Politechnika Śląska w Gliwicach

Napędy, sterowanie hydrauliczne i pneumatyczne.

Temat: „Projektowanie układów pneumatycznych i hydraulicznych”

Wydział: Mechaniczny Technologiczny

Kierunek: Automatyka i Robotyka

Grupa: AC3

1.WPROWADZENIE.

Ogólną procedurę projektowania hydraulicznych układów napędowych przedstawiono na rys1. Poszczególne jej elementy mogą być modyfikowane stopniem przygotowania i intuicją projektanta oraz ograniczeniami wynikającymi np. z możliwości nabycia poszczególnych elementów lub z obowiązujących przepisów dotyczących budowy i zasad bezpieczeństwa pracy określonych typów maszyn i urządzeń.

Analizę ruchów i obciążeń, która jest punktem wyjścia do obliczeń projektowych układu ułatwiają tzw. cyklogramy. Są to wykresy przedstawiające graficzne zależności drogi, prędkości i obciążeń elementów wykonawczych (siłowników lub silników) od czasu. W przypadku siłowników sporządza się je dla tłoka, z którym bezpośrednio jest związane obciążenie zewnętrzne.

Typowe przebiegi prędkości i obciążeń siłowników przedstawione są na rys.1.1 i rys.1.2.

a) b)

V

V

V_u V_s

t V_u

t

t_r t_u t_h t_r t_s t_u

V

V

P_b

P_u

P_u P_b

∑T ∑T

P_h t t

Rys1.1 Typowe przebiegi prędkości i obciążeń siłowników.

a) podajnika, b) posuwowego.

Cykl roboczy w czacie t zawiera trzy fazy, rozruch, ruch ustalony, hamowanie.

W fazie rozruchu wystąpi maksymalne obciążenie, jakie przenosi siłownik:

P_MAX = ∑ T + P_u +P_b

∑ T - opory własne siłownika

P_u - zewnętrzne obciążenie użyteczne

P_b - siła bezwładności tłoka

Rys1. Ogólna procedura projektowania układu hydraulicznego.

V c) V d)

V_s

V_s

t t

t_r t_s t_o t_r t_s t_u

V V

P_b P_u

P_b P_b

t ∑T t ∑T

Rys.1.2 Typowe przebiegi prędkości i obciążeń siłowników.

c) mocującego, d) roboczego

W fazie ruchu ustalonego obciążenie siłownika jest sumą siły użytecznej oraz siły tarcia i wynosi:

P = ∑ T + P_u

W fazie hamowania (opóźniania ruchu ), tzn. przy zmniejszaniu prędkości od V_u do 0, na tłok musi oddziaływać siła P_h przeciwna do kierunku jego ruchu.

2.ZADANIE DO WYKONANIA.

Zaprojektować układ pneumatyczny spełniający następujące zadanie:

• dwa siłowniki mają za zadanie przytrzymywać blachy przygotowane do spawania.

• aby spawacz miał czas na wykonanie pierwszej spoiny to uruchomienie pierwszego siłownika (S1) musi wyprzedzać uruchomienie drugiego siłownika (S2) o czas t₀.

Cyklogram pracy siłowników:

t₀

Zobrazowanie procesu:

Siła docisku S1 Siła docisku S2

Spoina 1

Spoina 2

Schemat układu pneumatycznego:

1

5

Sformułowanie problemu na podstawie projektu wstępnego maszyny lub urządzeni.

Ustalenie danych wyjściowych do projektu hydraulicznego (prędkość i obciążenia odbiorników) oraz dyspozycyjnej przestrzeni zabudowy.

Rodzaj energii do napędu pomp

Rodzaj energii w torze sterowania

Analiza ruchów i obciążeń

Ustalenie podstawowych parametrów układu i wybór cieczy

Obliczenia wstępne, wybór elementów oraz opracowanie schematu hydraulicznego.

Konsultacje i uzgodnienia z wytwórcami elementów.

Uwarunkowania zewnętrzne

Porównanie i ocena ofert pod względem ceny, kosztów eksploatacji i dostępności części zamiennych. Ostateczny dobór elementów.

Końcowa postać schematu hydraulicznego.

Opracowanie schematu montażowego, konstrukcji zabudowy elementów, instrukcji montażu i obsługi, zestawienie części zamiennych.

Ostateczna postać cyklogramu.

Schemat elektryczny.

Przyspieszenie

Ruch ustalony

Opóźnienie

S2 max

S1 max

---