9.4. Примеры пневматических систем

9. ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

 

9.4. Примеры пневматических систем

 

9.4.1. Система турбонаддува двигателя внутреннего сгорания автомобиля

 

В автомобилестроении для повышения мощности двигателя внутреннего сгорания при той же величине его рабочего объема достаточно широко используется турбонаддув. При турбонаддуве воздух подается в рабочие цилиндры двигателя за счет принудительного нагнетания его компрессором.

Поэтому увеличивается количество (масса) воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя внутреннего сгорания за один рабочий цикл. При большем количестве воздуха в камере (камерах) сгорания имеется возможность подачи туда и большего количества топлива. За счет увеличения массы рабочей смеси увеличивается количество выделяемой теплоты при сгорании и, следовательно, мощность двигателя.

Таким образом, система турбонаддува служит для нагнетания воздуха в камеру сгорания двигателя. Её основным составным элементом является компрессор, который и обеспечивает выполнение указанной задачи.

На рис. 9.8. приведена принципиальная схема системы турбонаддува, на которой компрессор отмечен позицией 4. Кроме компрессора, схема подачи воздуха также включает воздухозаборник 1, воздушный фильтр 2 и охладитель 6.

Проходя последовательно через фильтр 2, компрессор 4 и охладитель 6, воздух попадает в двигатель внутреннего сгорания (тепловой двигатель) 7. В камерах сгорания двигателя он смешивается с топливом, а затем происходит сгорание топливно-воздушной смеси.

 

 

Рис. 9.8. Принципиальная схема системы турбонаддува:

1 – воздухозаборник; 2 – воздушный фильтр; 3 – глушитель;

4 – компрессор; 5 – турбина; 6 – охладитель;

7 – двигатель внутреннего сгорания

 

Система турбонаддува интересна тем, что компрессор для подачи воздуха в двигатель внутреннего сгорания в большинстве случаев имеет пневматический привод. Для этого используется энергия выхлопных газов того же двигателя. Выхлопные газы, направляемые на выход (в атмосферу), перед глушителем 3 проходят через пневматический двигатель 5.

В качестве пневматического двигателя обычно используется пневматическая турбина. Выхлопные газы, проходя через турбину 5, приводят её во вращение. Она в свою очередь приводит во вращения компрессор 4. В большинстве конструкций турбина 5 и компрессор 4 имеют общий вал.

Таким образом, система турбонаддува двигателя внутреннего сгорания, в большинстве случаев, включает собственно систему подачи воздуха в камеры сгорания двигателя и пневмопривод компрессора этой системы.

В качестве компрессора 4 в большинстве систем турбонаддува двигателей внутреннего сгорания используются динамические лопастные компрессоры.

Причем наибольшее распространение получили центробежные одноступенчатые компрессоры. Принципиальную конструкцию такого компрессора можно получить из компрессора, приведенного на рис. 9.1, а, если поток газа после рабочего колеса направить на выход.

Такие компрессоры надежны в работе, так как не имеют пар трения, выполняемых с высокой точностью. Некоторую сложность при производстве лопастных компрессоров представляет собой изготовление рабочего колеса и корпуса компрессора (они обычно изготовляются литьем). Эксплуатируются центробежные компрессоры при относительно высоких частотах вращения, поэтому основным элементом, определяющим надежность работы и срок службы компрессора, является его подшипник (или подшипники).

Кроме динамических, в качестве компрессоров используются также объемные пневмомашины. Объемные компрессоры обычно приводятся во вращение непосредственно от коленчатого вала двигателя, и в двигателестроении их чаще называют нагнетателями.

Наибольшее применение в качестве нагнетателей получили поршневые, роторно-поршневые и другие роторные компрессоры.

 

 

9.4.2. Пневматический привод тормозной системы автомобиля

 

Для привода в действие тормозных механизмов автомобилей, в первую очередь грузовиков большой и средней грузоподъемности, наряду с другими типами используются также пневматические приводы. Такие при­воды, в частности, получили распространение на автомобилях серии ЗИЛ.

На рис. 9.9. представлена упрощенная принципиальная схема пневматического привода грузового автопоезда ЗИЛ. Основными элементами представленной пневматической системы являются компрессор 1, регулятор давления 2, ресивер (воздухосборник) 7, комбинированный управляющий кран 9, предохранительный клапан 12, быстроразъемное соединение 13 пневмосистем автомобиля-тягача и прицепа (или полуприцепа), а также исполнительные пневмоцилиндры автомобиля-тягача 14 и прицепа 15.

 

Рис. 9.9. Принципиальная схема пневматического привода

тормозов автомобиля

 

Общий принцип работы представленного пневмопривода автомобиля заключается в следующем.

Компрессор 1 нагнетает воздух в ресивер 7, в котором сжатый воздух находится под давлением, для дальнейшего использования при торможении автомобиля.

Регулятор давления 2 поддерживает давление в системе в пределах заданных величин . Он также служит для разгрузки насоса при работе автомобиля без подзарядки пневмосистемы. Кроме того, регулятор давления, используемый в пневмоприводах автомобилей ЗИЛ, имеет встроенный фильтр.

Предохранительный клапан 12 служит для предохранения пневмопривода от разрушения при превышении расчетно-допустимого давления. Он обычно отрегулирован на предельно допустимое давление большее, чем максимальное рабочее давление т.е. р_пред > р_mах .

Комбинированный кран 9 представляет собой комбинацию управляющих пневмоаппаратов и направляет воздух под давлением к исполнительным пневмоцилиндрам 14 и 15. При этом обеспечивается пропорциональность подводимого давления и усилия на педаль тормоза 8.

Исполнительные пневмоцилиндры 14 и 15 создают усилия на тормозных механизмах колес. У автомобилей серии ЗИЛ пневмоцилиндры автомобиля-тягача 14 являются пневмодвигателями прямого действия, т.е. они обеспечивают тормозные усилия за счет сжатого воздуха, а растормажива-ние –  за счет пружин. Пневмоцилиндры прицепа 15 являются пневмодвигателями обратного действия, т.е. они обеспечивают тормозные усилия за счет пружин, а растормаживание –  за счет сжатого воздуха. При движении автопоезда без торможения в рабочих полостях пневмоцилиндров 14 действует атмосферное давление, а в рабочих полостях пневмоцилиндров 15 находится воздух под давлением. При такой схеме пневмопривода при аварийном отрыве прицепа от тягача он автоматически будет заторможен.

Быстроразъемное соединение 13 предназначено для отсоединения пневмопривода тормозов прицепа от основной пневмосистемы автомобиля-тягача.

В пневмосистему также включают дополнительные пневматические устройства: манометры, датчики давления, предохранители от замерзания, регулятор тормозных сил и др. К пневмосистеме рабочего тормоза могут также подключаться пневмопривод стояночного тормоза, пневмопривод стеклоочистителя и т.д.