./1(Y:J1A--1(IAC/.. 'LíC
ČESKÉ VYSOKÉ UČENí TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta strojní
Úvod do pneumatiky Učebnice
FESTO Didactic
Postgraduálni studium
FE STo Dídactíc
1989
Ediční středisko ČVUT, Praha 6, Zikova 4 •
GESKÉ VYSOKÉ UGENí TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta strojní
,
Uvod do pneumatiky Učebnice
FESTO Didactic
Postgraduální studium
HS TO Oidactíc
1989
Ediční středisko ČVUT, Praha 6, Zikova 4
- 1 Předmluva
Tato učebnice vznikla jako souhrn učební látky základního semináře Festo "Úvod do pneumatik)l". Během mnohaletého pořádání seminářů l5e učební látka rozrostla až do předkládaného rozsahu; obsah, osnow a výklad jsou stejné jako v semináři. Pro jednoduchost a srozumitelnost nejširšímu okruhu zájemců je v tomto novém rozšířeném vydání omezen teoretický aparát na nezbytné minimum. Učebnici
studovat i samostatně, bez účasti na semináři. při principů pneumatických pracovních (silových) a řídících 'Prvků kladen na obecné vzájemné souvislosti. Poměrně značná po-
lze v
výkladu funkčních byl zvýšený důraz
zásadě
zornost je věnována výrobě a úpravě tlakového vzduchu, nebo! zanedbání této problematiky bývá často zdrojem obtíží a chyb v činnosti pneumatických zaří zení. Výklad odpovídá
současnému
stavu rozvoje pneumatiky; bylo však nutné
se omezit pouze na to nejpodstatnější. Učebnice umožňuje získat širokou základnu znalostí z pneumatiky pro další "speciální" nadstavbu. Předmluw
k 2., 3. a 4. vydání
Ohlas na oddělené
od
rozšířené
čistě
1. vydání ukázal zájem o podrobný popis a ilustrace,
technického provedení.
Do 1. vydání se vloudily také chyby.
Děkujeme
proto touto cestou všem za připomínky, upozornění a náměty ke zlepšení, které pomohly dále zkvalitnit text. Současně prosíme znovu o 'další připomínky a náměty ke Zlepšení. Autoři
- 2 Předmluva
k 5. vydání
Velký zájem o učebnici vedl k jejímu 5. vydání, které bylo nově koncipováno a částečně přepracováno. Pro všechny fyzikální veličiny jsou ve výpoč důsledně
tech i
používány jednotky podle mezinárodní soustavy SI, což odpovídá
novelizovaným ISO normám.
který vedl k novým rozšířeny
úlohy a
principům
příklady
Dále byl respektován další vývoj pneumatiky, a k dalším speciálním aplikacím.
všem za
byly
z praxe a zejména byly využity zkušenosti z výuky,
na jejichž základě byly provedeny částečné se nacházely i v předchozích vydáních. Děkujeme
Rovněž
četné připomínky
změny, příp. přesuny příkladů,
a budeme
wěčni
za další
které
připomínky
ne bo ná mě ty ke zlepšení. Autoři
Po zn. překladatelů:
Jednotky fyzikálních vídají
pochopitelně
pneumatických
veličin
podle mezinárodní
měrové
soustavy SI odpo-
i platným CSN. při používání grafických značek pro prvky
mechanismů
a řídících systémů jsou rozdíly mezi normami ISO
a CSN nepodstatné a vzhledem ke stáří platné CSN 01 37 22 (z r. 1976) jsme
se drželi
značení
upozorňujeme.
·originálního textu dle ISO, na
případné podstatnější
V použité terminologii jsme vycházeli z CSN 01 37 22.
rozdíly
- 3OBSAH
1.
str.
Úvod
9
1. 1.
9 9
vývoj pneumatiky jako oboru 1.2. Vlastnosti stlačeného vzduchu
1.3. Hospodárnost pneumatických 1.4. Fyzikální i'áklady 1.4. 1 Stlačitelnost vzduchu 1.4.2
Změna
objemu
zařízení
při změně
16 19 t eploty
1.•4.3 Stavová rovnice pro plyny 2.
3.
4.
Výroba
stlačeného
11
vzduchu
20
24 25
2.1. výrobní zařízení 2.2. Druhy kompresorů 2.2.1 pístové kompresory 2.2.2 Turbokompresory
25 25 26 29
2.3. Kritéria pro volbu kompre.soru 2.3.1 Dodávané množství vzduchu 2.3.2 Tlak 2.3.3 Pohon kompresorů 2.3.4 Regulace kompr esorů 2.3.5 Chlazení 2.3.6 Umístění 2.3.7 Vzdušník
31 31 31 32 33 36
Rozvod
stlačeného
vzduchu
36 36 39
3.1. Dimensování potrubí 3.2. Provedení a umístění potrubní rozvodné sítě 3.3. Materiál potrubí rozvodné sítě 3.3.1 Hlavní potrubí 3.3.2 Rozvodné potrubí k pneumatickým zařízením
39
3.4. Po trubní spoje 3.4.1 Spojování trubek 3.4. 2 Potrubní spojky 3.4.3 Spojování hadic
45 45 46 46
Úprava tlakového vzduchu
47
4. 1.
Znečištění
vzduchu
42 44 44 44
47
- 44.2. Vzduchový čistič (filtr) s redukčním ventilem 4.3. Redukční ventily 4.3.1 Redukční ventil s odfukem do atmosféry 4.3.2 Redukční ventil bez odfuku do atmosféry 4.4. Rozprašovač oleje 4.4.1 Cinnost rozprašovače oleje 4.5. Jednotka pro úpravu vzduchu 4.5.1 Údržba jednotky 4.5.2 Prutokové parametry jednotky 5.
Pneumatické motory
63
Přímočaré
63 63 65
5.1.
pneumotory
5.1.1 Jednočinné přímočaré pneumotory 5.1.2 Dvojčinné přímočaré pneumotory 5.1.3 Zvláštní provedení dvojčinn~ch přímočarých pneumotoru 5. 1.4 Značky pro zvláštní provedení pneumotorU
!
5.2. Způsoby upevnění 5.3. Provedení (konstrukce) přímočarých pístových pneumotoru 5.4. Výpočet přímočarých pístových pneumotorU 5.4.1 Síla vyvozená na píst 5.4.2 Zdvih pístu 5.4.3 Rychlost pohybu pístu 5.4.4 5.5. 6.
52 56 56 56 56 58 59 61 61
Spotřeba
Rotační
Funkční
vzduchu pneumotory
jednotky
6.1. pístové pneumotory se zabudovaným
67 73 74 75 78 78 84 84 84 86 89
řídícím
rozvaděčem
6.2. Pneumaticko hydraulické jednotky 6.2.1 Pneumaticko hydraulické převodníky 6.2.2 Pneumatické multiplikátory 6.2.3 Pneumaticko hydraulické posuvové jednotky 6.2.4 Pneumaticko hydraulická posuvová jednotka s rotačním náhonem 6.2.5 Pneumaticko hydraulická jednotka s odstraňováním třísek po Obrábění 6.3. Krokové (taktovací) podávací zařízení 6.4. O točný upínací stul
89 89 90 90
91 93 94 95 96
1
- 5 6.5. Kleštinová upínka 6.6. 7.
Dopravní
Rozváděče
stůl
100
se vzduchovým
polštářem
a ventily
103
7.1. Obecně 7.2.
103
Rozváděče
103
7.2. I Znázornění rozváděčů
103
7.2.2 Ovládání
rozváděčů
7.2.3 Konstrukce 7.2.4
Ventilové
106
rozváděčů
108
rozváděče
108
7.2.5 Soupátkové rozváděče 7.2.6 7.3.
Průtočné
parametry
116
rozváděčů
Ventilová hrad La 7.3.1
126
Jednosměrný
ventil
126 126
7.3.3 Skrtící ventil s jednosměrným ventilem
128
Odlehčovací
ventil
131
Ventil logické funkce "a" 7.4. Tlakové ventily 7.3.5
7.4. I
Rédukční
133 134
ventily
134
7.4.2 Omezovací ventily 7.4.3
Ventily
Prvky pro
řízené
135
tlakem
135
řízení průtoku
136
Uzavírací ventily 7.7. Kombinace rozváděčů 7.6.
7.8. 8.
137 137
Programový automat
149
čidla
153
Bezdotyková
Vzduchové hradlo 8.2. Reflexní tryska 8.1.
9.
126
7.3.2 Ventil logické funkce "nebo" 7.3.4
7.5.
101
153 156
8.3.
Dorazová tryska
159
8.4.
Zesilovač
162
Převod
tlaku
pneumatického signálu na e lektrický
9. I. Pneumaticko-elektrický
převodník
Pneumaticko-elektrický
převodník
9.2.
164 164
- ochrana
165
10. Symbolika pro kreslení pneumatických sche mat
167
II. Základní zapojení
179
ll.l. Ovládání
jednočinného
pneumotoru
179
- 6 11.2. Ovládání dvojčinného pneumotoru
179
11.3. Ovládání s ventilem logické funkce ''nebo''
180
11.4. Ovládání rychlosti pohybu pístu jednočinného 181
pneumotoru
11.5. Ovládání rychlosti pohybu pístu dvojčinného 183
pneumotoru
11.6. Zvýšení rychlosti pohybu pístu jednočinných a dvojčinných pneumotorů
183
"0"
184
Nepřímé ovládání jednočinného pneumotoru
185
II. 7. Ovládání pomocí ventilu logické funkce 11.8.
12. Příklady z praxe
185
12.1. Úloha.:
Upínání obrobku
185
12.2. Úloha:
Rozdělování beden
186
12.3. Úloha:
Ovládání dávkovače
187
12.4. Úloha: Odebírání vzorků z licí pánve
188
12.5. Úloha:
Nýtování desek
189
12.6. Úloha:
Rozdělování kuliček
ze zásobníku
12.7. Úloha: Přípravek pro lepení plastů 12.8. Úloha:
Ražení stupnice pravítka
190 190
193
12.9. Úloha: Kontrola polohy víčka na dopravníku
194
12.10. Úloha: Odebírání dřevěných desek
195
Seznam literatury
197
--------------------------------~.
- 91.
Úvod
1.1
VÝVOj pnewnatiky jako oboru Stlačený
člověk
si z
vzduch je prokazatelně jednou z nejstarších forem energie, kterou znal a využíval ke zvýšení své fyzické výkonnosti. Vzduch jako médium
člověk uvědomoval
prvních
pracovního
před
již
zaručených
dochovaných prostředku
tisíci lety a pokoušel se ho i využít k práci. Jedna
Řeku
je o
stlačeného
zpráv o využití
Ktesibiovi, který
před
více než 2000 lety posta-
vil pneumatický prak (katapult). Jedna z prvních knih o použití zařízení,
pOháněných
Řeků;
starých
ohřátým
stlačeného
letopočtu.
chu jako nositeli energie pochází z 1. století našeho sy
vzduchu jako vzdu-
Obsahuje popi-
vzduchem. Také výraz "pneuma" pochází od
znamenal dech, vítr, resp. ve filosofii také duši. Z tohoto slova
pak byl odvozen termín "pneumatika" pro obor, zabývající se projevy a pohybem vzdušniny, resp. procesy, které ve vědomosti
Základní
vzdušnině
probíhají.
patří
z pneumatiky sice
k nejstarším znalostem lidstw,
trvalo však celá staletí, prakticky až do minulého století, než byly systematicky prozkoumány její základy. lze
hovořit
o
průmyslové
aplikaci pneumatiky ve
notlivé starší aplikace (vzduchové brzdy). K
přibližně
A teprve
např.
od 50. let tohoto století
výrobě,
v hornictví, stavebnictví a
celosvětovému
průmyslovému
způsobenou
železniční dopravě
uplatnění
dochází teprve v pOSledních desetiletích, mimo jiné jako matizace a racionalizace
i když jsou známy jed-
technologických proc esU.
pneumatiky však
důsledek zavádění
Přes
počáteční
auto-
nedůvěru,
většinou
neznalostí nebo nedostatečn ým vzděláním, se aplikační oblast pneumatiky s tále rozšiřuje . . V současnosti moderní průmys lové provozy si prakticky nelze zařízení
se
představit
úspěšně
bez
využívají v
využívání
stlačeného
vzduchu a pneumatická
nejrůznějších průmyslových odvětvích.
1.2 Vlastnosti stlačeného vzduchu
Rychlý rozvoj a praktické
uplatnění
pneumatiky v
poměrně
krátkém
časo
vém období vyplynul mimo jiné ze skutečnosti, že mnohé problémy automatizace lze řešit nejjednodušeji a nejhospodárněji právě s využitím pneumatiky. Jaké
vlastnosti
jsou základem
přitažlivosti
praktického
využívání
stlačeného
vzduchu? Dostupnost:
Vzduch je k dispozici v neomezeném množství prakticky všude.
Doprava:
Stlačený
vzduch lze potrubím dopravovat snadno i na
lenosti, není nutné žádné
zpětné
vedení.
větší
vzdá-
- 10 -
Akumulace:
vyrábějící stlačený
Kompresor tržitě,
nebol:
stlačený
Navíc ho lze Stlačený
Teplota:
v
nádobě
vzduch lze akumulovat v tlakové
přepravovat.
tlakových nádobách (lahvích)
vzduch není citlivý ke
bezpečné
kou
nepře
vzduch nemusí pracovat
činnosti
změnám
teploty, což je záru-
zařízení
pneumatických
i
při
extrém-
ních teplotních podmínkách. Bezpečnost
proti výbuchu:
stlačeného
Použiti
nepřináší nebezpečí
vzduchu
výbuchu a po-
žáru. Proto nejsou ani nutná nákladná ochranná
opatření
proti
výbuchu. Čistota:
Stlačený
vzduch neobsahuje žádné škodliviny a proto nedochá-
zneč i štování
zí ke
prvků
pneumatických
při
okolí a
jeho unikání do okolí
zařízení
nebo z
chu ap. To je výhodné pro použití vozpracujícím, textilním a Jednoduchost:
při činnosti
netěsných rozvodů
např.
vzdu-
potravinářském, dře
v
kožedělném průmyslu. konstrukčně
Pracovní výkonové prvky jsou
jednoduché a proto
vycházejí i levné. Stlačený
vzduch je velmi rychlé pracovní médium, umožňují cí dosahovat vysokých pracovních rychlostí. (Rychlost pohybu
Rychlost:
pístu pneumatických
motorů
je 1 až 2 ml s).
kiditelnost:
Rychlosti a síly pneumatických rozsahu.
