Politechnika Białostocka

Wydział Mechaniczny

Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

Temat

ćwiczenia

:

Podstawowe pneumatyczne układy

sterowania ręcznego

Numer ćwiczenia: 2

Laboratorium z przedmiotu:

Napędy płynowe

Kod:

Opracował: mgr inż. Tomasz Huścio

mgr inż. Tomasz Kuźmierowski

Białystok 2004

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową i działaniem pneumatycznych układów

sterowania ręcznego.

Zakres ćwiczenia:

1. Zapoznanie się z budową i zasadą działania poszczególnych elementów pneumatycznych

wykorzystywanych do budowy układów napędu i sterowania pneumatycznego będących

przedmiotem ćwiczenia.

2. Wykonanie połączeń i praktyczne sprawdzenie poprawności działania pneumatycznych

układów sterowania zamieszczonych w instrukcji.

3. Opracowanie schematów pneumatycznych układów sterowania dla podanych zadań.

4. Wykonanie połączeń i praktyczne sprawdzenie poprawności działania pneumatycznych

układów sterowania dla samodzielnie opracowanych schematów.

5. Sporządzenie sprawozdania z ćwiczenia.

6. Wykonanie sprawozdania z ćwiczenia.

Sprawozdanie powinno zawierać:

1.

Imiona, nazwiska, kierunek i rok studiów członków zespołu.

2. Temat

ćwiczenia.

3. Datę wykonania ćwiczenia.
4. Treść zadania.
5.

Schematy pneumatycznych układów sterowania dla podanych zadań kontrolnych.

6.

Opis działania + cyklogram pracy samodzielnie opracowanych schematów,

7.

Uwagi i spostrzeżenia.

Wymagania BHP pracy przy stanowiskach z tablicami montażowymi

Nie przekraczać wartości ciśnienia zasilającego

MPa

p

z

6

,

0

4

,

0

÷

=

.

Zabronione jest jakiekolwiek manipulowanie pokrętłem zaworu redukcyjnego

umiejscowionego w zespole przygotowania powietrza.

W przypadku samoczynnego odłączenia przewodu z gniazda dowolnego elementu układu

należy natychmiast odłączyć dopływ sprężonego powietrza do układu.

1. Wprowadzenie

Czynności sterowania ręcznego (siłą mięśni) w układach pneumatycznych dotyczą

obsługi zaworów rozdzielających. Sposób sterowania dowolnego zaworu rozdzielającego nie

zależy od funkcji czy budowy zaworu. Jednakowy rodzaj sterowania mogą posiadać zawory

2, 3, 4, czy 5- drogowe, zarówno 2 jak i 3- położeniowe. W tabeli 1 zestawiono podstawowe

sposoby sterowania siłą mięśni wg PN-ISO 1219.

Symbol Określenie

symbol ogólny, bez wskazania sposobu
sterowania

przycisk wciskany

dźwignia

pedał

Tab. 1. Podstawowe sposoby sterowania siłą mięśni wg PN-ISO 1219

Sterowanie pneumatyczne może być realizowane poprzez zastosowania sterowania

bezpośredniego i sterowania pośredniego pracą siłownika jedno- lub dwustronnego działania.

Sterowanie bezpośrednie pracę siłownika pneumatycznego stosuje się w przypadkach, gdy

odległość między siłownikiem a stanowiskiem obsługi jest niewielka oraz mamy do czynienia

z siłownikami o małych gabarytach (małe objętości komór).

Sterowanie pośrednie stosuje się do sterowania dużymi siłownikami przy znacznej odległości

między siłownikiem a stanowiskiem obsługi. Dzięki umieszczeniu zaworu głównego

w pobliżu siłownika ulegają skróceniu przewody zasilające, przez co zmniejsza się przestrzeń

martwa między zaworem a siłownikiem. Prowadzi to do znacznie mniejszych strat energii.

Sterowanie pośrednie pracą siłownika jedno- lub dwustronnego działania może być

realizowane poprzez zastosowanie mono- lub bistabilnego zaworu głównego.

Zawór rozdzielający monostabilny pozostaje tak długo przesterowany, jak długo

podtrzymywane jest sterowanie (np. wciśnięty przycisk). Po zwolnieniu sterowania zawór

samoczynnie powraca do położenia wyjściowego.

Przykładem zaworu monostabilnego jest zawór rozdzielający trójdrogowy dwupołożeniowy

sterowany przyciskiem, powrót pod działaniem sprężyny.

Zawór rozdzielający bistabilny jest to element o dwóch stanach stabilnych położenia:

odcinającym i otwierającym przepływ czynnika (powietrza), wymagający odpowiedniego

impulsu w celu przejścia z jednego stanu w drugi.

Przykładem zaworu bistabilnego jest zawór rozdzielający pięciodrogowy dwupołożeniowy

sterowany obustronnie pneumatycznie strumieniem napełniającym

2. Schematy podstawowych układów sterowania
Sterowanie bezpośrednie

Rys. 1. Układ sterowania bezpośredniego siłownika

jednostronnego działania

Przedstawiony na rysunku 1 schemat układu zbudowany jest
z: 1.0 - siłownika jednostronnego działania; 1.2 - zaworu
rozdzielającego trójdrogowego dwupołożeniowego ze
sprężyną, sterowanego ręcznie przyciskiem.
Wciśnięcie i przytrzymanie przycisku zaworu rozdzielającego
(1.2) powoduje przepływ powietrza z bloku zasilania (0.1) do
komory siłownika (1.0). Wzrost ciśnienia w komorze
siłownika powoduje wysuw tłoczyska siłownika. Ruch
powrotny tłoczyska siłownika następuje po zwolnieniu
przycisku i powrocie zaworu rozdzielającego do położenia
wyjściowego pod wpływem działania sprężyny.

