Пневмоавтоматика. Преимущества и недостатки пневмоавтоматических систем и средств
Автоматизация представляет собой важнейший фактор роста производительности труда в промышленной сфере. К техническим средствам автоматизации относятся устройства, которые входят в систему контроля и управления и предназначены для получения информации, ее передачи, преобразования, хранения, а также для осуществления регулирующих и управляющих воздействий на объект управления.
Пневмоавтоматика – это область технической кибернетики, которая охватывает принципы и средства построения приборов, составляющих и систем автоматического контроля и управления, использующих разнообразные эффекты газовой динамики.
К преимуществам средств пневмоавтоматики относятся:
- Доступность воздуха, так как он берется из атмосферы.
- Транспортабельность. Воздух может легко транспортироваться по трубам на большие расстояния.
- Способность к аккумулированию. Сжатый воздух может накапливаться в резервуарах, в том числе в переносных.
- Нечувствительность к радиационным помехам, колебаниям температуры, электромагнитным помехам и вибрациям. Сжатый воздух работает в тяжелых условиях.
- Взрывобезопасность.
- Экологическая чистота.
- Простота конструкции пневмоавтоматических элементов.
- Высокая скорость перемещения.
- Нечувствительность к перегрузкам. Пневматические исполнительные устройства и инструменты могут нагружаться вплоть до полной остановки.
К недостаткам пневмоавтоматических средств относятся:
- Необходимость подготовки сжатого воздуха. Сжатый воздух подготавливается против опасности быстрого износа пневмоавтоматического устройства из-за наличия конденсата воды и твердых включений.
- Сжимаемость воздуха. Сжатый воздух не позволяет получать равномерную и постоянную скорость выходного звена пневматического устройства.
- Ограничения по усилию. Сжатый воздух экономически выгоден до определенных давлений.
- Ограничения по быстродействию и дальнодействию. Дальность действия пневматических систем и средств ограничено несколькими сотнями метров, а быстродействие скоростью звука.
- Уровень шума. Сброс воздуха в атмосферу сопровождается сильным шумом.
Особенности пневмоавтоматических систем и средств
Современные пневматические системы занимают прочное место среди других средств автоматизации, благодаря многочисленным преимуществам, к которым в первую очередь можно отнести надежность, устойчивость к различным воздействиям, относительно низкая стоимость, пожаро- и взрывобезопасность. Пневматические средства автоматизации используются в разных областях промышленности. Диапазон производимых пневматических элементов постоянно расширяется и становится более доступным. Главная характеристика пневматических средств автоматизации - сжимаемость используемых газов. Результат данного явления может влиять на систему и положительно и отрицательно. Например, в пневматических приводах это свойство является причиной ухудшения управляемости, а в устройствах амортизации - расширения функционального применения. Самое значимое преимущество сжимаемого газа заключается в возможности его компрессии в баллонах с целью использования в качестве автономного источника питания. Например, они применяются на космических аппаратах для питания бортовой пневмоавтоматики.
Основные уравнения пневматики нелинейны, что создает проблемы при анализе пневматических систем. Бурному развитию пневматики способствовал переход от компенсации перемещений к компенсации сил, а также внедрение принципа элементного построения пневматических средств, применение струйной техники и техники переменных токов для построения систем пневмоавтоматики и эффектов взаимодействия струй со звуковыми сигналами. В итоге перечисленных нововведений была построена агрегатная унифицированная промышленная система. Были спроектированы и построены первые вычислительные приборы, такие как множительное устройство и сумматор. Использование давлений низкого диапазона позволяет получать линейные пневматические сопротивления и строить вычислительные устройства с применением операционного пневматического усилителя. В результате переноса элементного принципа построения в пневмоавтоматику, полностью отказались трудоемкого конструирования каждого отдельного прибора.
Усложнение задач современного автоматического регулирования и управления предъявляет повышенные требования к увеличению производительности технологического оборудования, уменьшению брака, увеличению качества управления и надежности средств автоматизации. Благодаря пневматике данные требования выполняются.
