Статьи:

15/01/2013 15:31
ИСПОЛЬЗУЙ СИЛУ ВОЗДУХА!

Современная техника идет по пути усложнения: появляются новые технологии, электроника в большинстве случаев замещает механику, все большую популярность завоевывают автоматика.

Однако в мире инструмента нашлось место и для «простой», «грубой» техники. И востребована она не меньше «электронных» машин. Речь идет пневмоинструменте. А раз «пневмо», значит, требуется сжатый воздух – без компрессора не обойтись. Кстати, именно поэтому в ассортименте многих производителей компрессоры и пневматика идут рука об руку.

 

При классификации современных компрессоров необходимо учитывать немало факторов, среди которых область применения, наличие или отсутствие смазки, особенности конструкции, используемые для сжатия воздуха.

По «маслоядности» агрегаты делятся на масляные и безмасляные. У каждого вида есть свои преимущества и недостатки.

В некоторых областях пригодны к использованию только безмасляные машины. Это касается пищевой промышленности, медицины (в частности, для подачи воздуха в стоматологические установки) и фармацевтики. Там требуется очень чистый, без примесей, воздух. Помощь фильтров бесполезна: «стерилизовать» от масла они не способны. К «сухим» компрессорам часто прибегают при покраске, производстве мебели.

В чем преимущества таких аппаратов? Прежде всего в том, что они не требуют масла. Значит, не надо тратить время на смазку, деньги на саму жидкость, а также контролировать состояние агрегата.

«Минусами» являются относительно невысокая производительность и, что, пожалуй, главное, невысокий ресурс: при «сухом» трении детали изнашиваются быстрее.

Масляные установки более надежны и производительны, однако и ухода за собой требуют. Считается, что ресурс «маслоядных» компрессоров примерно в два раза больше безмасляных, последние и нагреваются сильнее. Однако производители стараются устранить этот недостаток: детали поршня делают из специальных полимерных материалов.

Наверное, у любого пользователя масляного компрессора рано или поздно возникает вопрос, какой смазкой пользоваться. Жестких ограничений в этом плане немного: заливать нужно только те сорта, которые указаны изготовителем машины. Например, моторные и трансмиссионные, как правило, неприемлемы (если только в паспорте не указано обратное – такие исключения встречаются). Иногда специалисты рекомендуют синтетические виды: например, автомобильную синтетику. В частности, масло с вязкостью 5W50. Оно обладает хорошими обволакивающими свойствами.

Добавим, что все рекомендуемые сорта обычно универсальны и подходят едва ли не ко всем машинам.

 

ПРОИЗВОДСТВО ПНЕВМАТИЧЕСКОГО «ТОКА»

 

По принципу сжатия компрессоры делятся на поршневые и ротационные.

Процесс прессовки у поршневого агрегата выглядит следующим образом: воздух поступает через входной Т-образный (Т в данном случае перевернутая) клапан в цилиндр. Там происходит сжатие, сопровождаемое в большинстве случаев нагревом (чем быстрее сдавливается воздух, тем выше поднимается его градус). Затем масса «вытекает» через выходной Т-образный клапан и направляется в магистраль с уже рабочим давлением. На выходе она охлаждается.

Сжатие в компрессоре с несколькими цилиндрами идет либо ступенчато, либо параллельно. В первом случае воздух проходит через несколько стадий последовательной прессовки. Во втором случае идет независимое сдавливание в нескольких поршнях, то есть на выходе с каждого из них мы получаем готовый к потреблению воздух с рабочим давлением.

Двигает поршни коленвал, приводимый в действие электродвигателем (в случае больших аппаратов зачастую дизельным мотором), поэтому утверждение, что пневмоинструменту совсем не нужно электричество хотя и верно, но способно ввести в заблуждение: электричество требуется компрессору, без которого инструмент работать не будет.

Передача от двигателя к коленвалу может быть или прямой, или ременной. Второй вариант используется для экономии ресурса компрессорной головки: чтобы обеспечить одну и ту же производительность, коленвал такой машины будет двигаться менее интенсивно, чем у прямоприводной. При одинаковом времени работы, скорости вращения и прочих равных производительность у ременного компрессора больше. Агрегаты с прямым приводом вполне подходят для небольших обувных мастерских – там большая производительность не нужна, значит, и переплачивать за более дорогие аппараты не надо. Последние лучше взять в автосервис, на строительство, небольшое производство.

