Расчет и конструирование агрегатов пневматических и пневмогидравлических систем. Пневмосистемы. Источники сжатого газа

Московский государственный технический университет  
имени Н.Э. Баумана 
А.В. Чернышев  
 
 
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ  
АГРЕГАТОВ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ  
И ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ  
ПНЕВМОСИСТЕМЫ. ИСТОЧНИКИ СЖАТОГО ГАЗА 
 
Рекомендовано Научно-методическим советом  
МГТУ им. Н.Э. Баумана  
в качестве учебного пособия по курсу  
«Пневматические системы и их элементы» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва 
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 
2009 
 

УДК 629.1.065(075.8) 
ББК 32.965.2 
Ч-49 
Ре це нзе нт ы:  
В.Н. Соллогуб, П.И. Пластинин  
Ч-49 
 
Чернышев А.В. 
  
 
       Расчет и конструирование агрегатов пневматических и 
пневмогидравлических систем. Пневмосистемы. Источники 
сжатого газа : учеб. пособие по курсу «Пневматические системы и их элементы» / А.В. Чернышев. — М.: Изд-во МГТУ 
им. Н.Э. Баумана, 2009. — 50, [2] с. 
 
Пособие содержит общие сведения о назначении, составе, принципе действия и классификации пневматических и пневмогидравлических систем различных технических устройств. Приведены общие 
сведения об источниках сжатого газа пневматических и пневмогидравлических систем. 
Для студентов 4-го курса, обучающихся по специальности «Вакуумная и компрессорная техника» и изучающих курс «Пневматические системы и их элементы». Пособие также может быть полезным 
при курсовом и дипломном проектировании. 
УДК 629.1.065(075.8) 
ББК 32.965.2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 © МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009 
 

ВВЕДЕНИЕ 
Пневматическая система — это совокупность узлов, агрегатов и 
устройств, в которых в качестве рабочего тела используется сжатый 
газ, предназначенный для превращения энергии сжатого газа в механическую энергию или для совершения работы. Термин «система» происходит от греческого слова systema — целое, составленное 
из частей. В словаре-справочнике А.Ф. Крайнева приводится следующее определение: система — совокупность элементов и звеньев, 
свойства которых взаимосвязаны, подчинены общим закономерностям, например, машина, механизм, структурная группа, узел и т. п. 
[1]. Понятие «пневматическая система» происходит от древнегреческого слова pneuma, что в переводе означает «дыхание», «дуновение». Агрегат (от лат. aggregatus — присоединенный) — узел машины, обладающий полной взаимозаменяемостью и выполняющий 
определенные функции в технологическом процессе. 
Гидравлическая система — это система, в которой в качестве 
рабочего тела используется жидкость, с помощью которой происходит преобразование движения и энергии. 
К преимуществам пневматических систем относятся пожаро- и 
взрывобезопасность, устойчивость к воздействию радиации и 
сильных электромагнитных полей. Применение таких систем не 
приводит к появлению блуждающих токов, ускоряющих коррозию 
оборудования.  
Сжатый газ в пневматических системах является одновременно 
и источником энергии, и рабочим телом, передающим энергию к 
исполнительным устройствам, в которых происходит превращение 
энергии в механическую работу. Одним из наиболее важных достоинств пневматических систем является то, что они могут функционировать автономно, практически без внешних источников энергии. 
В том случае, когда автономные пневматические системы работают 
 
3 

в составе автоматических систем, внешняя энергия требуется только 
для обеспечения функционирования управляющих элементов.  
Недостатком пневматических систем являются большие затраты первичной энергии, используемой для заправки их сжатым газом, на единицу полезной механической работы, совершаемой в 
пневматических исполнительных устройствах: пневмоприводах, 
пневмоинструменте, пневмомоторах и др. Последнее утвержден е 
поясняется индикаторной диаграммой адиабатических процессов 
расширения и сжатия газа 
k
pV = const (рис. 1), на которой площадь 1-2-3-4-5-1 отражает полезную работу сжатого газа в пневмоприводе, имеющего при атмосферном давлении объем 
 
к
у
=
,
V
V
V
−
 
где Vк — объем атмосферного воздуха, всасываемого компрессором; Vу — утечки воздуха в элементах пневмосистемы. 
Давление нагнетания компрессора рк должно быть выше 
давления рм в магистрали на входе в пневмопривод, чтобы компенсировать потери напора и гидравлическое сопротивление 
элементов пневмосистемы [2]. В результате компрессор должен 
сообщить воздуху работу, соответствующую площади 6-7-8-9-6 
на диаграмме (см. рис. 1). 
Несмотря на потери энергии, связанные с первичной закачкой 
сжатого воздуха, пневмосистемы применяются практически во 
всех областях хозяйственной деятельности, что обусловлено их 
преимуществами и невозможностью во многих случаях найти им 
адекватную замену. 
Пневматические системы, отличающиеся простотой и надежностью в эксплуатации, нашли широкое применение во многих 
областях современной техники (строительная и горная техника, 
транспорт, промышленность, ракетно-космическая техника и 
авиация, медицина и др.), 
Принято считать, что пневматические системы — это, прежде 
всего, силовые энергетические системы, в которых плотность сжатого газа в несколько раз выше плотности атмосферного воздуха. 
Широко применяются и пневматические системы с низкой плотностью газа, например, системы медицинского назначения, системы жизнеобеспечения и терморегулирования и др.  
 
4 

 
 
Рис. 1. Индикаторная диаграмма рабочего цикла компрессора и пневмопривода: 
Vк — объем атмосферного воздуха, всасываемого компрессором; Vу — объем утечек воздуха в элементах пневмосистемы; 
Vо.к — мертвый объем полости сжатия компрессора; Vo.п — 
мертвый объем рабочей полости пневмопривода; Vc.к — объем 
рабочей полости компрессора в конце хода сжатия; Vп — объем 
рабочей полости пневмопривода; pa — атмосферное давление; 
pм — давление в магистрали на входе в пневмопривод; pк — 
давление нагнетания компрессора 
 
При подготовке пособия автор использовал сведения из технической и справочной литературы, а также опыт проектирования и 
расчета агрегатов пневмогидросистем, накопленный на кафедре 
вакуумной и компрессорной техники МГТУ им. Н.Э. Баумана. 
 
5 

 
1. ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ  
И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ 
Принято считать, что большое разнообразие пневматических 
систем по назначению, составу и функциональным особенностям 
затрудняет создание их единой классификации [3]. Тем не менее 
существующая общность построения их функциональных схем 
позволяет подойти к созданию обобщенной структурной схемы 
пневматических систем и классификации их составных элементов 
вне зависимости от назначения системы (рис. 2). 
Ниже приведены несколько вариантов примеров построения 
схем пневматических систем, из рассмотрения которых ясно, что, 
несмотря на значительные различия в их назначении, все они построены по единой схеме. 
 
 
 
Рис. 2. Обобщенная структурная схема пневматической системы 
 
6