POLITECHNIKA ŚLĄSKA

WYDZIAŁ : MECHANICZNY TECHNOLOGICZNY

KIERUNEK : AUTOMATYKA I ROBOTYKA

SEMESTR : VII ROK AKAD. 2000/2001

Laboratorium napędów i sterowania pneumatycznego

i hydraulicznego

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 4

Temat ćwiczenia : Projektowanie i budowa układów pneumatycznych o zadanym cyklogramie pracy

Grupa : AC4
Mirosław Mirosław Jarosław Krzysztof Damian Rafał Tomasz Tomasz Krzysztof Jarosław Aleksandra Sławomir	Białas Dworaczek Dziedzic Gendarz Janiga Kalnik Mucha Sotoła Stankiewicz Gorczyński Zientek Żółkiewski

Gliwice 2000-11-28

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie z najczęściej spotykanymi układami pneumatycznymi oraz z podstawami ich projektowania.

Opis układów pneumatycznych

Pod względem funkcjonalnym podzespoły układu pneumatycznego można podzielić na następujące bloki:

1. Blok przygotowania sprężonego powietrza - jego zadaniem jest spreparowanie tłoczonego powietrza, które jest pobierane przez sprężarkę z otoczenia, do stanu wymaganego przez urządzenia pneumatyki. Powietrze pobierane z otoczenia jest wilgotne, co może powodować korozję, jest zanieczyszczone cząstkami pyłów, a nierzadko również związkami chemicznymi. Mogą również zdarzyć się nieprzewidziane wahania ciśnienia dostarczanego powietrza. Zadaniem bloku przygotowania sprężonego powietrza jest eliminacja tych wszystkich niedogodności. Sprężone powietrze przez króciec wejściowy, zawór odcinający, oddzielacz wilgoci, zawór redukcyjny, smarownicę, filtr i manometr przedostaje się przewodami pneumatycznymi do odpowiednich urządzeń sterujących.

• oddzielacz wilgoci eliminuje szkodliwy wpływ pary wodnej znajdującej się w powietrzu (korozja, wzrost oporów tarcia, ewentualnie lód - szron; skropliny powodują spadek przekrojów czynnych przepływowych przewodów zasilających);

• zawór redukcyjny pozwala nastawić optymalne ciśnienie sprężonego powietrza, doprowadzonego do elementów wykonawczych układu;

• smarownica zapewnia rozpylenie oleju (mgła olejowa), niezbędnego do smarowania przemieszczających się wzajemnie części elementów wykonawczych i rozdzielaczy;

• filtr powietrza umieszczany jest na wejściu bloku przygotowania powietrza, służy do usuwania z powietrza zasilającego układ cząstek zanieczyszczeń stałych i/lub chemicznych. Stosowane filtry dzielą się na:

1. mechaniczne usuwające cząstki zanieczyszczeń poprzez wyłapywanie ich na drodze przepuszczania powietrza przez odpowiednią tkaninę, papier lub odwirowanie ich w tzw. filtrach cyklonowych;

2. adsorpcyjne usuwające zanieczyszczenia na drodze kondensacji cząstek; stosowane są w przypadku bardzo drobnych zanieczyszczeń, które nie mogą być usuwane na drodze filtrowania mechanicznego; po skondensowaniu cząstki te są usuwane mechanicznie;

3. absorpcyjne usuwające cząstki zanieczyszczeń poprzez pochłanianie ich przez odpowiedni związek chemiczny;

• manometr służy do kontroli i regulacji (wspólnie z zaworem redukcyjnym) ciśnienia zasilania;

2. 
   Blok sterowania przepływem sprężonego powietrza - zawiera urządzenia, za pomocą których otwiera się lub zamyka dostęp medium roboczego (sprężonego powietrza) do roboczych przestrzeni elementów wykonawczych (siłowników)

Rys. 1. Pneumatyczne zawory rozdzielające. 1,2 - przewody doprowadzające i odprowadzające powietrze, 3 - odpływ powietrza do atmosfery, 4 - elektromagnetyczny zawór rozdzielający [1]

3. 
   Blok elementów wykonawczych - należą do niego siłowniki pneumatyczne liniowe jednostronnego i dwustronnego działania oraz z przesunięciem kątowym - wahadłowe.

