Сильфоны
Сильфоны (гармониковые мембраны) также преобразуют давление газа (внешнее или внутреннее) в пропорциональное ему перемещение дна сильфона. Это цилиндрические тонкостенные сосуды, на боковой поверхности которых выдавлены глубокие параллельные гофры. Для изготовления сильфонов применяют бронзу различных марок, углеродистую и нержавеющую стали, алюминиевые сплавы. Жесткость сильфона определяется отношением действующей на сильфон силы к вызванной ею деформации. В пределах линейной статической характеристики сильфона.

Пневматические емкости широко применяются в пневмоавтоматике. Они представляют собой пневматические камеры с дросселями на входе и выходе или с дросселем только на входе. В первом случае, если емкость содержит два (и более) дросселя, через один из которых воздух поступает в камеру, а через другой - вытекает из нее, она называется проточной. Если емкость имеет один дроссель, через который происходит ее наполнение и опорожнение, она называется глухой.

Пневматические проточные и глухие емкости широко используются в пневматических приборах и регуляторах как усилители типа сопло - заслонка, при построении пневматических дифференцирующих и интегрирующих звеньев, пневмоклапанов выдержки времени и т. д. Дроссели, установленные на выходе и входе пневматических емкостей, могут быть как ламинарные (линейные), так и турбулентные, регулируемые и нерегулируемые, а сами емкости могут быть как постоянного, так и переменного объема.

Изменяя сопротивление дросселей и объем емкостей, можно существенно изменить ее статические и динамические характеристики. Зависимость представляет собой уравнение пневматического апериодического (инерционного) звена, а постоянная емкость с линейными сопротивлениями на входе и выходе является пневматическим апериодическим звеном, у которого каждому значению входной величины (давлению ) соответствует свое, строго определенное значение выходной величины (давления р в емкости).

Постоянную времени апериодического звена можно определить по временной характеристике как проекцию касательной на линию установившегося значения Характерная особенность экспоненты состоит в том, что во всех точках кривой проекции касательных одинаковы. Согласно уравнению, кривая асимптотически приближается к значению, только при. Однако практически за время кривая почти достигает значения.

Широко распространены в пневмоавтоматике проточные емкости с двумя турбулентными дросселями В таких емкостях возможны четыре различных сочетания режимов истечения через дроссели подкритическое истечение через дроссели надкритическое истечение через дроссель и подкритическое истечение через дроссель подкритическое истечение через дроссель и надкритическое через дроссель надкритическое истечение через оба дросселя.

Упругие металлические мембраны в пневматических регулирующих и вычислительных приборах, как правило, не применяют. Их используют в пневматических измерительных устройствах для преобразования измеряемых величин (разности давлений над и под мембраной) в пропорциональные перемещения их центров. Для изготовления упругих мембран применяют различные марки стали, бронз, латуней и др.

Они могут быть плоскими и гофрированными или выполняться в виде мембранных коробок , состоящих из двух сваренных по периферии гофрированных дисков. В качестве чувствительных элементов в пневматических измерительных устройствах широко распространены трубчатые пружины (манометрические трубки) и сильфоны (гармониковые мембраны). Трубчатая пружина преобразует измеряемое давление, поданное внутрь ее, в пропорциональное перемещение свободного конца.

Для трубчатых пружин применяют те же материалы, что и для упругих мембран. В зависимости от конструктивного исполнения трубчатые пружины могут быть одно- и многовитковые (винтовые и спиральные), 5-образные и др. Наиболее распространены одновитковые трубчатые пружины, применяемые в манометрах для измерения давления газа или жидкости. При этом один конец трубчатой пружины жестко связан с корпусом манометра, а другой (свободно перемещающийся) - со стрелкой прибора.

Эффективная площадь эластичной мембраны зависит от ее конструктивных размеров и прогиба и определяется по формуле Ликтана . Чаще всего в приборах пневмоавтоматики применяют мембраны с полукруглым гофром , что обусловлено необходимостью сохранить постоянство эффективной площади мембраны при большом перемещении ее жесткого центра. Однако при знакопеременной нагрузке она "прохлопывает", а это резко изменяет объем мембранной камеры и эффективную площадь.

Рассчитать процессы наполнения и опорожнения таких емкостей весьма сложно, так как часто заранее не известны сочетания режимов истечения через первый и второй дроссели. Однако задачу можно упростить, если воспользоваться графиками, построенными по уравнениям статики проточной емкости.

График разделен на четыре зоны, каждая из которых соответствует одному из возможных сочетаний режимов истечения через дроссели проточной емкости. Границы между зонами обозначены прямой линией и кривой, построенной по зависимости относительное давление Пользуясь графиком, можно определить давление в междроссельной емкости, если известны эффективные площади дросселей давления на входе и выходе.

Одновременно определяется и сочетание режимов истечения через каждый из дросселей. Пневматические линии связи в схемах автоматического управления соединяют отдельные элементы схемы, функциональные блоки, приборы, исполнительные механизмы, регистрирующие и показывающие приборы В связи с этим они могут быть как небольшими по длине, так и значительной протяженности.

В качестве коммуникационных каналов в устройствах пневмоавтоматики применяют пневмолинии, представляющие собой пластмассовые трубки диаметром 1...8 мм либо каналы прямоугольного сечения, выполненные в коммутационных платах. Для соединения элементов пневматических приборов и устройств применяют, в основном, трубки диаметром 1...3 или каналы в коммутационных платах шириной 1... 3 мм.


Спонсор публикации:
  • Настольные Электронные наручные часы.