of 18 /18
5.12.2017. 1 PNEUMATIKA Uvod Fizikalne osnove Priprema stlačenog zraka • Elementi Pneumatsko upravljanje Elektropneumatika Uvod Pneumatika – mehanika kompresibilnih fluida. Bavi se uporabom stlačenog plina kao izvora energije. • Različiti pristupi promatranja slične stvari: pneumatika (jednodimenzionalni pristup – koncentrirani parametri («lumped») aerodinamika (višedimenzionalni pristup - parametri raspodijeljeni u prostoru) akustika (i muzika) - proučavanje valnog gibanja i rezonantnih komora Uvod, osnovne značajke pneumatike Kompresibilnost – najviše određuje pneumatiku – Zrak: 0.2 % kompresije prirast Δp = 0.002 bar (modul stišljivosti β = Vp / ΔV = 1 bar) – Ulje: 0.2 % kompresije Δp = 24 bar (β = 12.000 bar) Čelik: 0.2 % kompresije Δp = 4200 bar (β = 210*10 4 bar) Uvod, osnovne značajke pneumatike Osnovna posljedica ove fizikalne značajke jest da se u fiksnom volumenu ili temperatura ili masa plina (ili oboje) trebaju promijeniti da se promijeni tlak. Primjer 1: otvaranjem ventila opterećeni cilindar neće se pomaknuti odmah. Treba proći neko vrijeme da uđe dovoljno plina da poraste tlak dovoljan da pomakne teret. To je različito od hidraulike, gdje tlak raste praktički odmah kao posljedica čak i najmanjeg otvora ventila – zato je lako realizirati pneumatske elemente sa vremenskim kašnjenjem. «Krutost» pneumatskog aktuatora koji drži neki promjenljivi teret je mala (da bi se to kompenziralo trebao bi biti veliki aktuator, ili veliki servoventil). Primjer 2: razlika pneumatskog i hidrauličkog zatvarača (prigušivača) vrata. Uvod, osnovne značajke pneumatike Druga posljedica kompresibilnosti je velika mogućnost pohrane energije stlačenog plina. Treća posljedica jest veći potreban rad kompresora u usporedbi sa hidrauličkom crpkom. p V 1 2 2 V 1 V 2 p 1 p = 2 1 ] J [ dp V W t Uvod, osnovne značajke pneumatike Niska viskoznost plina – posljedica je istjecanje (smanjenje vol. efikasnosti); no otpori strujanja su manji (w = 10 – 40 m/s; Re > 2300). Također slabije je podmazivanje. Porastom temperature din. viskoznost η zraka raste! Niska gustoća – nema «hidrauličkog» udara; malo potrebno vrijeme za ubrzanje plina.

Pn&Hi Predavanja II dio - FSB

  • Author
    others

  • View
    0

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Pn&Hi Predavanja II dio - FSB

Microsoft PowerPoint - Pn&Hi_Predavanja II dio [Compatibility Mode]• Pneumatika – mehanika kompresibilnih fluida. Bavi se uporabom stlaenog plina kao izvora energije.
• Razliiti pristupi promatranja sline stvari:
– pneumatika (jednodimenzionalni pristup – koncentrirani parametri («lumped»)
– aerodinamika (višedimenzionalni pristup - parametri raspodijeljeni u prostoru)
– akustika (i muzika) - prouavanje valnog gibanja i rezonantnih komora
Uvod, osnovne znaajke pneumatike
• Kompresibilnost – najviše odreuje pneumatiku
(modul stišljivosti β = V∗p / V = 1 bar)
– Ulje: 0.2 % kompresije ⇒ p = 24 bar (β = 12.000
bar)
210∗104 bar)
Osnovna posljedica ove fizikalne znaajke jest da se u fiksnom
volumenu ili temperatura ili masa plina (ili oboje) trebaju
promijeniti da se promijeni tlak.
