Пневматические элементы
Автор перевода: И.А. Подгорный
Разработан алгоритм автоматизации процесса переворота изделий для двухсторонней жарки. Созданы принципиальная пневматическая и соответствующая ей электрическая схемы. Работоспособность схем проверена путем моделирования в системе FluidSimP и на учебном стенде Festo-пневматика.
Введение
Автоматизированные системы, которые реализуются пневматическими приводами, распространены в области промышленной автоматизации. Целью данной статьи является описание основных типов приводов и компонентов пневматических линий, которые могут появиться в автоматизированной системе.
Цилиндры
Рисунок 1 – Пневмоцилиндр
Пневматические цилиндры – привода, который преобразует энергию сжатого воздуха в механическую работу. Пневматический цилиндр под давлением сжатого воздуха позволяет получить движение в одном и в другом направлении. Движения могут быть получены линейные или поворотные.
Пневматический цилиндр одностороннего действия
Эти цилиндры выполняют работу в одном направлении. Они могут толкать или тянуть груз. Этот тип цилиндра используется только в конечных позиционерах. Пневматический цилиндр одностороннего действия имеет только один вход сжатого воздуха и развивает силу только в одном направлении. Обратный ход осуществляется возвратной пружиной, встроенной в цилиндрический корпус.
Пневматический цилиндр двухстороннего действия
В отличие от версии одностороннего действия, этот тип цилиндр развивает рабочую силу в обе стороны.
Выбор цилиндра
При выбореиспользуемого привода должен быть взят во внимание ряд критериев. Необходимо знать перемещение а так же величину и направление усилия. Так же нужно знать скорость перемещения для определения энергии, необходимой для перемешения движущейся части (поршень, шток, груз).
Рисунок 2 – Расчет усилия и хода поршня
Понятие КПД и потерь усилия:
В целях обеспечения герметизации цилиндра, необходимо использовать уплотнения и направляющие кольца. Эти элементы, если они выполняют свои функции надлежащим образом, создают трения. Это трение может препятствует работе привода. Чтобы принять это во внимание при определении сил, действующих на приводе, необходимо учитывать скорость привода.
Противодавления в цилиндре:
При движении поршень подвергается воздействию двух давлений, которые генерируют два противоположных усилий. Первое зависит от давления в сети, а другое связано с давлением на другую сторону поршня. Это давление будет зависеть от скорости откачки воздуха с выхлопной полости. Оно называется противодавлением. Это давлениеможет служить для управления скоростью движения цилиндра, или для контроля положения цилиндра с помощью датчика.
Демпфирование:
Масса, движущаяся в прямом и обратном направлении поршней пневматических цилиндров, а также скорость, развиваемая этими поршнями, порождает большую силу энерции. Необходимо погасить эти усилия , чтобы избежать удара поршня об крышки поршней.
Рисунок 3 – Демпфирование в конце хода
При движении стержня воздух может проходить либо через отверстие 1, либо отверстие 2. К моменту, когда стершень перекрывает отверстие 2, воздух должен проходить через отверстие 1. В этом отверстии находится дросель, который позволяет регулировать поток и тем самым контролировать затухание движения.
Пневматические распределитеи
Определение
Пневматическая энергия, подводимая к исполнительным органам, должна быть распределена между соответствующими компонентами специальными распределителями. Они расположены между источником питания и исполнительным устройством. Различают распределители управляющие, и сигнальные.
Распределители классифицируются по двум основным критериям: по количеству основных входов-выходов (не учитываются входы управления); по количеству позиций, в основном 2, (редко 3), одно отвечает за состояние покоя, второе за режим работы.
Примеры:
Рисунок 4 – Примеры распределителей
2. Описание объекта
2.1 Технологическое описание
На первой картинке изображен 5-тилинейный 2-хпозиционный моностабильный распределитель с электрическим управлением и пружинным возвратом. Стабильное положение в состоянии покоя.
На второй – 5-линейный 3-хпозиционный распределитель управляемый двумя магнитами. Возвращение в стабильное положение осуществляется пружинами. Стабильное положение – центральное.
Управление различных типов
С пневматическим управлением
Иногда конфигурация и степень сложности автоматизированной установки приводит к выбору решения только пневматика
, распределители управляются пневматическим сигналам, то есть их управление осуществляется давлением из пневмопривода.
С электрическим управлением
Когда осуществляется с помощью электрических или электронных сигналов, необходимо, чтобы распределитель был оснащен одним или двумя управляющими электромагнитами, роль которого заключается в преобразовании электрического сигнала с компьютера в пилотный сигнал пневматического распределителя.