У винтового компрессора иной принцип действия, нежели у поршневого. Воздух всасывается через специальный клапан, затем проходит фильтрацию и направляется в камеру с винтовой парой. Именно там и происходит прессовка при помощи двух червячных винтов или спиралей (таким образом, ротационные компрессоры делятся на винтовые и спиральные), приводимых в действие электродвигателем. Сжатие происходит за полный оборот ведущего винта.

Скажем о роли масла в работе ротационного компрессора. Помимо теплоотвода и снижения трения между деталями, оно выполняет функцию герметика: заполнив зазоры, предотвращает утечку сжатого воздуха в область более низкого давления.

В отличие от поршневых машин в винтовых сжатие происходит непрерывно, а не «порциями», нет возвратно-поступательных движений, меньше трение, работа не такая шумная, сами машины более надежны и требуют обслуживания гораздо реже поршневых.

Для снижения децибел производители снабжают некоторые модели шумозащитным кожухом. Если такая изоляция применена на винтовых агрегатах, то неприятной помехи практически не слышно, во всяком случае дискомфорта она создавать не будет.

Регулировку работы компрессора сегодня доверяют автоматике. Агрегат не может функционировать постоянно, иначе он быстро выйдет из строя. Воздух накачивается циклами: как только давление в ресивере достигнет определенного уровня (например, 10 атмосфер), аппарат отключается – больше не рекомендуется по соображениям прочности бака. По мере потребления воздуха давление падает. Как только его уровень снизится до, скажем, 8 атмосфер, машина заново включается.

Время паузы между циклами работы зависит от расхода (объема и интенсивности) воздуха и размеров ресивера: чем он больше, тем реже включается компрессор.

Данные по давлению и температуре поступают с датчиков: прессостата и термостата. Показания последнего важны с точки зрения возможного перегрева агрегата.

 

ОТ ГАРАЖЕЙ ДО КОНВЕЙЕРОВ

 

В зависимости от класса выделяют бытовые, полупрофессиональные, профессиональные и индустриальные машины. Различия заключаются в первую очередь в износостойкости и производительности, следовательно, и область применения у них разная. Заметим также, что многие специалисты выделяют всего два класса: промышленный и непромышленный (бытовой) – так принято на Западе. Другие же соглашаются с градацией, приведенной выше.

Бытовые агрегаты не могут похвастаться большой производительностью и долгим ресурсом. Они нередко безмасляные, поэтому долго работать без передышки не в состоянии. Однако компрессоры данного класса имеют и преимущества: простота в обслуживании (зачастую пользователь избавлен от заправки машины маслом), низкая цена, а также небольшие размеры (во многом благодаря маленькому ресиверу), облегчающие транспортировку.

«Ареал» бытовых машин – гараж, дача, возможно, даже квартира, небольшая частная мастерская. Чаще всего они предназначены для одного пользователя, работающего пневмоинструментом с незначительным расходом воздуха. Следовательно, высокая производительность не нужна. Отсюда – конструктивные признаки данного класса машин: наиболее характерны прямая передача и одноцилиндровый механизм.

Полупрофессиональные компрессоры отличаются от бытовых, главным образом, тем, что требуют смазки, а значит, уплотнители поршня сделаны уже из металла. Естественно, по ресурсу они значительно превосходят «хобби» (живут дольше в 2-3 раза). Все эти усовершенствования, разумеется, отражаются на цене. Верхний предел производительности таких машин – 300 л/мин, у бытовых он чуть меньше (250).

Кстати, определение «полупрофессиональный» наверняка непривычно пользователям электроинструмента, знакомым только с двумя категориями – «хобби» и «профи». В нашем же случае введение такой градации обусловлено необходимостью подчеркнуть отличия от бытовых машин. Хотя ни по конструкции, ни по производительности, ни по ресурсу, ни по времени непрерывной эксплуатации на статус «профессиональных» такие агрегаты не тянут.

Профессиональные машины предназначены для длительной эксплуатации. Их нередко устанавливают на фабриках и заводах. У них повышенный по сравнению с техникой более низкого класса ресурс, они дольше могут работать без перерыва, их производительность доходит до 600 л/мин.

Учитывая потребности в сжатом воздухе на производстве возникает нужда в быстрой прессовке, поэтому неудивительно, что зачастую у профессиональных поршневых машин компоновка с ременным приводом. Подобная конструкция обеспечивает и более эффективное охлаждение: спицы ведомого колеса делают в виде лопаток – получается своеобразный вентилятор, не требующий дополнительного привода.

