ЗВУКОВЫЕ ВОЛНЫ

 

 

1. Поняття, переваги, застосування пневматичних систем і приводів в машинах і обладнанні.

 

Пневматична система – це сукупність пневмоапаратів для накопичення, зберігання і використання стисненого газу (повітря). В машинах і обладнанні вона включає компресорну станцію, провідні лінії і споживачі (наприклад звуковий сигнальний пристрій, пристрій для підкачування шин колісних машин, ділянки пневмоприводів).

Пневмопривод – це сукупність пневмоапаратів, до складу яких входять один або декілька пар пневматичних двигунів.

В якості енергоносія в пневмоприводах переважно використовується повітря.

В якості переваг пневматичних приводів слід відзначити:

- великі швидкості;

- м'яка робота;

- необмежена кількість енергоносіїв;

- можливість передачі енергії на великі відстані;

- мала матеріаломісткість;

- добре пристосовані до автоматичного режиму керування;

- екологічні.

 

 

Пневматичні приводи застосовуються в системах керування машин і обладнання (гальма, муфти, фрикціони, ввімкнення передач, затискні пристрої...), в якості привода інструментів (шліфувальні та свердлильні машини, бурильні інструменти, гайковерти, відбійні молотки, бетонолами...), в системах автоматизації технологічних процесів.

2. Функціональна схема пневмопривода.

Функціональна схема пневмопривода - це схема (рис. 1) з умовними позначеннями елементів привода передбаченими держстандартами у вихідному положенні привода.

Рис.1. Схема ділянки пневмопривода.

1 - пів муфта розривної муфти; 2 - розподільник трьох позиційних; З шпротний клапан; 4 - дросель регульований; 5 - пневмоциліндри двосторонньої дії; 6 - пневмокамера односторонньої дії; 7 - клапан швидкого випуску повітря; 8 - розподільник (кран) двопозиційний; 9 - шарнірне (обертове) з'єднання трубопроводів.

 

Повітряні приводи виконуються за тупиковою схемою, тобто так, що відпрацьоване повітря розподільником або клапаном швидкого випуску повітря, який розташований біля робочої порожнини двигуна, випускається в атмосферу.

 

3. Апарати керування пневматичними приводами.

Апарати керування пневматичними приводами призначені для управління потоками енергоносія.

Названі апарати діляться на дві групи:

- диференціальні кранові;

- жорсткі (золотникові, пробкові, плескісні) розподільники. Диференціальні крани - це, як правило, двопозиційні апарати для управління двигунами односторонньої дії зі зміною тиску в робочій порожнині останнього ходом керуючого елемента крана. Вони забезпечують плавну зміну силових характеристик двигуна і використовуються в гальмівних системах, для вмикання фрикціонів...

За робочими положеннями вони поділяються на два основн их т ипи:

- диференціальні крани впуску;

- диференціальні крани випуску. Диференціальні крани впуску в нейтральному положенні з'єднують

робочу порожнину двигуна з атмосферою. Включення крана забезпечує диференційовану подачу повітря з ресиверів в робочу порожнину двигуна.

Для управління віддаленими від компресорної станції і пульту управління двигунами застосовують диференціальні розподільні камери (пневмокеровані крани впуску), які встановлюються біля двигунів і управляють ними з використанням повітря додаткових наближених до останніх ресиверів. Такі камери забезпечують високу швидкість включення віддалених від пульту керування двигунів.

Диференціальні камери влаштовуються в систему послідовно з диференціальними кранами випуску і управляються останніми.

Диференціальні крани випуску в нейтральному положенні повітря в напрямку двигунів, диференціальних камер і додаткових В робочому ж положенні вони випускають повітря з трубопроводів і диференціальними камерами таким чином управляючи останніми. Диференціальні крани випуску бувають пневмокерованими. Отже, на основі наведеного вище, виділяються структурні схеми приводів з диференціальними кранами.

 

 

 

Рис.2. Структурні схеми приводів з диференціальними кранами.

 

 

Рис.З. Диференціальні крани впуску.