Přetižitelnost:
Přetížení
pečné
Pro
přesnější
zařízení
pneumatických
činnosti
vede k zastavení jejich proti
prvků
řiditelné
jsou
(zejména
ve velkém
pracovníCh
prvků)
bez poškození. Jsou tedy bez-
přetížení.
vymezení
aplikační
oblasti pneumatiky je nutné se sezná-
mit i s negativními vlastnostmi. Úprava:
Úpravě
stlačeného
věnovat
zvýšenou pozor-
odstraněny nečistoty
a vlhkost, ktere
vzduchu je nutné
nost. Zejména musí být
by jinak způsobovaly zvýšené opotřebení Stlačitelnost:
Stlačený
vzduch
neumožňuje
pohybu pístu pneumatických
dosáhnout
pneumatických konstantní
prvků.
rychlost
motorů.
Dosažitelná síla:
Mez
hospodárně
dosažitelné síly
pneumotorů při provozně
používa
ném tlaku 700 kPa je v závislosti na celkovém zdvihu a rych losU pístu v rozmezí 20 000 až 30 000 N.
---------------------------------------------------, - II Hlučnost:
při
činnosti
zařízení
pneumatických
při
odfuku
vzduchu
do
okolí vzniká nepříjemný hluk.
Tento problém je v současnosti
částečně
nově
vyřešen
používáním
vyvinutých
materiálů
tlu-
mících zvuk. Tlakový vzduch je relativně drahý nosič energie. Vysoké
Náklady:
vynaložené
na
energii
jsou
náklady
však zase kompenzovány nízkou
cenou a velkou výkonností prvků (např. vysokým počtem pracovních taktů). 1.3 Hospodárnost pneumatických zařízení
Jedním
z důsledků mechanizace, automatizace a robotizace je nahrazení
fyzické síly člověka využíváním různých druhů energie; jednou z nich je energie stlačeného vzduchu. Příklady: Manipulace
s
různými
břemeny,
materiálem,
polotovary,
ovládání
pák, dopravy dÍlů ap. Stlačený vzduch
tuje řadu
je sice dražší nosič energie, na druhé straně však poskyvýhod. Velké náklady vyžaduje výroba a akumulace stlačeného vzdu-
chu, jeho rozvod ke strojům a zařízením. To často svádí k názoru, že použití pneumatických zařízení je spojeno s vynaložením vysokých nákladů. Do úvah
o hospodárnosti je však nezbytné zahrnout nejen výdaje na energii, ale je nezbyt-
né kalkulovat veškeré vynaložené náklady. při podrobnější analýze se totiž ukazuje, že náklady na energii ve srovnání s pořizovacími náklady, se mzda mi, s náklady na Údržbu, opravy ap. jsou relativně tak nízké, že nakonec nehrají podstatnou roli. Jak je energie stlačeného vzduchu drahá naznačí tento příklad: Pro závod s přibližně 600 nice s dvěma kompresory, ními
čerpadly,
zaměstnanci
byla pořízena
tlakovou nádobou (vzdušníkem),
ventilátorem,
rozvodem
chladicí
vody,
kompresorová stachladicí věží, vod-
elektrickým
obvodem
a potrubním rozvodem chladicí vody, elektrickým obvodem a potrubním rozvodem
tlakového
vzduchu.
Celkové
pořizovací
náklady těchto zařízení dosa-
hují částky přibližně 200 000 ,- DM. Pro výpočty budeme uvažovat dobu 1 roku. Výpočet investičních nákladU:
Odpisy (amortizace)
26 000,- DM
Náklady na zastavěnou plochu
10 000,- DM
Stálé náklady za rok
36 000,- DM
- 12 Během roku bylo zaznamenáno 3 003 provozních hodin kompresoru,
z toho
bylo 2 231 hodin v normálním provozu, 772 hodin v chodu naprázdno (kompre sory byly denně průměrně v provozu 12 hodin) Výpočet pnlběžných provozních nákladů za role
Náklady na elektrickou energii při plném vytížení kompresorů
(2 231 h)
13 400,- DM
Náklady na elektrickou energii při chodu kompresorů naprázdno (772 h)
090,- DM
Spotřeba oleje (170 l)
270, - DM
3 Chladicí voda (303 m )
1 70,- DM
Údržba
6 750,- DM
Opravy
1 000,- DM
Celkem
22680,- DM
Celkové roční náklady: Stá lé náklady za rok
36 000,- DM
PrŮběžné roční provozní náklady
22 680,- DM
Celkem
58680,- DM
Výkon kompresorů:
Za hodinu nasají kompresory 1 040 m
3
vzduchu.
při 2 231
hodinách provo-
zu tedy nasají za " dobu jednoho roku 3 3 2231 h x 1 040 m / h = 2320000 m vzduchu. Cena 1 m 3 vzduchu: 58 600,- DM
:
2320 000 m
3
= 0,025 DM/ m
3
Tedy při
sorů
12U hodinovém denním provozu a při 75 %ním vytížení kompre3 vychází cena I m nasátého vzduchu přibližnč 0,025 DM.
V případě kompresorové stanice s nepřetržitým provozem (nepřetržitý pro-
voz závodu, dlouhodobé zkoušky, sorů
odstraňování netěsnostÍ) s vytížením
kompre
na 75 % při zaznamenaných 6 000 pracovních hodinách by byla doba plné-
ho vytížení 4 500 h a doba chodu naprázdno 1 500 h.
'I
- 13 -
Výpočet celkových ročních nlÍld.adů pro
tento
případ:
Stálé náklady za rok
36 000,- DM
Náklady na elektrickou energii při plném vytížení kompresorů (4 500 h)
26800, - DM
Náklady na elektrickou energii při chodu kompresorů naprázdno (l 500 h)
2 180, - DM
Spotřeba oleje (340 l)
540, - DM
Spotřeba
340,- DM
3 chladicí vody (600 m )
Údržba
6 750,- DM
Opravy
2 000,- DM
Celkem
74 610,- DM
Výkon kompresoru: Za I h nasají kompresory I 040 m
3
vzduchu.
při
4 500 hodinách plného
pracovního vytížení kompresory nasají za dobu jednoho roku celkem 3 3 4500 h x I 040 m / h = 4680000 vzduchu.
m
Cena 1 m
3
vzduchu:
746/0,- DM :
4680 000 m
Při nepřetržitém
1 m
3
3
= 0,016 DM/ m 3
provozu a vytížení kompresorů na
75 % kl esla cena .
.•
nasateho vzduchu na cca 0,016 DM.
Průměrné
náklady na
0,01 až 0,03 DM.
stlačení 1 m 3
vzduchu na tlak 600 kPa vycházejí
- 14 -
Jakou práci lze vykonat s
m
3
vzduchu?
Příklad:
pístový pneumatický motor s průměrem válce 35 mm zdvíhá balíky o tíze 200 N (20 kp), další pneumotor se stejnými rozměry (průměr válce 35 mm)
je
přesouvá na dopravník.
Obr. 1 Příklad poUŽití
při tlaku
vzduchu 600 kPa vzniká na pístnici síla 520 N (52 kp).
Zdvih pístu 1. pneumotoru = 400 mm Zdvih pístu 2. pneumotoru = 200 m Oba
pneumotory dohromady spotřebují pro
jeden dvojzdvih (nahoru - dolů,
resp.
dopředu
3
- dozadu) 8 I vzduchu. S 1 m
přesunout na dopravník celkem Příklad
drahou
125 balíků.
ilustruje, jak využ itírr.
"lidskou" energii.
Stlačený
neba monotonní lidskou práCi.
vzduchu lze tedy zdvihnout a
energie vzduch
stlačeného
přebírá
vzduchu lze nahradit
především
těžkou
tělesnou
- 15 zařízení
Náklady na provoz pneumatických důsledku případných netěsnosti
netěsností v
stlačeného
rozvodné síti
mají za následek podstatné zvýšení
značně
však mohou
nákladů.
vzrůst v
vzduchu. Již malé
Diagram na obr. 2 umož-
ňuje určit ru
ztrátové množství vzduchu v závislosti na průřezu výtokového otvoa na tlaku.
2
600 kPa
1
I
I
I
I
m'/min
t
I
ztrátový objemový
I
průtok
I
I
I I
I
I
I
11/
I
I
I
I
I
I
I
jl'
I
,
1/
1/ Y /. V'
I I I
j,;'
......
.J
[....-1"
l#f I I
I
! 2
5
I
I I
1b
3 3,5
/
IV
I
I...... 200 kPa Vi
V
1
I
!
I
: I
I I
I
,
:
120
I
I
i
I
I I 15
25
I
I 30
35
,
5
6
výtokového otvoru
ztrátového
mm'4o
..
I
výtokového otvoru
4
I
1/
/
l.---'í
I
I
./
[7' 1
17--:
průměr určení
i ~
400 kPa
/r
I
I
i
I
I
I
I I I
~ 1/
průřez
I
i
A
7!
/ 1/
A
: /
I
I
'/
1
I
netěsnosti
:
I
I
I
Diagram pro
I
I
T
Obr. 2
1
I
I
,
1
I
I
0,1
I
Y /1
1
I
I
T
0,5 0,4 0,3 0,2
I
I
I
1
:
I
I
1,5
I
I I
I 1
mm
I I
7
..
množství vzduchu výtokem
otvorem
- 16 příklad
a):
Otvorem o průměru 3,5 mm vytéká při tlaku 600 kPa množství 0,5 m 3/ min.
(obr. 2). Za hodinu je celkový ztrátový výtok 30 m 3 vzduchu. Příklad
b):
Uvolněním
těsnění
vřetena
ucpávky vznikla na obvodu štěrbina
20 mm prstencová
ventilu o
0,06 mm. Ztráty výtokem touto
průměru
štěrbinou
odpo-
vídají ztrátám výtokem kruhovým otvorem o průměru 2 mm. Potom při pře tlaku 600 kPa je ztrátový průtok asi 0,2 m 3/min., tj. 12 m 3!h. přitom vzduch době,
uniká i v
kdy zarlzení není v provozu, takže celková denní ztráta v případě nepřetržitého provozu je 288 m 3• Při výrobní ceně 0,02 DM/ m 3 nás přijde jen tato jedna netěsnost denně na 5,76 DM. Příklad ilustruje, jak peČlivé odstraňování netěsností
zvyšuje hospodárnost.
1.4 Fyzikální základy
Povrch
Země
s měsí plynů
je obklopen vrstvou vzduchu, který je
se slože-
ním dusík
přibližně 78 %
objemu
kyslík přibližně 21 % obje mu. Zbývající 1 % je tvořen oxidem
uhličitým,
argonem, vodíkem, heliem, kryptone m
a xenonem. K
chápání zákonitostí chování vzduchu je nutné
a
určující
V
současné době
veličin
fyzikální
veličiny
technické
měrové
vých soustav.
a jejich jednotky v užívaných
se prakticky
v mezinárodní
připomenout
celosvětově
měrové soustavě
SI.
používá Dříve
měrových
vyjádření
se však
podstatné
soustavá ch.
všech fyzikálníc h
hodně
soustavy a proto je dále uvedeno srovnání obou
používalo tzv. těchto měro
- 17 Základní jednotky: Veličina
Označení
délka
Jednotky a jejich značení Soustava SI Technická soustava
metr
hmotnost
m
m
kilogram
m
metr kg
kp •
s
2
m čas
t
sekunda
teplota
T
Kelvin
K
stupeň Celsia
intenzita el. proudu
I
ampér
A
amper
svítivost
I
Kandela
molární množství
n
mol
s
s
sekunda
°c
A
cd
mol
Odvozené jednotky: Veličina
Označení
Jednotky a jejich značení Soustava SI Technická sousta \Xl
síla
F
newton
plocha
A
metr čtvereční
kilopond
N
metr čtvereční
2
m2
m objem
V
metr krychlový
metr krychlový
m3
3
m průtok
objemový
3 (m Is)
tlak
Pascal
3 (m Is) Pa
Pa = I Nlm
atmosféra 2
1 bar = laS Pa = 2 = 10 kpa = 0, I MPa
Vazba mezi mezinárodní a technikou soustavou Newtonův
zákon :
Síla = hmotnost x zrychlení F
tíhové zrychlení
g
kp
= m . a, kde za a dosadíme 2 = 9,81 mls
at
- 18 Pro uvedené veličiny platí mezi oběma měrovými soustavami tyto převodn í vztahy:
síla
kp.s
I
hmotnost
kg = 9,81
2
m
I kp = 9,81 N Pro přibližné výpočty lze použít
I kp teplota
= 10 N
rozd íl teplot: I nulová teplota:
tlak
oe oOe
= I K
(Kelvin)
= 273 K (Kelvin)
vedle již uvedených jednotek (Pa v SI soustavě a at v technické soustavě)
ty
často používaly další jednotky. Pro úplnost uvedeme
se
nejvýznamnější:
1.
atmosféra, at (absolutní tlak v technické soustavě)
2.
Pascal, Pa (absolutní tlak v soustavě SI) 2 I Pa = I N/ m = IO-~ bar 2 1 bar = lOS N/m = 105 Pa = 1,02 at
3.
fyzikální
atmosféra,
atm
(absolutní
tÍak
v
tzv.
fyzikální
měrové soustavě)
I atm
4.
=
1,033 at
1,013 bar
=
101,3 kPa
mm vodního sloupce, mm v.s. ZO 000 mm v.s.
5.
=
=
I at = 0,981 bar = 98, I kPa
mm rtutového sloupce, mm Hg (odpovídá jednot ce tlaku torr) I mm Hg
I at =
=
I torr
736 torr, 100 kPa (I bar) =
750 torr
Protože na povrchu Ze mě působí všude atmosférický n evnímáme ho a považujeme ho za vztažnou hodnotu.
tlak ,
- 19 Odchylku od tohoto atmosférického tlaku p t oznacu]eme jako a m přetlak + Pe nebo podtlak - Pe' Obr. 3 objasňuje tyto pojmy:
kPa
+p,
absolutní tlak
atmosférický tlak p t a m
přetlak
Pabs
r- - - - - - - - - - - - - - - - - l - - - - - - - -p,
--
podtlak
O~-----~------L--------
A tmosférický tlak na povrchu
Země není
se s nadmořskou výškou a s počasím.
