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 Kuz
mierowski
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 wartoÅ›ci ciÅ›nienia zasilajÄ…cego pz = 0,4 ÷ 0,6 MPa .
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
dz
wignia
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
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
Rys. 1. Układ sterowania bezpośredniego siłownika
wyjściowego pod wpływem działania sprężyny.
jednostronnego 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
rozdzielajÄ…cego (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
Rys. 2. Układ sterowania bezpośredniego siłownika
przyciskach tłok siłownika nie jest pod ciśnieniem i pod
dwustronnego działania
działaniem sił zewnętrznych mógłby zmienić położenie.
Sterowanie pośrednie
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
Rys. 3. Układ sterowania pośredniego siłownika
zaworu głównego (1.1) do położenia wyjściowego pod
jednostronnego działania z monostabilnym
wpływem działania sprężyn.
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
Rys. 4. Układ sterowania pośredniego siłownika rozdzielającego (1.3). Spowoduje to przesterowanie zaworu
jednostronnego działania z bistabilnym głównego (1.1) do położenia wyjściowego.
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).
Rys. 5. Układ sterowania pośredniego siłownikiem
dwustronnego działania z bistabilnym
zaworem głównym
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.