Гидро- и пневматические ИП

В зависимости от того, какая рабочая среда (газ или жидкость) используется для исполнительного двигателя, различают соответственно пневматические и гидравлические исполнительные приводы.

От способа использования энергии газа или жидкости гидро-пневматические исполнительные приводы разделяются на обьемные и динамические. Принцип действия объемного привода основан на том, что газ или жидкость под давлением изменяют объем камер двигателя, в результате чего выполняется перемещение рабочего органа двигателя – поршня гидро-пневмоцилиндров или лопастей гидродвигателя вращательного движения.

Гидро-пневмоприводы, принцип действия которых основан на динамическом воздействии потока жидкости или газа называются гидро- пневмодинамическими приводами.

В дальнейшем рассматриваются в основном обьемные гидро-пневмоприводы.

В гидро-пневматических ИП источником, аккумулирующим механическую энергию являются гидро- пневмодвигатели линейного и вращательного движения.

Областью применения электропневматических ИП является промышленная робототехника, приводы с небольшими требованиями по точности, а также приводы двухпозиционных механизмов (клапаны, захваты) и простейшие производственные автоматы. В состав пневматических ИП могут входить для непосредственного исполнения механического движения: пневмоцилиндры одностороннего и двухстороннего действия, неполноповоротные пневмодвигатели, пневмомоторы, мембранные камеры и др. В качестве вспомогательных устройств для управления и функционирования двигателей входят: распределительная аппаратура, различные пневмоклапаны, пневмодроссели, индикаторы и реле давления, аппаратура для подготовки воздуха и другие. Для управления пневматическим ИП может использоваться модуль микропроцессорного управления, а также система управления, основанная на струйной автоматике. На рис. 10.2 представлена схема, показывающая принцип действия пневматического ММД. Положение штока пневмоцилиндра измеряется потенциометром (П), сигнал от которого подается к сервоусилителю (СУ) питающемуся от источника питания (И). Сервоусилитель подает сигналы на сервораспределитель (СР), управляющий подачей воздуха в пневмоцилиндр.

Основными достоинствами пневматических ИП является:

§ быстродействие;

§ возможность управления силой на выходе;

§ простота конструкций, не требующая дополнительных механических передач;

§ простота в эксплуатации;

§ пожаро- и взрывобезопасность;

§ возможность применения струйной автоматики.

Рис 10.2. Схема гидро- пневматического ИП

Однако существуют причины, ограничивающие применение пневматических ИП.

Пневматические ИП имеют ряд существенных недостатков и главное из них то, что из-за сжимаемости воздуха нельзя получить движение и позиционирование с заданной точностью. Кроме того, пневматические МИП имеют низкую выходную мощность на выходе, что обусловлено низким рабочим давлением, не могут обеспечить плавности движения, требуют наличия устройства для подготовки воздуха. Тем не менее, в будущем, возможно, могут быть созданы устройства и элементы пневмоавтоматики для расширения области применения пневматических ИП.

Электрогидравличесие ИП имеют следующие достоинства:

§ высокая энергоемкость;

§ быстродействие;

§ простота конструкции и возможность применения агрегатно-модульного принципа при конструировании и сборке;

§ жесткость статических нагрузочных характеристик из-за свойства малой сжимаемости рабочей жидкости;

§ не требуются механические преобразователи движения, снижающие к.п.д. системы.

Однако электрогидравличесие ИП имеют ряд существенных недостатков, а именно:

§ требуют применения специальных источников, из которых должна поступать рабочая жидкость (насосная станция, гидрорезервуары);

§ свойства жидкости (вязкость) зависят от температуры. Так, например, при работе ИП жидкость нагревается и её свойства изменяется, что влияет на динамические характеристики системы в целом;

§ Имеет место утечка рабочей жидкости, создающая проблемы экологического характера, а также влияющая на эксплуатационные характеристики ИП;

§ Наличие прецизионных пар предьявляют высокие требования по точности для изготовления вспомогательных устройств (золотников, гидроцилиндров и т. д.).

Тем не менее, имеются множество областей, где электрогидравлические ММД имеют явные преимущества по сравнению с другими, например, при высоких нагрузках более 10 кВт, для работы во взрывоопасной среде. Гидроприводы применяются для промышленных роботов, обслуживающих оборудование, которые работают на гидроприводах. Тем самым достигается унификация оборудования по источнику, аккумулирующему механическую энергию.