Rozsah
ve všech místech stejný,
mění
tlaku od nulového absolutního
tlaku do této mírně proměnné hodnoty atmosférického tlaku Patm se nazývá podtlak (- Pe)' oblast tlaku nad hodnotou Patm se nazývá přetlak (+ Pe)' Absolutní tlak Pabs je pak součtem tlaků - Pe a + Pe' V praxi se však používají přístroje, které ukazují pauze přetlak Pe nebo podtlak - Pe' Hodnota absolutního
tlaku je pak oproti ukazované hodnotě přibližně o 100 kPa vyšší (Patm = 100 kPa). Pomocí uvedených veličin lze nyní vyložit nejdůležitější fyzikální vlastnosti vzduchu.
1.4.' Stlačitelnost vzduchu Vzduch podobně jako všechny plyny nemá stálý tvar, tj. přijímá tvar svého okolí. Lze ho stlačovat (komprese), resp. má snahu se rozpínat (expanse). Tyto jevy při konstantní teplotě popisuje Boyle - Marriottův zákon: objem plynu v uzavřeném prostoru
je při konstantní teplotě nepřímo úměrný absolutnímu tla-
ku, resp. součin absolutního tlaku a objemu určitého množství plynu je konstantní:
- 20 Následující příklad objasňuje tento zákon.
příklad:
Vzduch o objemu V I = I m
3
za atomosférického tlaku PI = 100 kPa (tj. abso-
lutní tlak je roven atmosférickému tlaku) je působením vnější síly F 2 stlačen při stálé teplotě na objem V = 0,5 m 3• Platí tedy
2
PI' V I = P2' V 2
=
100 kPa. 1m 3 0,5 m
3
= 200
kPa
Jestliže je vzduch z původního objemu V I stlačen působením síly F 3 na objem
3
V = 0,05 m , vznikne tlak P3
3
=
1.4.2
Změna
Vzduch
objemu při
100 kPa. 1m 3 0,05 m
3
= 2 000 kPa
při změně teploty
změně
teploty při konstantním tlaku mění svůj objem. Tyto
závislosti popisuje Gay - Lussacův zákon:
=
V I'"
objem při teplotě Tl
V2'"
objem při teplotě T 2
tedy poměr objemů se rovná poměru teplot, vyjádřených v Kelvinech.
- 21 Z uvedeného vztahu tedy vyplývá
T
2
V =V · - 2 I
Tl
z měna
obje mu
(při
konstantním tlaku) vlivem z měny teploty z T I na T 2
tedy je
T AV = V
I
- VI
TI T
AV = VI
2
2
(-
-
l) =V
TI
I
.
T 2 - TI TI
Platí tedy V =V +AV 2 I VI
+-TI při
používání
těchto
vztahů
je nutné teplotu
vyjadřovat
v K (Kelvinech).
Protože však teplotu běžně měříme v oe, používáme převodní vztah T [Kl = 273 + T [
oe J
tj. k hodnotám teploty ve oe musíme připočítat vztahy při dosazováni teploty ve
V
+
= V
2
I
273
°c maji tuto podobu
hodnotu 273. Výše uvedené
- 22 -
FI3---
T,
V,---t~:5= "f.!;L---T,
Příklad:
Vzduch o objemu V, = 0,8 m a teplotě TI = 293 K (20 °C) je zahřát na t eplot u o T = 344 J( (7I C) při přibližně nulovém přetlaku. Jak se zvětší objem? 2 Podle vztahu pro dosazování teploty v K platí
3
V2 =
,
,8 m
°
V2 = 0,8 m
3
+
0,8 m
3 (344 K - 293 K)
293 K
3
3
+ 0,14 m = 0,94 m3 3 3 Vzduch se rozepnulo 0,14 m na objem 0,94 m . V pneumatice je běžné všechny údaje o množství vzduchu vyjadřovat pro
tzv. normální stav. Vysvětlení:
Normální stav je určen tzv. normální teplotou a normálním tlakem. Rozlišují se ještě dále tzv. technický a fyzikální normální stav. Technický normá'lní stav je definován
°c
= 293,15 K = 20 a n normálním tlakem p = 98 066,5 Pa = 98,0665 kPa n normální teplotou T
Fyzikální normální stav je definován
°
normální teplotou T = 273,15 K = °c a n normálním tlakem p = LOl 325 Pa = 101,325 kPa n (hodnoty Pn jsou hodnoty absolutního tlaku - viz obr. '3) . V praxi většinou používáme přepočet na fyzikální normální stav. Příklad:
V tlakové
nádobě
o objemu 2 m
3 je
při teplotě 298
na tlak 700 kPa. Jaký je jeho objem v Nm
3
K (25 o C) vzduch 3 (normálních m )?
st la čen
- 23 Z. krok: Přepočet na normální tlak ZOZ 325 Pa • 100 000 Pa = 100 kPa
Podle Boyle - Mariottom zákona platí PZ' V z =P2' V2 VZ
objem při tlaku p Z
•••
P Z = Z00 kPa (normální tlak)
V
2
=2
m
3
P2 = 700 kPa (absolutní tlak) 700 kPa. 2m
3
100 kPa
Pz 2. krok: Přepočet
. .
na normalnz teplotu 273 K (O
o
.
Ci. Podle Gay - Lussacova zakona
platí:
Pro normální teplotu T 2 = 273 K použijeme namísto T 2 označení To a obdobně
namísto V2 označení V a vztah přepíšeme s tímto označením: o
V
o
=VZ
TZ
a po dosazení teploty v K (Kelvin): V
o
V o
V tlakové
nádobě
= Z4 m
3 - Z4 m
3
(298 K - 273 K)
298 K
= Z4
m
3
Z2,83
je
- Z, Z7 m Nm
3
3
= Z2,83
m
3
(vztaženo na fyzikální normální stav, tj.
na teplotu O o C a absolutní tlak 100 kPa). Pokud bychom chtěli dosazovat teplotu ve
V
o
V
o
= VZ -
Z
-
použili bychom upravene vztahy
(TI
[0C]
VI 273 + TI
= V
°c,
[oCl
VI 273 + T
Z
[oC
I
. TI
°c
- O[Oq)
- 24 1.4.3 Stavová rovnice pro plyny Obě společně
zákonitosti, uvedené v tzv. stavovou rovnicí
=
předešlých
odstavcích 1.4.1 a 1.4.2, lze
= konst
vyjádřit
- 25 2.
výroba stlačeného vzduchu
2.1 výrobní zařízení
K výrobě stlačeného vzduchu se používají kompresory, které stlačují vzduch na požadovaný pracovní tlak. Většinou se používá centrální výroba stlačeného vzduchu, který se pak rozvádí k jednotlivým pneumatickým
zařízením
prvkům.
a
Proto uživatelé jednotlivých zařízení většinou nemusí provádět výpočet a návrh zařízení pro výrobu - stlačeného vzduchu. K jednotlivým zařízením se z kompresorové stanice rozvádí vzduchu se používají mění
svá
Při
stlačený
většinou
vzduch potrubím.
Mobilní zdroje
jen ve stavebnictví nebo u
strojů,
stlačeného
které
častěji
stanoviště.
návrhu výroby
stlačeného
vzduchu je
třeba
uvažovat i budoucí zvyšo-
spotřeby v důsledku pořizování
vání
nových pneumatických zařízení. Je vždy výrobu vzduchu předimenzovat, než později zjistit, že je nedosta-
výhodnějšÍ tečná.
Dodatečné
rozšiřování
kompresorových stanic je vždy spojeno s velký-
mi náklady. lXlležitým požadavkem
při
výrobě
vzduchu je
zabezpečení
tistý vzduch je podmínkou pro dlouhou životnost výrobního důležitá
je
rovněž
čistoty.
jeho
zařízení.
Velmi
správná volba typu kompresoru.
2.2 Druhy kompresoru
Na různé
základě požadavků
druhy
kompresorů.
na množství vzduchu a jeho pracovní tlak se volí
Podle principu
č innosti
se kompresory
dělí
na dva
základní typy: První typ
kompresorů
pracuje na objemovém principu,
huje nasátím vzduchu do prostoru, který je pok to principu pracují
např.
uzavřen
stlačení
se dosa-
a zmenšován. Na tom-
pístové kompresory.
Druhý typ kompresoru je založen na rychlostním principu, kdy nasátý vzduch je urychlován a jeho kiiletická energie je v difuzoru transformována na tlako-
vou energii. Kompresory, které pracují na tomto principu, se nazývají turbokompresory.
- 26 Druhy Objemové s čarým
přímo
Objemové
rotační
Turbokompresory
pohybe m
pístové
Radiální
Membránové
Šroubové
Axiální
Rootsovy
Šroubové
dvouhřídelové
dvouhřídelové
jednohřídelové
2.2.l
kompresorů
pístové kompresory
Pístové kompresory s
přímočarým
pístové kompresory s nejpoužívanějším
i vysokých
tlaků,
typem
pohybem pístu
přímočarým
kompresorů.
pístů
jsou v
současné
Jsou vhodné k získání nízkých,
tj. od 100 kPa až do
na vyššÍ tlaky je však nutné
pohybem několika
vícestupňové
tisíc kPa.
do bé
středníct
při stlačení
vzduch
provedení. Nasátý vzduch se v prvnírr
(
Obr. 6 pístový kompresor s čarým
pohybem pístu
přímo
Obr. 7
Dvoustupňový
pístový kompre· sor s mezichlazením
- 27 stupni stlačí, následuje jeho ochlazení a pak stlačení v dalším stupni. Zdvihový objem druhého stupně je vždy menší než prvního stupně. Teplo vznikající při stlačování
vzduchu
mUSl
být vždy odváděno.
Chlazení se
provádí vzduchem
nebo vodou. Doporučuje
se použit:
do 400 kPa
jednostupňové
do I 500 kPa
dvoustupňové
nad I 500 kPa tří nebo vícestupňové Lze ještě použít, i když to nebývá již vždy hospodárné:
do 1 200 kPa
jednostupňové
do 3 000 kPa
dvoustupňové
do 22 000 kPa
třístupňové
Rozsahy tlaků a
dodávaného
množs tví pístových
kompresorů
jsou na
obr. 14.
MembnÍnové kompresory kadí se do Skupiny pístových kompresorů. oddělen
membránou,
takže
vzduch
nepřichází
píst je však od sání i výtlaku do styku s
pohyblivými díly a není proto znečiŠÍ;ován olejem.
se proto používají zejména v
potravinářském,
kluzn ě
uloženými
Membránové kompresory
farmaceutickém
a chemickém
průmyslu.
Obr. 8 Membránový kompresor
Obr. 9 Křídlový (lamelový) kompresor
- 28 Rotační
objemové kompresory
Princip
činnosti:
při
rotačním
dochází ke zmenšování pracovních
pohybu jednoho nebo dvou
prostorů
rotorů
se vzduchem a tím k jeho
- píst,"
stlačován i.
Křídlový (lamelový) kompresor
tělese
Ve válcovém
žený rotor. V podélných
s otvory pro sání a výtlak se otáčí excentricky ulozářezech
rotoru jsou uloženy posuvné lamely, kte re
se opírají a kloužou po vnitřním povrchu tělesa statoru a tím vytvářejí řad
komor. při zmenšují (u
otáčení
excentricky uloženého rotoru se komory se vzduchem křídlových motorů naopak zvětšuji) a tím dochází ke stlačován
vzduchu. Lamely jsou
při otáčení
přitlačovány
rotoru
ke statoru odst řed iVOl.
silou. Přednostmi
tohoto typu kompresoru jsou malé
vnější rozměry,
klidný chod
a rovnoměrná, prakticky bezrázová dodávka stlačeného vzduchu.
Rozsahy
tlaků
a dodávaného množství jsou na obr. 14.
Obr.
Obr. 10 $roubový kompresor
11
Rootsův
kompresor
$roubový kompresor $roubový kompresor je typ moderního dvourotorového kompresoru. Vzduc je nasáván a do
rem
vytlačován dvěma
šroubovými
vřeteny
s konkávním a konvexním
sebe zapadajícím profilem šroubových ploch, které vytlačovaný
vzduch. Rozsahy
tlaků
a
průtoků
stlačují
axiálním
smě
na výtlaku jsou na obr. 14
- 29 Rootsův kompresor
Vzduch je dodáván z jedné strany na druhou dvěma stejnými rotory s prů řezem piškotového tvaru.
Patří do skupiny kompresorů s tzv. vnější kompre-
sí, nebol: ke stlačení nasátého vzduchu nedochází uvnitř samotného komprenýbrž až
soru,
vytlačováním
uzavřeného
vzduchu do
prostoru, tj.
výtlakem
proti odporu výstupní větve.
2.2.2 Turbokompresory Pracují na rychlostním principu a jsou vhodné zejména pro velká dodá.vaná množství vzduchu. Vyrábějí se v axiálním a radiálním provedení. Princip činnosti: nasavanemu vzduchu se jedním nebo více oběžnými koly udělí
vysoká rychlost (a
sledujícím
částečně i stlačení)
pevném difuzoru
mění
na
a tato kinetická energie se v ná-
tlakovou.
U axiálních
turbokompresorů
se zryc;hlení vzduchu dosahuje pomocí lopatek při axiálním směru proudění. U radiálních turbokompresorů proudí nasávaný vzduch do oběžného kola při bližně axiálně
a v
oběžném kole
se
změn směr průtoku na radiální. při
vyso-
ké obvodové rychlosti dochází i k částečnému stlačení pŮSObením odstředivé
síly. Po výstupu z oběžného kola dochází ke zpomalení vzduchu v difuzoru s výsledným zvýšením tlaku. To se opakuje podle pačtu zvolených oběžných kol (stupňů). Rozsahy tlakŮ a dodávaného množství jsou na obr. 14.
,
Obr. 12
Axiální turbokompresor
Obr.
13
Radiální
turbokompresor
" - 30 -
1000 800 600
1 10'kPa
400 300
v
200 pístové kompresor y
100 80 60 50 40 30
Ip O
/
/
a
1
pne
'eso r
V
20 10 8 6 5
IV
4
I
J
3
/
2
roub< ve
1,0 0.8 0.6
I
kOr
-
ální boko l
It I Isory
Y
-
0.4 0,3 ro a-I
0.2
jemo 'e o
[O'
y
0,1 100
500 1000
5CXXl 10000
50000 100000
m'/h
Obr . 14
500(
-
Ro z sahy tlaků a nasá van ého množst v í vzduchu pro různ é t ypy kom pr o
soru
- 31 -
2.3 Kritéria pro volbu kompresoru 2.3.1
Dodávané množství vzduchu
Dodávané množství je průtok vzduchu dodávaný kompresorem dovaném tlaku. Rozlišují se dva údaje l. teoretický průtok 2. efektivní
poža-
průtok
Teoretický objemu a
při
průtok
otáček.
je
Efektivní
u
pístových
kompresorů
dán
součinem
(skutečný) průtok je v důsledku
zdvihového
tzv. objemové
účin
nosti menší než teoretický a závisí na typu kompresoru a tlaku vzduchu. Pro praxi je
důležitá
hodnota efektivního dodávaného
průtoku,
protože udává množství
vzduchu, které je skutečně k ' dispozici ke spotřebě, tj. k činnost i pneumatických zařízení. Podle DIN (i CSN) mají výrobci povinnost uvádět vždy efektivní hodnoty.
