Napędy pneumatyczne Podstawowe informacje i pojęcia Budowa i zasada działania Przykłady

NAP

PNEUMATYCZNE

Podstawowe informacje i poj

cia.

Budowa i zasada działania. Przykłady.

POJ

CIE NAP

DU PNEUMATYCZNEGO

Zastosowanie powietrza w układach pneumatycznych do nap

du i sterowania

maszynami i urz

dzeniami okre

la si

najcz

ęś

ciej dwoma poj

ciami:

Problematyk

tych układów zajmuje si

wyodr

bniona dziedzina wiedzy

okre

lana jako

"Nap

d i sterowanie pneumatyczne".

POJ

CIE NAP

DU PNEUMATYCZNEGO

Nap

d, w którym energia spr

ęż

onego powietrza (pełni

cego rol

medium) zamieniane

jest na energi

mechaniczn

w celu nap

dzania maszyn i urz

dze

oraz w transporcie

pneumatycznym!!!

FUNKCJE SPR

Ęś

ONEGO POWIETRZA

nikiem energii w nap

dzie pneumatycznym jest najcz

ęś

ciej spr

ęż

one powietrze,

nazywane tak

e czynnikiem roboczym

czynnikiem roboczym

lub obiegowym

obiegowym

Wła

ciwo

ci spr

ęż

onego powietrza, uwa

ane za element konstrukcyjny, wywieraj

zasadniczy wpływ na prac

układu pneumatycznego, a wi

na jego charakterystyki i sprawno

charakterystyki i sprawno

, a tak

e na trwa

trwa

ść

innych elementów

i zespołów tworz

cych taki układ.

Spr

ęż

one powietrze w układach pneumatycznych musi spełnia

kilka podstawowych

funkcji

, takich jak:

–

przenoszenie energii i sygnałów steruj

cych,

–

odprowadzanie ciepła,

–

w niektórych zastosowaniach smarowanie powierzchni ruchowych,

–

w niektórych zastosowaniach zmniejszenie zu

ycia cz

ęś

ci układu pneumatycznego.

WŁASNO

CI FIZYKO-CHEMICZNE

SPR

Ęś

ONEGO POWIETRZA

Charakterystyka

powietrza jako medium (1m

powietrza miejskiego):

–

140 mln cz

stek zanieczyszcze

- co odpowiada

rednio od 0,005 do 0,020 [g/m

a w rejonach szczególnie zapylonych do 0,1 [g/m

–

10 [mg] oleju,

–

ok. 11 [g] pary wodnej.

Przygotowanie

spr

ęż

onego powietrza polega na:

– usuni

ciu zanieczyszcze

– redukcji ci

nienia do wymaganej warto

ci,

– wprowadzeniu czynnika smarnego w przypadku urz

dze

, które tego wymagaj

ciwo

oczyszczonego przygotowanego spr

ęż

onego powietrza:

– brak wody w postaci kropel; woda w postaci pary jest dopuszczalna, gdy punkt

rosy wyst

puje przy temperaturze ni

szej o 5 – 10[°C] od najni

szej temperatury

pracy układu,

– wyst

powanie zanieczyszcze

mechanicznych o wielko

ci cz

stek poni

ej 5[

przy udziale wagowym
do 0.7 [mg/m

] w warunkach normalnych fizycznych,

– niewyst

powanie olejów oraz innych cieczy w postaci kropel.

BUDOWA NAP

DU PNEUMATYCZNEGO

1. Element przetwarzaj

cy powietrze atmosferyczne na medium energetyczne

2. Układ uzdatniania spr

ęż

onego powietrza

3. Element steruj

4. Element przetwarzaj

cy energi

spr

ęż

onego powietrza na energi

mechaniczn

ELEMENTY PRZYGOTOWANIA POWIETRZA

ELEMENTY WYKONAWCZE

ELEMENTY STERUJ

SIŁOWNIK BEZTŁOCZYSKOWY

Pneumatyczne elementy steruj

Grupa 1: Zawory pneumatyczne steruj

ce kierunkiem przepływu

–

Zawory rozdzielaj

ce,

–

Zawory zwrotne,

–

Zawory szybkiego spustu,

–

Zawory - przeł

czniki obiegu,

–

Zawory podwójnego sygnału,

–

Zawory odcinaj

ce.

