Файл: Лабораторная работа 8 Аппараты для регулирования давления воздуха Отчет о лабораторной работе должен содержать.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.10.2023
Просмотров: 38
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Лабораторная работа №8
Аппараты для регулирования давления воздуха
Отчет о лабораторной работе должен содержать:
1. Название и цель работы.
2. Назначение и принцип действия аппаратов для регулирования давления воздуха.
3. Конструктивные схемы, перечень основных элементов и краткое описание работы пневматических клапанов.
Для самопроверки освоения материала лабораторной работы следует ответить на контрольные вопросы.
1. Цель работы: изучить назначение, принцип действия, конструкции пневматических аппаратов для регулирования давления воздуха.
2. Назначение и принцип действия аппаратов для регулирования давления воздуха.
Поддержание заданного давления в рабочих полостях исполнительных механизмов обеспечивает постоянство развиваемого ими усилия либо скорости движения выходного звена, что является обязательным требованием при создании многих технологических установок.
Задачи регулирования давления в пневматических системах решаются посредством клапанов давления: предохранительных и редукционных. Клапан является в общем случае устройством, предназначенным для управления потоком воздуха путем автоматического изменения рабочего окна под воздействием протекающей через него рабочего воздуха.
Принципиальные отличия между двумя указанными типами клапанов состоят в следующем: предохранительные клапаны контролируют давление «перед собой», а редукционные –«за собой»; предохранительные клапаны являются нормально закрытыми, тогда как редукционные –нормально открытыми (рис. 1).
3. Конструктивные схемы, перечень основных элементов и краткое описание работы пневматических клапанов.
Предохранительные клапаны
Превышение давления сжатого воздуха в сети выше допустимого может нарушить нормальную работу приводов и систем управления или привести к аварии. Обычно пневматическую сеть предприятия предохраняют от перегрузки путем установки необходимых защитных устройств на компрессорных станциях, однако в ряде случаев такая защита требуется и на отдельных участках сети.
Устройство, открывающееся для выпуска сжатого воздуха в атмосферу при превышении установленного давления и закрывающееся при восстановлении его до величины, близкой к заданной, называют предохранительным клапаном. Принцип действия такого клапана основан на уравновешивании усилием пружины (или весом груза) силы давления воздуха, действующей на запорный элемент.
Назначение предохранительных клапанов (рис. 1, а) заключается в предотвращении повышения давления в контролируемых точках сверх заданного уровня путем автоматического сброса части сжатого воздуха в атмосферу. Предохранительные клапаны устанавливают на специальных патрубках, присоединительных трубопроводах или непосредственно на пневматических емкостях в местах, удобных для осмотра, монтажа и эксплуатации. При установке в пневматических системах клапаны настраивают на заданное давление и пломбируют.
Рисунок 1 – Пневмоклапаны давления:
а) предохранительный; б) редукционный двухлинейный; в) редукционный трехлинейный
Предохранительные клапаны различают по следующим основным признакам: по виду нагружения запорного элемента – пружинного типа и грузового типа; по конструкции запорного элемента (рис. 2) – с плоским, коническим, шариковым, мембранным элементом; по характеру управления открытием клапана для сброса избыточного давления воздуха – клапаны прямого действия, которые содержат один запорный элемент, и клапаны непрямого действия (двухкаскадные), в которых основной клапан открывается по сигналу от вспомогательного клапана, воспринимающего давление из пневматического привода или системы.
Рисунок 2 - Предохранительные клапаны:
а – с плоским запорным элементом; б – с коническим запорным элементом;
в – с шариковым запорным элементом; г – с мембранным запорным элементом
На рисунке 2,а изображен предохранительный клапан с плоским запорным элементом, имеющим эластичное уплотнение 4. Когда давление воздуха в системе достигает предельного значения, запорный элемент отрывается от седла, сжимает пружину 2 и выпускает сжатый воздух из пневмосистемы через отверстие А в колпачковой гайке 1 в атмосферу. При понижении давлении воздуха в системе пружина прижимает запорный элемент клапана к седлу. Давление воздуха, при котором происходит срабатывание клапана, регулируют гайкой 1, которую затем стопорят контргайкой
3. Контроль давления производят по манометру.
Конструкция предохранительного клапана, показанного на рисунке 2,б, отличается от предыдущей только конической формой запорного элемента 1 и отсутствием эластичного уплотнения. Элемент 1 изготовлен из коррозионно-стойкой стали, а корпус 2 – из бронзы.
На рисунке 2,в приведена конструктивная схема предохранительного клапана с шариковым запорным элементом 5, центрируемым с помощью штампованного поршня 4. Заданное давление воздуха в системе настраивают путем изменения деформации пружины 3 с помощью разрезной гайки 2, которую после регулировки клапана стопорят винтом 1.
В предохранительном клапане с мембранным запорным элементом (рис. 2,г) сжатый воздух подводится в полость Б под мембраной 3. При достижении заданного давления воздуха пружина 2, усилие которой настраивают винтом 1, сжимается, мембрана отрывается от седла, и сжатый воздух через отверстие А сбрасывается в атмосферу.
