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 naleŜy 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 naleŜy zbudować proste układy sterowania powyŜszych 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 połoŜenia. Budowę układu naleŜy rozpocząć od analizy pracy i doboru elementów układu sterowania kaŜdego siłownika.

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

wnioski dotyczące moŜliwości wykorzystania siłowników pneumatycznych w układach sterowania

pneumatycznego.

Wprowadzenie do ćwiczenia:

Energia spręŜonego 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 moŜna uzyskać za pomocą siłowników. Do podstawowych

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

łania.

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

Ten siłownik moŜe wykonywać pracę tylko w jednym kierunku. SpręŜone powietrze jest potrzebne tylko

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

W siłowniku dwustronnego działania siła pochodząca od spręŜonego 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

równieŜ 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 takŜe 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 równieŜ regulującymi ciśnienie i natęŜenie 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 zaleŜności od potrzeb stosuje się róŜne sposoby sterowania zaworów. WyróŜnia się następujące sterowanie zaworów rozdzielających:

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

sterowanie mechaniczne za pomocą popychacza, spręŜyny, 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 róŜnicę ciśnień,

sterowanie złoŜone.

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 kaŜdego siłownika w postawionych

w ćwiczeniu zadaniach.

5. Sporządzić schematy układów sterowania tych siłowników.

6. Zbudować układy sterowania tych siłowników na płycie montaŜowej.

7. Przeprowadzić analizę pracy układów.

8. Opracować algorytmy pracy układów sterowania siłowników.

9. Wypracować wnioski dotyczące moŜliwości 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 ŚliŜewski, ZWM PB Suwałki’2005

2

PODSTAWY AUTOMATYKI - LABORATORIUM

Właś ciwoś ci siłowników pneumatycznych