LABORATORIUM Z AUTOMATYKI
ĆWICZENIE NR 6
TEMAT: Badanie charakterystyki statycznej siłownika pneumatycznego.
Wykonał:
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 Px 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 ]
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 |
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.
$$P = \frac{F}{A} = \frac{583,45}{15*10^{- 3}} = \mathbf{0,038\ }\mathbf{m}^{\mathbf{2}}$$
$$Fs = k*x \rightarrow k = \frac{\text{Fs}}{x}$$
Px = 100 − 40 = 60 [ kPa ]
x = 17, 5 − 4, 5 = 13 [ mm ]
Fs = Px * A = 60 * 0, 150 * 10−3 = 315 [ N ]
Współczynnik k.
$$k = \frac{\text{Fs}}{x} = \frac{315}{13} = 242,30\ \left\lbrack \ \frac{N}{\text{mm}}\ \right\rbrack$$
WYKRESY
Wykres nr 1.
Wykres nr 2.
Wykres nr 3.
Wykres nr 4.
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.