Редукционные клапаны
Назначение редукционных пневмоклапанов (рис. 1,б, в) – поддерживать относительно стабильный уровень давления на выходе (ниже величины давления питания) независимо от колебаний давления, имеющих место в системе подачи воздуха перед клапаном, а также при изменении расхода воздуха за клапаном. Редукционные клапаны монтируют, как правило, в конкретных точках производственных установок либо они входят в состав блоков подготовки воздуха.
При выборе клапанов давления следует принимать во внимание следующие технические характеристики: диапазон рабочих давлений; диапазон температур; номинальный расход; размеры присоединительных отверстий.
Предохранительный клапан ограничивает уровень давления сжатого воздуха, подводимого к каналу Р и воздействующего на подпружиненную мембрану 1 (рис. 3 б), в жестком центре которой установлен тарельчатый клапан 2, перекрывающий проход к каналу R. Когда давление становится достаточным для преодоления усилия пружины, клапан открывается, пропуская сжатый воздух в канал R.
Рисунок 3 – Предохранительный пневмоклапан (конструкция и условное графическое обозначение на схемах):
а) внешний вид; б) конструкция; 1 – мембрана; 2 – тарельчатый клапан
Кроме клапанов давления с ручной настройкой уровня контролируемого давления, существуют также клапаны давления с внешним дистанционным управлением (рис. 4).
Рисунок 4 – Пневмоклапаны давления с внешним управлением (внешний вид и условное графическое обозначение на схемах) при разных типах управления:
а) механическое; б) пневматическое; в) пропорциональное
Управление может быть: 1) механическим – уровень давления зависит от положения некоторого технологического объекта, с которым орган управления клапаном связан кинематически (рис. 4, а); 2) пневматическим – уровень контролируемого давления задается значением давления в некоторой точке пневматической системы (рис. 4, б); 3) пропорциональным – клапан регулирует давление пропорционально заданной силе тока или напряжению (рис. 4, в).
Клапаны с пропорциональным управлением являются наиболее универсальными с точки зрения возможностей автоматизации управления сложными технологическими объектами, поскольку в соответствующий аналоговый электрический сигнал можно преобразовать и перемещение, и давление (а также другие физические величины). Кроме того, применение клапанов давления с пропорциональным управлением позволяет осуществлять программное управление уровнем давления в пневматической системе с помощью промышленных логических контроллеров.
Контрольные вопросы
1. Какие функции выполняют пневматические клапаны в приводах и системах технологического оборудования и средств оснащения?
Пневматические аппараты для регулирования давления воздуха называют клапанами.
2. В чем заключается принцип действия аппаратов для регулирования давления сжатого воздуха?
Принцип действия клапанов основан на их срабатывании при определенном соотношении сил, приложенных к подвижному запорно-регулирующему элементу, и создаваемых давлениями воздуха в линиях управления и предварительно отрегулированной пружиной.
3. С какой целью в пневматических приводах и системах используют предохранительные клапаны?
Устройство, открывающееся для выпуска сжатого воздуха в атмосферу при превышении установленного давления и закрывающееся при восстановлении его до величины, близкой к заданной, называют предохранительным клапаном.
Превышение давления сжатого воздуха в сети выше допустимого может нарушить нормальную работу приводов и систем управления или привести к аварии. Обычно пневматическую сеть предприятия предохраняют от перегрузки путем установки необходимых защитных устройств на компрессорных станциях, однако в ряде случаев такая защита требуется и на отдельных участках сети.
4. Из каких элементов состоит и как работает пневматический предохранительный клапан?
Стандартный предохранительный клапан показан на рисунке 1.
При превышении заданного давления, определяемого настройкой пружины 1, клапан 2 отходит от седла 3, обеспечивая выход воздуха в атмосферу. Приспособление для принудительного открытия дает возможность проверить продувкой исправность клапана.
При приложении к кольцу 4 усилия, направленного вертикально вверх, пружина 1 сжимается и клапан 2 освобождается от ее воздействия. Если клапан не заклинен, то он отходит от седла, обеспечивая выход сжатому воздуху в атмосферу. Для исключения возможности перенастройки клапана без нарушения пломбы установлен защитный колпачок 5.
Рисунок 1 - Предохранительный пневматический клапан
К предохранительным клапанам предъявляют следующие основные требования: при достижении предельного настроенного давления воздуха клапан должен безотказно открываться; в открытом состоянии клапан, при установленном давлении воздуха должен обеспечивать сброс сжатого воздуха в количестве, равном производительности источника питания; клапан должен закрываться при давлении воздуха, минимально отличающемся от рабочего; в закрытом состоянии клапана утечка воздуха должна быть минимальной.
5. Как предохранительные клапаны настраивают на заданное давление срабатывания?
Предохранительный клапан настраивают на максимальное избыточное давление исходя из следующих рекомендаций: при рабочем давлении р<0,3МПа р