Post on 01-Dec-2015
transcript
Capitolul 1
Utilizarea aerului comprimat in automatizarea proceselor tehnologice
1.1 Introducere
.Compozitia aerului din atmosfera terestra este: ~ 78% azot, ~ 21% oxigen si, in proportie
de ~ 1% un amestec format din hidrogen, gaz carbonic si alte gaze rare.
Presiunea constituie prima marime fundamentala a pneumaticii. Ea se exprima in practica
industriala curenta in bar si este rezultatul unei forte, exprimata in daN, aplicata pe o suprafata,
exprimata in cm2.
1 bar = = 105 Pa
Se mai utilizeaza ca unitate de masurare a presiunii pascalul (Pa)
1Pa =
In cazul pneumaticii, fluidul de lucru utilizat este aerul comprimat. Acesta este in mod natural
luat din atmosfera si redus in volum prin comprimare.
Aerul comprimat astfel definit este un fluid perfect elastic si anume:
moleculele sale nu opun nici o rezistenta la deplasarea unora in raport cu altele, fenomen
numit fluiditate ;
mentinut intr-o recipient inchis, el exercita asupra toturor elementelor peretilor care
limiteaza acest recipient o anumita presiune, fenomen numit elasticitate;
se preteaza la toate schimbarile de volume suferite, fenomen numit compresibilitate.
Debitul, este impreuna cu presiunea, o alta marime fundamentala in pneumatica. El
reprezinta cantitatea de aer comprimat care se scurge sau traverseaza o sectiune in unitatea de
timp.
Debitul se exprima in l /s, l /min, m3/min sau m3/h in conditii atmosferice normale de referinta
(simbol ANR) : 20°C, 65% umiditate relativa, 1013 mbar, conform normelor NFE 48100 si ISO
R554, R558.
1
1.2 Avantajele aerului comprimat
Cantitate: aerul este disponibil peste tot el fiind in cantitate nelimitata.
Transport : aerul comprimat poate fi usor transportat prin canalizari, la mari distante.
Stocaj: nu este necesara utilizarea in permanenta a compresoarelor. Aerul comprimat poate fi
stocat in rezervoare si poate fi transportat in recipienti cum sunt buteliile.
Temperatura: aerul comprimat este insensibil la variatiile de temperatura; el isi pastreaza intreaga
sa fiabilitate si la temperaturi extreme.
Antiexplozbil : nu exista nici un risc de explozii sau de incendii cu aerul comprimat. Este, deci,
inutil de a prevedea masuri de protectie a instalatiei.
Curatenie : aerul comprimat este curat; de asemenea, in cazul scurgerilor din instalatii nu exista
riscul de poluare. Aceasta caracteristica este indispensabila in industrii cum sunt industria
alimentara, industria textila, etc.
Constructia de echipamente : conceptia diferitelor echipamente de lucru cu aer comprimat este
simpla, dar costisitoare.
Viteza : aerul comprimat este un fluid de lucru care se scurge rapid, ceea ce permite viteze foarte
ridicate. Viteza de lucru a cilindrilor pneumatici se situeaza intre 1 si 2 m/s.
Reglaje : vitezele si fortele dezvoltate de echipamentele de lucru cu aer comprimat sunt reglabile
in mod progresiv.
Supraincarcare : uneltele si echipamentele cu aer comprimat sunt utilzabile pana la oprirea lor
completa, deci fara nici un risc de supraincarcare.
1.3 Dezavantajele aerului comprimat
Preparare: aerul comprimat trebuie preparat; nici un fel de impuritati sau umiditate nu sunt
admise (uzura componentelor).
Compresibilitate : aerul comprimat nu permite atingerea unor viteze (a pistonului) regulate si
constante.
Forta dezvoltata : presiunea de lucru normala admisibila este de 6 - 7 bar, forta dezvoltata
limitandu-se la 20.000 - 30.000 N, in functie de cursa si viteza.
2
Evacuare aer: evacuarea aerului este zgomotoasa, dar cu ajutorul amortizoarelor de zgomot
aceste probleme sunt astazi rezolvate in parte.
Cost: aerul comprimat este o energie relativ scumpa, dar acest cost ridicat compenseaza prin
buna functionare si prin randamentul ridicat al echipamentelor (cadenta ridicata).
Aerul comprimat se utilizeaza in instalatiile de automatizare in aplicatii ca:
- ambalare;- alimentare;- masurare, dozare; contorizare;- blocare, inchidere;- actionarea elementelor de executie;- inchiderea si deschiderea usilor;
- transfer de materiale;- rotirea si inversarea pieselor;- sortarea pieselor;- stivuirea pieselor;- marcare sau tiparire a pieselor;
In Fig.1.1 se prezinta aplicatii ale utilizarii aerului comprimat.
a)
b)
Fig.1.1 Utilizari ale aerului comprimat: a) punct de schmbare a directiei de alimentare cu piese; b) tairea pneumatica a
hartiei.
3
1.4 Tratarea aerului comprimat
Asa cum se stie, aerul atmosferic transporta fie pulbere, fie umiditate. Dupa comprimare,
umiditatea condenseaza in postul refrigerant si in rezervor. Totusi, o mica parte va fi transportata si
mai departe. Pe langa umiditate mai raman si particile fine de ulei carbonizat, de rugina de pe
conducte si alte materiale straine. Toate acestea sunt daunatoare echipamentului pneumatic, marind
uzura garniturilor, al componentelor, ingrosarea etansarilor, coroziunea si blocarea supapelor.
Pentru evacuarea acestor materiale contaminate, aerul trebuie sa fie curatat pana la punctul
de utilizare. Tratamentul aerului mai include reglarea presiunii si, daca este cazul, ungerea.
