Пневмопривод сравнительно прост и дешев. В пневмоприводе воздух сжат до относительно небольшого давления (0,4—1,0 МПа). Это упрощает конструкцию уплотнений трубопроводов, подводящих воздух к исполнительным органам, и управляющей аппаратуры, позволяет применять в качестве трубопроводов гибкие резиновые шланги. Пневмопривод не столь чувствителен к утечкам воздуха, так как они пополняются компрессором из атмосферы. Кроме того, пневмопривод обладает эластичностью — сжатый воздух работает как пружина. На несамоходных машинах, перемещаемых локомотивом, сжатый воздух к пневмоприводу может поступать от компрессора локомотива, что, в ряде случаев, упрощает и удешевляет конструкцию самой машины, облегчает уход и обслуживание.
Недостатком пневмопривода является громоздкость исполнительных механизмов, так как для получения значительных усилий на рабочем органе необходимо применять цилиндры большого диаметра из-за невысокого давления в пневмомагистрали.
В настоящее время пневматический привод применяется для торможения поездов и путевых машин, для перемещения агрегатов машин, в которых не требуются большие усилия и необходима эластичная работа, например, для подъема и прижима измерительных тележек в контрольно-измерительных устройствах путевых машин, для закрывания дверей в электропоездах и поездах метро.
Для снабжения пневмопривода сжатым воздухом служат компрессоры. На путевых машинах применяются в основном компрессоры ВВ-07/8 или более современные ВВ-08/8-720 (рис. 1). Его компоновка вертикальная, рядная, двухцилиндровая. Он состоит из следующих основных узлов: корпуса 3, блока цилиндров 2, крышки клапанов 1. Охлаждение воздушное естественное, т. е. без принудительного обдува. Привод компрессора осуществляется через шкив 4 двухрядной клиноременной передачи, чаще всего от электродвигателя. Ниже приведена техническая характеристика компрессора
Между компрессором и пневмомагистралью для предотвращения перетечки воздуха через компрессор при его отключении ставится обратный клапан, который предназначен для пропуска воздуха только в одном направлении. Клапан состоит (рис. 2) из корпуса 3, в котором перемещается поршень 2. Сверху клапан закрыт крышкой 1. Размещение этого клапана — только вертикальное. Поршень при поступлении под него сжатого воздуха приподнимается и пропускает воздух в направлении, показанном стрелкой. В случае отсутствия давления под поршнем он опускается под действием собственного веса и перекрывает пропускное отверстие.
Рис. 1. Компрессор ВВ-08/8-720
Исполнительными органами пневмопривода являются цилиндры. Они бывают различными по конструкции в зависимости от назначения, но у всех есть общие элементы: корпус, поршень, крышки, шток. На рис. 3 показан тормозной цилиндр, применяемый для передачи усилия на тормозные колодки в вагонах, локомотивах и путевых машинах. Он состоит из корпуса 4, закрытого задней 1 и передней 5 крышками. Внутри цилиндра перемещается поршень 3. Для уплотнения на него надета манжета 2.
Рис. 2. Обратный клапан
К поршню 3 прикреплен шток 8, который нажимает на рычаг исполнительного органа. Шток под действием сжатого воздуха на поршень перемещается только на выдвижение, а обратно он перемещается под действием пружины 6. Для предотвращения попадания грязи внутрь цилиндра и для очистки штока предусмотрен пылегрязесъемник 7. Сжатый воздух подается через отверстие А. Отверстие Б служит для связи подштоковой полости с атмосферой.
Управление цилиндрами, т. е. подача и отключение сжатого воздуха, осуществляется ручными кранами или электропневмовентилями. На рис. 4 показан трехходовой ручной кран, который применяется для управления движением штока пневмоцилиндра вперед и назад. Он состоит из корпуса 4, в котором при помощи ручки 1 перемещается золотник 2. Для постоянного прижима золотника к корпусу и предотвращения утечек воздуха предусмотрена пружина 3. Отверстие В соединяется с пневмомагистралью, а Б и Г — с двумя полостями цилиндра. При этом если одна полость цилиндра соединена с пневмомагистралью, то другая связана с атмосферой через отверстие Д.
Электропневмовентили управляются при помощи электромагнита, внутрь катушки которого втягивается сердечник, связанный с золотником. Они работают только на открывание или закрывание. Преимуществом электропневмовентилей является то, что их можно располагать в непосредственной близости от управляемого цилиндра, а их включение осуществлять дистанционно. Это позволяет сокращать пневмомагистрали, укорачивать шланги, подводящие воздух к цилиндрам, что повышает надежность работы пневмооборудования. В путевых машинах в основном применяются электропневматические вентили ВВ-32 и ВВ-34, выпускаемые на напряжение 24, 50, 110, 220 В.
Более сложными устройствами управления являются электровоздухораспределители. Они могут управлять несколькими цилиндрами одновременно, а также осуществлять блокировку цилиндров, т. е. запирать цилиндр в определенном положении.
Для понижения давления и поддержания его в заданных пределах применяются редукционные клапаны.
Их применение необходимо, когда давление на исполнительном цилиндре должно быть меньше, чем развивает компрессор, или в случае применения газа в баллонах, находящегося под большим давлением (10 МПа и выше).
Очистка воздуха, поступающего в компрессор и пневмомагистраль, осуществляется различного рода фильтрами.
Очищающее действие фильтров основано на пропускании воздуха через фильтрующие материалы (металлические сетки, конский волос, капроновые и фетровые нити и ткани). При большом потреблении воздуха (двигатели внутреннего сгорания, компрессорные станции) применяют также центробежные фильтры. Их действие основано на том, что воздух при всасывании получает вращательное движение внутри фильтра при помощи перегородок, размещенных определенным образом.
При этом тяжелые частицы (пыль, вода и т. д.) оседают на смазанных стенках фильтра и скапливаются на его дне.
Рис. 3. Тормозной цилиндр Рис 4 Трехходовой ручной кран
Контроль давления в пневмосистемах осуществляется манометрами. В путевом машиностроении применяются стрелочные манометры на давление до 1 МПа, так как рабочее давление в пневмоприводе путевых машин колеблется от 0,4 до 0,8 МПа.
Так как расход воздуха в пневмосистеме неравномерен, в ней устанавливаются воздушные резервуары (ресиверы), накапливающие сжатый воздух.
Рис. 5. Воздушный резервуар:
1— обечайка,. 2 — корпус; 3 — спускная пробка
Они изготовляются сварными на давление 0,7 и 1 МПа и вместимостью от 0,008 до 0,3 м3 (рис. 5). Пробка внизу предназначена для слива конденсата (вода, попавшая в пневмосистему). В атмосфере всегда присутствует вода в виде капель или пара. В компрессорах при сжатии воздух нагревается, и вода, находящаяся в атмосфере в газообразном состоянии, попадает в пневмомагистраль. При прохождении по трубам воздухопровода воздух охлаждается, и вода конденсируется — выпадает в виде осадка в пневмосистему. Ресиверы, как правило, ставятся ниже трубопроводов, поэтому вода стекает в них. Вместо пробки в нижней части ресивера часто устанавливаются водоспускные краны. После каждой рабочей смены, а в весенний и осенний периоды при перерывах в работе, необходимо открывать эти краны и сливать конденсат из системы.
В противном случае вода заполняет пропускные отверстия в кранах, клапанах (а в холодное время замерзает там) и препятствует прохождению воздуха.
Это является одной из самых распространенных причин неисправности пневмосистемы.