Grupa 2: Zawory pneumatyczne steruj

ce ci

nieniem

–

Zawory ograniczaj

ce ci

nienie (zawory maksymalne, zawory bezpiecze

stwa),

–

Regulatory ci

nienia (zawory redukcyjne),

–

Zawory ró

nicowe,

–

Zawory proporcjonalne,

–

Zawory kolejno

ci działania (zawory sekwencyjne).

Grupa 3: Zawory steruj

ce nat

ęż

eniem przepływu

–

Zawory dławi

ce,

–

Zawory dławi

co – zwrotne,

–

Zawory dławi

ce proporcjonalne.

CHARAKTERYSTYKA UKŁADÓW

NAP

DU I STERWANIA PNEUMATYCZNEGO

ródłem energii w układach pneumatycznych jest spr

spr

ęż

one powietrze

Spr

ęż

one powietrze wytwarzane jest w spr

spr

ęż

arkach

stacjonarnych lub ruchomych.

Nap

d spr

ęż

arek

jest realizowany silnikiem elektrycznym lub spalinowym.

liwo

ść

przewodowego transportu powietrza jest ograniczona na ogół do około 1000 m ze wzgl

na spadek ci

spadek ci

nienia

. Istnieje natomiast mo

liwo

ść

łatwego magazynowania du

ych ilo

ci powietrza

w zbiornikach

zbiornikach

stałych lub ruchomych.

Uzyskiwana siła w elementach nap

dowych mie

ci si

w zakresie do 30 kN, przy stosunkowo małym

poborze mocy, gdy

stosowane ci

nienie powietrza zwykle nie przekracza 1,

nie przekracza 1,

MPa

Sterowalno

ść

uzyskuje si

przez sterowanie ci

nieniem, poprzez zastosowanie zawor

zawor

redukuj

cych

(zwykłe i proporcjonalne).

Regulacj

dko

uzyskuje si

przez elementy d

elementy d

awi

strumie

spr

ęż

onego powietrza

doprowadzanego do odbiornika.

Medium robocze, jakim jest spr

ęż

one powietrze, jest praktycznie nieczułe na wahania temperatury

otoczenia, samo za

nie wpływa szkodliwie na otoczenie. Istotn

zalet

nap

du pneumatycznego jest

równie

to,

e mo

e on by

stosowany w pomieszczeniach, w których mo

liwy jest samozapłon.

Uci

ąż

liwo

jest hałas powstaj

cy przy wypływie powietrza do otoczenia, lecz mo

na go wytłumi

stosuj

c odpowiednie t

umiki

ZALETY SPR

Ęś

ONEGO POWIETRZA

•

powietrze jest

lnodost

pne

•

spr

ęż

one powietrze jest

atwe do transportu

przewodowego na do

ść

znaczne

odległo

ci,

•

po wykorzystaniu energii zawartej w spr

ęż

onym powietrzu nie trzeba go zwraca

do sieci i ewentualnie wymienia

•

powietrze jest

bezpieczne i czyste

w eksploatacji (nie grozi pora

eniem

i nie zanieczyszcza otoczenia w razie uszkodzenia instalacji),

•

spr

ęż

one powietrze jest

odporne na wahania temperatury

, dlatego gwarantuje

niezawodn

prac

równie

w skrajnych temperaturach otoczenia,

•

spr

ęż

one powietrze (zwykle o ci

nieniu 0,4 -1,6 MPa) jest bardzo dobrym

energii

do wytwarzania sił w granicach do kilkunastu kN,

•

narz

dzia i elementy wykonawcze pneumatyczne mog

obci

ąż

ane

do zatrzymania

WADY SPR

Ęś

ONEGO POWIETRZA

Wad

spr

ęż

onego powietrza jest jego du

liwo

ść

która bardzo utrudnia uzyskiwanie powolnych i płynnych
ruchów mechanizmów pneumatycznych!!!