Статус «профессиональный» предусматривает интенсивную эксплуатацию компрессора, поэтому к конструкции цилиндра в данном случае предъявляются повышенные требования. Смазка тут присутствует по умолчанию (если только компрессор не используется в пищевой или, скажем, медицинской промышленности), а головка цилиндра зачастую выполнена из чугуна – она надежнее и изнашивается медленнее.

Наконец, индустриальные машины. Они еще более производительны, поэтому нередко воздух от них подается многим пользователям: например, на заводах и фабриках к рабочим местам мастеров подведена магистраль от компрессора, к которой подключается пневмоинструмент – такие промышленные агрегаты эффективно используют на конвейерах. Индустриальной техникой чаще всего называют тяжелые компрессорные установки.

Скажем об основных характеристиках компрессоров.

Ресурс – оценочное время, в течение которого машина может функционировать (до момента выхода из строя по причине изношенности). На практике поломки зачастую случаются по вине пользователя, поэтому реальный срок службы может отличаться от оценочного.

Добавим, что при прочих равных ресурс компрессора обратно пропорционален частоте вращения коленчатого вала. Так что, если хотим долгой работы без сбоев, то придется пожертвовать скоростью.

V ресивера – объем накопительного бака. Говорит скорее о занятом воздухом (да и самим компрессором) пространстве, но прямо на количество воздуха эта цифра указывает далеко не всегда. В одном и том же ресивере оно может быть разным – все зависит от давления.

Производительность. Различают производительность по входу и по выходу. Первая показывает, какой объем воздуха потребляет компрессор в минуту, вторая – какой объем машина выдает за 60 секунд. Нетрудно догадаться, что всасывает агрегат больше, чем поставляет в ресивер. По этому поводу нередко возникают недопонимания. Например, итальянские фирмы приводят данные по входу. Покупатель принимает эти показатели за «выходные» цифры, а потом жалуется, что аппарат не дает «сколько написано». При оценке компрессора важно обратить внимание на то, какую именно производительность указал изготовитель. Или же узнать коэффициент Кпр, показывающий, во сколько раз объем воздуха на всасывании отличается от объема готовой «массы».

Добавим, производительность не обозначает скорость наполнения ресивера, которая непостоянна и зависит от давления и температуры всасываемого воздуха.

 

НА СЛУЖБЕ У КОМПРЕССОРОВ

 

Сжатый воздух должен отвечать ряду требований. В частности, минимальное количество масла и… воды: в процессе сжатия при понижении температуры образуется и накапливается влага. Кстати, на ресивере нередко можно найти сливное отверстие.

Вред воды в том, что, попадая в инструмент, она вызывает коррозию. Ситуация усугубляется мелкими частицами, содержащимися в сжатом воздухе. Машина (зачастую очень дорогая) будет стареть «не по годам» и выйдет из строя раньше времени.

Для защиты от влаги и мелких частиц существуют фильтры и специальные осушители воздуха. У первых четко прослеживается специализация: одни очищают от воды и относительно крупных частиц, другие отсеивают более мелкие и т.д. Современные модели способны фильтровать крупицы размером до 0,1 микрона. В конечном итоге можно даже от запахов избавиться.

Осушители в зависимости от принципа действия делятся на рефрижераторные и адсорбирующие. Одни сушат воздух путем охлаждения до определенной температуры (точки росы), а накопившийся конденсат сливается. Другие избавляют от влаги при помощи активированного алюминия, он служит своеобразным магнитом для воды. Добавим, что воздух, прежде чем попасть в осушитель, проходит через понижающий температуру доохладитель.

 

КОМПРЕССОР ПО ПРОСЬБЕ ИНСТРУМЕНТА

 

При выборе компрессора необходимо знать, какое количество воздуха понадобится. Если подойти к этому вопросу безответственно, то получится либо «деньги на ветер», либо дефицит воздуха. Результат такой покупки – работа агрегата без передышки и повышенный износ. Конечно, можно брать машину на будущее под другие, более прожорливые, инструменты, но лучше определиться с задачей. Спешка и неосмотрительность наверняка обойдутся дорого.

За основу лучше взять паспортные данные пневмоинструмента. Именно от них надо отталкиваться при выборе модели. Однако не стоит брать технику с полным соответствием по данным пневмоинструмента. Возможны погрешности в расчете, утечки в магистралях и другие, на первый взгляд, незначительные факторы, поэтому более подходящим будет агрегат с запасом по давлению и производительности в 10-20%.