Rys. 2. Układ sterowania bezpośredniego siłownika

dwustronnego działania

Przedstawiony na rysunku 2 schemat układu zbudowany jest
z: 1.0 - siłownika dwustronnego działania; 1.2 i 1.3 - zaworów
rozdzielających trójdrogowych dwupołożeniowych ze
sprężyną, sterowanych ręcznie przyciskami.
Wciśnięcie i przytrzymanie przycisku zaworu rozdzielającego
(1.2) powoduje wysuw tłoczyska siłownika. Ruch powrotny
tłoczyska siłownika następuje po zwolnieniu przycisku zaworu
(1.2), wciśnięciu i przytrzymaniu przycisku zaworu
rozdzielającego (1.3).
Sygnały z zaworów rozdzielających (1.2) i (1.3) połączonych
bezpośrednio z siłownikiem umożliwiają przesunięcie
tłoczyska w obu kierunkach. Jednak w położeniach
krańcowych (wysunięte, cofnięte tłoczysko) przy zwolnionych
przyciskach tłok siłownika nie jest pod ciśnieniem i pod
działaniem sił zewnętrznych mógłby zmienić położenie.

Sterowanie pośrednie

Rys. 3. Układ sterowania pośredniego siłownika

jednostronnego działania z monostabilnym
zaworem głównym

Przedstawiony na rysunku 3 schemat układu zbudowany jest z:
1.0 - siłownika jednostronnego działania; 1.1 – monostabilnego
zaworu głównego (zawór rozdzielających trójdrogowy
dwupołożeniowy sterowany pneumatycznie strumieniem
napełniającym, powrót pod działaniem sprężyny); 1.2 - zaworu
rozdzielającego trójdrogowego dwupołożeniowego ze sprężyną,
sterowanego ręcznie przyciskiem.
Wciśnięcie i przytrzymanie przycisku zaworu rozdzielającego
(1.2) powoduje przesterowanie zaworu głównego (1.1)
i przepływ powietrza z bloku zasilania (0.1) do komory
siłownika (1.0). Wzrost ciśnienia w komorze siłownika
powoduje wysuw tłoczyska siłownika. Ruch powrotny tłoczyska
siłownika następuje po zwolnieniu przycisku i powrocie, w
pierwszej kolejności, zaworu rozdzielającego (1.2) następnie
zaworu głównego (1.1) do położenia wyjściowego pod
wpływem działania sprężyn.

Rys. 4. Układ sterowania pośredniego siłownika

jednostronnego działania z bistabilnym
zaworem głównym

Przedstawiony na rysunku 4 schemat układu zbudowany jest z:
1.0 - siłownika jednostronnego działania; 1.1 – bistabilnego
zaworu głównego (zawór rozdzielających trójdrogowy
dwupołożeniowy sterowany obustronnie pneumatycznie
strumieniem napełniającym); 1.2 i 1.3 - zaworów
rozdzielających trójdrogowych dwupołożeniowych ze sprężyną,
sterowanych ręcznie przyciskami.
Krótkotrwałe wciśnięcie przycisku zaworu rozdzielającego (1.2)
powoduje przesterowanie zaworu głównego (1.1) i przepływ
powietrza z bloku zasilania (0.1) do komory siłownika (1.0).
Wzrost ciśnienia w komorze siłownika powoduje wysuw
tłoczyska siłownika. Ruch powrotny tłoczyska siłownika
następuje po krótkotrwałym wciśnięciu przycisku zaworu
rozdzielającego (1.3). Spowoduje to przesterowanie zaworu
głównego (1.1) do położenia wyjściowego.

Rys. 5. Układ sterowania pośredniego siłownikiem

dwustronnego działania z bistabilnym
zaworem głównym

Przedstawiony na rysunku 5 schemat układu zbudowany jest z:
1.0 - siłownika dwustronnego działania; 1.1 – bistabilnego
zaworu głównego (zawór rozdzielający pięciodrogowy
dwupołożeniowy sterowany obustronnie pneumatycznie
strumieniem napełniającym); 1.2 i 1.3 - zaworów
rozdzielających trójdrogowych dwupołożeniowych ze sprężyną,
sterowanych ręcznie przyciskami.

Główny zawór rozdzielający współpracujący z siłownikiem jest
przesterowywany po krótkotrwałym wciśnięciu przycisku
zaworów rozdzielających (1.2) lub (1.3). Ruch tłoczyska
siłownika w przód i w tył następuje po wciśnięciu odpowiednio
przycisków (1.2) i (1.3).

3. Zadania do wykonania

Zad.1. Siłownik dwustronnego działania sterowany jest za pomocą zaworu rozdzielającego

pięciodrogowego dwupołożeniowego (5/2) ze sprężyną powrotną, sterowanego

ręcznie przyciskiem. Narysuj schemat układu, oznacz wszystkie elementy.

Zad.2. Siłownik dwustronnego działania sterowany jest za pomocą monostabilnego

rozdzielacza pięciodrogowego dwupołożeniowego. Narysuj schemat układu, oznacz

wszystkie elementy.