Buna funcţionare a unei sistem pneumatic este asigurată numai în condiţia pregătirii
corespunzătoare a aerului comprimat înainte de a-l introduce în circuit. Pentru aceasta, aerul
comprimat furnizat de compresor la cca. 4...6 bari trebuie supus unui proces de purificare pentru a se
elimina impurităţile, iar pentru buna funcţionare a instalaţiei de acţionare, i se va mări capacitatea
de ungere prin pulverizarea în masa sa a unor particule de ulei. Totodată se va regla atent valoarea
presiunii de lucru, necesară în instalaţia de acţionare, în vederea atingerii parametrilor ceruţi. Toate
aceste operaţii, efectuate cu elemente specifice, constituie procesul de preparare a aerului.
Pentru efectuarea operaţiilor de mai sus, se asamblează în sensul de curgere a aerului, în
ordine: un filtru, un regulator de presiune şi un ungător cu ceaţă de ulei. Aceste elemente
formează un tot unitar cunoscut sub denumirea de staţie de preparare a aerului comprimat
In Fig. 1.2 se arata o schema a unei statii de preparare a aeruluii comprimat.
Fig.1.2 Schema unei statii de preparare a aerului comprimat.
4
Compresor
Rezervor Rezervor intermediar
Consumator
Condensator
Rezervor intermediar
Condensator
Centrala de producere a aerului comprimat are urmatoarele functiuni :
Aspirarea aerului la presiunea atmosferica, epurare si filtrare ;
Admisia acestui aer in primul etaj, apoi trecerea lui in al doilea etaj pentru atingerea presiunii
dorite in retea de 6 – 7 bari.
Aerul sub presiune este racit si uscat, apoi este trimis intr-un rezervor. De la rezervor, prin
conducte, aerul este distribuit in diferite instalatii.
Dimensiunile conductelor de aer comprimat sunt definite de numarul de consumatori.
1.4.1 Filtrarea
Aerul comprimat este adus la locul de utilizare printr-o retea de disitributie, constituita in
general din conducte de otel. O cantitatea de vapori de apa existenta in aerul comprimat se
transforma in apa prin condensare. Aceasta apa se amesteca cu particulele solide rezultate prin
coroziune sau datorate sudurii, formand un amestec periculos pentru componentele pneumatice
daca nu sunt eliminate la intrarea aerului comprimat in instalatia masinii.
Aceasta functie de purificare a aerului este asigurata de filtrul de aer. În Fig.1.3 este
prezentată o astfel de unitate în componenţa căreia intră: un filtru de aer, un regulator de presiune,
prevăzut cu manometrul 4 şi un ungător de aer cu ceaţă de ulei.
a)
b)
Fig. 1.3 Unitate de preparare a aerului comprimat :a) A - filtru ; B - regulator de presiune; C – ungator ; b) simbolizare..
5
A
B
C
Construcţia unui filtru care elimină impurităţile mai mari de 3 μm, cât şi condensul, este
redată în Fig.1.4. Aerul este introdus prin orificiul I, apoi printr-un canal îngust intră în filtru, unde
filtrarea se face în două etape:
- filtrarea prin centrifugare, produsă de o rampă elicoidală (12), care prin lovirea aerului de
pereţii paharului (4), produce decantarea apei şi a particulelor solide în partea de jos a acestuia.
Sub acţiunea forţei centrifuge şi datorită răcirii aerului ca urmare a destinderii lui în zona de
deasupra deflectorului superior (6), se produce condensarea particulelor foarte fine de apă, care
antrenează şi microparticulele rămase în suspensie care cad pe deflectorul inferior (14), de unde
ajung în partea inferioară a paharului transparent (4) formând împreună cu apa condensată reziduul
(3);
- filtrarea fină, care se realizează cu ajutorul unui cartuş filtrant (13), format din straturi de
materiale sinterizate, care reţine particulele foarte fine de impurităţi. Aerul astfel filtrat iese prin
orificiul E. După o perioadă de folosinţă cartuşul filtrant trebuie înlocuit deoarece căderea de
presiune pe filtru devine mult prea mare şi randamentul instalaţiei scade.
a)
b)
6
Fig.1.4 Filtru de aer: a) sectiune ; b) simbolizare.
Nivelul condensului din pahar nu trebuie să depăşească limita maximă, de aceea paharul este
prevăzut în partea de jos cu un robinet de golire (2).
Montarea filtrelor în instalaţie se face întotdeauna în poziţie verticală, adică cu paharul în
jos.
1.4.2 Reglarea presiunii
Aerul comprimat trebuie dupa aceea mentinut la o presiune constanta, deoarece exista
fluctuatii pe retea si variatii datorate consumatorilor din retea. Astfel reglarea automata a presiunii
de lucru se va face cu ajutorul regulatorului de presiune.
Reglarea presiunii optime este absolut necesară, deoarece de valorile acestui reglaj depinde
fiabilitatea elementelor ce compun instalaţia. Creşterea presiunii peste valoarea optimă conduce la
uzura rapidă a elementelor de acţionare, iar scăderea presiunii sub aceste valori determină
ineficienţa instalaţiei.
Regulatorul de presiune este o supapă normal deschisă cu o cameră interioară, care are un
dublu rol: reducerea presiunii aerului comprimat până la o valoare optimă şi menţinerea acestei
valori cât mai constantă. Cel mai des întâlnit regulator este cel cu membrană, prezentat în Fig.1.5.
Are o construcţie relativ simplă ce constă dintr-un corp (7) asamblat prin şuruburi cu
capacul (1). Între cele două piese se fixează ansamblul de comparare compus din membrana
elastică (9), executată din cauciuc cu inserţie textilă, discul (3) şi talerul (2). Arcul (10) este
pretensionat între talerele (2) şi (11) de şurubul (12).