Кстати, обладателям компрессоров можно проверить свою машину, рассчитав реальную потребность в воздухе по формуле: П=((Pmax-Pmin)*V)/t, где П – количество воздуха (л/мин), необходимое для работы, Pmax – давление, при котором компрессор выключается, Pmin – давление, при котором компрессор включается, V – объем ресивера, t – время (в минутах), за которое давление в ресивере падает с максимального до минимального. Если получившаяся цифра больше производительности по паспорту – машина выдает недостаточно, если меньше – есть запас.

Предостережем от некоторых подводных камней при покупке техники. Как уже говорилось, для начала надо поинтересоваться у консультанта, какая же все-таки производительность дана. Если по входу, следует узнать Кпр. Обычно он находится в пределах от 0,5 до 0,8, но между этими цифрами есть разница, поэтому лучше потребовать более конкретные данные.

С давлением тоже надо быть осторожным. При нехватке давления, инструмент не сможет работать на заявленных характеристиках, что вызовет увеличение времени работы и обиду «обманутого» пользователя на производителя. При избыточной плотности повысится износ, а значит, те же упреки в адрес изготовителя за некачественный товар. Следует определиться, сколько нужно инструментам. Логично, что для пневматики с давлением 6 атмосфер компрессор, сжимающий до 300 (есть и такие), просто противопоказан.

Между производительностью и давлением существует обратная связь: чем выше второе, тем ниже первое. Правда, мнения по поводу того, насколько понижается одно при увеличении другого, не всегда однозначны, однако общей картины это не меняет.

 

ПНЕВМАТИКА: ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ

 

Понятие «пневматика» включает в себя изделия, работающие за счет сжатого воздуха. В рамках ремонтно-строительной тематики это гайковерты, скобозабиватели, гвоздезабивные машины, дрели, перфораторы, шлифовальные машины, краскораспылители, моющие и пескоструйные пистолеты и т.д. Для некоторых из этих изделий (например, забивное «оружие») применение энергии сжатого воздуха является едва ли не самым эффективным решением, поскольку электромеханические устройства не смогут дать такие большие джоули, а пороховые устройства достаточно опасны.

В плане технологий мир пневмоинструмента очень консервативен. В большинстве случаев разработки, которые применены на сегодняшних машинах, существуют уже не один год: постоянно внедрять новое в этой области не принято. Оригинальные (не модификации уже существующих) модели тоже появляются нечасто.

«Зона влияния» пневматики обширна. Часто такие изделия используют в автосервисах, мастерских, на заводах. Эта техника будет крайне полезна в случаях, когда искрение крайне нежелательно: например, при наличии пыли, а также паров газа или спирта. У нее свой, в данном случае более совершенный «ток» - сжатый воздух. Она не выйдет из строя по причине перебоев в электросетях или повреждения кабеля.

Пневматика намного безопаснее и в условиях повышенной влажности (например, при работе под дождем) – риск поражения током исключен. Однако здесь есть нюанс: большая часть конструкции состоит из металла (чтобы выдерживать разницу давлений внутри и снаружи корпуса, материал априори должен быть прочным), а значит, привлекательна для коррозии.

К числу преимуществ пневматики относится простота конструкции. Эти «нехитрые» инструменты зачастую состоят всего из 20-30 деталей. Про подобную технику часто говорят: «Простая, грубая, но прочная». В таких машинах нет хрупких элементов, поломка которых приведет пользователя в сервисный центр. Здесь отсутствуют платы, способные треснуть или перегреться. Такой инструмент не боится перегрузок – хоть на пол бросай, ничего не сломается. Кстати, эта особенность во многом определила и верхние границы технических характеристик. Если, скажем, сила удара перфоратора ограничена, в частности, прочностью некоторых деталей, то у пневматических аналогов такого лимита нет. К слову, зачастую данные этой техники в каталогах и не пишут вовсе: указывают лишь виды работ. Путь к совершенству в плане показателей работы прошел через упрощение конструкции.

Живучесть инструмента определяется не только прочностью, но и износостойкостью. С этим у пневматики тоже полный порядок. Промышленные образцы способны работать, несколько смен подряд без передышки, поэтому так популярны у профессионалов и «индустриалов» (сборщиков на конвейерах) – моторесурс несоизмеримо выше, чем у электрики.

Кстати, говоря о живучести и ресурсе, добавим, что пневматика не может перегреться или оплавиться. Поэтому иногда эту технику называют «инструментом «на дурака».

Другое важное достоинство таких машин – герметичный корпус, внутрь которого не попадет пыль. Ведь именно из-за нее часто выходя из строя электродрели или перфораторы. Риск подобной поломки у пневматики исключен полностью.

