В качестве исполнительных механизмов в пневматических системах применяются поршневые и мембранные пневмоприводы.
Поршневые отличаются от мембранных большей величиной перемещения рабочего органа и большим развиваемым усилием. Применяются они редко.
Мембранно-пружинные исполнительные механизмы (МИМ) в зависимости от направления движения выходного звена подразделяются на ИМ прямого (МИМ ППХ) и обратного (МИМ ОПХ) действия. Пневмоприводы могут быть с дополнительными блокам, которые обозначаются в шифре прибора: позиционер – 02; боковой ручной дублёр –01; верхний ручной дублёр – 01В; позиционер и боковой дублёр – 05; позиционер и верхний дублёр – 05В; Им – без дополнительных блоков – 10.
В обозначение МИМ входят: тип механизма, диаметр заделки мембраны, полный ход выходного звена, комплектация дополнительными блоками, группа механизма в зависимости от параметров окружающей среды, стандарт. Например, МИМ прямого действия с диаметром заделки мембраны 320 мм, полным ходом выходного звена 25 мм, позиционером для работы при температуре окружающей среды (-30) – (+50) оС обозначается МИМ ППХ – 320-25-02-П (ГОСТ 17433-80).
МИМП отличается от механизмов типа МИМ более жёсткой пружиной, МИМК – наличием рычага вместо выходного звена.
При установке пневматических ИМ возрастает значимость предмонтажной проверки в связи с тем, что на их демонтаж и замену затрачивается много труда и времени.
Предмонтажная проверка включает проверки: отклонения действительного хода штока, основной погрешности и вариации, порога чувствительности, настройки длины штока.
Для проверки отклонения действительного максимального и условного хода штока через редуктор или задатчик в штуцер головки ИМ подают воздух под давлением 0,02 и 0,1 МПа (0,2 и 1 кгс/см2), которое контролируют по образцовому манометру и проверяют при этом отклонение действительного максимального и условного хода штока.
Поскольку шкала ИМ имеет невысокую точность отсчёта, на шкалу устанавливают индикатор положения, или отклонение определяют по разности между диапазоном изменения входного сигнала (0,02 – 0,1 МПа) и действительным его значением. Для этого, изменяя давление в головке ИМ, устанавливают указатель на отметку 100 % и также фиксируют давление воздуха Р100 в головке ИМ.
Отношение разности максимального действительного и условного хода к условному ходу, т.е.
(Р100 – Р0) – 0,02
________________ ∙ 100 %
Х = 0,08
Должно быть не более 40 %.
Если Х больше допустимого, регулируют натяжение рабочих витков пружины ИМ. При (Р100 – Р0) > 0,08 отворачивают зажимную гайку, при
(Р100 – Р0) < 0,08 её заворачивают.
Основную погрешность ИМ, %, при возможности точного измерения хода штока определяют по формуле
γ = (SР - SД) 100/SУ,
где SР, SД и SУ – соответственно расчётное, действительное и условное перемещение штока ИМ, мм.
При невозможности точного измерения хода штока ИМ на вход подают давление в головку ИМ, устанавливают указатель на проверяемую точку и отсчитывают командное давление по образцовому манометру. Расчётное значение давления на проверяемой точке
Рр = [(0,08 SР)/Sу] + 0,02.
Например, для точки 25 %
РР = 0,08 ∙ 0,25 + 0,02 = 0,04 МПа.
Тогда основная погрешность, %,
γ = (РР – РД) 100/0,08,
где Рр и РД расчётное и действительное значения давления, МПа.
Значение основной погрешности также определяют на значениях хода штока соответствующих 40; 75 и 100 % условного хода последовательно при повышении и снижении давления.
Вариацию определяют как отношение наибольшей разности между действительными значениями прямого и обратного хода штока при одном и том же значении командного сигнала к условному ходу, %,
В = (S'Д - S"Д) 100/SУ,
где S'Д, S"Д и SУ – соответственно действительно прямое, действительно обратное и условное значения хода штока, мм, или
В = (Р'Д - Р"Д) 100/0,08,
где Р'Д, Р"Д – прямое и обратное действительные значения давления, МПа. Значение основной погрешности и вариации не должно превышать допускаемой основной погрешности, равной 1,5; 2,5 и 4 % соответственно для клапанов классов точности 1,5; 2,5 и 4,0.