Aerul pătruns în regulator prin orificiul I, la presiunea pi, va trece spre ieşirea E prin
droselul format de organul de reglare în formă de taler (6). Poziţia talerului (6) este determinată de
poziţia membranei (9) pe care o urmăreşte prin intermediul tijei (4), datorită forţei din arcul (10).
Din echilibrul forţelor provenite din presiunea aerului ajuns prin orificiul (8), care acţionează
asupra talerului (3) şi membranei (9), a forţelor provenite din arcurile (5) şi (10) şi a forţei elastice a
membranei (9), se realizează o fantă f de trecere a aerului, între talerul (6) şi scaunul lui, spre
conducta de ieşire E, la presiunea pe.
7
a)
b)
Fig.1.5 Regulator de presiune: a) sectiune; b) simbolizare.
Fanta f joacă rolul unui drosel autoreglabil, prin care se limitează valoarea presiunii din
conducta de ieşire. Valoarea presiunii de ieşire se stabileşte în funcţie de forţa din resortul (10),
reglată manual de către şurubul (12), prin care se variază fanta de droselare F. Menţinerea constantă
a presiunii de ieşire se realizează automat prin forţele care acţionează asupra membranei.
Dacă presiunea de ieşire creşte, creşte şi presiunea care acţionează asupra membranei, iar
sub acţiunea forţei din resortul (5), membrana şi talerul coboară închizând fanta f. Astfel se măreşte
căderea de presiune pe fantă şi presiunea la ieşire scade până la valoarea reglată. Valoarea presiunii
de ieşire se va citi la un manometru, asamblat direct în corpul regulatorului. Având în vedere
modul de reglare a presiunii, prin intermediul ansamblului de comparare, regulatorelor de
presiune li se mai spune şi balanţe de presiune.
8
Alegerea unui regulator de presiune se face pe baza debitului necesar reglat în
instalaţia de acţionare proiectată. Diametrul nominal sau mărimea racordurilor este o
caracteristică care se determină cu relaţia:
Dcalc=2 [m] (1.1)
în care: Qnec - debitul de aer comprimat ce tranzitează regulatorul [m3/s];
w - viteza aerului, se acceptă w=6 m/s;
Alegerea se face în condiţia Dn Dcalc, unde Dn este diametrul nominal al regulatorului ales din
catalogul producătorului.
1.4.3 Ungerea
Ultima etapa in tratarea aerului la intrarea intr-o masina, ungerea, permite efectuarea ungerii
unor piese mobile ale componentelor pneumatice pentru a le asigura o mai mare longevitate.
Aparatul care realizeaza aceasta functie de ungere este ungatorul. Aerul comprimat care a
fost filtrat şi uscat, nu are capacitate de ungere şi din acest motiv este necesară dispersarea în masa
sa a unor particule de ulei cu dimensiuni de cca.5 μm şi chiar mai mici. Aceste particule asigură
ungerea elementelor componente ale instalaţiei de acţionare. Pulverizarea particulelor se realizează
cu ajutorul ungătoarelor, cunoscute sub denumirea de ungătoare cu ceaţă de ulei.
Instalaţiile moderne de acţionare pneumatică nu au nevoie de ungătoare deoarece elementele
componente sunt livrate unse cu lubrifianţi care îşi fac serviciul pe toată durata de funcţionare.
Cu toate acestea, sunt instalaţii care necesită lubrifierea aerului deoarece au componente ce nu
pot fi unse pe viaţă.
Toate ungătoarele se bazează pe acelaşi principiu de funcţionare, şi anume: creerea unei
căderi de presiune prin trecerea curentului de aer, ce urmează a fi îmbogăţit în ulei, printr-o
porţiune de diametru mai mic (Fig.1.6).
9
a)
b)
Fig.1.6 Ungător cu ceaţă de ulei: a) sectiune; b) simbolizare.
Aerul pătrunde în ungător prin orificiul I şi suferă o primă accelerare ca urmare a spaţiului
îngust prin care trebuie să treacă între corpul (9) şi piesa specială (10), prevăzută cu o porţiune
eliptică. Această piesă se poate roti în jurul axei verticale şi astfel să varieze secţiunea de trecere,
ceea ce are drept consecinţă creşterea sau scăderea vitezei de curgere a aerului (secţiunea B-B).
Totodată piesa (10) este prevăzută cu un canal radial, oblic faţă de axa verticală, care este în
comunicare cu orificiul de intrare şi prin care circulă o mică parte din aerul comprimat şi care suferă
o nouă accelerare în spaţiul îngust creat între piesa (10) şi diuza (11) şi de aici prin orificiile radiale
ale piesei (12), pătrunde în partea superioară a paharului (1). Ca urmare a depresiunii ce se produce,
prin orificiul central al piesei (11) se extrage ulei din rezervorul secundar aflat sub capacul (7).
10
Totodată, aceeaşi depresiune determină absorbţia uleiului din pahar prin tubul imersat (13), supapa
de sens unic (8) şi tubul (6). Uleiul preluat din rezervorul secundar, este pulverizat în jetul de aer şi
pătrunde sub formă de ceaţă în perna de aer aflată deasupra uleiului din pahar. Particulele mai
mari de ulei se precipită datorită destinderii şi numai aerul cu microparticule este antrenat în jetul de
aer ce provine din circuitul principal spre orificiul de ieşire E.
Prin manevrarea droselului (4), aflat în corpul (9), se reglează presiunea în rezervorul
secundar aflat sub capacul (7), care are efect asupra debitului de ulei. La închiderea droselului (4),
debitul de ulei este la maxim, iar la deschiderea completă, debitul este nul.
