1. Cel ćwiczenia.

Celem było opanowanie umiejętności syntezy układów pneumatycznych z wykorzystaniem metod intuicyjnych.

1. Układy sterowania siłownikiem jednostronnego działania.

Siłowniki są to elementy, których zadaniem jest przetworzenie energii czynnika roboczego (sprężonego powietrza) na energię mechaniczną.

W ćwiczeniu wykorzystywany był siłownik jednostronnego działania. W takim silowniku ruch tłoka w jedną stronę wymuszany jest za pomocą sprężyny, a w drugą za pomocą czynnika roboczego. Wśród tych siłowników możemy wyróznić siłowniki jednostronnego działania pchający lub ciagnący.

W przypadku siłownika pchającego sprężone powietrze napływa do lewej komory siłownika wywierając ciśnienie na tłok, powodując równocześnie ugięcie sprężyny i wysunięcie tłoczyska. Komora prawa jest natomiast stale połączona z atmosferą. Jeżeli poprzez zawór nastapi połączenie lewej komory z atmosferą, wówczas siła sprężyny powoduje powrót tłoka i tłoczyska do pozycji wyjściowej.

W przypadku siłownika ciągnącego sprężyna jest umieszczona w lewej komorze, więc powietrze napływa do komory prawej w wyniku czego oddziaływuje ono na tłok i powoduje wsunięcie tłoczyska. Jeżeli komora prawa zostanie połączona z atmosferą siła sprężystości spowoduje iż tłok wraz z tłoczyskiem zostanie wysunięty.

W siłownikach tych skok jest ograniczony przez długość sprężyny. Te elementy robocze mają głównie zastosowanie do mocowania, wyrzucania, wciskania, przesuwania, doprowadzania itp.

Siłowniki jednostronnego działania mogą być sterowane w sposób bezpośredni i pośredni. Układ sterowania bezpośredniego przedstawiony jest na rysunku 1a, zaś układ sterowania pośredniego na rysunku 1b.

W ćwiczeniu do sterowania bezpośredniego został wykorzystany zawór rozdzielejący 3/2 sterowany przyciskiem. Przy takim sterowaniu wciśnięcie przycisku powoduje bezpośrednio napływ powietrza do komory cylindra i wysuw tłoka. Natomiast w układzie sterowania pośredniego do sterowania siłownikiem wykorzystane zostały dwa zawory. Zawór rozdzielający 3/2 sterowany przyciskiem oraz zawór rozdzielający 3/2 sterowany ciśnieniem narastającym. Pierwszy stopień sterowania stanowi zawór sterowany przyciskiem. Wciśnięcie przycisku powoduje wzrost ciśnienia sterującego na drugim stopniu. Dopiero po osiągnięciu okreslonej wartości drugi zawór otwiera się powodując napływ powietrza do komory siłownika i wysunięcie tłoczyska.

Sterowanie pośrednie wykorzystywane jest w przypadku siłowników pracujących przy większych obciążeniach oraz wówczas, gdy wymagana jest bardziej równomierna praca siłownika.

Rys.1. Sposoby sterowania siłownika jednostronnego działania:

1. układ sterowania bezpośredniego, b) układ sterowania pośredniego.

1. Nastawianie prędkości siłownika jednostronnego działania.

Na rysunku 2 zostały przedstawione różne sposoby nastawiania prędkości siłownika jednostronnego działania. Rysunek 2a przedstawia układ zapewniający możliwość nastawiania prędkości wysuwu siłownika przy wykorzystaniu zaworu dławiąco – zwrotnego. Rysunek 2b przedstawia układ zapewniający możliwość szybkiego powrotu siłownika do pozycji wyjściowej poprzez wykorzystanie zaworu szybkiego spustu. Rysunek 2c przedstawia układ umożliwiający nastawianie prędkości powrotu siłownika z wykorzystaniem zaworu dławiąco – zwrotnego. Natomiast rysunek 2d przedstawia układ umożliwiający nastawienie prędkości wysuwu i powrotu siłownika.

W przypadku układu przedstawionego na rysunku 2a, czyli z dławieniem na wlocie, zawory są tak wmontowane , że dławią przepływ powietrza dopływającego do siłownika. Nie jest to jednak zbyt dobre rozwiązanie, gdyż nawet niewielkie zmiany obciążenia na tłoczysku wywołują duże zmiany prędkości tłoka. Na ogół takie rozwiązanie stosowane jest przy siłownikach o małej pojemności.

Rozwiązanie przedstawione na rysunku 2b jest stosowane w przypadku, gdy konieczne jest zapewnienie szybkiego powrotu tłoczyska do pozycji wyjściowej. Przy tym rozwiązaniu prędkość wysuwu tłoka nie jest w żaden sposób regulowana, a szybki powrót następuje, ponieważ powietrze z komory siłownika jest bezpośrednio usuwane do atmosfery z pominięciem zaworu rozdzielającego.

Przy układzie przedstawionym na rysunku 2c, czyli z dławieniem na wylocie, powietrze do siłownika napływa swobodnie, a wypływające jest dławione. Ciśnienie sprężonego powietrza oddziałuje na obie strony tłoka siłownika, dzięki czemu ruch tłoka staje się bardziej równomierny.

Najkorzystniejszym ze względów wytrzymałościowych siłownika jest dławienie zarówno na wlocie, jak i wylocie z cylindra. Taki układ jest przedstawiony na rysunku 2d. Posiada on zalety układów z dławieniem na wylocie, ale nie posiada wad układów z dławieniem na wlocie.

Rys.2. Układy z zaworami zwrotno – dławiącymi i szybkiego spustu:

a) z dławieniem na wlocie, b) z zaworem szybkiego spustu,

c) z dławieniem na wylocie, d) z dławieniem na wlocie i wylocie.