Politechnika Białostocka
Wydział Mechaniczny
Instrukcja do zajęć laboratoryjnych
Temat ćwiczenia
:
Zajęcia wprowadzające. Zasady BHP.
Czytanie symboli graficznych elementów
pneumatycznych. Zasady rysowania
schematów pneumatycznych układów
sterowania.
Numer ćwiczenia: 1
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 opracowywaniem oraz sposobem czytania
schematów układów napędu i sterowania pneumatycznego.
Zakres ćwiczenia:
1. Zapoznanie
się z symbolami graficznymi elementów pneumatycznych
2.
Zasady rysowania schematów układów pneumatycznych
3.
Oznaczenia elementów na schematach pneumatycznych
4.
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
Przy opracowywaniu oraz czytaniu schematów układów napędu i sterowania
pneumatycznego niezbędna jest znajomość symboli graficznych, oznaczeń elementów
pneumatycznych oraz zasad rysowania schematów układów pneumatycznych.
Wytyczne stosowania symboli graficznych, budowę symboli podstawowych i zasady
rysowania symboli funkcjonalnych określono w normie PN-ISO 1219-1:1994 – „Napędy
i sterowania hydrauliczne i pneumatyczne – Symbole graficzne i schematy układów – Arkusz
1: Symbole graficzne”. Główne zasady rysowania schematów układów hydraulicznych
i pneumatycznych z użyciem symboli graficznych z ISO 1219-1 określono w normie PN-ISO
1219-2:1998 – „Napędy i sterowania hydrauliczne i pneumatyczne – Symbole graficzne
i schematy układów – Arkusz 2: Schematy układów”. Arkusz ten zawiera także przykłady
schematów układów.
2. Symbole graficzne elementów pneumatycznych
Symbole graficzne wybranych elementów pneumatycznych, stosowane na schematach
układów pneumatycznych, zestawiono w tabelach od 1 do 6.
W tabeli 1 przedstawiono symbole graficzne elementów przygotowania sprężonego
powietrza dostarczanego do układów pneumatycznych.
Symbol
Określenie Symbol
Określenie
sprężarka
źródło ciśnienia
filtr ze spustem kondensatu
manometr
zawór redukcyjny
smarownica
Zespół przygotowania sprężonego powietrza
symbol szczegółowy
symbol uproszczony
Tab. 1. Symbole graficzne elementów przygotowania sprężonego powietrza
W tabeli 2 przedstawiono symbole graficzne podstawowych elementów
pneumatycznych.
Symbol
Określenie Symbol
Określenie
przewód roboczy, zasilania
sterowania, elektryczny
przewód sygnału sterowania
połączenie przewodów
skrzyżowanie przewodów
przewód zamknięty
obrys zwartej konstrukcji
odpowietrzanie
pojemność pneumatyczna
Tab. 2. Symbole graficzne podstawowych elementów pneumatycznych
Zestawienie symboli graficznych najczęściej używanych siłowników pneumatycznych
podano w tabeli 3.
Symbol
Określenie
Siłownik jednostronnego działania pchający,
powrót tłoka pod działaniem siły zewnętrznej
Siłownik jednostronnego działania pchający,
powrót tłoka pod działaniem sprężyny
Siłownik jednostronnego działania ciągnący,
powrót tłoka pod działaniem sprężyny
Siłownik dwustronnego działania
z jednostronnym tłoczyskiem
Siłownik dwustronnego działania
z dwustronnym tłoczyskiem
Siłownik dwustronnego działania
z obustronną amortyzacją
Siłownik dwustronnego działania
z nastawianą obustronną amortyzacją
Tab. 3. Symbole graficzne podstawowych siłowników pneumatycznych
W tabeli 4 przedstawiono symbole graficzne podstawowych zaworów rozdzielających
(rozdzielaczy). Poszczególne kwadraty symbolu rozdzielacza oznaczają położenia elementu
sterującego (stan zaworu rozdzielającego). Liczba przyłączy dochodzących do kwadratu
określa liczbę dróg zaworu rozdzielającego. Linie wewnątrz kwadratów wskazują połączenie
między przyłączami, strzałki – kierunek przepływu powietrza. Wylot powietrza do atmosfery
oznacza się za pomocą trójkąta.