Přesto
někteří
výrobci dosud udávají hodnoty teoretické. 3 3 se udává v jednotkách m / min nebo m /h.
Průtok
,.....--., \ \
I
\
Obr. 15 Princip
činnosti
\ \
/
'-_/
/
pístového kompresoru
2.3.2 TIak
Je
třeba
rozlišovat:
Provomí tlak - tlak vzduchu na výstupu z kompresoru, resp. ve vZdušníku, případně v
potrubí ke
spotřebičům.
- 32 -
Pracovní tlak - požadovaný a nutný tlak pro správnou funkci jednotlivých pneumatických
zařízení.
většině
Ve
přípodů
se volí pracovní tlak 600 kPa.
IAl1ežité: Udržování
a
konstantního
tlaku
je
nutným
předpOkladem
pro
spolehlivou
přesnou činnost. V závislosti na tlaku jsou
- rychlost - síly
-
časové průběhy pneumatických pracovních prvků.
CD Obr. 16
2.3.3 Pohon
kompresorů
K pohonu kompresorů
se podle provozních podmínek používá elektro
motor nebo spo lovací motor. V průmyslových provozech převažuje pohon elektro motorem, u mobilních kompresorů se většinou používá pohon spa lovacím mot rem (benzínovým, dieselovým).
Obr. 17
•
- 33 -
2.3.4 Regulace lrompresoro V
důsledku nerovnoměrné spotřeby
tlakového vzduchu je nutné výkon kompresoru přizpůsobovat této proměnné spotřebě, aby nedocházelo k nepřípust nému kolísání výtlačného tlaku. K tomu slouží regulace, která udržuje provazní tlak v povolených (zpravidla nastavitelných) mezích mezi maximální a minimální hodnotou. Rozlišují se tyto druhy regulace: Regulace chodem naprázdno
Regulace výkonu
a) regulace odpouštěním do
a)
atmosféry regulace uzavřením sání regulace odtlačením sacích ventilů
b)
b)
c)
regulace otáček regulace škrcením
Dvoupolohom regulace zastavování a spouštění
sání nebo škrcením obtoku z výtlaku do sání
Regulace chodem naprázdno a) Regulace
odpouštěním do
atmosféry
Tato nejjednodušší regulace je realizomna zabudováním pojistného ventilu ve výtlačném ,Jotrubí. Dojde-li k překročení nastavené hodnoty max. tlaku ve vZdušníku, v síti ap., pojistný ventil otevře odfuk do atmosféry, kam je vzduch vypouštěn tak dlouho, až poklesne tlak pod nastavenou :nez. :Jednosměrný ventil mezi výstupem kompresoru a vzdušníkem zamezuje jeho vyprázdnění. Tento způsob regulace je vhodný jen pro malá- zařízení. b)
Regulace Tento
soru, v
uzavřením
způsob
sání
regulace je realizován uzavíráním sacího nástavce kompre-
důsledku čehož
kompresor
nemůže
nasávat vzduch a v sání vzniká pod-
- 34 tlak. Tento
způsob
presorů, někdy
též u
se používá
především
přímočarých
pístových.
odpouštěním
Obr. 18 Regulace
rotačních (např.
u
Obr. 19
křídlových)
Regulace
kom-
uzavřením
sání
odtlačí
sací
do atmosféry c)
Regulace
odtlačením
větších
Používá se u ventil a drží ho velmi jednoduchý
sacÍho ventilu
otevřený, způsob
pístových
kompresorů.
takže kompresor
Regulace
nemůže
vzduch
stlačovat.
regulace.
sání --+--
Obr. 20
pístek regulátoru
odtlačením
sacího ventilu
výtlak
Jde o
- 35 -
Regulace výkonu Regulace
aj
otáček
Používá se
při
pohonu spa lovacím motorem, který je
řízen
regulátorem
otáček.
Nastavení požadované hodnoty otáček je ruční nebo automatické v závislosti na provozním tlaku. V případě pohonu elektromotorem se používá
stupňovitá
vá
otáček přepínáním počtu pólů.
regulace jeho
způsob
Tento
se použí-
méně často.
bJ
Regulace škrcením v sání Realizuje se škrcením
průtočného průřezu
výkon kompresoru v širokém rozmezí. Používá se zejména u sorů
a u
lze nastavit
rotačních
kompre-
turbokompresorů.
Dwupolohová regulace zasúJvováním a Při
čímž
sacího nástavce,
tomto
způsoQu
zatížení a klidový stav. kompresor.
při
spouštěním
regulace má kompresor dva provozní stavy - stav plného při
dosažení tlaku Pmax je vypnut motor, který pohání
poklesu tlaku na hodnotu Pmin je motor
opět spuštěn
a kompre-
sor je v plné činnosti. Rozdíl tlaků Pmax - Pmin je na regulátoru nastavitelný. Pro snížení frekvence spínání je nezbytné použít větší vzdušník, z něhož se kryje
spot řeba stlačeného
vzduchu v
době, kdy
je kompresor v klidovém stavu.
------~+-~--~~-----------4-- N
------~-r-r--------------------*--Ll --------~+-----------------------L2 ----------~----------------~~---L3
Obr. 21
Dvoupolohová regulace zastavováním a
spouštěním
380 V
50Hz
- 36 -
2.3.5 Chlazení při stlačování vzduchu
v kompresoru se vyvíjí teplo, které musí být odvá-
děno. Podle množství vznikajícího tepla je nutilé volit vhodný způsob chlazení.
K odvádění tepla u malých kompresorů postačují chladicí žebra na vnějším povrchu válce.
větší kompresory
se vzduchovým chlazením se vybavují navíc
ventilátorem, který nuceným prouděním zvyšuje odvod tepla.
Obr. 22
Vzduchové a vodní chlazení kompresoru
U kompresorových stanic s výkonem nestačí
nad 30 kW vzduchové
a kompresory se vybavují vodním chlazením a to bUl s nuceným nebo
bez nuceného
oběhu
chladicí vody.
tas to vznikají obavy ze zvýšení
při pořízení většího chladicího systému
s chladicí
věží.
Je však
domit, že dobré chlazení prodlužuje životnost kO.71presoru a vat
chlazení už
kvalitnější,
chladnější vzduch.
třeba
nákladů
si
uvě
umožňuje dodá-
Takový prozíravý přístup nás
může
navíc
ušetřit případného doda tečného pořizování vzduchového chlazení.
2.3.6
umístění
kompresorové stanice
Kompresorová
stanice
má být
umístěna
v
uzavřeném
prostoru,
zvukově
izolovaném vůči okolí. Vnitřní prostor má být dobře větraný, nasávaný vzduch
má být pokud možno co
nejchladnější, suchý
a bez prachu.
2.3.7 Vzduktík Vzdušník (tlaková nádoba) vestavěný do výtlačného potrubí slouží ke sní-
žení kolísání tlaku, které je VYVOláváno chu.
Současně
je vzduch
částečně
proměnnou spotřebou stlačeného vzdu-
ochlazován odvodem tepla
velkou plochou
- 37pláště
vzdušn(ku.
Z
tohoto důvodu pak dochází ve vzdušníku
k vylučování
vysrážené vlhkosti s olejem. pojistný tlakový ventil ~ teploměr
tlakoměr ~
r-l..JL_.L..J'_.....Q,~~D:..~ _ uzavírací ventil - - ---:-----/--- průlez
'r,...---------..,...,~.
Obr. 23
_
vypouštěcí
Vzdušník
Velikost vzdušníku závisí na množství vzduchu dodávaného kompresorem spotřebě vzduchu
rozvodné síti (přídavný objem:) zvoleném způsobu regulace kompresoru přípustném tlakovém spádu Určení
v síti
objemu vzdušníku při dvoupolohové regulaci kompresoru
Objem vzdušníku lze určit z diagramu na obr. 24. Příklad:
dodávaný průtok
~ ==
počet sepnutí za hodinu
Z
tlakový spád
t; P = 100 kPa
objem vzdušníku Výs led ek (odečteno z obr. 24):
3 20 m / min.
= 20
ventil
- 38 -
Obr. 24
Diagram pro určení objemu vzdušníku
- 39 3.
Rozvod tlakDvého vzduchu procesů
S rozvojem automatizace technologických
spotřeba
stoupá
tlako-
vého vzduchu. K jednotlivým strojům a zařízením, které ke své činnosti potře bují určité množství tlakového vzduchu, je nutné stlačený vzduch Od kompresoru
přivést
rozvodnou sítí.
Průměr
potrubí rozvodné sítě je nutné volit tak, aby tlaková ztráta mezi
vzdušníkem a spotřebiči nepřesáhla cca 10 kPa. Větší tlakové ztráty značně snižují
užitečný
předvídat
případné
potrubí s
určitou
sítě
při
výkon a tedy i hospodárnost. Proto je vhodné již budoucí zvýšení
spotřeby
velkorysostí, protože
vzduchu a
dodatečné
dimenzo\!ťlt
zvětšování
návrhu
rozvodné
potrubní rozvodné
je vždy velmi nákladné.
3.1 Dimensovúní potrubí Průměr
potrubí by
dou k dispozici ani na průtoku
neměl
základě
být volen podle toho, jaké trubky jsou zvyklostí, nýbrž by
měl
být
určen
právě
náho-
z
vzduchu
délky potrubí přípustné
tlakové ztráty
provozního tlaku počtu
míst se škrcením
V praxi většinou vycházíme ze zkušeností, které např. vyjadřuje nomogram na obr. 25, z něhož lze průměr potrubí stanovit snadno a rychle. Výpočet pnlměru potrubÍ
Spotřeba tlakového vzduchu v · podniku je 4 m 3/min (240 m7h). Odhadujeme zvýšení spotřeby vzduchu během 3 roků o 300 %, tj. o 12 m 3/min (720 m3jh ). Proto potrubí navrhujeme pro spotřebu vzduchu 16 m 3/min (960 m3jh). Délka rozvodu je 280 m, bude v ků
a jeden
průtočný
něm
ventil.
celkem šest T -
Přípustná
odboček, pět
tlaková ztráta
t> p
normálních oblou-
= 10
kPa, provozní
tlak 800 ' kPa. Máme určit průměr potrubí rozvodné sítě. Rešení: Ze zadaných hodnot lze
určit předběžně průměr
na obr. 25: spojíme bod na svislé
přímce
potrubí pomocí nomog ramu
A, který odpovídá délce rozvodné
sítě 280 m, s bodem na přímce B, odpovídající průtoku 960 m 3/ h, a přímku
prodloužíme tak, abychom dostali průsečík s přímkOU na
přímce
c.
Dále spojíme bod
E, která odpovídá provoznímu tlaku 800 kPa, s bodem na
G, Odpovídající
přípustné
tlakové
ztrátě
10 kPa, a
určíme průsečík
s
přímce
přímkou
- 40 -
F. Získané průsečíky na pnmce C a F určují další přímku, jejíž průsečík se svislou přímkou D určuje hledaný vnitřní průměr potrubí - v našem případě cca 90 mm. vnitřní průměr průtok
mm
potrubí
m1/ h
osa 2
tlaková : ztráta 10'
10' kPa
délka potrubí
m
osa 1
10 20
500 400
0,03
50 300
0,04
250
0,05
10000
100
5000
0,07
200 2
.........
500
150
......... ..... 2000 .... ...
1000
1000
,..
500
2000
.... .....
3 4 5
100 .....
....
--~ 7
, 70
--
0,2
0,3
10 15 20
200
5000
0,15
50
0,4 0,5
100 40
0,7 30 1
25 20 A
Obr. 25
B
C
1,5 D
Nomogram pro určování průměru potrubí
E
F
G
- 41 -
Další postup: prvky rozvodné druhy
ventilů, čímž
potrubí,
sítě,
které
způsobují
tlakové ztráty
(různé
T - kusy, kolena, šoupátka), nahradíme ekvivalentními délkami rozumíme délku
přímého
potrubí
(s
již zvoleným
průměrem),
které má stejný odpor jako nahrazované prvky. Ekvivalentní délky lze rychle
odečíst
z nomogramu na obr. 26.
B
i
r:: '-l::~
4~
~
"'" 'Ol""''" "-,,",,,Ol
5h)j
'O
,
1 = průtočný ventil = kolenový ventil = T-kus
,
2 3 4 5
= škrticí ventil = koleno
mm
předběžný průměr
Obr. 26
Nomogram pro
určení
----.
ekvivalentních délek potrubí
- 42 Pro náš
příklad
z obr. 26
odečtem e
6 ks T - kus (90 mm)
= 6 • 10,5 m
1 ventil (90 mm)
= 5 • 1 m
Celková ekvivalentní délka 280 m
Ekvivalentní délka
100 m
Celkovtl délka potrubí
380 m
určenou
určíme opět
= 5 m 100 m
Délka potrubí
noty
63 m
= 32 m
5 kolen (90 mm)
Pro takto
=
celkovou délku potrubí a pro ostatní výchozí ·zadané hod z nomogramu na obr. 25
konečný průměr
potrubí (vobr. 2
nazna čeno čárkovaně).
V tomto
případě
3.2 Provedení a
vychcizí prům,~r potrubí 95 mm.
umístění
potrumí rozwdné
sítě
Vedle správného dimensování potrubí je dále rozvodné
sítě.
provedení a
Potrubí pro rozvod tlakového vzduchu je nutné
provádět
lovat a
důležité
umístě
pravidelně
kontr
jeho údržbu, proto není vhodné ho zazdívat nebo ukládat d
úzkých šachet či kan<Ílů, kde by pak bylo obtížné provádět zejména kontro l jeho těsnosti. Přitom již malé netěsnosti způsobují pozorovatelné tlakové ztrát
zdroj
Obr. 27 Jednoduchý rozvod s při
kladení potrubí je
proudění.
se
třeba
dodržovat sklon
přibližně
1 až 2 % ve
Aby nedošlo ke strhávání kondensátu proudícím vzduchem, insta l
odbo čky
čás ti
odbočkami
z rozvodné
sítě
ke
rozvodu. Tím se zam ezí
spotřebičům
případnému
vždy v horní
části
trubek hlav
st rhávání kondensátu z hlavního ro
- 43 vodu ke
spotřebičům.