• Primjer 1: otvaranjem ventila optereeni cilindar nee se pomaknuti
odmah. Treba proi neko vrijeme da ue dovoljno plina da poraste tlak
dovoljan da pomakne teret. To je razliito od hidraulike, gdje tlak raste
praktiki odmah kao posljedica ak i najmanjeg otvora ventila – zato je lako
realizirati pneumatske elemente sa vremenskim kašnjenjem.
«Krutost» pneumatskog aktuatora koji dri neki promjenljivi teret je mala (da
bi se to kompenziralo trebao bi biti veliki aktuator, ili veliki servoventil).
• Primjer 2: razlika pneumatskog i hidraulikog zatvaraa (prigušivaa)
vrata.
vol. efikasnosti); no otpori strujanja su manji (w = 10 – 40
m/s; Re > 2300). Takoer slabije je podmazivanje.
Porastom temperature din. viskoznost η zraka raste!
• Niska gustoa – nema «hidraulikog» udara; malo
potrebno vrijeme za ubrzanje plina.
5.12.2017.
2
• Neosjetljivost na temp. promjene, radijaciju, magn. i el. polja
• Sigurnost
jednostavnosti
• npr runi alati su manje mase i manjih vibracija od elektrinih –
(“Banko”, “Festo”)
kompresibilnosti (vei potreban rad kompresora u usporedbi sa
hidraulikom pumpom); hlaenja zbog izdvajanja kondenzata; te
gubitka zraka istjecanjem (niska viskoznost!).
• Stlaivost: buka pri ekspanziji, nemogunost gibanja na malim
brzinama, manja preciznost, ogranienje sila
Uvod: povijest i primjena
• 17. st. – Pascal, Boyle, Papin, Toricelli, ..
• 18. st. – Diderotova Tehnika enciklopedija – pneumatsko oruje i
ureaji
• 19. st. – industrijalizacija i graevinarstvo (sjekai, bušenje tunela
(CH, 13km tunela u 4 god. sa 9 bušilica na lokomotivi), nabijai
pijeska u ljevarstvu, lokomotive pogonjene zrakom, zrana pošta za
prijenos telegrama (NY 1876.).
pomicanja, pozicioniranja, pritezanja, itd...). Osim toga primjena kod
radnih alata (runih!); medicinske tehnike; mobilne pneumatike
(konice, ovjesi, otvaranje vrata ili zaklopki,..); te za ostale namjene
(prenosila i dizala, zrana (u cjevovodima) pošta; regulacija u
procesnoj industriji)
• normalni (do 10 barabs, obino 6-10; industrijska pneumatika)
• visoki (preko 10 barabs, npr. 16 bar; prihvatnice, preše)
• 1 bar = 10*5 Pa (hPa; mbar; ..)
• 1 at = 0,981 bar (tehnika at)
Uvod: veliine i izrazi
neko normirano stanje
plinska konstanta RN = 287 J/kg K;
0% rel. vlanosti
zauzima pri normiranom stanju
Uvod: veliine i izrazi
Amagatov (volumen ..)
Adijabata (n=κ)
Gdje je koeficijent istjecanja :
• R Plinska konstanta 287 J/kg K
• Komentar: za nadzvunu brzinu protoka zraka, brzina
raste, no maseni protok ne!
Uvod: priprema zraka M
Potrosaci
KOMPRESORI
Kompresori
• Puhala (do 1 bar) (išenje, transport sipkih materijala, usisavanje, prozraivanje) – rotacijski
• Vakumski ureaji (do 10 mbar (aps.), odnosno 99% vakuma) -(usisavanje, pakiranje, punjenje boca i tuba, sušenje, itd..) - vijani
5.12.2017.
4
Kompresori
• Klipni
jednoradni
dvoradni
ILI ventil
5.12.2017.
8
(kašnjenjem) – kašnjenje pri ukljuivanju
Elementi s vremenskim zatezanjem
(kašnjenjem) – kašnjenje pri iskljuivanju
PNEUMATSKO UPRAVLJANJE
Podjele upravljanja:
– Kombinirano
završetkom prethodne – veina problema)
– Programsko upravljanje (prema nekom
PLC (definira sintaksu programskih jezika)
– grafiki programi (LD (Ladder dijagr.), FBD
(Funkcijski blok-dijagrami), SFC (Sequential function
chart))
(Instruction list))
5.12.2017.
