P O L I T E C H N I K A B I A Ł O S T O C K A

Zamiejscowy Wydział Mechaniczny w Suwałkach

PODSTAWY AUTOMATYKI

L A B O R A T O R I U M

instrukcja ćwiczeniowa

Właściwości siłowników pneumatycznych

Cel ćwiczenia:

Poznanie sposobu sterowania siłownikami pneumatycznymi jednostronnego i dwustronnego działania.

Zakres ćwiczenia:

W ćwiczeniu w pierwszej kolejności należy zapoznać się z budową i zasadą działania siłowników pneu-

matycznych ruchu liniowego. Następną czynnością jest poznanie warunków sterowania siłownikiem jed-

nostronnego i dwustronnego działania. Po wykonaniu tych czynności należy zbudować proste układy sterowania powyższych siłowników. W pierwszym układzie tłok siłownika jednostronnego działania wy-konuje ruch roboczy po naciśnięciu ręcznego przycisku sterującego. Puszczenie przycisku powoduje po-

wrót tłoka do stanu początkowego. W drugim układzie tłok siłownika dwustronnego działania wysuwa się po naciśnięciu przycisku ręcznego, a powraca po osiągnięciu drugiego skrajnego położenia. Budowę układu należy rozpocząć od analizy pracy i doboru elementów układu sterowania każdego siłownika.

Następnie należy sporządzić schematy układów sterowania tych siłowników. Schematy posłużą do wy-konania układów na płycie montażowej. Po zbudowaniu układów należy przeanalizować jego pracę i sporządzić algorytmy sterowania siłowników. W oparciu o uzyskane wyniki analizy należy wypracować

wnioski dotyczące możliwości wykorzystania siłowników pneumatycznych w układach sterowania

pneumatycznego.

Wprowadzenie do ćwiczenia:

Energia sprężonego powietrza przetwarzana jest w siłownikach pneumatycznych i silnikach pneumatycz-

nych na energię mechaniczną ruchu posuwisto-zwrotnego i ruchu obrotowego. Otrzymywanie ruchu po-

stępowego w elementach pneumatycznych można uzyskać za pomocą siłowników. Do podstawowych

elementów pneumatycznych o ruchu postępowym należą siłowniki jednostronnego i dwustronnego dzia-

łania.

Siłownik jednostronnego działania jest poddany działaniu sprężonego powietrza tylko z jednej strony.

Ten siłownik może wykonywać pracę tylko w jednym kierunku. Sprężone powietrze jest potrzebne tylko

do realizacji jednego kierunku ruchu. Ruch powrotny odbywa się pod wpływem działania wbudowanej sprężyny. Siła wbudowanej sprężyny jest tak dobrana, że zapewnia ona realizację ruchu powrotnego tłoka do położenia wyjściowego z wystarczająco dużą prędkością. W siłownikach tych skok jest ograniczony przez długość sprężyny. Te elementy robocze mają głównie zastosowanie do mocowania, wyrzucania, wciskania, przesuwania, doprowadzania itp.

W siłowniku dwustronnego działania siła pochodząca od sprężonego powietrza powoduje ruch tłoka w obu kierunkach. Wysuwaniu i wsuwaniu się tłoczyska odpowiada określona siła działania. Siłowniki dwustronnego działania stosuje się we wszystkich wypadkach, gdzie tłok ma wykonywać określoną pracę

1

PODSTAWY AUTOMATYKI - LABORATORIUM

Właś ciwoś ci siłowników pneumatycznych

również w ruchu powrotnym. Długość skoku tłoka jest ograniczona wytrzymałością tłoczyska na zginanie i wyboczenie.

Oba rodzaje przedstawionych siłowników są siłownikami tłokowymi. Konstrukcja takiego siłownika składa się z tulei siłownika, pokrywy tylnej i przedniej z wbudowaną tuleją prowadzącą tłoczysko, tłoka z uszczelnieniem w postaci pierścienia samouszczelniającego, tłoczyska, tulei prowadzącej, pierścienia zgarniającego oraz części złącznych i uszczelnień.

W skład układów pneumatycznych obok elementów wykonawczych wchodzą także elementy wejściowe i

sterujące. Elementy wejściowe i sterujące wpływają na przebieg pracy elementów wykonawczych i są nazywane zaworami. Zawory są urządzeniami sterującymi przełączającymi realizującymi funkcje startu,

stopu, oraz zmieniającymi kierunek ruchu, jak również regulującymi ciśnienie i natężenie przepływu od zbiornika ciśnieniowego. W układach sterowania najistotniejsze znaczenie mają zawory rozdzielające. Są to urządzenia, które wpływają na drogę przepływu powietrza, to znaczy otwierają, zamykają lub zmieniają kierunek. Zawory te na schematach układów oznacza się symbolami funkcjonalnymi, które nie przed-

stawiają rozwiązania konstrukcyjnego, lecz pokazują jedynie działanie zaworu. Zawory te do działania wymagają zastosowania odpowiedniego sposobu sterowania. W zależności od potrzeb stosuje się różne sposoby sterowania zaworów. Wyróżnia się następujące sterowanie zaworów rozdzielających:

sterowanie siłą mięśni za pomocą przycisku ręcznego, dźwigni lub pedału nożnego,

sterowanie mechaniczne za pomocą popychacza, sprężyny, rolki lub rolki działającej w jednym kierunku,

sterowanie elektryczne z elektromagnesem jednocewkowym, z dwoma cewkami działającymi w

jednym kierunku lub z cewkami działającymi w przeciwnych kierunkach,

sterowanie ciśnieniem przez wzrost ciśnienia, przez spadek ciśnienia lub przez różnicę ciśnień,

sterowanie złożone.

Z przedstawionych elementów buduje się typowe układy sterowania pneumatycznego i elektropneumatycznego.

Przebieg ćwiczenia:

1. Zapoznać się z budową i zasadą działania siłowników pneumatycznych jednostronnego i dwustronnego działania.

2. Sporządzić schematy konstrukcyjne obu siłowników.

3. Krótko opisać zasadę działania obu siłowników.

4. Dokonać analizy pracy i doboru elementów układu sterowania każdego siłownika w postawionych

w ćwiczeniu zadaniach.

5. Sporządzić schematy układów sterowania tych siłowników.

6. Zbudować układy sterowania tych siłowników na płycie montażowej.

7. Przeprowadzić analizę pracy układów.

8. Opracować algorytmy pracy układów sterowania siłowników.

9. Wypracować wnioski dotyczące możliwości wykorzystania siłowników pneumatycznych w ukła-

dach sterowania pneumatycznego.

Literatura:

[1] Schmid D. i inni, Mechatronika, REA, Warszawa 2002

[2] Siemieniako F., Gawrysiak M., Automatyka i robotyka, WSiP, Warszawa 1996

[3] Węsierski Ł., Podstawy pneumatyki, Materiały dydaktyczne FESTO DIDACTIC

Opracował:

Wojciech Śliżewski, ZWM PB Suwałki’2005

2

PODSTAWY AUTOMATYKI - LABORATORIUM

Właś ciwoś ci siłowników pneumatycznych