Pro zachycení a odvedení kondenzátu se do spodní
potrubí hlavního rozvodu umistují zvláštní
části
odbočky.
zdroj
Uzavřená smyčka
Obr. 28
Hlavní vedení se
hlavního rozvodu
nejčastěji
provádí jako
uzavřená
smyčka,
z níž vedou
k jednotlivým spotřebičům odbočky. Toto provedení umožňuje rovnoměrně zásobovat všechna pracovní místa i při velké spotřebě vzduchu, nebol: stlačený vzduch
může
proudit ke všem
odbočkám
z obou stran.
zdroj
Obr. 29 Rozvodná sít U rozvodné kou, avšak díky ních míst vodné
sítě
ještě
sítě
podle obr. 29 se jedná řadě příčných podélných
dokonalejší. Navíc lze v
pomoci uzavíracích
nebo opravy (kontrola a
ventilů
rovněž
o rozvod s uzavřenou smyč
větví
je zásobování všech pracov-
případě
nutnosti
odstavit -
odstranění netěsnostÍ).
např.
určitou část
této roz-
pro provedení údržby
- 44 -
3.3 Materiál potrubÍ rozvodné sítě HlOW\í potrubí
3.3.1
při volbě
materiálu se vychází z
těchto
měd
možností: ocelová trubka
mosaz
ocelová trubka pozinkovaná
nerez ocel
umělé
černá
hmoty
Pokládání trubek má být snadné, trubky mají být odolné proti korozi a levné. Pro dlouhodobé využívání se trubky spojují svařováním nebo letováním. Výhodou
svařovaných spojů
je
těsnost
a vycházejí
levněji.
Nevýhodou je vznik
okují, které je nutné z potrubí odstranit. Navíc je svarový šev zdrojem ček
část e
rzi a proto je pak nezbytné používat jednotku pro úpravu vzduchu s
čisti
čem.
U
rozvodů
z ocelových pozinkovaných trubek jsou problémem
nosti ve spojovacích šroubeních. Ani odolnost proti statně
lepší než u tzv. vrstva narušena (např. u
černých závitů).
rezavění
časté netěs
u nich nebývá pod-
trubek, zejména v místech, kr1e je ochranná Proto i při použití těchto trubek je nezbytvyjímečných případech
né používat jednotky pro úpravu vzduchu. Pouze ve se hlavní rozvodné potrubí provádí z
měděnýCh
nebo mosazných trubek.
3.3.2 přívodní potrubí k rnewnatickým zařízením
Gumové hadice se používají zejména v
případech,
kde je vyžadována ur-
čitá
pohyblivost přívodního potrubí a nelze s ohledem na vyšší mechanické namáhání volit hadice z um ělé hmoty. Gumové hadice jsou dražší a obtížněji se s nimi manipuluje než s hadicemi z umělýCh hmot.
V
současn é době
se
nejčastěji
používají hadice z
umělýCh
hmot - z poly-
etylenu nebo z polyamidu. Jejich výhodami jsou rychlost a jednoduchost pojování a nízká cena.
při
- 45 3.4 Potrubní spoje
SpojOllÚní trubek
3.4.1
Pro spojování ocelových a bení.
Různé způsoby těsnění
Obr. 30 Sroubení s -
umožňuje
těsnicím
měděných
trubek se používají trubkom šrou-
ukazují obr. 30 až 33:
prstencem
opakovanou montáž
a demontáž
Obr. 31 Sroubení s upínacím prstence m - umo žňuje připojení
hadic z
umělé
hmoty
• Obr. 32 Spojování měděných trubek s vydutým nákružkem
Obr. 33 Spojení lemem
- 46 3.4.2 Potrulní spojky
Obr. 34
Rychlospojka
Obr. 35 Spojkový nástavec
3.4.3 Spojování hadic
Obr. 36
Sroubení s převlečnou maticí
Obr. 37 Vývodka
•
Obr. 38 Sroubení pro rychlá spojování hadic z umělých hmot
es - šroube ní
- 47-
Úpravo tlakového vzduchu
4.
4. 1 Znečištění vzduchu
V praxi se v mnoha Znečištění
chu.
vzduchu
oleje a vlhkostí čení jejich prvků.
chladičem
často
klade velký
důraz
na kvalitu tlakového vzdu-
nečistotami,
mechanickými
částečkami
vede k poruchám pneumatických
odstraňování
První hrubé za
případech
místě
zbytky
zařízení, příp.
ke zni-
odlučovači,
umístěné m
se pak provádí jemné
odlučování,
kondensátu se provádí v
vzduchu. Na pracovním
rzi,
filtrace a další úpravy tlakového vzduchu. Zvláštní pozornost je nutné do rozvodné Stupeň
sítě
věnovat
vlhkosti. Voda (vlhkost) se dostává
tlakového vzduchu se vzduchem nasávaným do kompresoru.
vlhkosti závisí na relativní vlhkosti ovzduší, která je
ovzduší a
povětrnostní
teplotou
situací.
Absolutní vlhkost
je množství vodních par, které obsahuje
Relativní vlhost
je množství vodních par v
mální možné množství Relativní vlhkost
může
Největší možné množství vodních par tě
určována
při
m
3
m
3
vzduchu.
vzduchu, vztažené na maxiteplotě,
dané
vyjádřené
v %.
být proto max. ZOO %. (vody) v 1 m
3
vzduchu při dané teplo-
(teplota rosného bodu) je tzv. mezní stav, tj. stav sytosti, kterému odpo-
vídá relativní vlhkost ZOO %. Na obr. 39 je závislost množství nasycených par
na
teplotě
(tzv.
křivka
rosného bodu).
Relativní vlhkost = _ _---'a"'b"'s"'o"-lu=tn-"í_v~.,l"'hk=o"-st"----_ _ __ množství nasycených vodních par
• ZOO 16
Příklad:
při teplotě rosného bodu 293 K (20 oCl je obsah nasycených vodních par v 1 m
3
vzduchu 17,3 g, při teplotě rosného bodu 313 K (40 oCl 50 g.
llešení problému
mečištění
vzduchu:
Filtrace vzduchu nasávaného do kompresoru. Pvužití takového typu kompresoru, u větší
něhož nepřicház í
olej do styku se
vlhkosti vysoušení vzduchu.
stlačovaným
vzduchem.
při
výskytu
- 48 -
1/
500 ~ ~
g/m3
1/
100
1 '-
50 40 30
~
20
/
Cl
->->0.
"' 0 .s:: ,-,
S'o> 0<:
/
l/
í7 I
10
E'8 .s::;> 1/
5 4 3
r7
2
1/
II 0,5 0,4
0,3 0,2
7 II
J
II
0, 1 -40 -30 -20 -10 o 10 233 253 273
20 293
30
40 50 60 313 333
teplota Obr. 39 Závislost mezního stavu na
teplotě
70
80
353
..
- 49 K vysoušení vzduchu se používá
-
absorbční
vysoušení
-
adsorbČní
vysoušení
- vysoušení ochlazením AbsorbČní
vysoušení
Jedná se o dím se sušicím středkem
na
čistě
chemický postup,
prostředkem.
něj
prostředek
se
stlačený
Voda nebo vodní pára se
při
chemicky váže. Proto musí být sušicí
určité době vyměněn,
vždy po
při němž
je tedy po
určitém
což se provádí čase
ručně
"spotřebován"
vzduch vede
prostře
styku se sušicím pro-
prostředek
v absorbéru
nebo automaticky. Sušicí
a musí být nahrazen novým
(2 x až 4 x za rok). S
absorpčním
částeček.
Protože
vysušováním bývá spojeno také větší
nost sušení, je vhodné Výhody
olejových par a
množství oleje ve vzduchu má negativní vliv na
před
absorbčního
vylučování
účin
vysoušením olej zachycovat jemným filtrem.
vysoušení:
- jednoduchá instalace - malé mechanické opotřebení, protože absorbér nemá žádné pohyblivé - nevyžaduje přívod energie
Obr. 40
Absorbční
vysoušení
Obr. 41
Adsorbční
vysoušení
části
- 50 AdsorbČní vysoušení
Základem tohoto postupu je fyzikální jev adsorbce (zachycování látek na povrchu pevných těles). Sušicím prostředkem je zrnitý materiál, většinou dioxid křemičitý,
pro nějž se používá název "gel". Tento gel adsorbuje vodu či vodní
páru: vlhký tlakový vzduch prochází vrstvou gelu, který na sebe váže vlhkost z tlakového vzduchu. Akumulační schopnost gelové náplně adsorbéru je omezená. Proto je-li sušicí prostředek nasycen, je třeba ho regenerovat. Regenerace se
provádí
nejčastěji
tak,
že nasyceným
sušicím
teplý vzduch, který mu vlhkost opět odejme. k
regeneraci
prostředkem
se nechá proudit
Na tepelnou energii
potřebnou
je nutná elektrická energie nebo horký tlakový vzduch. Casto
se používá dvoukomorové
uspořádání,
kdy jedna komora se využívá k vysou-
šení a druhá je profukována horkým vzduchem (regenerační princip). Vysoušení ochlazo\lÚním Podstatou tohoto postupu je snížení teploty tlakového vzduchu pod teplotu rosného bodu, což je teplota, pod níž je nutné plyn ochladit, aby v něm obsažené vodní páry zkondensovaly. Tlakový vzduch přiváděný do sušičky se zpravidla
nejdřív
Vyloučený
vede vzduchovým tepelným
kondensát se shromažauje
výměníkem,
v odlučovači,
v
němž
se
předchladí.
který 'je třebo pravidelně
vypouštět. před chlazený
vzduch pok proudí chladicím
agregátem
(výparníkem) a je
ochlazován až na teplotu kolem 274,7 K (1,7 °C). Zde se vzduchu podrUhé odnímá vlhkost v podobě vodního kondensátu (kondensuje i olej). doporučuje ještě vést přes jemné filt r y, kde
(zejména mechanické).
Vysušený vzduch se
se zachycují poslední zbytky
nečistot
- 51 -
odvod vzduchu
přívod vzduchu
chladič
výměník vzduch/vzduch
I======tl
vysušený vzduch
chladicí prostředek
chladicí agregát
Obr. 42
Vysoušení ochlazováním
Příklad:
Určíme odstraněné množství vlhkosti pro
tento
případ:
nasávané množství
3 V' = 400 m /h
tlak
p
teplota
T = 323 K (50 °C)
relativní vlhkost
60 %
absolutní vlhkost
?
= 800
kPa
re lati vní vlhkos t = ___abs='-"o-'-lu'-'-tocn"'í_v'-'l;:..:hc.: ko=-s::.;t'--_ __
•
100 %
množství sytých vodních par V příkladu máme určit vlhkost, pro kterou tedy platí absolutní vlhkost = relativní vlhkost. množství sytých vodních par 100%
Ze závislosti na obr. 39 odečteme pro teplotu 323 K (50 °C) množství sytých 3 vodních par 80 g/ m , takže absolutní vlhkost
= 60
3 % • 80 glm
i100 %
= 48 g/ m3
F
- 52 -
při nasávaném množství vzduchu 400 m 3/h je celkové hodinové množství vody obsažené ve vzduchu ve formě vodních par: 3 3 48 glm .400 m /h = 19200 g/h = 19,2 kg/h
4.2 Vzduchový
čistič s redukčním
ventilem
Úkolem vzduchových čističů je odstranit z tlakového vzduchu veškeré zbytky nečistot a zkondensowné vody. Při vstupu do nádobky čističe (l) proudí tlakový vzduch vodicími štěrbinami (2) tak, že se dostane do rotačního pohybu. Působením odstředivé síly pak dochází k odlučování tekutých a větších tuhých částic nečistot, které se usazují ve spodní části nádobky čističe. rule vzduch proudí přes jemnou filtrační vložku (4) s póry řádově 40 fI.' m, kde jsou zachycovány drobnější pevné nečistoty. Tím dochází k postupnému zanášení filtrač ní vložky, kterou je proto nutno občas vyměnit nebo vyčistit. Vyčištěný
veden ke
tlakový vzduch je pak
přes redukční
ventil a
rozprašovač
oleje
spotřebičům.
Kondensát nahromaděný na dně nádobky čističe (l) musí být po dosažení max. povolené výšky vypuštěn - děje se tak výpustným šroubem (3). Jestliže předpokládáme větší množství kondensátu v tlakovém vzduchu, je výhodné použít čističe s automatickým vypouštěním kondensátu. Automatické
vypouštění
kondensátu
Vypouštění
kondensátu je nezbytné, protože jinak vzniká nebezpečí, že zkondensovaná voda bude opět strhávána proudícím tlakovým vzduchem. Kondensát lze vypouštět automaticky pomocí konstrukčního principu na obr. 44: Kondensát stéká spojovací trubičkou (l) do plovákové ko:nory (3), kde stoupající hladina zdvíhá plovák (2). při dosažení určité výšky hladiny uvolní plovák pomocí páky otvor trysky (l0). Vrtáním (9) začne proudit tlakový vzduch do dalšího prostoru a působí na membránu (6), která svým zdvihem otevře výpustný ventil (4) a kondensát může odtékat výpustným otvorem (7). při následujícím poklesu hladiny kondensátu plovák (2) opět uzavře otvor trysky (10) a tlakový vzduch odfoukne tryskou (5) do ovzduší. Cepem (8) lze kondensát vypouště t ručně.
- 53 -
2
4
10
3
9
2-
4
8
5 6
7
3
Obsr. 43
Vzduchový ventilem
č is tič
s
redukčním
o br.
44
Automa tické kondensátu
vypouštěni
- 54 čistič
Jemný vZduchový
4.2.1
Jemný vzduchový kového vzduchu
čistič
(např.
v
při
se používá
potravinářském,
čistotu
zvýšených nárocích na
chem ickém a farmaceutickém
tla-
průmys
lu, resp. u systémů tzv. nízkotlaké pneumatiky). Jemné vzduchové či.stiče zbavují tlakový vzduch téměř úplně zbytků kondensátu a částic oleje. Vzduch je jimi
vyčištěn
cca na 99,999 % (vztaženo na 0,01 um).