9
impulsa.
strane glavnog razvodnika, a traje i u momentu
kada se sa pojavljuje impuls i sa druge strane, te se
razvodnik ne moe postaviti u novi poloaj.
Dakle, takav signal treba eliminirati.
• To je problem kojim se bave metode pneumatskog
(ali i elektrinog) upravljanja.
• Potiskivanjem blokirajueg signala jaim
dodavanjem regulatora tlaka)
• Poništavanjem blokirajueg signala
njemakih strojograevnih organizacija) ); vremenskih elemenata sa skraenjem signala)
– Korištenjem posebnih veza meu elementima (kaskadne metode; metode korak po korak ili taktne metode, ..)
PNEUMATSKO UPRAVLJANJE,
• Zadatak gibanja 2 cilindara dan je dijagramom put-korak (slian je
dijagram put-vrijeme, koji se isto moe koristiti)
1 2 3 4 5
1
1
0
0
1.0
2.0
2.2
2.3
1.3
1
1
0
0
1.0
2.0
2.2
2.3
1.3
koristi razvodnike sa zglobnim ticalom sa kotaiem.
Takve razvodnike aktivira klipnjaa (ili neki drugi pokretni
predmet) u jednom smjeru gibanja, dok u drugom smjeru
kotai «preskoi», tj. ne moe se aktivirati. Postoje i
druge vrste ticala sa preskokom.
PNEUMATSKO UPRAVLJANJE,
PNEUMATSKO UPRAVLJANJE,
(granine prekidae) gdje se pojavljuje blokirajui
signal.
razvodnika
klipnjae, – uvlaenje)
2. Redoslijed se upisuje u krugu u smjeru kazaljke sata.
Krug se razdijeli na isjeke u kojima se jedan cilindar
smije pojavljivati samo jednom. Sveki isjeak predstavlja
jednu kaskadu. Iznad oznake cilindra upisuje se oznaka
razvodnika kojeg taj cilindar aktivira.
3. Svaka kaskada upravlja se pomou impulsno upravljanog
(bistabil) razvodnika 4/2. Kaskadni razvodnici povezani
su tako da je samo jedna kaskada moe biti aktivna (pod
tlakom). Broj kaskadnih razvodnika za jedan je manji od
broja kaskada.
po dva 3/2 razvodnika sa ticalom ili kotaiem.
5. Posljednji razvodnik 3/2 u kaskadi ne daje impuls za
gibanje slijedeem cilindru, ve aktivira slijedeu
kaskadu. Prethodna kaskada se iskljuuje.
6. Prvo aktiviranje gibanja cilindra u kaskadi vrši se
direktno kaskadnim razvodnikom.
kaskada, a ne direktno sa napajanja. Napajanjem kaskada
upravljaju kaskadni razvodnici.
Kaskadna metoda upravljanja,
Impuls posljednjeg razvodnika 2.
d e
KASKADNA METODA,
• Ideja metode jest dovesti napajanje samo na one
razvodnike koji u tom trenutku rade, odnosno
dozvoliti pojavu signala samo kada je on potreban.
• Koriste se impulsni (bistabilni) razvodnici,
odnosno memorije, te logiki elementi.
• Svaki izlaz iz memorije postavlja (set) jedan uvjet
za ukljuivanje narednog koraka, dok drugi uvjet
dolazi od graninog prekidaa (3/2 razvodnika).
Oba uvjeta idu preko I logikog elementa, te
pokreu slijedei korak. Ujedno izlaz iz memorije
briše (reset) prethodnu memoriju
Dakle, svakim novim upravljakim signalom (koji dolazi od graninih prekidaa,
tj. razvodnika 3/2) uspostavlja se novi izlaz, a taj izlaz upravlja kretanjem cilindra
(ili više njih ako rade istovremeno) u jednom koraku. I logiki element uvjetuje
slijedei korak postojanjem prethodnog, a novopostavljeni izlaz iskljuuje
prethodni.
