LABORATORIUM Z AUTOMATYKI

ĆWICZENIE NR 6

TEMAT: Badanie charakterystyki statycznej siłownika pneumatycznego.

Wykonał:

1. CEL ĆWICZENIA.

Przeprowadzenie ćwiczenia miało na celu zapoznanie się z budową oraz zasadą działania siłownika pneumatycznego oraz ustawnika pneumatycznego. Wykonanie ćwiczenia pozwoli ponadto uzyskać charakterystyki statyczne siłownika.

Ćwiczenie polegało na zadaniu różnych wartości ciśnienia wyjściowego P_x z przedziału 10 − 100 [ kPa ] i odczytaniu odpowiadających tym ciśnieniu wychyleń trzpienia siłownika.

Dokonaliśmy 4 serie pomiarów:

• Siłownik bez ustawnika

• Siłownik bez ustawnika z obciążeniem

• Siłownik z ustawnikiem

• Siłownik z ustawnikiem i z obciążeniem

Stanowisko pomiarowe rys1.

Schemat stanowiska do wyznaczania charakterystyk statycznych siłownika bez ustawnika pozycyjnego.

1. – reduktor ciśnienia

2.- Manometr

3.- Siłownik

4.- Mikrometr

Rys. nr 2.

Schemat stanowiska do wyznaczania charakterystyki statycznej siłownika z ustawnikiem pozycyjnym

1. – reduktor ciśnienia

2.- Manometr

3.- ustawnik pozycyjny

4.- Siłownik

5.- Mikrometr

Dokonanie odpowiednich pomiarów w czasie ćwiczenia pozwala na obliczenie wyznaczenia sztywności sprężyny zastosowanej w mechanizmie siłownika, a w następnej kolejności wyznaczenie powierzchni czynnej jego membrany

Trzpień siłownika został obciążony w następujący sposób:

F – Siła obciążająca trzpień

Q- ciężar obciążenia

A – 150 [ mm ]

B – 525 [ mm ]

1. POMIARY.

Tabela pomiarowa nr 1.

Siłownik bez ustawnika.

Nieobciążony	Obciążony
Nr	Px
1	0
2	0,1
3	0,2
4	0,3
5	0,4
6	0,5
7	0,6
8	0,7
9	0,8
10	0,9
11	1
12	1,1
13	1,2

Tabela pomiarowa nr 2.

Siłownik z ustawieniem pozycyjnym.

Nieobciążony	Obciążony
Nr	Px
1	0
2	0,1
3	0,2
4	0,3
5	0,4
6	0,5
7	0,6
8	0,7
9	0,8
10	0,9
11	1
12	1,1
13	1,2

1. OBLICZENIA.

Przełożenie

Q = mg

Q = 17 * 9, 81 = 166, 77 [ N ]

Siła w sprężynie

$$F = \frac{\text{QB}}{A}$$

$$F = \frac{166,7*0,525}{0,150} = \mathbf{583,45}\ \lbrack\ N\ \rbrack$$

Obliczenia powierzchni czynnej membrany.

$$P = \frac{F}{A} = \frac{583,45}{15*10^{- 3}} = \mathbf{0,038\ }\mathbf{m}^{\mathbf{2}}$$

$$Fs = k*x \rightarrow k = \frac{\text{Fs}}{x}$$

P_x = 100 − 40 = 60 [ kPa ]

x = 17, 5 − 4, 5 = 13 [ mm ]

Fs = P_x * A = 60 * 0, 150 * 10⁻³ = 315 [ N ]

Współczynnik k.

$$k = \frac{\text{Fs}}{x} = \frac{315}{13} = 242,30\ \left\lbrack \ \frac{N}{\text{mm}}\ \right\rbrack$$

1. WYKRESY

Wykres nr 1.

Wykres nr 2.

Wykres nr 3.

Wykres nr 4.

1. WNIOSKI

Na podstawie przeprowadzonego ćwiczenia możemy zaobserwować, że siłownik z ustawnikiem pozycyjnym pracuje znacznie dokładniej wartości h dla poszczególnych ciśnień są niemal, że identyczne. Przy wstąpieniu siły działające na trzpień siłownik nie działa poprawnie, Zakres pracy siłownika zmniejszy się , nie reaguje on poprawnie na początkowe zmiany wartości ciśnienia. Zapobiec temu można stosując ustawniki precyzyjne. Niwelują one siły działające na trzpień tłoka poprzez ciśnienie.