ZALETY UKŁADÓW PNEUMATYCZNYCH

•

atwe zabezpieczenie

całego układu przed przeci

ąż

eniem oraz nastawienie obci

ąż

enia

szczytowego,

•

liwo

ść

ej kontroli obci

ąż

poszczególnych zespołów maszyn

technologicznych,

•

atw

obs

element

w sterowniczych

, gdy

potrzebne s

małe siły nawet do obsługi

najci

ęż

szych maszyn, za

elementy sterowania (obsługi) mog

umieszczone w

miejscach najbardziej dogodnych dla operatora,

•

liwo

ść

wprowadzenia daleko posuni

tej

automatyzacji

•

łatw

ich

przestawialno

ść

bez potrzeby np. wymiany krzywek lub innych elementów

mechanicznych,

•

liwo

ść

składania urz

dze

ze znormalizowanych elementów i zespołów oraz

tworzenia typowych układów powtarzaj

cych si

w ró

nych maszynach

technologicznych, dzi

ki czemu zakłady produkuj

ce elementy (mechanizmy)

pneumatyczne i pneumohydrauliczne mog

osi

wysok

specjalizacj

- co jest

bardzo wa

ne ze wzgl

du na du

e wymagania wykonawcze tych elementów i

zwi

zane z tym trudno

ci technologiczne,

•

żą

trwa

ść

urz

dze

przy prawidłowej ich eksploatacji oraz

atwo

ść

wymiany

ytych cz

ęś

ci lub całych zespołów.

WADY UKŁADÓW PNEUMATYCZNYCH

•

utrudnione jest

cisłe powi

zanie ruchów poszczególnych zespołów maszyn

i urz

dze

(przeszkod

jest

liwo

ść

czynnika roboczego i jego straty w

wyniku przecieków),

•

zmiany warto

ci sił zewn

trznych maj

wpływ na pr

dko

ść

przesuwania si

nap

dzanych elementów,

•

ograniczona jest długo

ść

przemieszcze

prostoliniowych.

ZASTOSOWANIE

•

maszyny technologiczne,

•

transport kolejowy i samochodowy (urz

dzenia hamulcowe),

•

narz

dzia wiruj

ce i udarowe,

•

manipulatory,

•

przemysł szklarski,

•

przemysł przetwarzaj

cy tworzywa sztuczne,

•

przemysł spo

ywczy i farmaceutyczny,

•

górnictwo.

PRZYKŁADY ZASTOSOWA

PRZYSSAWEK

Przenoszenie szklanych płyt

Monta

malowanych elementów

karoserii samochodów

Formowanie podci

nieniowe

Urz

dzenie obrotowe do formowania opakowa

kartonowych

PRZYKŁADY ZASTOSOWA

SIŁOWNIK PNEUMATYCZNY

SPRAWNO

ŚĆ

SIŁOWNIKA

jest to stosunek siły jak

uzyskuje si

na tłoczysku - do siły jaka wyst

piłaby

gdyby wewn

trz siłownika nie by

o tarcia:

[ ]

100

⋅

gdzie:

, P

- si

a teoretyczna na tłoczysku [N],

rz 1

, P

rz 2

- si

a rzeczywista zmierzona na tłoczysku [N],

- powierzchnia tłoka [m

- powierzchnia tłoka pomniejszona o powierzchni

tłoczyska [m

p - ci

nienie [MPa].

Dane:

D = 100 -

rednica t

oka [mm],

d = 20 –

rednica tłoczyska [mm],

p1(t)

-0,2

-0,1

0,1

0,2

0,3

0,4

t [s]

[

]

p2(t)

-0,1

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

t [s]

[

]

F(t)

-3000

-2000

-1000

1000

2000

3000

t [s]

[

]

0,34

0,42

435

-1865

BUDOWA STANOWISKA