Pentru o bună funcţionare a ungătoarelor se recomandă ca: ungătoarele să funcţioneze în
poziţie verticală; nivelul de instalare să fie superior elementelor pe care le deserveşte; locul de
montaj să fie vizibil şi uşor accesibil în vederea umplerii cu ulei şi a efectuării reglajelor; trebuie ca
la montaj să fie respectat sensul de curgere indicat de fabricant.
1.5 Notarea aparatelor pneumatice in circuite
In practica se utilizeaza doua moduri de notare a aparatelor pneumatice in circuite :
notarea literala si notarea numerica. In Tabelul 1.1 se prezinta cateva notatii mai des intalnite.
Tabelul 1.1 Notarea aparatelor pneumatice in circuite.
0Z1, 0Z2, etc. Elemente ce apartin alimentarii cu energie
1A, 2A, etc. Elemente de executie
1V1, 1V2, etc. Elemente de comanda
1S1, 1S2, Comutatoare activate la capetele cursei de retragere si avansare a pistonului cilindrului pneumatic
1A.
2S1, 2S2, Comutatoare activate la capetele cursei de retragere si avansare a pistonului cilindrului pneumatic
2A.
Pentru distribuitoare se folosesc notatii care sunt prezentate in Tabelul 1.2
11
Tabelul 1.2 Notarea racordurilor pentru distribuitoare.
Linii de lucru
Notatie numerica
(ISO 5599-3)
Notatie literala Functia racordului
1 P Orificiu de conectare la presiune p
2, 4 A, B Orificii de conectare la consumatori
3. 5 R, S Orificii de evacuare
Linii de pilotare
10 Z Orificiu de resetare
12 Y, Z Orificiu de pilotare pentru A
14 Z Orificiu de pilotare pentru B
81, 91 Pz Orificii de comanda auxiliare
In paginile urmatoare sunt prezentate simbolurile principalelor tipuri de aparate
pneumatice, precum si a celor mai cunoscute moduri de actionare (comanda) a acestora.
CONVERSIA ENERGIEI
1 COMPRESOR
2 POMPA VACUUM
MOTOARE ROTATIVE SI LINIARE
1 MOTOR CU CAPACITATE CONSTANTA SI DOUASENSURI DE ROTATIE
2 MOTOR CU CAPACITATE VARIABILASI UN SENS DE ROTATIE
3 MOTOR CU CAPACITATE VARIABILASI DOUA SENSURI DE ROTATIE
12
4 MOTOR OSCILANT
5 CILINDRU CU DUBLU EFECT
6 CILINDRU CU DUBLU EFECTCU FRINARE LA AMBELE CAPETE DE CURSA
7 CILINDRU CU DUBLU EFECTCU DOUA TIJE
8 CILINDRU TELESCOPIC CU SIMPLU EFECT
9 CILINDRU TELESCOPIC CU DUBLU EFECT
10 AMPLIFICATOR DE PRESIUNE PENTRU ACELASI FLUID
11 AMPLIFICATOR DE PRESIUNE PENTRU AER SI LICHID
DISTRIBUITOARE1 DISTRIBUITOR 2/2 NORMAL DESCHIS
2 DISTRIBUITOR 2/2 NORMAL INCHIS
3 DISTRIBUITOR 3/2 NORMAL DESCHIS
13
4 DISTRIBUITOR 4/2
5 DISTRIBUITOR 5/2
67
DISTRIBUITOR 4/3 CU RACORDUL P INCHIS SICONSUMATORII VENTILATI
8 DISTRIBUITOR 4/3 CU RACORDUL P CONECTAT LACONSUMATORI. (CU CENTRUL FLOTANT)
9 DISTRIBUITOR 4/3 CU CENTRUL INCHIS
10 DISTRIBUITOR 4/3 CU CENTRUL VENTILAT
11 DISTRIBUITOR 4/3 CU RACORDUL P VENTILAT
12 DISTRIBUITOR 6/3
13 DISTRIBUITOR PROPORTIONAL CUDOUA POZITII FINALE
14 DISTRIBUITOR, REPREZENTARE SIMPLIFICATA. INEXEMPLU, CU PATRU CAI
14
SUPAPE DE SENS SI DERIVATE1 SUPAPA DE SENS FARA ARC
2 SUPAPA DE SENS CU ARC
3 SUPAPA DE SENS PILOTATA
4 SUPAPA DE SENS PILOTATA
5 SUPAPA SELECTOARE.(ELEMENT LOGIC SAU )
6 SUPAPA DE EVACUARE RAPIDA
7 SUPAPA CU DOUA PRESIUNI.(ELEMENT LOGIC SI )
SUPAPE PENTRU CONTROLUL PRESIUNII1 SUPAPA DE SUPRAPRESIUNE,
REGLABILA
15
2 SUPAPA REGULATOR DE PRESIUNE, FARAEVACUARE IN ATMOSFERA
3 SUPAPA REGULATOR DE PRESIUNE, CUEVACUARE IN ATMOSFERA
4 SUPAPA SECVENTIALA REGLABILA
5 SUPAPA SECVENTIALA REGLABILA
APARATE PENTRU CONTROLUL DEBITULUI1 DROSEL NEREGLABIL
2 DROSEL REGLABIL
3 DROSEL REGLABIL ACTIONAT MANUAL
4 DROSEL REGLABIL ACTIONAT MANUAL
5 DROSEL REGLABIL ACTIONAT MECANIC
16
6 DROSEL REGLABIL ACTIONAT MECANIC
7 DROSEL REGLABIL CU SUPAPA DE OCOLIRE
8 DIAFRAGMA
TRANSMISIA ENERGIEI1 SURSA DE PRESIUNE
2 SURSA DE PRESIUNE
3 LINIE (CIRCUIT ) DE LUCRU
4 LINIE (CIRCUIT ) DE COMANDA