Princip č innosti jemného
vzduchového
čističe
(obr. 45):
Oproti normálnímu vzduchovému čističi je rozdíl v tom, že tlakový vzduch přiváděný vstupním otvorem (1) proudí filtrační vložkou (2) zevnitř ven. Vyčištěný
z
vzduch je výstupem
borokřemičitého
měru
skla.
nečistot
mimořádnou
lze z nádobky
nedošlo ke strhávání věnovat
částic
spotřebičům.
Filtrační
čističe
jemností
odstranit
filtrační
vypouštěcím
vložka je
až do roz-
vložky. šroubem
Vyloučené
(4).
vody a oleje proudícím tlakovým vzduchem, je
pozornost i velikosti
čištění
veden dál ke
Odlučování nejjemnějších částeček nečistot
0,1 mikron je dosaženo
zbytky
běžné
(5)
průtoku.
Pro instalaci je
vzduchu zvyšuje životnost
filtrační
být montován ve svislé poloze; musí být dodržen na tělese čističe šipkami).
Aby třeba
důležité: předchozí před
vložky; jemný směr proudění
čistič
(je
musí
vyznačen
- 56 Redukční
4.3
ventily
Redukční
4.3. l
ventil s odfukem do atmosféry
Redukční při
tlak) i
ventil udržuje na svém výstupu konstantní tlak (tzv. sekundární kolísání tlaku rozvodné sítě (tj. primárníhO tlaku) a proměnné spotřebě
vzduchu. Primární tlak (tj. tlak na vstupuj musí být vždy větší než sekundární tlak (tj. tlak na výstupu). Hodnota výstupníhO tlaku je udržována membránou na jednu stranu me mbrány
(l) -
pŮBobí
sÍla pružiny (2), nastavitelná šroubem (3).
proti síle pružiny a tím zcela při
uzavře.
pŮBobí
výstupní tlak, na její druhou stranu při
průtočný průřez
zvýšení tlaku se membrána prohne
na ventilovém sedle
(4) přivře,
ev.
Je tedy výstupní tlak regulován protékajícím množstvím vzduchu.
zvýšení odebíraného množství tlak klesne a pružina
začne
otvírat ventil.
Regulace nastavitelné hodnoty výstupníhO tlaku se tedy dosahuje stálým otvíráním nebo přivíráním průtočného průřezu ventilového sed la (4). Aby nedocházelo k rozkmitání, je pohyb ventilového
(5)). Nastavený výstupní tlak je
dříku
(např.
(6) tlumen
většinou měřen
mechanicky pružinou
a ukazován zabudovaným
tlakomě
rem. při
pružině
ve
náhlém zvýšení tlaku na výstupní a po
středové
u4avření části
straně
ventilku (6) se pak dále
se membrána prohne proti ještě otevře
průtočný
otvor
membrány a umožní snížení tlaku odfukem do atmosféry.
6
4
5
7 \
'
odfuk dp atmosfery
3
8 4
2
q~
[~ Obr. 46
Redukční
ventil s odf'ukem
do atmosféry
Obr. 47
Redukční
ventil bez odfuku
do atmosféry
- 57 -
4.3.2
Redukční
ventil bez odfuku do atmosféry
Používají se také redukční ventily, které udržují nastavenou hodnotu výstupního tlaku bez odfuku do atmosféry. Princip
činnosti
5tavěcím
předpětí
šroubem (2) je nastaveno
membrány (3). otevře
ventilu výstupní
více
straně,
předpětí
pružiny (8) a tím i.
Tím je nastavena velikost
či méně průtočný průřez
průtoku,
nebol: zdvihátko
ventilu. Jestliže se zvýší tlak na
prohne se membrána proti slZe pružiny (1), ta
hátko (6) tak, že se
uzavře průtok
současně
přitlačí
zdvi-
ventilovým sedlem (5). Teprve po poklesu
tlaku na výstupní straně se zdvihátko zvedne a vzduch opět může proudit ze vstupu na výstup. 4.4
Rozprašow.č
ÚkoLem
oleje
rozprašovače
k mazáni pneumatických šuje
opotřebeni
e:.
prvků.
pohyblivých
Rozprašovače
je dodávat do tlakového vzduchu mazivo, potřebné
většinou
Toto mazivo
částí,
snižuje
(v podobě
třecí slZy a
rozptýleného oleje) zrnen-
chrání
před
korozí.
pracují na principu Venturiho trubice. Tlakový spád
p mezi prostorem před trubicí a nejužším místem trubice se využívá k nasává-
ní oleje ze zásobníku a k jeho rozprašování do proudícího vzduchu. Funkce rozpraŠovače
oleje je
podmíněna dostatečnou
rychlostí
proudění. při
pomalejším
proudění
poklesne rychlost natolik, že se nevytvoří dostatečný podtlak, nezbytný k nasání oLeje ze zásobníku. Proto je nezbytné dodržovat výrobcem udávané minimální množství
průtoku.
t Obr. 48 Princip Venturiho trubice
- 58 Cinnost rozpl'UŠowče oleje
4.4. I
Rozprašovač
oleje (obr. 49) pracuje na popsaném principu Venturiho trubice:
vzduch protéká ze vstupu (1) ného
průřezu
prostoru
(7).
rozprašovače
na jeho výstup (2). Zmenšením
průtoč
ventilem (5) vzniká tlakový spád a tím podtlak v kanálku (8) a Podtlakem je olej nasáván kanálkem
(6)
a
trubičkou (4)
ze zásobníku
oleje. Olej kape do prostoru (7), stéká kanálkem (8) a v prostoru (5) ventilu je rozprašován do proudícího vzduchu. Se se
mění i
tlakový spád, což má za následek i
oleje. Na.stavování množství oleje lze hořejším
konci
trubičky (4).
spojen se vstupním kanálem který
změnou
působí
rychlosti protékajícího vzduchu
změnu
provádět
pomocí
-
6
"t--- - - - 4
Obr. 49
Rozprašovač
oleje
šroubku na ventilem (3)
takže v zásobníku vzniká mírný
na hladinu oleje v zásobníku.
7
stavěcího
jednosměrným
Prostor nad olejem je
rozprašovače,
množství rozprašovaného
přetlak,
- 59 -
,
4.5 Jednotku pro t.ÍpnJw. vzduchu
Jednotku pro úpravu vzduchu -
čistič
-
redukční
tato
zařízení:
vzduchu
ventil f'Ozprašovač oleje Pro správnou
l.
tvoří
činnost
jednotky je
třeba
mít na
zřeteli:
Celkový průtok v m 3/h určuje velikost jednotky. při průtoku vyšším než
udává výrobce
vzrůstá nadměrně
tlaková ztráta. Proto je nutné se
řídit
maji výrobce. 2.
tlak vzduchu na vstupu jednotky nesmí
překročit
denou výrobcem. Teplota okolí nesmí překročit 50 hmotu nádobek jednotlivých
částí
jednotky).
maximální hodnotu uve-
°c
(s ohledem na umělou
- 60 -
,----,
Obr. 50 Jednotka pro úpravu vzduchu
I
Obr.
51
Schéma
zapojení a grafická
značka
(jednotka pro upravu vzduchu)
- 61 -
4.5.1
Údržba jednotky Je nutné provádět tyto Údržbářské Úkaoy: Cistič
a)
kontrolovat
vzduchu:
pravidelně ' výšku
hladiny kond ensá tu,
která
nesmí překročit max. výšku, udanou ryskou na prUhledné nádobce čističe. Nahromaděný
Vypouštění
kondensát by pak mohl být strháván proudícím vzduchem.
kondensátu se provádí vyšroubováním výPustného šroubu.
Filtrační vložku
je nezbytné
pravidelně čistit
b)
Redukční ventil:
nevyžaduje žádnou Údržbu, je-li mu předřazen čistič
c)
Rozprašovač oleje: kontrolovat
nebo
množství oleje v
padě potřeby doplnit olej až k rysce
vyměňovat.
průhledné
nádobce, v
pří
na nádobce.
Nádobky čističe vzduchu a rozprašovače jsou z umělé hmoty a nesmí se čistit
trichloretylenem.
Do
rozprašovače
je nutné používat
výhradně
mine-
rální oleje
4.5.2 Průtokow parametry jednotky
Jednotlivé
části
jednotky pro úpravu vzduchu mají vnitřní odpory, které
mají za následek . určitou tlakovou ztrátu na celé jednotce. Celkový tlakový spád je závislý na průtočném množství a na napájecím tlaku. Na obr. 52 je několik křivek
pro
různé napájecí tlaky:
Na vodorovné
souřadnicové ose jsou hodnoty tlakové ztráty
100 kPa, 200 kPa, 400 kPa a 600 kPa. Ap, dané rozdí-
lem tlaku Pl před redukčním ventilem a tlaku P2 za redukčním ventilem. Maximální tlaková ztráta je tedy určována tlakem P2' Maximální průtok, který
je k dispozici, odpovídá
případU,
kdy odpor za redukčním ventilem klesne na
nulu. příklad:
při hodnotě tlaku Pl
= 600
kPa a tlakovém spádu 4 p
= 50
kPa
[ P2 = 550 kPa] je průtok přibližně roven hodnotě l,8 m /h. 3
- 62 -
Volbu jednotky pro úpravu vzduchu je třeba provést pečlivě a je
vycházet z maximální spotřeby (průtoku) vzduchu a to obzvláště tehdy, n již použita žádná akumulační nádoba mezi jednotkou a spotřebiči.
m '/h 15
14 13
o~
V L
9
8
.!C
7
..,o
6
o.
5
,::; r...
.L
10
;,.
AL
1// / 1/
Pl
= 200 kPa
VI V I VI
3 1
400 kPa
Pl -
/V
4
2
.--
= 600 kPa
/
11
1
V
/
12
L
Pl
I~
.p/
Pl -
100 kPa
~
1
2
3
tlaková ztráta
4
5
6
_
dP=p ,-p ,
Obr. 52 Jednotka pro úprovu vzduchu, velikost R 1/ 8"
10' kPa
- 64 pístové motory Utěsnění
pístu ve válci se provádí pružným materiálem (např. Perbunane zabudovaným v pístu, který je zhotoven z kovu nebo z umělých hmot. při poh se těsnění smýká po vnitřní ploše válce. Vedle popsaného principu s pracovním pohybem vyvozeným tlakovým
v~
chem se používá též provedení, kdy pracovní zdvih je realizován pružinO! zpětný
pohyb je vyvozen tlakovým vzduchem. Příkladem použití tohoto vedení jsou např. vzduchové brzdy u železničních mgónů s ~odou, že br
působí i při
výpadku energie.
IWl\l\l\~ I\I\!IY\~
VWV\J11:
MembnÍnové motory
Tyto motory jsou známé též pod názvem "tlakové"
příp.
"silové kra bi
Úlohu pístu u nich přebírá membrána, která bývá zhotovena z pryže, u hmoty nebo z kovu. K membráně je v jejím středu připevněna pístnice; s obvodem je membrána uchycena v těsnění
Použití:
a vzniká u nich jen při
konstrukci
t ělese
vnitřní tření při
přípravků
a
motoru. Odpadá tedy u nich pohyb
roztažení membrány.
nástrojů,
dále k ražení, nýtování
na lisech.
6410
I
Obr. 54 Membránový motor
Vv
r;
V \I
- 65 Motory s odvalující se membnÍnou Mají podobné provedení, protože se u nich používá také membrána, která přivedení tlakového vzduchu odvaluje po vnitřním povrchu válce motoru
se po
a vysouvá pístnici. membránové
Umožňuje proto podstatne větší zdvihy (50 až 80 mm) než
motory s plochou membránou.
Tření
při
pohybu je opět velmi
malé.
-{> '1 i F/4Y.. IWI"~
Obr. 55 5.1.2
Motor s odvalující se membránou
DIIojčinné přímočaré motory
U dvojčinných
motorů
vyvozuje
síla daná
působením
tlakového
vzduchu
na píst pohyb v obou směrech, tj. jak při dopředném, tak při zpětném pohybu pístu. Proto se tyto motory používají v případech, kdy má píst vykonávat pra-
co vnl činnost i při zpětném pohybu.
Délka zdvihu teoreticky není omezena,
- 66 -
prakticky je však nutné uvažovat vzpěro vou pevnost a průhyb pístnice. nění pístu při pohybu ve válci se provádí manžetami nebo membránami.
Utěs
III Obr. 56
Dvojčinný
pístový motor
Pístové motory s tlumením v koncových polohách Jestliže jsou s pohybujícím se pístem spojeny velké hmotnosti, používá se tlumení jeho pohybu v koncových polohách, aby se zamezilo vzniku rázu a tím i případnému poškození. Tlumení se dosahuje tím, že píst před dosažením koncové polohy uzavře hlavní odfuk do ovzduší a pro výtok vzduchu zůstá vá pouze malý (většinou nastavitelný) prutočný průřez. Tím dochází ke stlačení vyfukovaného vzduchu, přičemž velikost vznikajícího přetlaku lze nastavit škrtícím jednosmě.mým (zpětným) ventilem. Tím se pohyb pístu před dosa-
- 67 -
žením koncové polohy zpomaluje. při opačném směru pohybu pístu proudí tlakový vzduch do prostoru wlce jednosměrným ventilem volně.
Obr. 57 pístový motor s tlumením v koncových polohách DalŠí možné způsoby realizace tlumení:
tlumení v obou koncových polohách, nenastavitelné
lap I
I
tlumení pouze v jedné koncové poloze , nenastavitelné
I~ I
I
tlumení pouze v jedné koncové poloze, nastavitelné
1M'
I
5. 1.3
Zv/IÍŠ/nÍ
provedení dvojčinných
I
:
:
:
přímočarých motorů
Motor s průchozí (oboustrannou) pístnicí
Mají pístnici na obou stranách motoru, pístnice je průchozí v celé délce válce. Výhodou je lepší vedení pístnice při pohybu, protože je uložena ve dvou kluzných vedeních , což dovoluje i menší boční zatížení pístnice. Toto prove-
- 68 -
dení také
umožňuje
umístit
čidla
na volné
straně
pístnice. Plocha pístu je z
obou stran stejná, proto je i síla při obou směrech pohybu táž.
:I II (: Obr. 58
pístový motor s
průchozí
pístnicí
Tandemový motor
Jedná se o spojení dvou se
společnou
pístnicí, což
dvojčinných motorů
umožňuje
téměř
se tandemové motory používají zejména v
v jednu
konstrukční
jednotku
zdvojnásobit sílu na pístnici. Proto případech,
kdy
potřebujeme
velké
síly, ale je omezena velikost vnějšího průměru válce z důvodů omezených prostorových možností.
