Пневматикалық цилиндр тым жылдам қозғалғанда немесе таяқша сырғанау қозғалысымен күрескенде, шешім әдетте ағынды басқару клапанын дұрыс таңдауда және орнатуда жатыр. Пневматикалық ағынды басқару клапаны жетек жылдамдығын басқару үшін сығылған ауа ағынын реттейді, бұл қозғалыстың нақты уақытын қажет ететін кез келген автоматтандырылған жүйе үшін маңызды етеді. Гидравликалық әріптестерінен айырмашылығы, бұл клапандар қысым қатынасы мен дыбыстық ағынның жағдайлары басқару сипаттамаларын түбегейлі өзгертетін қысылатын сұйықтық динамикасын өңдеуі керек.
Пневматикалық ағынды басқару клапандары қалай жұмыс істейді
Негізгі функция ауа жолында айнымалы шектеуді жасауды қамтиды. Қысылған ауа тарылған саңылау арқылы өткенде қысым энергиясы кинетикалық энергияға айналады, бұл қысымның төмендеуін тудырады, бұл төменгі ағынның жылдамдығын азайтады. Бірақ сығылған ауа сығылмайтын сұйықтықтарға қарағанда басқаша әрекет етеді, бұл басқару тұрақтылығына әсер ететін күрделіліктерді енгізеді.
Ауа шектеу арқылы өткенде, ағынның жоғарғы қысымы ($P_1$) мен төменгі қысым ($P_2$) арасындағы қатынас ағын режимін анықтайды. Орташа қысымның төмендеуі кезінде ағын қысым дифференциалына пропорционалды түрде артады. Алайда, $P_2/P_1$ қысым арақатынасы сыни мәннен төмен түскенде (әдетте ауа үшін шамамен 0,528), жұлдырудағы ағынның жылдамдығы жергілікті дыбыс жылдамдығына жетеді. Тұншықтырылған ағын немесе дыбыстық ағын деп аталатын бұл жағдай негізгі шекті білдіреді.
Тұншықтырылған ағында төменгі ағындағы қысымды одан әрі төмендету массалық ағынның жылдамдығын арттырмайды. Ағын дыбыс жылдамдығымен саңылау өлшемі арқылы тиімді «максималды». Бұл физикалық құбылыс пневматикалық жүйелерге тән тұрақтылықты қамтамасыз етеді.
ISO 6358 ағын рейтингінің стандартыДәстүрлі гидравликалық Cv мәндері пневматикалық қолданбалар үшін жеткіліксіз, өйткені олар сығылмайтын су ағынына негізделген. ISO 6358 стандарты мұны екі параметрмен қарастырады:
- Дыбыстық өткізгіштік (C):Дм³/(с·бар) арқылы өрнектелген тұншықтырылған жағдайларда максималды ағын сыйымдылығы.
- Критикалық қысым қатынасы (b):Дыбыс асты және дыбыстық ағын арасындағы өту нүктесі (әдетте 0,2-ден 0,5-ке дейін).
Бұл параметрлерге негізделген ағын теңдеулері:
$P_2/P_1 \le b$ кезінде тұншықтырылған ағын үшін:
$$ Q = C \cdot P_1 \cdot K_t $$$P_2/P_1 > b$ кезінде дыбыстан тыс ағын үшін:
$$ Q = C \cdot P_1 \cdot K_t \cdot \sqrt{1 - \left(\frac{\frac{P_2}{P_1} - b}{1 - b}\оң)^2} $$Мұндағы $K_t$ - температураны түзету коэффициенті.
Ішкі құрылыс және құрамдас бөліктер
Әдеттегі жылдамдық реттегіші бір ықшам корпуста екі функцияны біріктіреді: дроссельдік және бағыттаушы тексеру клапаны.
Клапан корпусының материалдары:Таңдау қоршаған ортаға байланысты. Никельмен қапталған жез зауыттың жалпы қажеттіліктерін қанағаттандырады, ал анодталған алюминий салмақты азайтады. Тот баспайтын болат (304/316) жуылатын жерлер үшін өте маңызды, ал инженерлік пластиктер (PBT) үнемді жеңіл шешімдер ұсынады.
Ине клапанының дизайны:Жоғары сапалы конструкциялар 10-50 мм/с диапазонында дәл бақылау үшін жұқа қадамды жіптерді (10-15 айналым) пайдаланады. Конустық бұрыш сипаттамалық қисыққа әсер етеді — сызықтық конустар пропорционалды өзгерістерді қамтамасыз етеді, ал бірдей пайыздық конустар төмен саңылауларда жақсырақ басқаруды қамтамасыз етеді.
Тексеру клапанының конфигурациясы:Біріктірілген тексеру клапаны кері бағытта еркін ағынға мүмкіндік береді. Ерінге арналған тығыздағыш түрлері ықшам, бірақ төмен қысымда ағып кетуі мүмкін; шар немесе қалқымалы түрлер тығызырақ өшіруді қамтамасыз етеді, бірақ көбірек орын қажет етеді.
Есептеуіштерді енгізу және есептегіштерді шығаруды басқару стратегиялары
Орнату орны жүйенің әрекетіне түбегейлі әсер етеді. Бұл айырмашылық пневматикалық ағынды басқарудың кез келген басқа аспектілеріне қарағанда көбірек өріс мәселелерін тудырады.