5 LINIE (CIRCUIT ) DE VENTILARE
6 CONDUCTA FLEXIBILA
7 LINIE (CIRCUIT ) PENTRU ENERGIE ELECTRICA
1 CONEXIUNE DE CONDUCTE
2 SUPRAPUNERE DE CONDUCTE
3 PUNCT DE EVACUARE (VENTILARE)PE CONDUCTA
17
4 PUNCT DE EVACUARE (VENTILARE)PE APARAT, FARA CONEXIUNE
5 PUNCT DE EVACUARE (VENTILARE)PE APARAT, CU CONEXIUNE
6 PUNCT DE CONECTARE, INCHIS
7 CUPLA RAPIDA CU SUPAPA DE SENS, CUPLATA
8 CUPLA RAPIDA FARA SUPAPA DE SENS,CUPLATA
9 CUPLA RAPIDA FARA SUPAPA DE SENS,DECUPLATA
10 CUPLA RAPIDA CU SUPAPA DE SENS,DECUPLATA
11 CONECTARE LA ROTATIE INTR-UN SENS
12 CONECTARE LA ROTATIE IN AMBELE SENSURI
13 AMORTIZOR DE ZGOMOT
14 REZERVOR DE AER
15 FILTRU
16 COLECTOR DE APA CU DRENARE MANUALA
18
17 COLECTOR DE APA CU DRENARE AUTOMATA
18 FILTRU CU DRENARE AUTOMATA
19 USCATOR
20 UNGATOR
21 UNITATE DE PREPARARE A AERULUI COMPRIMAT(SIMBOL SIMPLIFICAT)
22 RACITOR
MECANISME DE COMANDA (COMPONENTE MECANICE)1 ARBORE, ROTATIE INTR-UN SINGUR
SENS
2 ARBORE, ROTATIE IN AMBELE SENSURI
3 RETINERE PE POZITIE
19
4 DISPOZITIV DE BLOCARE
5 DISPOZITIV DE CENTRARE
6 ARTICULATIE CILINDRICA SIMPLA
7 ARTICULATIE CILINDRICA CU PIRGHIE
8 ARTICULATIE CU REAZEM FIX
METODE DE COMANDA MANUALA1 COMANDA MANUALA, SIMBOL
GENERAL
2 BUTON DE APASARE
3 BUTON DE TRAGERE
4 BUTON DE TRAGERE SI APASARE
5 PIRGHIE
6 PEDALA
20
COMENZI MECANICE1 PLUNJER
2 ARC
3 ROLA
4 ROLA ARTICULATA
5 ELEMENT SESIZOR (NESTANDARDIZAT)
COMENZI ELECTRICE1 SOLENOID CU O INFASURARE
2 SOLENOID CU DOUA INFASURARI
3 MOTOR ELECTRIC CU ROTATIE CONTINUA
COMANDA PNEUMATICA1 DIRECTA CU PRESIUNE
2 DIRECTA PRIN ANULAREA PRESIUNII
3 CU PRESIUNE DIFERENTIALA
4 COMANDA SI CENTRARE CU PRESIUNE
5 COMANDA CU PRESIUNE SI CENTRARE CU ARCURI
21
6 COMANDA INDIRECTA (PILOTATA)
7 COMANDA INDIRECTA (PILOTATA) PRIN ANULAREAPRESIUNII
8 COMANDA PRIN AMPLIFICATOR
9 COMANDA PRIN AMPLIFICATOR, INDIRECTA
10COMANDA ALTERNATIVA
COMENZI COMBINATE1 COMANDA ELECTRICA, CU PILOT
PNEUMATIC
2 COMANDA ELECTRICA SAU PNEUMATICA
3 COMANDA ELECTRICA SAU MANUALA CUARC DE REVENIRE
4GENERALA: EXPLICAREA SIMBOLULUI SEFACE SEPARAT (IN SUBSOLUL PAGINII)
22
ALTE ECHIPAMENTE1 INSTRUMENT PENTRU MASURAREA
PRESIUNII
2 INSTRUMENT PENTRU MASURAREAPRESIUNII DIFERENTIALE
3 INDICATOR DE PRESIUNE
4 INSTRUMENT PENTRU MASURAREATEMPERATURII
5 INSTRUMENT PENTRU MASURAREADEBITULUI
6 INSTRUMENT PENTRU MASURAREAVOLUMELOR
7 COMUTATOR DE PRESIUNE, REGLABIL
SENZORI DE PROXIMITATE
23
1 SENZOR CU REFLEXIE
2 DIUZA, EMITATOR PENTRU BARIERA DE AER
3 DIUZA, RECEPTOR PENTRU BARIERA DEAER, CU SURSA DE ALIMENNTARE
4 DIUZA CU REACTIE DE PRESIUNE
5 SENZOR PNEUMATIC ACTIONAT DE MAGNETPERMANENT
6 SENZOR CU BARIERA DE AER
7 SENZOR ELECTRIC ACTIONAT DE MAGNETPERMANENT
AMPLIFICATOARE
24
1 AMPLIFICATOR
2 AMPLIFICATOR DE DEBIT
3 DISTRIBUITOR 3/2 CU AMPLIFICATOR
CONVERTOARE DE SEMNAL
1 ELECTRO-PNEUMATIC
2 PNEUMO-ELECTRIC (NESTANDARDIZAT)
3 PNEUMO-ELECTRIC
CONTOARE
1 NUMARATOR DE IMPULSURI CU RESET
25
PNEUMATIC SAU ELECTRIC2 NUMARATOR DE IMPULSURI CU
SCADERE
3 NUMARATOR DE IMPULSURI CUADUNARE SI SCADERE
4 NUMARATOR DE IMPULSURI CUADUNARE
MISCARI
1 MISCARE IN LINIE DREAPTA, IN DIRECTIA SAGETII
2 MISCARE IN LINIE DREAPTA, IN AMBELE DIRECTII
3 MISCARE IN LINIE DREAPTA, IN DIRECTIA SAGETII,LIMITATA
4 MISCARE IN LINIE DREAPTA, IN DIRECTIA SAGETII,LIMITATA, O SINGURA RECIPROCITATE
5 MISCARE IN LINIE DREAPTA, IN DIRECTIA SAGETII,LIMITATA, CONTINUA RECIPROCITATE
6 ROTATIE IN AMBELE SENSURI
7 ROTATIE INTR-UN SENS, LIMITATA
26
8 ROTATIE INTR-UN SENS
9 ROTATIE-CICLU CONTINUU
10 ROTATIE-UN SINGUR CICLU
11 ROTATII PE MINUT (FRECVENTA)
SIMBOLURI GENERALE
1 MANOMETRU (DIN 2481)
2 INSTRUMENT ELECTRIC (DIN 40716)
ELEMENTE DE COMANDA, LINII DE SEMNALIZARE SIOPERATII LOGICE PENTRU REPREZENTAREA