Rys. 2. Siłownik liniowy: a) dwustronnego b) jednostronnego działania. 1,2 - doprowadzenie powietrza. Siłowniki z przesunięciem kątowym: c) d). 1 - zębatka, 2 - wał wyjściowy, 3 - śruba, 4 - nakrętka, 5 - prowadnica [3,4]

Nastawienie prędkości elementu uzyskuje się przez dławienie przepływu sprężonego powietrza na wylocie albo wlocie siłownika. Do tego celu służą zawory dławiące, w których przekroje przepływowe można nastawić w zależności od żądanej prędkości.

Rys. 3. Zawory dławiące a) iglicowy b) grzybkowy. 1 - dopływ powietrza, 2 - odpływ powietrza, 3 - element dławiący, 4 - gniazdo [3]

Cechy układów pneumatycznych

Do podstawowych cech układów pneumatycznych należą:

1. Zalety

• bardzo mała lepkość medium roboczego (niewielkie tarcie między ruchomymi powierzchniami)

• prosta i niezawodna konstrukcja

• duży współczynnik sprawności η=∼80%; duża niezawodność przy prostej obsłudze

• możliwość pracy w niskich i podwyższonych temperaturach

• możliwość pracy w zmiennych polach magnetycznych oraz atmosferach radioaktywnych

• prosty układ zasilania i czystość stanowiska pracy

• znikome zużycie powierzchni roboczych (duża trwałość)

• niski koszt sprężania powietrza

• duża dokładność i szybkość ruchów

2. Wady

• duża ściśliwość powietrza

• konieczność filtrowania i odwodnienia powietrza zasilającego

• potrzeba konstrukcyjnego zabezpieczenia przed uszkodzeniami

• mała stabilność pracy ze względu na małą lepkość

• często głośna praca układu

Zastosowanie układów pneumatycznych

Układy pneumatyczne znajdują bardzo szerokie i powszechne zastosowanie w różnych dziedzinach przemysłowych:

• przemysł samochodowy

• przemysł spożywczy

• 
  roboty przemysłowe

Rys. 4. Ogólna budowa napędu pneumatycznego robota przemysłowego. 1 - króciec przyłączający do sieci sprężonego powietrza, 2 - zawór odcinający, 3 - oddzielacz wilgoci, 4 - zawór redukcyjny, 5 - manometr, 6 - smarownica, 7 - rozdzielacze powietrza [4]

• przemysł rozrywkowy

• różnego rodzaju napędy liniowe i wahadłowe

Rys. 5. Siłowniki wielopozycyjne. 1 - tłok, 2,3 - amortyzator, 4 - tłoczysko, 5 - tuleja siłownika, A, B, C, D - dopływ / odpływ powietrza, l - zakresy ruchu [3]

• serwomechanizmy i serwozawory

• układy sterowania (powietrze jako nośnik informacji) itp.

Rys. 6. Układ pnumatyczny wymuszający ruchy siłownika (ruch roboczy i jałowy)

Rys. 7. Układ pneumatyczny o cyklicznie powtarzającym się (po włączeniu) cyklogramie pracy

Oznaczenia elementów pneumatycznych

- - - - - - - - - - - - -

siłownik jednostronnego działania z wbudowaną sprężyną, realizującą ruch powrotny tłoka siłownik dwustronnego działania z jednostronnym tłoczyskiem siłownik dwustronnego działania z dwustronnym tłoczyskiem siłownik dwustronnego działania w układzie tandem siłownik dwustronnego działania wielopołożeniowy rozdzielacz suwakowy (liczba kratek oznacza liczbę położeń rozdzielacza) siłownik wahadłowy źródło sprężonego powietrza odpływ powietrza do atmosfery pilot sterujący sprężyna przycisk sterujący blok przygotowania powietrza

Literatura

1. Kost G. G.: Podstawy budowy robotów. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 1996

2. Praca zbiorowa: Laboratorium obrabiarek. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 1994

3. Szenajch W.: Napęd i sterowanie pneumatyczne. WNT, Warszawa 1992

4. Wrotny L. T.: Robotyka i elastycznie zautomatyzowana produkcja. Napędy robotów przemysłowych. WNT, Warszawa 1991

7

2

---