Symbol
Określenie
dwudrogowy dwupołożeniowy 2/2
normalnie zamknięty
dwudrogowy dwupołożeniowy 2/2
normalnie otwarty
trójdrogowy dwupołożeniowy 3/2
normalnie zamknięty
trójdrogowy dwupołożeniowy 3/2
normalnie otwarty
czterodrogowy dwupołożeniowy 4/2
pięciodrogowy dwupołożeniowy 5/2
trójdrogowy trójpołożeniowy 3/3
położenie środkowe odcięte
Tab. 4. Symbole graficzne najczęściej używanych zaworów rozdzielających
Rodzaje sterowania zaworów rozdzielających, rysowane w dowolnym dogodnym
położeniu, prostopadle do skrajnych ścianek prostokąta symbolu rozdzielacza, przedstawiono
w tabeli 5.
Symbol
Określenie Symbol
Określenie
Siłą mięsni, symbol ogólny, bez
wskazania sposobu sterowania
rolka (dwa kierunki działania)
przycisk wciskany
rolka (jeden kierunek działania)
dźwignia
strumień napełniający (pneumatycznie
przez wzrost ciśnienia)
pedał
strumień opróżniający (pneumatycznie
przez spadek ciśnienia)
popychacz
elektromagnes
sprężyna
elektropneumatycznie (dwustopniowo)
Tab. 5. Symbole graficzne sterowania zaworami
W praktyce spotyka się prawie wszystkie możliwe skojarzenia rodzaju zaworu z określonym
rodzajem sterowania.
Symbole graficzne pozostałych zaworów pneumatycznych sterujących kierunkiem,
ciśnieniem lub natężeniem przepływu sprężonego powietrza przedstawiono w tabeli 6.
Symbol
Określenie Symbol
Określenie
zawór redukcyjny
zawór dławiąco-zwrotny
zawór dławiący nastawny
zawór szybkiego spustu
zawór zwrotny nie obciążony
przełącznik obiegu
(zawór alternatywy)
zawór zwrotny obciążony sprężyną
Zawór podwójnego sygnału
(zawór koniunkcji)
Tab.6. Symbole graficzne zaworów pneumatycznych sterujących kierunkiem, ciśnieniem lub
natężeniem przepływu
Dla identyfikacji gniazd przyłączeniowych i właściwego połączenia elementów
w funkcjonalny układ, niezbędne jest oznaczenie występujących w nich gniazd. Gniazda
zaworów oznacza się cyframi lub dużymi literami w następujący sposób:
1(P) – gniazdo zasilania,
2, 4 (A, B) – gniazda robocze,
3, 5 (R, S) – gniazda połączone z atmosferą,
12, 14 (X, Y, Z) – gniazda sterowania.
Na rysunku 1 przedstawiono oznaczenia gniazd określonych zaworów pneumatycznych.
Rys.1.Oznaczenia gniazd zaworów pneumatycznych
3. Zasady rysowania schematów układów pneumatycznych
Opracowując schematy układów pneumatycznych należy przestrzegać następujących
zasad:
1. Schemat układu sterowania powinien być podzielony na oddzielne zespoły zawierające
element napędowy (np. siłownik) oraz elementy sterujące jego ruchami.
2. Zaleca się rysowanie wszystkich siłowników i zaworów rozdzielających na tych samych
poziomach.
3. Zespoły powinny być uszeregowane o ile to możliwe w kierunku od lewego do prawego
w kolejności startu poszczególnych elementów napędowych.
4. Schemat połączeń należy rysować w kierunku przebiegu sygnału, tj. od dołu do góry. Nie
jest wymagane uwzględnianie przestrzennego rozmieszczenia elementów.