Если погрешность и вариации выше допускаемых значений, проверяют по возможности ослабляют затяжку сальника, проверяют и устраняют механические повреждения штока (искривления, заусеницы, царапины).
Порог чувствительности определяют при 20,50 и 80 % значения командного сигнала (полного диапазона) как при его увеличении, так и при уменьшении. Для определения порога чувствительности плавно увеличивают (или уменьшают) Рк до момента трогания штока и проводят отсчёт по манометру.
Отношение разности между расчётным значением командного сигнала и Рк в момент трогания штока и диапазона изменения командного сигнала, выраженное в процентах, определяет порог чувствительности. Он должен быть не более 0,4; 0,6 и 1 % соответственно для механизмов класса точности 1,5; 2,5 и 4.
После проверки ИМ необходимо настроить длину штока регулирующего органа. Для этого на вход подают воздух под давлением 0,02 МПа для клапанов типа «НЗ» (нормально закрытый) и 0,1 для клапанов «НО» (нормально открытый). Затвор при этих давлениях должен плотно войти в седло, что можно определить по толчку, ощущаемому рукой, приложенной к штоку. Момент закрытия регулируют муфтой, сочленяющей штоки ИМ и регулирующего органа.
При необходимости переделки одного типа МИМ на другой, например
«НЗ» на «НО», снимают верхнюю крышку МИМа и нижнюю крышку клапана, вывинчивают шток из золотника и завинчивают в противоположный конец его, меняя местами верхние и нижние седла. Пропускают шток через отверстие снизу и собирают клапан. Шкальную пластинку устанавливают так, чтобы вверху её была надпись «Закрыто».
Настраивают длину штока.
Классификация
В пневмодвигателях энергия сжатого воздуха преобразуется в энергию движения выходного звена. Они предназначены для приведения в движение рабочих органов машин, выполнения различных вспомогательных операций и пр.
Различают пневмодвигатели с поступательным движением выходного звена; пневмодвигатели с неограниченным углом поворота выходного звена; пневмодвигатели с неограниченным вращательным движением выходного звена (пневмомоторы). К первым относятся поршневые, сильфонные, камерные, шланговые и мембранные пневмодвигатели различных конструкций, ко вторым - такие же, но с лопастным рабочим элементом. Наибольшее распространение получили поршневые пневмодвигатели, которые называют также пневдоцилиндрами.
Различают двухпозиционные и многопозиционные двигатели.
Поворотные пневмодвигатели могут быть поршневыми и пластинчатыми.
Пневмомоторы по конструктивным признакам разделяют на поршневые, мембранные, пластинчатые, винтовые и турбинные.
Поршневые пневматические исполнительные механизмы так же, как и гидравлические, имеют силовой цилиндр с поршнем и дроссельное устройство.
Мембранные пневматические исполнительные устройства могут быть одностороннего и двойного действия. В устройствах одностороннего действия движение мембраны в одном направлении производится усилием возрастающего давления газа, а в противоположном - усилием пружины. В устройствах двойного действия движение мембраны в обе стороны осуществляется усилием возрастающего давления газа.