Obr. 59 Tandemový pístový motor
- 69 -
VícepoLohový motor Je vytvořen spojením dvou nebo více dvojčinných pístových motorů podle schematu na obr. 60. Postupným přiváděním tlakového vzduchu dochází k pohybu jednotlivých částí motoru (válců a pístnic). Např. spojením dvou motorů s rozdÍlnými zdvihy se získají čtyři polohy.
Obr. 60 Vícepolohový pístový motor Poutití: regálů
- podávání z - zdvíhací -
na dopravní pás
činnost
třídicí činnost (třídění
na dobré výrobky, zmetky, výrobky k dohotovenÍ)
pístový motor s Údemým při
použití
běžných
účinkem typů přímočarých
kost síly vyvozená energií
stlačeného
pístových
motorů
je omezena veli-
vzduchu. Motory pracující s velkou kine-
tickou energií se nazývají Úderné. zvýšení rychlosti pohybu pístu pro získání velké rázové energie vychází ze vztahu pro kinetickou energii E=
m. v 2
2
= energie [ku m 2l s 2 m = hmotno$t [kg J v = rychlost [ml s J E
Speciální konstrukcí se u na 7,5
těchto
motorů
= Nm = Joulel
dosahuje z vysení rychlosti pístu az
10 ml s (normální rychlost pohybu pístu je 1 až 2 ml s). Vysoké kine-
tické energie žení ap.
těchto motorů
Úderná síla i
při
nahradit lisovací 25 až 100 Nm.
se využívá k lisování, obrubování, nýtování, vyra-
malých roz měrech motoru je velká. V mnoha zařízení.
Podle
průměru
případech
mohou
válce se dosahuje rázové energie
- 70 Upozornění: při tváření materiálu rychle klesá rychlost při ZvysU]IClm
se pracovmm zd vi
Proto není vhodné používat tyto motory pro větší tváření.
[,,- z
A
B
Obr. 61
pístový motor s úderným účinkem
Princip činnosti:
Na
začátku pracovního cyklu
je tlak v prostoru A, poté se zavede tlako
vzduch i do prostoru B. Pohyb pístu je vyvolán propojením prostoru A s ovzduším, nebot síla vyvolaná působením tlaku na plochu C je větší, než síla půso bící na píst vyvozená klesajícím tlakem v prostoru A. Krátce po zahájení pohyb začne působit tlak
v prostoru B na celou plochu pístu a sÍla se
podstatně zvý
Ší. Přiváděním vzduchu do prostoru B ve lkým průtočným průřezem se rychlos pohybu pístu podstatně zvyšuje. Pístový motor s kyvným pohybem (s lanovým převodem)
Jde o dvojčinný pístový motor, u něhož jsou na obou stranách pístu na místo pístnice připevněna lana (nebo struny), vedené přes kladky.
při
pracovní
- 71 -
pohybu je lano (struna) vždy namáháno na tah. Použití: ovládání dveří a všude tam, kde jsou požadovány velké zdvihy při malých pohybujících se hmotnostech.
Obr. 62
pístový motor s kyvným pohybem
přímočaré
pístové motory s
převodem
na výstupnÍ rotační pohyb
Převodu přímočarého pohybu pístu na
pístnicí,
výstupní rotační pohyb se dosahuje
jejíž prodloužený konec je proveden jako ozubená tyč, zabírající do
• • • • v . .Je 45 o, 90 0 , ozubeneho kola. Rozsah celkoveho vystupmho natocem
180 0 , 2900
'" 720. o Vyvozeny" ", ;.' ." '" kroutlcl moment zaV1Sl na tlaku, plose plstu a prevodu.
az
- 72 -
Tyto motory se používají k dání klimatizačních zařízení,
otáčení obrobků, činnosti
ohýbání kovových trubek, k ovla uzavíracích šoupátek, ventilů ap.
Obr. 63 pístový motor s
převodem
na
rotační
pohyb
Obr. 64 pístový motor s
převodem
na
rotačnf
pohyb
Motor
II otočnou
lopatkou
Také u těchto pneumatických motorů lze dosáhnout otočného výstupní 0 ho pohybu v omezeném rozsahu. Úhel natočení obvykle nedosahuje 360 • Dosa huje se u nich pouze menších krouticích momentů v důsledku problémů s utěs
- 73 něním
lopatky a omezené možnosti velikosti
Proto se v pneumatice používají
Obr. 65 Motor s
otočnou
zřídka,
průměru
častější
šířky
tělesa
motoru.
je jejich použití v hydraulice.
lopatkou
5.1.4 Značky pro zvláštní provedení pneumomotorů
píst s manžetou pro
Motor s
teplotně
utěsnění
odolným
vyšších
tlaků
chromovaný
vnitřní
vnějšího
III povrch válce
II :
Pístnice z kyselinovzdorné oceli
Ochrana
II I III
těsněním
I'li otor s válcem z mosazi
Tvrdě
-
III
Motor se zesílenou pístnicí
povrchu \.cilce
pístnice z kyselinovzdorné oceli
umělou
hmotou,
- 74 Způsoby
5.2
Způsob
uchycení pneumotoni. uchycení
předem
jích. Pro
motorů
je
způsob
daný
z tohoto hlediska. V ostatních strukce
tiky
připevnění,
při poměrně
což
malém
určován
jejich
umístění
bývá motor
případech
umožňuje
počtu dílů
při
umístěním
se využívá
současném
získat celou
řadu
na
přípravcích
konstrukčně
ast
proveden
stavebnicově řešená
k
rozsáhlém použití pneum možností (obr. 66).
závit
patky
přední příruba
přední
zadní
kyvná příruba
příruba
střední
kyvná
příruba
,t)
zadní kyvná příruba
Obr. 66
Způsoby
uchycení
pneumotorů
- 75 -
5.3. Konstrukce
přímočarých
pístových pneumomotoru
tvoří
pístový pneumomotor
trubka válce,
přední
a zadní čela, píst s těsně"
mm (dvojitá hrncová manžeta), pístnice, pouzdra na vedení pístnice a stírací
kroužek; dále k Těleso
válce
těsnění
nosti
pneumomotorům patří většinou
je
(1)
pístu bývá
vnitřek
spojovací díly a další
těsnění.
bezešvá ocelová trubka. Pro zvýšení život-
válce
jemně
opracován (honován). Pro zvlášt-
ní použití se válce zhotovují z hliníkových slitin, mosazi nebo z oceli s ním povrchem
tvrdě
chromovaným; tato zvláštní provedení se nepoužívají
ZadnÍ (2) a
přední čelo
tělesu
připevněna
válce
Pístnice (4) se
k olem
svorníky se závity nebo
většinou
vyrábějí
určité
přírubami.
z legované oceli.
procento chromu. Na
Pro zvýšení ochrany
přání
zákazníka se píst-
Válečkováním
povrchu se dosahuje jeho vyšší jakost - drsnost bývá • I-'m. Závity na pístnici jsou většinou zhotoveny tvářením, aby se nesnitvrdě
žovala pevnost. Pro pOUŽití v hydraulice je nutné používat nebo kalené pístnice. K dován
těsnicí
utěsnění
krouŽek (manžeta)
pístnice je v (5).
předním čele
Pístnic e je
zhotoveném zpravidla z bronzu nebo z pokovené je stírací kroužek
(7),
kluzně
umělé
Dwjitá hrncová manžeta (8)
těsní
chromované
válce motoru zabu-
vedena v pouzdře (6),
hmoty. Na konci pouzdra
který zamezuje vnikání prachu a dalŠích
ního prostoru válce. Proto není nutné používat krycí
nečistot
do vnitř
měch.
pracovnl prostory válce. Pro manžety
se používají tyto materiály: Perbunan
- pro tep I oty v rozsahu - 20 o az -+; 80 o" .~
Viton
- pro teploty v rozsahu - 20 o až 1900 C o O - pro tep Ioty v rozsahu - 80 oz 200 C
Te fl on
často.
(3) bývají z hliníku nebo temperované litiny a jsou k
proti korozi obsahuje ocel nice kalí.
vnitř
<
<
-- 76 Těsnicí prstence nebo O - krouŽky (9)
sLouží pouze ke statickému utě
nění,
protože se musí v drážce předepnout, což by při pOUŽití k těsnění pohybu vedlo '<: podstatnému zvýšení třecích ztrát.
2
Obr. 67
Konstrukční
7
5
4
9 8
3
6
provedení pneum/ltického pístového motoru s tlum/mí
pohybu v koncových polohách
- 77 -
o - kroužek
tvarovaný kroužek
čtyřhranný
oboustranná manžeta
kroužek
hrncová manžeta
uzavřená
dvojitá hrncová manžeta
stěraGÍ
L - kroužek
Obr. 68
Způsoby těsnění
manžeta
manžety s vodicím kroužkem
- 78 VÝpOčet přímočarých pístových
5.4
pneumomotoro
5.4.1 Síla v;ywzená na pístu
SÍla vyvozená na pístu je závislá na tlaku vzduchu, průměru válce a tř cích odporech na těsněních. Velikost síly je teoreticky dána vztahem
Ft = A • P Ft ... teoretická síla na pístu
A
••• účinná plo~a pístu
p ... pracovní tlak Prakticky nás nezajímá tato teoretická, nýbrž
skutečná,
tzv.
efektivní vel
kost vyvozené sÍly, při jejímž výpočtu je nutné uvažovat třecí odpory. při no
málních provozních podmínkách (v rozsahu tlaku 400 až 800 kPa) je velikos třecí
síly 3 až 20 % celkové vyvozené síly.
Pro jednočinné pístové motory je efektivní síla
Fe = A • p - F tř - Fpr Pro dvojčinné pístové motory pro zpětný pohyb
pro pohyb vpřed
F
Fe = A • p - F tř Fe ... efektivní síla A
.•. činná plocha pístu
(A =
~
A-
•. •
(A - =
e
2
činná
~
(0
plocha pístu na 2
straně pístnice
2 _d )
... pracovní tlak Ftř ... síla tření (3 až 20 % z Fe) Fpr •.• síla pružiny pro zpětný pohyb d
•.• průměr pístu průměr
pístnice
Příklad:
O = 50
mm
d = 12 mm A A
= 19,625 cm 2 2 = 18,5 cm
F tř = střední hodno ta 10 % F
e =?
tr
• 0 )
p
O
= A- • P - F '
[Pa J [N J [N J
[m J [m 1
2 [m J
- 79PLocha pístu
4
A
fjf
'
D
251 =
4'
5 cm • 5 cm = L9,625 cm
2
PLocha mezikruží (pLocha pístu na straně pístnice)
.
A
=4'Jr
(D
2
2
- d )
=4fjf
(25 cm
2
2
- 1,44 cm )
= 18,5
cm
2
Teoretická síla Ft = A • P = 19,625 Třec í síla F
tř
(za
za -4
m
2
. 6.10
5
Ni m
2
= 1 177,5 N
% teore tické síly Ft!
= 1l7,75N
Ef ekti vní síla pro pohyb vpřed Fe=A.p-Ftř=Ft - Ftř=
175,5N- 1l 7,75N= 1 060N
Teore tická síla pro zpětný pohyb F t
.
=A
• p
= 18,5
-4 2 . 10m • 6 •
Třecí síla (10 % z teoretické síly F F
tř = 111
J
N
Efekt ivní sila na pístu pro zpětný pohyb Fe
=A
• p - F tř = F= t - F tř = 1 110 - II 1
= 999
N
- 80 -
"~ ~'" I'.
'\
'"
"
~ ~
l'
r-... ~
l'
~ ~
r'\
~
~
t\- ~
"-
~ I'.~ ~ ~~
I'..
~
"' "' "' ,"
~"
'\ r-..~
""
'\
"~
~
"~ ~
I\..
~
"
'"
~~~~
. ~'" " ~
r-.. j '. ~.;cq; ~+
'l3}
~
'"
"
~
"-
~
§f1Jcor--co."""..,
....
.s~
---'g;;
Obr. 69 Závislost sÍly na průměru válce pro různé pracovní tlaky
'"","""
~
I\..
'\ 0.."- ~
~
"',
- Bl -
~
~
/
el
II
I
/
/
/ 1\
I ~I
V
/
JI
1
I
/
1
•
/ ll\.
/
Rl
I
/
),
1 ~/
/ /
I / \
V/
I 1\ V VV V'...1 / /V / \
I
I
II
I
I
'1
1
/
I1~A
I
I I
\
Vv
V
1/
II
/
/ VVo V/. '1
/
o ~
1
1
/
I ·
.
1
/
II II
I
/
Ij II
V/
.I
I
/ II
\ / !\
V ,/
/
V I
~
/
I
V V V V
~
. 1
1/ I I V / V
I II II '/ /
~I
1
1/
/ /
/
.I I I
I II
~
\
1 1
I
1
1
/
I I
1
I
/
I I I
II < <
/
/
II
N
~
_.;:
- .~
II
/
V
~
~«.
I
-
/ II § ...
-
CO
.....
• •
I~
/
/
I I
~
1
..
1
V
..,
'tl
'"
Obr.
70
Závislost přípustného zdvihu z hlediska vzpěrové pemosti na síle a průměru pístnice
- 82 -
8
~
~~~~" .f'..
I"
~~ 1"~~
r-- 1"\ t\
'"
E E
",'"
lil N
8N
~~ ~i' 1'\
",",,, "-",!'\l'\." ~,
1'\
"\
, 1'\ ""\ " t\ ~~~~ o~ 4~.6..1
,.
~
~~
,
'" 9 " ' " 4~ ....&9<9: ~~ 0'+Ch;
"}.I"
'lb'3l~
"'"
"'" ,
~ .
'
"'" "\
r-.
"\
"- "\
,,'t\" "-1"\ ""-"- ""\
'" " " '" '" "- ~" .....
~
\..
~ \.."-
I'\.
"\
~'" ~ !'\"'\.
'" '"
\..
\..
N
~
_
Obr. 71
nlj!/\pz maoupaJ DU b nlj:>npz/\ yqS~OULU
Orientační hodnoty parametrů
~
o
qcS
o
a
veličin pístových dvojčinných motorů
'"
....
""
Q
'O
-,
Q
,g> o
....