5. Położenie pneumatycznych i elektrycznych wyłączników drogowych oznacza się pionową
kreską umieszczoną prostopadle na drodze przemieszczającego się elementu.
6. Elementy pneumatyczne powinny być rysowane w położeniu, jakie zajmują w układzie, na
chwile przed podaniem sygnału start.
7. Siłowniki i zawory rozdzielające powinny być zasadniczo rysowane poziomo.
8. Przewody należy rysować liniami prostymi, unikając ich wzajemnego przecinania się.
Oznaczenia elementów na schematach pneumatycznych
W praktyce najczęściej spotykane są dwa sposoby oznaczania elementów na schematach
pneumatycznych:
oznaczanie za pomocą cyfr,
oznaczanie za pomocą liter.
W niniejszym podręczniku przyjęto oznaczanie elementów pneumatycznych polegające
na numerowaniu zespołów i następnie numeracji bieżącej wewnątrz zespołu. Na przykład
(1.12) oznacza element nr 12 w zespole 1.
Podział na zespoły:
0 – elementy zasilania sprężonym powietrzem,
1, 2, 3 – zespoły przyporządkowane siłownikom.
Numerowanie wewnątrz zespołu:
.0 – elementy wykonawcze (siłowniki),
.1 – elementy sterujące kierunkiem przepływu sprężonego powietrza,
.2, .4 – elementy wejściowe powodujące ruch do przodu tłoczyska siłownika (liczby
parzyste),
.3, .5 – elementy wejściowe powodujące ruch powrotny tłoczyska siłownika (liczby
nieparzyste),
.01, .02 – elementy nie wpływające na zmianę kierunku ruchu (np. zawory dławiące,
przekaźniki czasowe).
Na rysunku 2 przedstawiono przykładowy schemat układu sterowania z zachowaniem
zasad ich rysowania oraz z naniesionymi oznaczeniami cyfrowymi elementów.
Rys.2. Przykładowy schemat układu pneumatycznego z oznaczeniami elementów za
pomocą cyfr
Na rysunku 2 poszczególne cyfry oznaczają:
0.1 – zespół przygotowania sprężonego powietrza,
1.0 - siłownik dwustronnego działania z jednostronnym tłoczyskiem,
1.1 - zawór rozdzielający pięciodrogowy dwupołożeniowy 5/2 sterowany obustronnie
pneumatycznie strumieniem napełniającym,
1.2 - zawór rozdzielający trójdrogowy dwupołożeniowy 3/2 ze sprężyną, sterowany ręcznie
przyciskiem,
1.4 - zawór rozdzielający trójdrogowy dwupołożeniowy 3/2 ze sprężyną, sterowany rolką,
1.6 - zawór podwójnego sygnału (zawór koniunkcji),
2.0 - siłownik dwustronnego działania z jednostronnym tłoczyskiem,
2.1 - zawór rozdzielający pięciodrogowy dwupołożeniowy 5/2 sterowany obustronnie
pneumatycznie strumieniem napełniającym,
2.2 - zawór rozdzielający trójdrogowy dwupołożeniowy 3/2 ze sprężyną, sterowany rolką,
2.3 - zawór rozdzielający trójdrogowy dwupołożeniowy 3/2 ze sprężyną, sterowany rolką.
Na fotografii 1 przedstawiono pneumatyczny układ sterowania zbudowany na tablicy
montażowej. Układ ten wykonano zgodnie ze schematem z rysunku 2.
Fot. 1. Tablica montażowa ze zbudowanym pneumatyczny układ sterowania
4. Zadania do wykonania
Zad.1. Omówić zasadę działania z podaniem symboli graficznych poniższych elementów:
zawór redukcyjny
siłownik dwustronnego działania z dwustronnym tłoczyskiem
przełącznik obiegu
siłownik jednostronnego działania popychający
zawór rozdzielający 2/2 sterowany ręcznie, powrót pod działaniem sprężyny