Пневматични устройства на мехатронни системи
Мобилните машини, роботи и различни мехатронни системи имат способността да се движат или променят позицията на своите части благодарение на задвижващи механизми. Посоката на движение на тази или онази част от системата се нарича степен на свобода и колкото повече степени на свобода има задвижващият механизъм, толкова по -голяма е подвижността на машината, робота или задвижващия механизъм.
В зависимост от типа на задвижването се постига повече или по-малко качествено изпълнение на взаимодействието на машинни части помежду си, както и ефективността и гъвкавостта на неговата работа. Изборът на типа задвижващ механизъм е трудна задача, която се решава на етапа на проектиране на системата от роботизирани инженери и технолози.
Един от популярните видове използвани задвижвания в мехатронните системи — пневматичен задвижващ механизъм… Тук газът се използва като работна среда, обикновено сгъстен въздух, чиято енергия задвижва механизма. Ето защо пневматичните задвижвания са евтини, надеждни, лесни за настройка и работа и пожарна безопасност. Няма разходи за закупуване и изхвърляне на работната течност (въздух).
Има обаче някои недостатъци, например е възможно намаляване на работното налягане поради изтичане поради лоша херметичност на тръбите, което води до загуби на мощност и скорост, както и усложнения при позиционирането. Независимо от това, пневматичните двигатели, пневматичните цилиндри и пневматичните пневматични двигатели са широко използвани днес в роботи и мобилни машини.
Нека да разгледаме типичното устройство пневматично задвижване… Пневматичното задвижване като такова задължително включва компресор и въздушен двигател. В тази комбинация системата може да преобразува механичните характеристики на задвижването в съответствие с изискванията за натоварване.
Пневматичните задвижващи механизми на транслационно движение са двупозиционни, когато движението на работното тяло се извършва между две крайни позиции, както и многопозиционно, когато движението се извършва в различни позиции.
Според принципа на действие пневматичните задвижващи механизми могат да бъдат с едно действие (когато пружината осигурява връщане в изходно положение) или с двойно действие (връщането, подобно на работното движение, се произвежда от сгъстен въздух). Пневматичните линейни задвижвания са разделени главно на два вида: бутални и мембранни.
В пневматичен бутален задвижващ механизъм буталото се движи в цилиндъра под действието на сгъстен въздух или пружина (обратният ход за еднодействащ задвижващ механизъм се осигурява от пружина). В пневматичен диафрагмен задвижващ механизъм камера, разделена от мембрана на две кухини, има от едната страна сгъстен въздух, притискащ мембраната, а от другата страна, към мембраната е прикрепен прът, който получава надлъжна сила от мембраната . По този начин пневматичният задвижващ механизъм се използва успешно в системи с циклично управление, например в манипулатори с хоризонтално движение на стъблото.
Функционално пневматичното задвижване може да бъде разделено на четири блока: блок за подготовка на въздух, блок за разпределение на сгъстен въздух, двигател на задвижващ механизъм и система за предаване на сгъстен въздух към задвижванията.
В устройството за подготовка на въздуха въздухът се изсушава и се почиства от прах. Според програмата разпределителният блок отваря или затваря (с помощта на клапани) подаването на сгъстен въздух в кухината на задвижващите двигатели.
Вентилите обикновено се управляват от електромагнити или също пневматично (ако средата е експлозивна). Блокът от изпълнителни двигатели всъщност представлява цилиндри с бутала, които се въртят или се движат по права линия — пневматични цилиндри, различаващи се по дадените премествания, сили и скорости.
Всеки двигател има свой собствен работен цикъл, а последователността на циклите е строго определена от технологичния процес и се контролира от съответната програма системи за управление на роботи… Системата за предаване на сгъстен въздух към различни устройства използва пневматични задвижвания с различни секции, в съответствие с поставената задача.
По принцип предаването и преобразуването на енергия в пневматичното задвижване изглежда така. Основният задвижващ двигател задвижва компресора, който компресира въздуха. След това сгъстеният въздух се подава през контролното оборудване към пневматичния двигател, където неговата енергия се преобразува в механична енергия (движение на буталото, пръта). След това работният газ се изхвърля в околната среда, тоест не се връща в компресора.
Предимствата на пневматичните задвижвания трудно могат да бъдат надценени. В сравнение с течностите, въздухът е по -свиваем, по -малко плътен и вискозен, по -течен. Вискозитетът на въздуха се увеличава с налягането и температурата.
Но тъй като въздухът винаги съдържа малко количество водни пари и няма смазочни свойства, съществува риск от вредно въздействие на конденз върху работните повърхности на камерите. Следователно пневматичните задвижвания се нуждаят от климатизация, тоест предварително им придават такива свойства, за да удължат експлоатационния живот на задвижването, в което се използва като работна среда.