DIAGRAMELOR DE MISCARE1 PORNIRE ON
27
2 OPRIRE OFF
3 PORNIRE /OPRIRE ( ON / OFF)
4 PORNIRE AUTOMATA
5 STAREA DE COMUTARE SE MENTINE CIT TIMPBUTONUL ESTE APASAT
6 OPRIRE DE URGENTA (CULOARE ROSIE)
7 COMUTATOR DE CAPAT DE CURSA
8 COMUTATOR DE PRESIUNE
28
9 ELEMENT DE TIMP (TEMPORIZATOR)
10 CONDITIA SI
11 CONDITIA SAU
12 CONDITIA NU
13 RAMIFICARE
14 VINE DE LA O ALTA MASINA
15 MERGE LA O ALTA MASINA
1.6 Structura unei scheme pneumatice
29
Comanda executiei Elemente de executieCilindri pneumatici
MotoareIndicatori vizuali
Semnal de iesire Elemente de comandaDistribuitoare pneumatice
Semnal de procesare Elemente de procesareDistribuitoare pneumatice
Valve de sens unicValve de control a presiunii
TemporizatoareSemnal de intrare Elemente de intrare
Butoane de apasareValve cu rola
Comutatoare de proximitateBariere de aer
Alimentare cu aer comprimat Elemente de alimentare cu aer comprimat
CompresoareRezervoare
Regulatoare de presiune
Schema pneumatica este reprezentarea grafica a instalatiei pneumatice care echipeaza o
masina oarecare si are rolul de a facilita intelegerea functionarii masinii, in primul rand din punct
de vedere pneumatic.
Aparatele pneumatice si conexiunile dintre ele, precum si functiile pe care acestea le
indeplinesc sunt redate prin simboluri si notatii specifice, cuprinse si descrise in norme unanim
acceptate, numite standarde.
Schema pneumatica poate fi privita ca o structura formata din 5 niveluri (Fig.1.7), fiecare
etaj continand o anumita categorie de elemente pneumatice. Toate elementele din schema sunt
interconectate astfel incat sa realizeze functiile cerute de utilizator.
1 – Elementele care asigura alimentarea instalatiei cu energie pneumatica la parametri ceruti de
sistem: presiune, debit, filtare, ungere.
30
2 – Elementele de comanda, care permit dialogul om – masina: comenzi de pornire-oprire,
selectare pentru diferite functii sau moduri de lucru, etc. De obicei, toate aceste elemente sunt
grupate intr-un panou (tablou) de comanda, separat sau alipit instalatiei.
3 – Elementele de procesare: sunt echipamentele care asigura procesarea - interpretarea si
distribuirea - semnalelor primite in instalatie, atat a celor de comanda provenite de la tabloul de
comanda, cat si a celor de reactie, care sunt de obicei semnale ce ofera informatii despre starea
masinii si/sau a procesului tehnologic desfasurat.
Elementele de procesare prelucreaza toate aceste semnale fie unitar, fie in anumite combinatii,
realizand diferite functii logice: DA, NU, SI, SAU, NON SI, temporizare, memorie, etc.
4 – Elementele de comanda finala: sunt echipamente de distributie a energiei pneumatice si
reprezinta etajul din care semnalele de comanda sunt injectate direct elementelor de executie:
motoare liniare; rotative, oscilante, unitati de vidare, manipulatoare, etc.
5 – Elementele de executie (actuatoarele): sunt echipamente care convertesc energia de presiune a
agentului de lucru in energie mecanica pentru efectuarea de lucru mecanic.
Privita din alt unghi o schema pneumatica este formata din doua etaje: etajul de comanda si
cel de forta (executie). Pe structura din Fig.1.7, etajul de comanda cuprinde nivelele 1, 2 si 3, iar
etajul de executie cuprinde nivelele 4 si 5. Totusi, de multe ori este difícil de facut o separatie clara
intre cele doua etaje: de exemplu nivelul 1 (alimentare cu energie pneumatica) deserveste in egala
masura etajele de comanda si de executie.
Element de actionare (executie)
Element de comanda finala
Element de procesare (pregatire)
31
Element de comanda (intrare)
Element de alimentare
Fig.1.7 Structura schemei pneumatice a unei instalatii pneumatice.