Таблица 10 - Основные типы пневмодвигателей, их назначение и области применения
| Двигатели | Схема двигателя | Область применения |
| 1. Пневмодвигатели с поступательным движением выходного звена: Поршневые ( пневмоцилиндры): *одностороннего действия |
| Подъемники и механизмы в которых движение в одну из сторон производится по действием внешних сил или собственного веса. Величина перемещений до (8-10) D и усилий до 30 кН. |
| * одностороннего действия с пружинным возвратом |
| Зажимные, фиксирующие, переключающие и другие устройства. Величина перемещений до (0,8-1,5) D и усилий 0,04-6 кН. |
| * двустороннего действия с односторонним штоком |
| Транспортирующие, погрузочно-разгрузочные, зажимные и другие устройства. Величина перемещений до (8-10) D и усилий до 45 кН. |
| * двустороннего действия с двусторонним штоком |
| Устройства с требованиями равенства развиваемых усилий в обе стороны или управления конечными выключателями с нерабочей стороны штока. Величина перемещений до (8-10) D и усилий до 30 кН. |
| *сдвоенные (одно - или двустороннего действия) |
| Зажимные устройства с ограничением радиального размера цилиндров. Величина перемещений до (0,8-1,5) D и усилий до 60 кН. |
| * телескопические (одно - или двустороннего действия) |
| Устройства со значительной величиной перемещения рабочего органа при ограниченном осевом размере цилиндра в исходном положении. |
| Многопозиционные пневмоцилиндры: * двухпоршневые | 
| Устройства позиционирования, переключения передач и другие. Обеспечивают несколько фиксированных положений рабочего органа. |
| *однопоршневые с отверстиями в гильзе | 
| |
| * многопоршневые | 
| |
| * со встроенным реверсом |
| Прошивочные, штамповочные, маркировочные, чеканочные и другие устройства. Обеспечивают высокую скорость в одном или обоих направлениях. |
| * с гибким штоком |
| Транспортирующие устройства со значительными перемещениями и требованиями к минимальному размеру цилиндра. Величина перемещений до 20 D и усилий до 45 кН. Трудно обеспечить уплотнения гибкого штока. |
| Вращающиеся пневмоцилиндры: * одно - или двустороннего действия (с полым и сплошным штоком) |
| Зажимные устройства станков для обработки пруткового материала и штучных заготовок. |
| * сдвоенные |
| То же, при необходимости обеспечения усилий зажима свыше 45 кН или ограничения размера по диаметру цилиндров |
| Мембранные (одно - или двустороннего действия) |
| Устройства зажимные, фиксирующие и другие с ограниченной величиной перемещения 0,1 D для плоских мембран с гофром. Величина усилий до 30 кН. |
| Сильфонные |
| В датчиках и специальных устройствах с небольшой величиной хода и усилий. |
| Камерные |
| Для зажима деталей в нескольких точках. Обеспечивают постоянное усилие зажима при изменении размера деталей. |
| Шланговые |
| Транспортирующие устройства со значительной величиной перемещения (до 10 и более, при небольших перемещаемых массах). |
| 2. Поворотные пневмодвигатели: Двухпозиционные * поршневые |
| Автоматические манипуляторы и загрузочные устройства; угол поворота обычно до 360 (и специальном исполнении до 1800), крутящий момент до 20 кН*м. |
| * шиберные | 
| Угол поворота до 300; крутящий момент до 500 Н*м. |
| Пневмомоторы: Шестеренные |
| Приводы транспортеров, лебедок, комбайнов, сверильных машин в угольной и горнорудной промышленности. |
| Аксиально-поршневые | 
| Приводы ручного инструмента, сверлильных головок и других устройств. |
| Радиально-поршневые |
| Приводы лебедок, конвейеров и других устройств во взрывоопасных помещений, а также сверлильных машин с относительно высоким крутящим моментом. |
| Мембранные |
| Приводы трубопроводной арматуры клапанного типа. |
| Пластинчатые |
| Ручной инструмент, сверлильные и резьбонарезные головки, гайковерты и другие устройства |
| Винтовые | 
| Приводы конвейеров, транспортеров и других машин. |
| Турбинные | 
| Приводы шлифовальных головок. |
ЛИТЕРАТУРА
1. Барласов Б.З., Ильин В.И. Наладка приборов и систем автоматизации. – М: Высш. шк., 1985. – 304 с.
2. Барласов Б.З., Демкович В.А. Предмонтажная проверка средств автоматизации. – Л.: Стройиздат. Ленингр. Отд-ние. – 1979. – 264 с.
3. Ивашин Г.В., Никитенко К.Ф. Монтаж, наладка и эксплуатация автоматических устройств в пищевой промышленности. – М: Пищ. пром., 1977. – 176 с.
4. Клюев А.С., Минаев П.А. Наладка систем контроля и автоматического управления. – Л.: Стройиздат, Ленингр. Отд-ние. – 1980. – 208 с.
5. Миранцев Г.Я. Ремонт автоматических приборов и регуляторов. – М.: Энергия, 1980. – 224.
6. Смирнов А.А. Справочное пособие по ремонту приборов и регуляторов. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 832 с.