Есептегіштің шығуын бақылау (шығуды шектеу)Бұл конфигурацияда тексеру клапаны цилиндрге еркін ағуға мүмкіндік береді, ал ине қарама-қарсы камерадан шығатын ауаны шектейді. Жұмыс принципі қысым жастықшасын жасайды. Поршень қозғалған кезде, пайдаланылған ауа кері қысым жасайды, қаттылықты жақсартады және сырғудың алдын алады.
Есептегішті бақылау (жеткізуді шектеу)Мұнда ине шығатын ауаны шектейді, ал шығатын ауаны еркін шығарады. Бұл жиі тұрақсыз қозғалысқа («серкінге») әкеледі, себебі көлем ұлғайған кезде қоректендіру камерасының қысымы төмендейді, бұл қысым қалпына келгенше поршеньдің тоқтап қалуына әкеледі.
«Егер күмәніңіз болса, есептеңіз.» Есептегіш екі әрекетті цилиндрлер үшін әдепкі таңдау болып табылады. Есептегішті тек бір әрекетті цилиндрлер (серіппелі қайтару) немесе арнайы жұмсақ іске қосу қолданбалары үшін сақтау керек.
| Сипаттама | Есептегіш (шығу) | Есептегіш (жабдықтау) |
|---|---|---|
| Қозғалыс тегістігі | Өте жақсы (жабысып қалуды болдырмайды) | Нашар (тырсылдауға бейім) |
| Жүктемені өңдеу | Шамадан тыс жүктемелер үшін жақсы демпферлік | Гравитациялық жүктемелермен қашып кету қаупі |
| Жылдамдықтың тұрақтылығы | Жоғары (жастық әсері) | Айнымалы (жеткізуге байланысты) |
| Үздік қолданбалар | Екі әрекетті цилиндрлер | Бір әрекетті цилиндрлер |
Клапан таңдау және өлшемін анықтау процесі
Дұрыс өлшемдер жетек күшін шектейтін кіші өлшемді клапандарды және жылдамдықты реттеу рұқсатын жоғалтатын үлкен өлшемді клапандарды болдырмайды.
Цилиндр сипаттамаларына негізделген қажетті ағынды есептеуден бастаңыз:
$$ Q = \frac{A \cdot L \cdot 60}{t} $$Мұндағы $A$ – поршень ауданы (см²), $L$ – жүріс ұзындығы (см), ал $t$ – жүріс уақыты (секунд).
Қысымның төмендеуі:Клапандағы қысымның төмендеуін номиналды ағында 0,5-1,0 барға дейін шектеңіз. Қалдық энергияның жоғары тамшылары; өте төмен тамшылар нашар ажыратымдылығы бар үлкен өлшемді клапанды көрсетеді.
Орнату және ақаулықтарды жою
Ағынды реттеу клапанын цилиндр портына мүмкіндігінше жақын орнатыңыз. Түтіктердің ұзақ жүруі ауа серіппесі ретінде әрекет ететін қысылатын көлемді жасайды, реакцияны нашарлатады.
Бастапқы реттеу:Инені 3-4 айналыммен ашыңыз. Таяқша сырғып кетсе, өлшеуді бақылауды тексеріңіз. Қозғалыс тым жылдам болса, ширек айналым қадамдарымен біртіндеп жабыңыз.
| Симптом | Ықтимал себебі | Шешім |
|---|---|---|
| Желтоқсан қозғалыс (таяқпен сырғанау) | Екі әрекетті цилиндрдегі өлшеуіш бақылау | Өлшеу үшін қайта конфигурациялаңыз |
| Жылдамдық инсульттің ортасында өзгереді | Жабдық қысымының ауытқуы | Арнайы реттегішті орнатыңыз |
| Жылдамдықты басқару жоқ | Ластану немесе сынған ине | Сүзгіні тексеру; клапанды ауыстырыңыз |
| Цилиндр тоқтағаннан кейін жылжып кетеді | Клапанның ішкі ағуын тексеріңіз | Клапанды ауыстырыңыз; ластануын тексеру |
Техникалық қызмет көрсету және қызмет көрсету мерзімі
Пневматикалық ағынды реттеу клапандары техникалық қызмет көрсетуді аз талап ететін құрамдас бөліктерге жатады, бірақ тұрақты тексеру күтпеген ақаулардың алдын алады.
Дұрыс сүзілген ауасы бар қалыпты өндірістік жағдайларда (кем дегенде 40 микрон), сапалы клапандар береді5-10 жылқызмет ету мерзімі.
Өмірді төмендететін факторлар:
- Ластанған ауа беру (тығыздағыштың қызмет ету мерзімін екі есе қысқартады)
- Тығыздағыш көрсеткіштерінен асатын төтенше температуралар
- Жіптің тозуын тудыратын агрессивті реттеу
- Химиялық әсер (тот баспайтын болат/FKM қажет)
Өнеркәсіптік жүйелер дамып келе жатқанда, пневматикалық ағынды басқару сенсорлар мен желі қосылымын қосу арқылы бейімделеді. Жаңадан пайда болған электр жетектері дәлдікті ұсынса да, пневматика жоғары жылдамдықты, қысқа мерзімді қолданбалар, жарылғыш орталар және шамадан тыс жүктемеге төзімділік қажет болатын жуу орталары үшін жоғары деңгейде қалады.