In Fig.1.7 se arata structura unei scheme pneumatice a unei instalatii pneumatice:
Elementele de intrare sunt valvele actionate manual 1S1 si 1S2 si valva actionata mecanic
1S3;
Elementul de procesare este valva 1V1;
Elementul de comanda este valva de comanda directionala 1V2;
Elementul de actionare este cilindrul pneumatic 1 A.
1.7 Clasificarea schemelor pneumatice
Dupa tipul etajului de comanda:
a) schema pur pneumatica: semnalele de comanda sunt numai pneumatice;
b) schema electro-pneumatica: semnalele de comanda sunt electrice;
c) schema mixta: semnalele de comanda sunt si pneumatice si electrice.
Dupa tipul elementelor de comanda, schemele electro-pneumatice sunt de doua tipuri:
- comandate cu relee;
- comandate cu automate programabile/calculatoare de proces.
Dupa tipul conditiilor de functionare impuse de etajul de comanda:
32
a) scheme conduse dupa timp: intr-o anumita instalatie pneumatica, elementele de executie se
misca intr-o anumita ordine descrisa cu ajutorul unui instrument grafic numit CICLOGRAMA sau
DIAGRAMA DE MISCARE. Aceasta ordine de miscare este dictata de succesiunea semnalelor de
comanda de la etajul respectiv. In cazul schemei condusa dupa timp, fiecarui cilindru i se aloca
un timp necesar parcurgerii cursei, dupa care, fara a se verifica daca cilindrul “si-a facut treaba”,
este comandata urmatoarea miscare.
b) scheme conduse dupa spatiu; de aceasta data, un nou semnal de comanda este generat numai
dupa ce, in urma unei verificari, se confirma ca s-a executat corect miscarea sau procesul
precedent. Verificarile se fac de catre senzori (pentru cursele cilindrilor verificarile sunt facute de
senzori de pozitie sau proximitate care semnalizeaza cand cilindrul ajunge in pozitia ordonata).
c) scheme mixte: sunt cele mai des intalnite in practica si imbina avantajele oferite de tipurile
anterioare.
1.7.1 Ciclograma schemei pneumatice
Intelegerea functionarii unei instalatii actionata pneumatic este cu atat mai dificila cu cat
aceasta este mai complicata. Gradul de complexitate al unei scheme (instalatii) pneumatice nu este
dat intotdeauna de numarul de motoare, cat mai ales de legile dupa care aceasta se misca.
De obicei este relativ usor de urmarit functionarea unei instalatii avand cel mult doi
cilindri. Incepand cu al treilea, mai ales daca aceste elemente sunt ascunse vederii de alte organe ale
masinii sau carcase, intelegerea si observarea functionarii poate fi dificila sau chiar imposibila. In
aceasta situatie este necesar un instrument care sa descrie cinematica elementelor de executie
luand in considerare si interconditionarile impuse acestor elemente. Un astfel de instrument este
ciclograma, numita si diagrama de miscare, care este o reprezentare grafica, in coordonate spatiu-
timp a miscarilor executate de motoarele pneumatice (in speta a celor liniare).
1.7.2 Schita instalatiei
33
Schita instalatiei arata relatia dintre elementele de executie si elementele masinii unelte
(Fig.1.8). Actuatorii sunt reprezentati in orientarea corecta iar schita un trebuie sa fie prea
detaliata.
Fig.1.8 Schita instalatiei.
Diagrama secventelor de deplasare reprezinta pasii (secventele) de operare a elementeleor
de executie. Deplasarea este inregistrata in relatie cu pasii secventelor. Daca in sistem sunt
incorporate mai multi actuatori atunci ei se arata in acelasi mod unul sub altul. Legatura dintre ei
se observa comparand pasii.
34
Cilindrul 2A
Evacuare
Cilindrul 1ARidicare
Fig.1.9 Diagrama pasilor de deplasare.
In acest caz sunt doi cilindri 1A si 2A. Cilindrul 1A avanseaza in pasul 1, iar cilindrul 2A
avanseaza in pasul 2. Cilindrul 1A se retrage in pasul 3, iar cilindrul 2A se retrage in pasul 4. Pasul
5 este echivalent cu pasul 1.
Deplasarea actuatorilor se poate reprezenta si in functie de timp (Fig.1.10).
Fig.1.10 Deplasarea actuatorilor in functie de timp.
In Fig.1.11 se arata diagrama de stare a elementelor de comanda (1V pentru cilindrul 1A si
2V pentru cilindrul 2A) si starea senzorului 1S1 de la capat de cursa in pozitia retras a cilindrului
1A, in functie de timp. Timpul de comutare nu este luat in consideratie.
35
sus
jos
avansare
retragere
Deplasare Pasi
sus
jos
avansare
retragere
Timp t
Fig.1.11 Diagrama de stare a elementelor de comanda.
In Fig.1.12 se arata diagrama de functionare a instalatiei care este o combinatie intre
diagrama de miscare si cea de comanda.
Fig.1.12 Diagrama de functionare.
36
deschis
inchis
deschis
inchis
deschis
inchis
Starea Pasii
In afara liniilor de functionare in diagrame se arata si liniile de semnale. Punctul in care un
element de semnalizare este activat se indica printr-un punct ingrosat. Din acest punct pleaca o
sageata care indica efectul produs de respectivul element activat.
Fig.1.13 Reprezentarea liniilor de semnale.
In Fig.1.14 se arata reprezentarea elementelor de intrare actionate manual si mecanic.
ON/START OFF/STOP ON/OFF Inchideri succesive rapide
Element de intrare actionat mecanic
Fig.1.14 Reprezentarea elementelor de intrare actionate manual si mecanic.
In Fig.1.15 se prezinta diagrama de deplasare – pasi cu linii de semnal.