Робота крана типу (а) полягає в наступному:

В нейтральному положенні під дією пружини 6 діафрагма 3 і з'єднаний з нею пустотілий стержень 2 знаходяться в крайньому верхньому положенні. Стержень 2 відірваний від клапана 7. Клапан 7 закритий. З'єднані між собою через порожнину стержня 2 порожнини Б і Г і з атмосферою. Значить робочі порожнини двигунів з'єднані з атмосферою. Ввімкнення крана здійснюється шляхом натискання на стержень 5. При цьому стискається пружина 4 і діє на діафрагму 3. Діафрагма 3 прогинається, стержень 2 рухається донизу і вступає в контакт з клапаном 7, порожнина стержня 2 закривається, розривається зв'язок порожнин Б і В, клапан 7 відкривається, з'єднуються порожнини А і Б, порція повітря з ресивера через порожнину А поступає в

порції повітря в порожнини двигунів процес повторюється до досягнення тиску в ресиверах. Такий процес забезпечується балансуванням силових характеристик пружин 5 і 7 у відповідності з тиском і робочими площами діафрагм 4 і 8. Перевод камери у вихідне положення здійснюється шляхом подачі повітря з основних ресиверів у порожнину А.

 

 

Рис.5. Диференціальні крани випуску.

 

Диференціальний кран типу (а) пневмокерований. Його робота полягає в наступному:

В нейтральному положенні під дією пружини 7 поршень 64 зв'язаний з ним пустотілим стержнем 2 поршень 5 розташований в крайньому нижньому положенні. При цьому стержень 2 контактує з клапаном 3. Його порожнина закрита. Клапан 3 відкритий, з'єднанні між собою порожнини А і Б, роз'єднанні Б і В. Повітря від основних ресиверів через порожнини А і Б поступає в напрямку двигунів, диференціальної камери і додаткового ресивера. Ввімкнення крана здійснюється шляхом подачі повітря диференціальним краном впуску в порожнину Г.

 

ЗВУКОВЫЕ ВОЛНЫ

Звук представляет собой колебания воздуха или другой упругой среды, воспринимаемые нашими органами слуха. Звуковые колебания, воспринимаемые человеческим ухом, имеют частоты, лежащие в пределах от 20 до 20000 Гц. Колебания с частотами меньше 20 Гц называются инфразвуковыми, а больше 20 кГц — ультразвуковыми.

1. Характеристики звука. Звук у нас ассоциируется с его слуховым восприятием, с ощущениями, которые возникают в сознании человека. В связи с этим выделяют три его основные характеристики: высота, тембр и громкость звука.

а) Высота и тембр звука. Физической величиной, характеризующей высоту звука, является частота колебаний звуковой волны. Чем меньше частота, тем ниже звук, а чем больше частота, тем выше звук. Звук, издаваемый при полёте

жука, имеет частоту несколько десятков герц, тогда как писк комара — частоту, приближающуюся к 20000 Гц. Когда мы слышим музыкальный звук, то кроме высоты и громкости, мы воспринимаем его тембр. Звучание одной и той же ноты (следовательно, звучание одинаковой частоты) на скрипке и трубе чётко различаются на слух. Тембр звука связан с физически измеримыми величинами. Он определяется наличием обертонов (удвоенных, утроенных и т.д. частот основной частоты), их числом и амплитудами. У различных музыкальных инструментов число обертонов и их амплитуды оказываются различными. Именно это придаёт звуку каждого инструмента определённый тембр. Тембровая окраска звука определяется распределением интенсивностей обертонов, как, например, изображено на рис. 2. Другой тип звука — шум, который имеет место, например, при ударе двух камней друг о друга, ударе по всем клавишам рояля и т.д. Шум характеризуется большим числом частот, которые слабо связаны или не связаны друг с другом. Спектр шума представляет собой непрерывный набор частот и отдельные линии не выделяются.

0 n 0 n б) I а) I Рис. 2

б) Громкость звука. Громкость звука связана с физически измеряемой величиной — интенсивностью волны. Интенсивность равна энергии, переносимой волной за единицу времени через единичную площадку, расположенную перпендикулярно к направлению её распространения. Интенсивность звуковых волн очень низка. Она изменяется от 10^–12 (порог слышимости) до 10 Вт/м² (болевые ощущения). Так, энергия рёва большой толпы футбольных болельщиков, приветствующих гол, приблизительно равна внутренней энергии чашки кофе при температуре ~ 45 °С.

Человеческое ухо воспринимает невероятно широкий диапазон интенсивностей, крайние его значения различаются в 10¹³ раз. Установлено, что величина, которую мы воспринимаем как громкость, не прямо пропорциональна интенсивности. Уровень громкости L вычисляется через интенсивность данного звука I по формуле

(2)

где за I ₀ принимается величина порога слышимости, причём используется десятичный логарифм. Уровень громкости измеряется в белах (Б). Однако удобнее оказалось использовать величину в 10 раз меньшую — децибел. Значение в этом случае записывается

(3)

Для примера приведём сравнительную таблицу уровней громкости (табл. 1).