Пневмопривод застосовують переважно на колійних машинах: на снігоочисник, снігоприбиральних та землезбиральни машинах, стругах, колієвимірювача, рейкошліфувального поїздах і т.п. На причіпних вагонах, що переміщуються локомотивом, стиснене повітря надходить від компресора локомотива, в результаті чого на шляховий машині немає силової установки і компресора, що спрощує і здешевлює конструкцію машини, полегшать догляд і обслуговування. На самохідних машинах встановлюють компресор. Пневмосистема шляховий машини складається з підвідних повітропроводів, з'єднаних з компресором, запобіжних, кранів управління, розвідних трубопроводів, пневмоцилиндров і Пневмодвигуни (рис. 1, а). Пневмопривод простий і дешевий. Його недоліки - громіздкість виконавчих органів і мала швидкість руху поршня пневмоцилиндров.
(А) Схема пневмосистеми шляховий машини.
(Б) Циклограмма руху поршня.
S3 - повітрозабірник; Ф - фільтр; КМ - компресор; КО - зворотний клапан; МН - манометр; ВН - вентиль; ВД - влагоотделитель; КП - запобіжний клапан; МФ - міжвагонного сполучна муфта; PC - ресивер; Р - пневморозподільник; Д - пневмодвигун; Ц1 - пневмоцилиндр двосторонній; Ц2 - пневмоцилиндр односторонній; Т - тифон; ВТС - вентиль Тифона самозапорний.
Основний виконавчий орган пневмосистеми колійних машин - пневмоцилиндр. Найбільш поширена швидкість його штока: 0.33- 0,41 м / с. Мінімальна швидкість 0,08-0,1 м / с, менше якої спостерігається нерівномірність ходу і вібрація.
Тиск в системі зазвичай змінюється від 0,4 до 0,7 МПа. З циклограми руху
поршня (рис .1 б) видно зміна тиску в робочій порожнині пневмоцилиндра. Час роботи складається з часу подачі команди на розподільник (час від початку натискання кнопки машиністом до початку руху) t1 часу наповнення робочої порожнини пневмоциліндра повітрям t2 і часу руху поршня tιι. Після зупинки поршня в період часу tιιι проіс ходить підвищення тиску в порожнині до р раб. Якщо протилежна порожнину циліндра була під тиском р раб. то воно ізмеяется до атмосферного. Для плавної зупинки робочих органів використовується пневмоцилиндр з демпферами. Для розрахунку пневмосистеми приймаються такі припущення: - не враховується обсяг «шкідливого простору» пневмоцилиндра, включаючи підвідні трубопроводи, який становить приблизно 20% робочого об'єму пневмоцилиндра; - не враховується час наповнення пневмоцилиндра до страгивания. Сила тертя в пневмоцилиндре з манжетами визначається так:
При розрахунку пневмоцилиндров задаються вихідні дані: Р- зусилля на штоку від робочого органу, Н; L - хід поршня, м; tпр, tоб - заданий час прямого і зворотного ходу приводу, с. Визначаються: D, dшт - діаметри циліндра і штока; d - умовний
прохід підводиться трубопроводу і розподільника повітря; Vпр. Vоб - швидкість поршня при прямому і зворотному ході поршня. Загальна зусилля, що діє на шток, Н,
де Р - зусилля від робочого органу, Н;
Р ПЦ тр - сила тертя в пневмоцилиндре, Н.
Якщо робочий тиск в пневмоцилиндре р раб (в МПа) подається в поршневу порожнину, то внутрішній діаметр, м,
Якщо тиск подається в штокову порожнину пневмоциліндра, то
де [σ] - допустиме напруження обраного матеріалу штока на розтягнення або стиснення в залежності від умов роботи, МПа.
Довгі штоки [L> (8 +10) dшт] при розрахунку на стиск перевіряють на поздовжню стійкість
де φ - коефіцієнт, що враховує гнучкість штока.
По знайденому внутрішньому діаметру циліндра D за ГОСТом підбирають циліндр і діаметр. Обраний діаметр перевіряють по параметру завантаження, приймаючи Рів в Н; Рроб в МПа, Sn в м 2.
Рекомендується v = 0,08 ÷ 1 м / с.
Для нормалізованих циліндрів V = 0,1 ÷ 0.41м / с. При V> 0,41м / с доцільно застосовувати
гальмівні золотники або пневмогидравлические амортизатори.
Знаючи V, знаходимо кінетичну енергію Е системи
Де т - маса рухомих частин, наведена до поршня, кг; v- швидкість, м / с.
При Е> 0,3кгм / с рекомендується пневмоцилиндр з демпфуванням.
Витрата стисненого повітря для обраного i-го циліндра, м 3 / с,
ГдеVni -об'ём поршневий порожнини, м;
Li -хід поршня, м;
ti-задає час руху поршня, с.
Внутрішній діаметр трубопроводу і пневморозподільника, м 2.
Швидкість повітря V = 10 ÷ 25м / с.
Середня витрата повітря при атмосферному тиску для всієї машини, м / с,
де ki - середнє число включень i-го циліндра за 1год;
п - число працюючих пневмоциліндрів машини; Pmax - тиск повітря, МПа.
Подача компресора, м 3 / с,
П = 3600βW, (12)
де β - коефіцієнт запасу, що враховує нерівномірність роботи системи і
витоку (β = 1,3 ÷ 1,4).
Обсяг ресивера, м 3.
де α - коефіцієнт запасу (α = 3 ÷ 8);
W-секундний витрата стисненого повітря пневмосистеми, м 3 / с; t-час, необхідне для підкачки ресивера (t = 20 ÷ 30 с);
pmax максимальне тиск в ресивері, МПа;
ртiп - мінімальний тиск в ресивері, МПа (зазвичай pтах-ртin
Мал. 2 Пневмосхема струга -снегоочістітеля
Як приклад розглянемо коротко пневмосхему управління робочими органами струга-снігоочисники (рис. 2). Стисле повітря від локомотива через кінцевий кран КК, зворотний клапан КО, регулятор тиску РК, очищувач О, подається в робочі збірники повітря BCI-BC7 (ре сівери), звідки він надходить до розподільних пультів / 77-113 управління бічними крилами і снігоочисними ус-i ройствамі, потім через кран управління У повітря спрямовується і пневмоциліндри підйому, відкриття, нахилу основного укісного крила ПЦ4-ПЦ7. На кожному бічному крилі установ- || сни, крім пневмоцилиндров, пневмостопори ПС, а також пневмодвигун Д кюветним частини крила. Кожне снігоочищувальне пристрій оснащений чотирма пневмоцилиндрами ПЦ1-ПЦ2 відкриття крил, двома пневмоцилиндрами ПЦЗ підйому рухомої частини передніх щитів і двома пневмостопорамі ПС.