37
Linii de semnal
Linii de ramificatii
Conditia SAU
Conditia SI
Fig.1.15 Diagrama de deplasare-pasi cu linii de semnal.
Diagrama din Fig.1.15 ilustreaza urmatoarele secvente:
- daca comutatorul 2S1 este activat si butonul 1S1 este apasat de operator (s-au indeplinit
conditiile de start), tija cilindrului 1A avanseaza;
- cand cilindrul 1A atinge pozitia de capat de cursa inainte, comutatorul 1S3 este activat si
tija cilindrului 2A avanseaza;
- cand cilindrul 2A atinge pozitia de capat de cursa inainte si comutatorul 2S2 este activat
tija cilindrului 1A se retrage;
- cand cilindrul 1A atinge pozitia de capat de cursa retragere comutatorul 1S2 este activat si
tija cilindrului 2A se retrage;
- cand cilindrul 2A atinge pozitia de capat retragere comutatorul 2S1 este activat si se atinge
din nou pozitia initiala.
Pentru a avea o imagine mai clara asupra functionarii elementelor de executie se recurge la o
reprezentare sintetizata a functionarii schemei, ce poate fi numita legea de miscare a instalatiei.
Astfel cilindrii sunt denumiti 1A, 2A, miscarea de avans este reprezentata cu semnul plus (+) iar
de retragere cu semnul minus (-).
Secventele: 1A+2A+2A-1A-, se citesc astfel: cilindrul 1A avanseaza, cilindrul 2A avanseaza,
cilindrul 2A se retrage, cilindrul 1A se retrage.
38
Secventele simultane se scriu vertical: 1A+ 2A+ 2A-
1A-
unde avansul cilindrului 2A si retragerea cilindrului 1A sunt simultane.
In Fig.1.16 se arata schema de functionare a instalatiei de nituire din Fig.1.17.
Fig.1.16 Diagrama de functionare a instalatiei de nituire.
39
de la pasul 4
la pasul 1
Fig.1.17 Schema instalatiei de nituire.
Diagrama din Fig.1.17 ilustreaza urmatoarele secvente;
- cilindrul de strangere 1A avanseaza (1A+) si se activeaza comutatorul 1S2;
- comutatorul 1S2 initiaza avansarea cilindrului 2A (2A+) care este procesul de nituire;
- cilindrul de nituire 2A atinge capatul de cursa si activeaza comutatorul 2S2, care initiaza
retragerea cilindrului de nituire 2A (2A-);
- la atingerea capatului de cursa comutatorul 2S1 este activat si initiaza retragerea cilindrului de
strangere 1A (1A-);
- retragerea completa a cilindrului 1A este indicata prin limitatorul 1S1 si se ating conditiile
cerute pentru inceperea unui nou ciclu.
40
Exemple de utilizare a cilindrilor pneumatici
Ex.1 Comanda directa a unui cilindru cu simpla actiune
In Fig.1.18 este prezentat un cilindru cu simpla actiune care trebuie sa stranga o piesa in
momentul apasarii unui buton. Cand butonul este eliberat tija cilindrului se retrage.
Fig.1.18 Comanda directa unui cilindru cu simpla actiune.
41
Fig.1.19 Schema actionarii directe a unui cilindru
cu simpla actiune.
Valva de comanda a unui cilindru cu simpla actiune
este de tipul 3/2 cu actiune manuala 1S. La apasarea
butonului valvei 1S se comuta pozitia distribuitorului si
aerul va trece prin orificiul 12 la cilindrul 1A si
pistonul se deplaseaza spre dreapta.
La eliberarea butonului 1S, se revine in pozitia initiala
si pistonul se retrage sub actiunea resortului, aerul
fiind evacuat in atmosfera prin orificiul 3.
OZ este unitate de alimentare cu aer comprimat iar
OS este valva de start.
Ex.2 Comanda directa a unui clindru cu dubla actiune
In Fig.1.20 se arata un cilindru cu dubla actiune 1 A actionat de valva cu buton 1S. Se
folosesc doua valve directionale 5/2 si 4/2. In pozitia initiala valva este neactivata si aerul este
trimis in partea dreapta a pistonului in pozitia retras.
La apasarea butonului 1S, aerul trece prin orificiul 1-4 si pistonul 1A avanseaza. Aerul
din dreapta pistonului este evacuat prin orificiile 2-3. La eliberarea butonului valva trece in
pozitia initiala si pistonul se retrage, aerul din cilindru fiind evacuat prin orificiul 5.
42
Fig.1.20 Schema pneumatica.
Ex.3 Comanda indirecta a unui cilindru cu simpla actiune
Cilindrii cu dimensiuni mai mari necesita un debit mai mare de aer. Va fi nevoie de un
element de comanda cu un debit mai mare. Daca comanda manuala nu este suficienta este
necesara o actionare indirecta comandata de o valva mai mica. In pozitia initiala pistonul este
retras si aerul este evacuat in atmosfera prin orificiul 2-3 de la valva de comanda 1V. La apasarea
butonului 1S este activata valva 1V si pistonul avanseaza pana se elibereaza butonul si valva 1V
revine in pozitia initiala (Fig.1.21).
43
Fig.1.21 Comanda indirecta a unui cilindru cu simpla actiune.Ex.4 Comanda indirecta a unui cilindru cu dubla actiune
Un cilindru de diametru 25 mm este actionat de buton si revine in pozitia initiala la
eliberarea butonului. Valva 1S furnizeaza un semnal la orificiul 14 al valvei 1V care comuta si
pistonul avanseaza. La eliberarea butonului valva 1V revine in pozitia initiala si pistonul se
retrage.
44
Fig.1.22 Comanda indirecta a unui cilindru cu dubla actiune.
45