Еще один козырь пневматики перед электрикой – удельно-мощностные характеристики. Обладая более впечатляющими техническими показателями, вес «воздушных» машин относительно небольшой. Во многом это связано с простотой конструкции. Чтобы обеспечить требуемые джоули и обороты, не нужно делать сложные системы, снабжать машину электромеханическими устройствами. А ведь это все детали с определенным весом. К тому же при прочих равных пневматика, как правило, тише, легче и компактнее. Значит, меньше сил уйдет на работу. К тому же конструктивная простота делает более легким обслуживание.

Если для электрики нужен источник тока, то пневматике требуется поставщик сжатого воздуха – компрессор, полностью отвечающий запросам (по расходу и давлению) модели, а они могут быть разными. Другими словами, класс инструмента прямо пропорционален классу компрессора: если мы тратим большие деньги на первое, скорее всего придется отдать немало и за второе.

Другой немаловажный момент - необходимость обезвоженного воздуха, чтобы избежать коррозии и быстрого износа деталей. Для этого «каприза» есть фильтры и осушители.

Также «воздушные» машины требуют смазку - чтобы уменьшить износ деталей и улучшить теплоотвод. Впрочем, некоторым инструментам (например, пистолетам для качественной покраски) масло не требуется вовсе – оно скорее навредит.

Некоторые специалисты отмечают, что главный недостаток пневматики – низкий КПД системы: несмотря на то, что инструмент работает «за двоих», ему требуется немалое количество сжатого воздуха.

Как уже говорилось, при покупке сначала следует определиться с пневмоинструментом, и уж под него подбирать компрессор. Так, для покрасочного пистолета достаточно машины с ресивером 50 л. Больше воздуха понадобится для пресса: там ходы нечастые, зато просят много сжатого воздуха, поэтому без 250 литров тут не обойтись. Скобозабивной пистолет менее требователен, ему хватит агрегата с ресивером 6-25 л. Краскопультам нужно от 25 до 100 (иногда и до 200) л. Для профессиональных моделей 50 литров – это минимум. Если бак меньше чем нужно, компрессор будет работать с недостаточными паузами и может перегреться.

Подобно любому другому инструменту, пневматика делится на классы. Правда, как и в случае с компрессорами, подходы к данному вопросу разные: у кого-то классификация состоит из двух пунктов, у кого-то – из четырех. В нашем варианте категории две: индустриальный и сервисный инструмент. Первый предназначен как раз для той пресловутой работы «на износ», без длительных пауз в несколько смен подряд. Обычно такие машины стоят достаточно дорого и  в магазинах их не увидишь: покапают по заказу у изготовителя. Учитывая стоимость, подбирается эта техника только под конкретные условия работы.

Сервисная пневматика  получила такое название из-за своей популярности в автосервисах. Поскольку там в ходу самый разный инструмент, то понятие «сервисная» охватывает достаточно широкий спектр машин, по своим характеристикам уступающим индустриальным аналогам.

 

ПРАВИЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ

 

При использовании пневматики делают магистрали для подвода воздуха от компрессора. В процессе создания и эксплуатации подобной системы возможны сбои из-за ошибок в проектировании. Выделим моменты, на которые следует обратить внимание в данной ситуации.

Во-первых, не стоит брать гибкие шланги, так как в них вероятны утечки воздуха. При жестких требованиях к чистоте «тока» лучше взять медные трубы.

Во-вторых, желательно организовать замкнутую пневмосистему, чтобы давление не падало сильно на отдаленных участках магистрали. На крайний случай перед дальними потребителями можно поставить дополнительный ресивер.

В-третьих, магистраль должна иметь уклон в 2 градуса с таким углом, чтобы вода стекала по направлению движения воздуха. Это поможет устранить конденсат. Соответственно на выходе устанавливают сливные краны. Чтобы избежать интенсивного образования конденсата, магистраль прокладывают над потолком или вдоль стены (в этих местах температура достаточно стабильна), но ни в коем случае не прячут трубопровод под пол и не замуровывают в стену.

Чтобы перестраховаться с герметичностью труб, пользуются уплотнителем. Перед запуском системы следует ее продуть: это выметет из магистрали мусор, который мог там остаться во время монтажа и послужит своеобразным тестом на герметичность.

При организации пневмосистемы желательно создать кольцевую организацию потребителей воздуха, такую, чтобы они находились примерно на одинаковом расстоянии от компрессора, тогда «обделенных» воздухом не будет.