Q
• Metoda je jednostavna, i temelji se na elementima (taktnim
modulima) izraenim upravo za to. Jedan modul slui za
jedan korak, a sastoji se od impulsnog razvodnika kao
memorije i logikog elementa (ili više njih).
Metoda korak po korak (taktna metoda)
TAKTNA METODA,
primjer
ELEKTROPNEUMATIKA
• Kontaktni kontakti:
opi simbol pritiskom povlaenjem zakretanjem
• mehaniki aktivirani krajnji (granini) prekidai
krajnji prekida aktiviran ticalom s
kotaiem
5.12.2017.
14
Bezkontaktni
Bezkontaktni senzori su pogodni kada nema na raspolaganju mehanikog kontakta ili sile za
aktiviranje, ako su tei okolni uvjeti, poput vibracija i udaraca, ako je potrebna vea frekvencija
preklapanja, te ako treba dui vijek trajanja.
Bezkontaktni prekida prema Reed – principu (Reed-relej)
• Induktivni prekida (senzor ili osjetnik)
samo za metale
Predajnik i prijemnik u jednom kuištu + reflektor
Predajnik i prijemnik u jednom kuištu (predmet je reflektor)
• Elektriki elementi za obradu signala
– Releji
Releji (potprega) su elektromehaniki elementi koji se prekapaju i upravljaju uz mali utrošak energije. El. sklopka upravljana elektrinim putem; strujom kroz zavojnicu elektromagneta sklopka se prebacuje iz mirnoga u aktivno stanje. Moe se smatrati elektromagnetski pogonjenim prekidaem za odreenu preklopnu snagu. Koristi se u upravljakim i regulacijskim namjenama kod postrojenja i strojeva. Prednosti su mu što ima dugi vijek trajanja, nezahtjevno odravanje, ima kratka vremena prekapanja, te moe prekapati vrlo male, ali i velike struje i napone.
A relay is an electrically operated switch. An electrically controlled mechanical device that opens and closes electrical contacts when a voltage (or current) is applied to a coil. A relay provides isolation of control signals from switched signals. An electromagnetic switching device. An electrical component used to open and close a circuit.
K1
A1
A2
13
5.12.2017.
15
zadravaju zauzeti sklopni poloaj pomou mehanikog zabravljivanja.
• Remanentni relej (ili permanentni): sa visokim remanentnim magnetizmom, pa
kotva zadrava poloaj i nakon prestanka upravljakog signala, kao i nakon
ispada napona. To je relej sa magnetskim samodranjem. Iskljuuje ga
negativni impuls.
• Vremenski relej: nakon nekog vremena, koje je podesivo spaja, odnosno
odspaja kontakte.
• 3/2 elektromagnetski razvodnik sa posrednim upravljanjem • 4/2 elektromagnetski razvodnik obostrano impulsno upravljan
5.12.2017.
16
Y1
Y1
1
2
3
A
Y1
S1
x1
x1
5.12.2017.
17
• Pneumatska realizacija jest sa uvjetno zapornim (I – a to moe biti i serijski spoj dvaju
3/2 ventila), te naizmjenino zapornim (ILI) ventilima, te dva 3/2 ventila koje tvore
negaciju.
Y
samodranja.
Y1
Y1
1
2
3
A
• Metoda korak po korak
Aktualni korak uspostavlja uvjet (set) za slijedei, a ukida prethodni (reset).
Koristi se spoj samodranja. Dodatni signal dolazi od krajnjeg (graninog)
prekidaa, ili nekog drugog elementa, preko serijskog spoja (I logika).
Yn
I I
5.12.2017.
18
Rješenje pomou elektrine kaskadne metode
Primjer 3: ureaj za savijanje
Primjer 3: ureaj za savijanje
Rješenje pomou elektrine taktne metode (s monostabilnim glavnim razvodnicima)
Primjer 4: ureaj za rezanje vrpce
Elektrina taktna metoda (monostabilni glavni razvodnici)
Primjer 4: ureaj za