Дросселирование на входе или на выходе? Типы дросселей с обратным клапаном

Для регулирования скорости пневмоцилиндра используют пневмодроссели, они же «клапаны регулировки расхода».

Принцип работы пневмодросселя

На рисунке ниже показан принцип действия регулируемого дросселя без обратного клапана. При вращении винта конический затвор открывает или закрывает проход в седле, меняя сопротивление потока воздуха и, соответственно, расход.

Такое устройство одинаково регулирует расход в обоих направлениях, что не позволяет ставить его между распределителем и цилиндром. Например, дроссель, установленный между выходом (канал 2) распределителя и штоковой полостью цилиндра, при выдвижении штока будет ограничивать расход вытекающего из цилиндра воздуха, а при обратном ходе штока он же будет ограничивать расход воздуха, поступающего в цилиндр. Независимой настройки скорости прямого и обратного хода не получается. Установка второго дросселя между поршневой полостью и каналом 4 распределителя только усложнит ситуацию. Поэтому единственным местом установки дросселей для реализации независимой регулировки скорости в обоих направлениях движения являются выхлопные каналы распределителя 3 и 5.

Пневмодроссели с обратным клапаном

Чаще всего необходимо производить регулировку скорости непосредственно на цилиндре, тогда как распределитель может находиться на удалении в несколько метров или, например, располагаться в шкафу или на коллекторе с общим выхлопом. В этих случаях используются дроссели с обратным клапаном, подключенным параллельно дросселю. Такая комбинация обеспечивает регулировку расхода (дросселирование) только в одном направлении, а в другом воздух проходит без сопротивления.

Если дроссели с обратным клапаном (ОК) поставить в каналы 2 и 4 распределителя, установить в крышках цилиндра или в трубопроводах между цилиндром и распределителем, то каждый из них будет отвечать за регулировку расхода при одном движении штока цилиндра, и никак не будет влиять на другое. Главное условие: обратные клапаны обоих дросселей должны быть развернуты в одну сторону.

Если ОК открываются при заполнении полостей цилиндра, то регулируется расход выходящего из цилиндра воздуха (дросселирование на выходе), а если они открываются на выпуск воздуха, то регулируется расход входящего в цилиндр воздуха (дросселирование на входе). Оба способа широко используются, нужно только понимать, для какой задачи какой способ предпочтительнее, а иногда и единственно допустимый.

Дросселирование на входе

При дросселировании входящего воздуха давление в рабочей полости цилиндра повышается медленно, особенно если дроссель сильно прикрыт для небольшой скорости перемещения. Как только давление достигает значения, при котором сопротивление нагрузки и силы трения покоя будут преодолены, поршень начинает движение. При этом из-за перехода с трения покоя на трение движения сопротивление резко падает, и поршень совершает рывок, увеличивая объем заполняемой (рабочей) полости. В ней так же резко падает давление – поршень останавливается и ждет, пока давление снова повысится. Далее процесс повторяется. Такая неравномерность движения тем заметнее, чем выше нагрузка, особенно трение, и чем ниже настроенная дросселем скорость.

Но главной проблемой при дросселировании на входе является работа при помогающей нагрузке, например, опускание груза. В таком случае почти полное отсутствие давления в опоражниваемой полости приводит к сильному разгону поршня, так что даже регулируемое демпфирование не спасает. Зато давление в рабочей полости при таком дросселировании будет не выше, чем того требует нагрузка, поскольку с противоположной стороны поршня давления сразу падает до атмосферного. Это позволяет, во-первых, использовать для управления реле давления, а во-вторых, серьезно снизить расход затрачиваемой энергии. Понятно, что при остановке поршня давление в рабочей полости цилиндра повысится до давления питания, и для фиксации этого факта можно использовать реле давления. Т.е. наличие сигнала с реле говорит об остановке поршня или о достижении на штоке определенного усилия. К тому же настройкой дросселя можно регулировать и время набора давления.

Дросселирование на выходе

Если используется дросселирование на выходе, то давление в обеих полостях цилиндра будет близко к давлению питания, т.е. поршень зажат между двумя воздушными пружинами. Его движение будет более равномерным даже при изменении нагрузки, и он не станет разгоняться, если нагрузка станет помогать движению. Но из-за постоянно высокого давления в обеих полостях бессмысленно использовать обычное реле давления – оно всегда будет включено, а расход энергии будет максимальным при любой нагрузке. Поскольку при остановке поршня давление в опоражниваемой полости будет падать до атмосферного, для фиксации факта остановки можно использовать реле давления с инверсным сигналом и низким порогом переключения, которое подключается не к наполняемой, а к опоражниваемой полости. В целом, дросселирование на выходе используется чаще.

Место установки углового дросселя в зависимости от функции

Некоторая путаница может возникнуть, когда речь заходит об угловых дросселях, у которых с одной стороны наружная резьба, а с другой подключение для трубки. В зависимости от того, куда вкручивается резьбой этот дроссель, его по типу монтажа разделяют на:

• дроссели для установки на приводе
• дроссели для установки на распределителе

В обоих случаях подразумевается, что эти дроссели выполняют функцию дросселирования воздуха, выходящего из привода (дросселирование на выходе), т.к. такой тип дросселирования используется в подавляющем большинстве типовых схем. Поэтому в обозначении дросселей некоторые производители дают подсказку на предполагаемое место установки дросселя: C (cylinder, цилиндр), V (valve, клапан).

Хотя если взять один и тот же дроссель и установить его резьбой в привод, а затем резьбой в распределитель, то мы получим разное направление дросселирования (на входе или на выходе) в зависимости от его места установки.

Различные схемы регулировки скорости пневмоприводов

На рисунке ниже показаны возможные варианты регулировки скорости в пневматике: две левые схемы соответствуют дросселированию на входе, две средние – на выходе. Схема с установкой дросселя в канал 1 распределителя, конечно, не обеспечивает раздельной регулировки скорости в обоих направлениях, а используется для экономии сжатого воздуха в сочетании с другими устройствами.

© По материалам книги "Проектирование и обслуживание пневматических систем", Сулига С.В. , 2021 г. согласно лицензионному договору с ООО "Би Энд Би Инжиниринг". Копирование запрещено.