Jak zbudować układ pneumatyczny?

12 maja 2020 0

Układ pneumatyczny służy do wywoływania określonej reakcji urządzeń wykonawczych przetwarzających energię sprężonego czynnika roboczego na pracę mechaniczną. Swoje zastosowanie pneumatyka znajduje wielu dziedzinach:

– Układy zawieszenia pojazdów i maszyn roboczych.

– Napędy obrotowe do montażu i demontażu połączeń gwintowych, wiercenia, szlifowania.

– Napędy liniowe do podawania, mocowania, przesuwania, wyrzucania, podnoszenia.

– Napędy udarowe do dłutowania, wycinania, prasowania, wytłaczania i nitowania.

– Dysze do wydmuchiwania detali i wiórów.

– Urządzenia do chwytania i przemieszczania elementów.

– W technice obróbki powierzchniowej do napylania, malowania natryskowego, piaskowania.

– Urządzenia pomiarowe i kontrolne.

– Transport materiałów sypkich.

– Diagnostyczna i rehabilitacyjna aparatura medyczna.

– Napęd urządzeń hamulcowych pojazdów drogowych i szynowych.

Co to jest układ pneumatyczny?

Układ pneumatyczny, zgodnie z definicją, jest to zbiór wzajemnie połączonych elementów pneumatycznych przeznaczonych do przekazywania i sterowania energii za pośrednictwem gazu pod ciśnieniem jako jej nośnika w obwodzie zamkniętym. Czynnikiem roboczym wykorzystywanym w układach pneumatycznych jest sprężone powietrze. Głównymi zaletami powietrza jest łatwość transportu przewodowego na duże odległości, odporność na wahania temperatury otoczenia, brak konieczności wymiany oraz bezpieczeństwo i czystość w eksploatacji. Wadą sprężonego powietrza jest jego duża ściśliwość, która bardzo utrudnia uzyskiwanie powolnych i płynnych ruchów mechanizmów pneumatycznych. Urządzeniem wytwarzającym sprężone powietrze jest sprężarka. Występuje wiele odmian konstrukcyjnych sprężarek, oto przykładowy podział:

Powietrze wytworzone przez sprężarkę magazynuje się w zbiorniku, który wychładza je i stabilizuje ciśnienie w sieci. Czynnik roboczy przez wprowadzeniem do układu pneumatycznego musi zostać uzdatniony w odpowiedni sposób. Rozumieć przez to należy oczyszczenie z zanieczyszczeń mechanicznych, odwodnienie i pozbawiony wtrąceń oleju pochodzącego ze sprężarki oraz nasycenie specjalnym olejem do pneumatycznych urządzeń wykonawczych. Zadania te realizowane są przez zespół przygotowania sprężonego powietrza, w którego skład wchodzą: filtr powietrza, reduktor sprężonego powietrza (zawór redukcyjny) oraz smarownica sprężonego powietrza (smarownica pneumatyczna). Występują przypadki kiedy rezygnuje się ze stosowania smarownicy sprężonego powietrza, a dokładniej w miejscach kiedy układ pneumatyczny pracuje w środowisku o wysokiej czystości, np. przemysł spożywczy, farmaceutyczny, lakiernictwo czy medycyna. Części dostępne są w sklepie EBMiA https://www.ebmia.pl/1891-uzdatnianie-sprezonego-powietrza.

Symbol zespołu przygotowania sprężonego powietrza

Symbol filtra z oddzielaczem

Symbol zaworu redukcyjnego

Symbol manometru

Symbol smarownicy

Przygotowane sprężone powietrze trafia do elementów sterujących całym układem, czyli do zaworów. Ten element układu został dokładnie omówiony w artykule Zawory stosowane w układach pneumatycznych. Kolejną częścią układy jest element wykonawczy (napędowy), w którym następuje zmiana doprowadzonej energii sprężonego powietrza w energie mechaniczną. W tej grupie znajdują się siłowniki i silniki pneumatyczne. Dzięki nim możliwe jest użycie pneumatycznych układów napędowych do wprawiania w ruch mechanizmów i elementów maszyn. Ze względu na realizowane zadania rozróżnia się:

Najczęściej spotykanymi typami siłowników są jedno- i dwustronnego działania.
W siłowniku jednostronnego działania powrót tłoczyska realizowany jest poprzez sprężynę naciskającą na tłok. W tym siłowniku jest tylko jedno przyłącze sprężonego powietrza powodujące przesuw tłoczyska w jednym tylko kierunku.

Przekrój siłownika jednostronnego działania (pchającego)

W siłowniku dwustronnego działania są dwa przyłącza sprężonego powietrza. Wsuw i wysuw tłoczyska są realizowane podłączenie sprężonego powietrza do któregoś z przyłączy.

Przekrój siłownika dwustronnego działania

Prędkość ruchu siłownika pneumatycznego zależy od natężenia przepływu sprężonego powietrza oraz od obciążenia przyłożonego na tłoczysko. Zamawiając siłownik warto zwrócić uwagę na parametry typu:

– Budowa i przeznaczenie.

– Sposób mocowania.

– Gwinty przyłączeniowe.

– Wielkość (średnica i skok).

– Zużycie powietrza.

Doprowadzenie powietrza do elementów wykonawczych odbywa się przy zastosowaniu przewodów pneumatycznych. Podczas wyboru odpowiedniego przewodu należy wziąć po uwagę: rodzaj czynnik roboczego układu, średnicę wewnętrzną i zewnętrzną przewodu oraz środowisko pracy układu. Jednak jednym z najważniejszych parametrów jest charakterystyka ciśnieniowa, w której w skład wchodzą następujące składniki:

– ciśnienie robocze (maksymalne dopuszczalne nadciśnienie przy jakim przewody można zastosować),

– ciśnienie próbne (sięga do 50% powyżej ciśnienia roboczego),

– ciśnienie rozrywające (ciśnienie, przy którym przewód ulega zniszczeniu).

Podczas projektowania układów pneumatycznych należy określić odpowiednie przekroje przewodów, więc konieczna jest znajomość maksymalnej rzeczywistej wartości objętościowego natężenia przepływu przez te przewody i dopuszczalne spadki ciśnienia na krańcach przewodów. Na ogół przyjmuje się, że straty ciśnienia w przewodach nie powinny przekraczać 5-10% wartości ciśnienia roboczego w układzie, a prędkość przepływu sprężonego powietrza przez przewody powinna oscylować w granicach 10-40m/s. Przy wejściu i wyjściu z danej części układu stosuje się odpowiednie końcówki i złączki. Wszystkie elementy tego typu znajdują się w asortymencie sklepu EBMiA.pl https://www.ebmia.pl/1892-armatura-pneumatyczna

Przykładowy schemat pneumatycznego napędu robota:

1. Króciec wlotu powietrza.
2. Zawór odcinający.
3. Filtr z oddzielaczem wilgoci.
4. Zawór redukcyjny.
5. Manometr.
6. Smarownica.
7. Zespół zaworów rozdzielających.