). Donde no existe tal problema (en cohetes y aviones) o los sistemas son pequeños, las presiones pueden alcanzar los 20 MPa o incluso más.
- para controlar la cantidad de rotación de la varilla de transmisión, es necesario usar dispositivos costosos: posicionadores.
Actuadores neumáticos con movimiento de traslación
Según la naturaleza del impacto sobre el cuerpo de trabajo, los actuadores neumáticos con movimiento de traslación son:
- on-off , moviendo el cuerpo de trabajo entre dos posiciones extremas;
- multiposición , moviendo el cuerpo de trabajo a varias posiciones.
Según el principio de funcionamiento, los actuadores neumáticos con movimiento de traslación son:
- de simple efecto , el retorno del accionamiento a su posición original se realiza mediante un resorte mecánico;
- de doble efecto , el movimiento del cuerpo de trabajo del accionamiento se realiza mediante aire comprimido.
Por diseño, los actuadores neumáticos con movimiento de traslación se dividen en:
- pistón , que es un cilindro , en el que, bajo la influencia del aire comprimido o un resorte, se mueve un pistón (son posibles dos versiones: en los actuadores neumáticos de pistón de un solo lado, la carrera de trabajo se lleva a cabo debido al aire comprimido y al ralentí debido al resorte; en doble cara - tanto las carreras de trabajo como las de ralentí se realizan con aire comprimido)
- membrana , que es una cámara sellada dividida por una membrana en dos cavidades; en este caso, el cilindro está conectado al centro rígido de la membrana, en toda el área de la cual actúa el aire comprimido (al igual que los pistones, están hechos en dos formas: de una o dos caras) ).
- Los fuelles se usan con menos frecuencia. Casi siempre de simple efecto: la fuerza de retorno puede generarse tanto por la elasticidad del propio fuelle como por el uso de un resorte adicional.
En casos especiales (cuando se requiere una mayor velocidad), se utiliza un tipo especial de actuador neumático: actuador neumático de vibración tipo relé .
Aplicación
Una aplicación de los actuadores neumáticos es usarlos como actuadores de potencia en entrenadores neumáticos .
Accionamiento de freno neumático .
Herramienta neumática
Los motores neumáticos se utilizan para accionar diversas herramientas : taladros , llaves , martillos neumáticos , cabezales abrasivos . También prensa neumática .
Tal herramienta garantiza la seguridad del trabajo en lugares explosivos (con acumulación de gas, polvo de carbón), en un ambiente con un alto contenido de humedad .
Véase también
Literatura
- Bashta T. M. Accionamiento hidráulico e hidroneumoautomático. - Moscú: Mashinostroenie, 1972. - S. 320.
- Skhirtladze A.G., Ivanov V.I., Kareev V.N. Sistemas hidráulicos y neumáticos. - Moscú: ITs MSTU "Stankin", "Janus-K", 2003. - S. 544.
- V. Levin. Músculos del aire // Ciencia y vida: revista. - M. : Pravda, 1989. - Nº 5 . - S. 41-45 . — ISSN 0028-1263 .
Enlaces