"',~ 1~---------------7'----
jtl' "tII ) 1.,1 /I II(' MI(} , .' J.lII ,n ~ lU iii' ll&. ~,~
50112126 6H30315160
--
E /'I0010,fI2 S656C2801t,, 10,35 íš E lm 90 lOL SO SOl 25 I)Hl; 31 131580904-5IHCZ2! 12% 28 < 11 80 "O ~o, 20 IlO< so 25 Q. ::J >= 1- 1250 61~ 7{ J~!~518' 90 4S 22, r;I ;:J" lil >= o.. lm 56 }~ 1,5131.\ ft; 804020 ;:l 1'00 50 S6 2B 280 14, 70 35 lB Q 1-"
.~
-'-' " ._
. ; - .:
" '" ;í o
3' ~
S
e
'j;_ , . _ é_ _' _
':"; ' ; L ~'L; :ľ ?
a;
Q.
;:l
o
~
?;
>=
o 1180 ~5 50 2525 12: '2. 31 16 -' 11GC ~o 't5 22 II 112'628 1'1
I
u 140 3. 40 20 00 100 50 25 12
>-
lX:
N
Q.
;;;. ;:J"
>=
~25 32 36 1818( 1/12 28 .3 2 lG lG, ~/O 25 28 ft, M qO II 2512, 12
90 '15 22~ If 80 'tO
20
10
BO 2022 111/256 2~ 1~ ' ",
'"
71
dvojčinnýčTl--
WB
S
%
'",",o ;:l
Q
'O -,
>=0
:3
"', 2
Ml
%1 1%
oU oW
o
,~
> N o e::
'O 0; ' ~
>=
W1Wl
I
'1'
....
Máme určit, zda Lze dosáhnout rychlo.sti pístu cca 300 mm/s
--I- - -•._. _ ..
I
pístových:-- .. ___.
. II
I
-
..._- ....... '
"-
-. .
-
- "
+. I
I . - - - -, - '''1
"-.
Zm enou mechanickych nebo. řídÍcích vlivů se I ... rychbs t pístu můž e ' -", . I zm ě nit o - 10 %
:. Řešení: Z diagramu pro. rozvádě č , 1/ 8- odečtem e -: rychlost pístu . 130 mm/ s. Zvolí. e me-li však rozV<Í .. ,_.-- --- "-:děč 1/4' , pak pro ,~ týž p vá lce je .._ ...__ _ i J yChlo.st pístu , ~cca 500 mm/ s
P1l,eumo.mo.to rů
I
Tlak v síti 600 kPa ..
I '
c - •
I
_ ._-~_._._.~
. . ... _ ... J . . .- ... -... --"_.- I I
_-
~
_ _ ...
..é
'1
1820 10 fiX. 5025"(>05 6,2
< 0;'
Zatížení = 350 N = 40 mm předpokLádán rozváděč 1/ 8
P válce
---t .I
70 35 18 9 62 31 fG 8
< Q ,
,< .'
Hospodárná oblaSt '
"
lil
Dáno;
_ 1 _.
. . ,,. . , .. ·L.... ,-
'*'
'"
"n lt'u,h
1-
......_ . . _ ..,':.:-"
" , .ď '
80 40
~
.J..
~
1
1 1
2,51
2
s l
21 "
I
2,s l
31
ZAT íŽENI-lN] , 4L 51 .,21 12,51 18,11 251 31,21 37,5 1
51 61 7,41
7.51 10 1 12,~1
151
10 1
12, ~
2~_;,-'j
lol ;ls l 501
751
sol b2,sI ni 1001
I> 5'0 1 62,5
vá l ce lm"; 12
1001
mUl
16
125'1 1~'ol 2001
250 111
25
00
w
• - 84 -
5.4.2 Zdvih pístu
Velikost zdvihu pístu u
pneumomotorů by neměla přesáhnout
2000 mm.
při
velkém průměru pístu a velkém zdvihu přestává být použití pneumatických motorů
hOSpodárné,
podstatně
protože
narůstá
spotřeba
vzduchu.
Navíc
při
velkém· zdvihu dochází i ke značnému mechanickému namáhání pístnice a vodících pouzder. Aby při větším zdvihu nedošlo k deformaci v důsledku vzpěro průměr
vého namáhání, volí se
něco větší,
pístnice o
než vychází
výpočtem .
Tím se současně snižuje namáhání a opotřebení kluzného uložení pístnice. Veli-· vzpěrové
kost zdvihu z hlediska 5.4.3
pevnosti lze
orientačně odečíst
z obr. 70.
Rychlost pístu
Rychlost pístu
přímočarých pneumomotorů
je závislá na odporu
proti jeho pohybu, dále na tlaku vzduchu, na délce a průtočných průřezech rozváděče
potrubí, na je rychlost
ovlivněna i
pro omezení vzniku směrného
průřezu připojovacích řízení
použitého pro
motoru. Dále
tlumením pohybu pístu v jeho koncových polohách (nutné
rázů).
určitou
polohy je po
pŮSObícím
Realizace tlumení
způsobuje,
dobu pracovní prostor válce
že
při opouštění
plněn přes větší
Koncové
odpor jedno-
škrtícího ventilu.
Střední
rychlost pístu u standartních provedení je v rozmezí 0,1 - 1,5 ml s. pneumomotorů
U speCiálních
(např.
účinkem)
pneumomotory s úderným
lze
dosáhnout rychlosti až 10 ml s. Rychlost pístu lze ventily a další typy (obr. 71).
m ěnit
různých
pOUŽitím
ventilů umožňují
ventilů.
Skrticí
nastavit menší nebo
větší
jednosměrné
rychlost pístu
5.4.4 Spotřeba vzduchu
Pro vit se
určení
spotřebu spotřeba
provozních
vzduchu.
při
nákladů
určit é m
vzduchu u pístových kompresní
poměr.
za
spotřebovanou
provozním tlaku,
energii je prům ě ru
důležité
stano-
pístu a zdvihu
přímočarých pneumomotorů určuje
ze
vztahů
plocha pístu. zdvih
Kompresní poměr Pe2 : Pel je dán vztahem 10 1,3 + pracovní
(pře)tlak
kPa
(vztaženo na
nadmořskou
výšku)
101,3
Snadno a rychle lze
určit spotřebu
vzduchu z obr. 72. Hodnoty
průtoku
vzdu-
chu jsou vztaženy na cm zdvihu a jsou uvedeny v závislosti na průměru pístu a to pro pracovní tlaky 200 - I 500 kPa. Průtok vzduchu je vyjádřen v litrech (nasátého vzduchu) za minutu.
•
- 85 Vztahy pro výpočet spotřeby vzduchu: jednočinný přímočarý pístový
V
.
= s •n •
kde je
2'
<jl 4 '
dvojčinný přímočarý pístový
V'=
pneumomotor '.
O ,kompresnL pomer
pneumomotor
gr +s'4
02
fjf
s'4'
. n . kompresní poměr
v . ...
průtok (spotřebované množství) vzduchu
s ...
celkový zdvih [dm
n .•.
počet zdvihů
O •••
průrr:ěr pístu [ dm
d •••
průměr pístnice [dm
[l/minJ
1
[l/min 1
1 1
příklad:
Jak velkou spotřebu vzduchu bude mít dvojčinný motor o průměru pístu 50 mm (průměr
pístnice 12 mm) a zdvihu 100 mm? Motor má 10
zdvihů
za min
a
pra covní tlak je 600 kPa. K ompresní poměr
101,3 + pracovní tlak = 101,3 kPa
101,3 kPa
vzduchu
4fr .
V'=
s .
V•=
1 dm •
V•=
-I
= 26,3
+ s .
4'fr
(O
22
3
n . kompresní poměr ~ 2 2 dm. 4 . (0,25 d, - 0,0144 dm ) . - d)
.
. 6,9
0,19625 dm
11 • = 0,3812 dm V•
2
O
4'Jr . 0,25 dm 2 +
• 10 min
při
600 kPa = 701,3 kPa = 6,9
101,3 kPa
101,3 Spo třeba
+
3
+ 0,18494 dm 3
• 6,9 min
• 10 min
-1
. 6,9
-1
l/min
použ ití obr. 72 dosazujem e do
vztahů:
jednoči nný přímočarý motor
V' =. s • m • q ivojčinný přímočarý motor
V' = 2 . (s • n . q) -:de je
V' ... průtok (množstvÍ) vzduchu
s ...
zdvih
n •••
počet zdvih ů za min
q .•.
průtok (spotřeba)
l/min
cm l/m in
vzduchu na I cm zdvihu
II cm
- 86 -
s použitím
72 a uvedených vztahů pro náš příklad platí
obr.
= 2 • (s . n • q) l/min = 2 . (10 cm . /O/ min. 0,134 = 26,8 l/min
V· V· V·
Zlcm)
při určování spotřeby vzduchu je však nutné
uvažovat také všechny vedlejší
prostory, které se při každém zdvihu pístu plní vzduchem.
Přibližné hodnoty
pro pístové motory firmy Festo shrnuje tabulka na obr. 73 Průměr
Objem
pístu
ru
prosto~
předního
čela 3 [cm]
[mm]
Objem prostoru zadního čela 3 [cm ]
Průměr
O bjem prosto- Objem prosto-
pístu
ru
předního
ru zadního
čela 3 [cm]
[mm]
čela 3 [cm 1
12
0,5
70
27
31
16
1,2
100
80
88
6
140
128
150
25
5
35
10
13
200
425
448
50
16
19
250
2005
2337
/000 cm
Obr. 73
5.5. Pneumatické Tento
rotační
=I
I
motory
typ pneumatických
na mechanickou energii
3
motorů
transformuje
rotačního pohybu. Nejčas těji
energii
s tlačeného
vzduchu
se používají typy s neome-
zeným Úhlem natočení. Podle provedení se dělí na -
pístové motory s výstupním rotačním pohybem
-
lamelové motory
-
zubové motory
-
turbinové (proudové) motory
pístové motory s výstupním rotnčním pohybem Podle konstrukce se dělí na radiální a ax iální. vratný pohyb pístů převádí na rovnom ě rnosti
těchto
motorů
rotačního
rotační pohyb
klikového hřídele.
Pro zvýšení
pohybu se používá vě tší po č et '.Úlců (obr.
závisí na vstupním tlaku vzduchu,
rech, zdvihu a rychlosti.
U radiálních se přímočarý
počtu válců,
74). Výkon
jejich průmě
- 87 -
Princip činnosti axiálních pístových motorů (obr. axiálně uspořádaných válcích
75): síla vznikající v pěti
je kyvnou deskou transformována na rotační pohyb.
K dosažení rovnoměrnějšího průběhu krouticího momentu a tedy i chodu motoru
pracují vždy dva válce
současně.
Oba tyto typy rotačních pneumomotorů jsou vyráběny pravotočivé točivé.
i levo -
l/min, výkon od 1,5 do 19 kW
Maximální otázky jsou kolem 5000
při
normálním pracovním tlaku vzduchu.
Obr. 74
Radiální pístový motor
Obr. 75
Axiální pístový motor
L amelové (křídlové) motory Jsou to nejčastěji používané rotační pneumomotory, nebol jsou konstrukčně Jed noduché
a mají malou hmotnost. Pracují na obráceném principu
činnosti
lnm elových (křídlových) kompresorů:
Ve válcovém tělese statoru je excentricky uložený rotor
S
podélnými zářezy,
• nichž' jsou posuvně uloženy lamely, které jsou při pohybu přitlačovány ods tře ~nuu silou k
vnitřnímu válcovému povrchu
tělesa statoru.
Tím jsou utěsněny
::duchové komory mezi jednotlivými lamelami. Lamely jsou v klidovém stavu
::
p ři rozběhu přitlačovány k vnitřní s traně vál ce statoru 0."111
pružinou nebo tlako-
vzduchem nezávisle na otáčení. provádějí se většinou se třemi až deseti
cme lami. Lamely j ejich plochy.
vytvářejí
v motoru pracovní komory a tlakový vzduch
působí
Vzduch je přiváděn do komory s nejmenším objemem, kde
-=ocház í k jeho rozpínání a tím postupnému zvětšování objemu komory.
- 88 Otáčky
provádějí
rotoru lamelových se
pravotočivé
motorů
levotočivé
i
jsou v rozsahu 3 000 až 8 500 s
řiditelným
výkonem v rozmezí
l/min, 0,1
až
17 kW.
T
levotočivý
pravotočivý
pohyb
(křídlový)
Obr. 76 Lamelový
pohyb
motor
Zubové motory
Krouticí moment je vyvozován
pŮSObením
tlaku vzduchu na plochy boku
zubů
pevně
spo-
dvou do sebe zabírajících ozubených kol. Jedno z ozubených kol je hřídelem
jeno s výstupním
motoru. Tyto motory se používají
dovaných výkonech až do 44 kW.
s možností reverzace
Vyrábějí
se
levotočivé
i
při
velkých poža-
pravotočivé,
resp.
směru otáčení.
Turbinové motory
Používají se pouze pro malé výkony, dosahuje se však u nich vysokýCh otáček (např.
zubní
vrtačka
Pracují na
opačném
Vlastnosti
rotačních
s náhonem turbinovým motorkem až 500 000 ot/min).
principu než turbokompresory. pneumomotoni
- možnost spojité regulace - velký rozsah - malé
tedy i hmotnost)
- snadná ochrana proti - nehrozí
a krouticího momentu
otáček
rozměry (a
- necitlivost
otáček
vůči
přetížení
prachu,
nebezpečí
vodě,
vysokým i nízkým teplotám
výbuchu
- malé náklady na údržbu - snadná reverzace směru
otáčení.
- 89 -
•
Fw1kční
- 1.
jednotky
Pístový pneumomotor se Jedná se o
.ohy
přímočarý
samočinně přepne
a
zařízení
pístový pneumomotor, který se po dosažení koncové
na vratný pohyb.
ú po dobu, po kterou je strojů
zabtůovaným rozvúděčem
přivúděn
tlakový vzduch.
nepřetržitým
s
Střídání dopředného
chodem,
např.
otli vých obrobků, vysunovúní z montážních _'ch ve výrobním taktu. Pneumomotor
může
být
řízen přímo
nebo
Funkční
a
zpětného
pohybu
jednotka se používú
pro podávání a vyhazování
dopravníků
nepřímo.
v provozech pracu-
Vhodná oblast aplikace
_ pro rychlosti pístů v rozsahu 3 až 60 mimin. Kompaktnost provedení oceníme
:: ';"l1éna v
případech,
kdy jek dispozici malý prostor. Délku zdvihu i rychlost
'/xl pístu lze plynule nastavovat, a to odděleně pro dopředný i zpětný pohyb,
::-' ou hodnoty výtokového odporu. Zabudované
tlumiče
snižují hladinu hluku
- od{uku vzduchu do atmosféry.
Pístový pneumomotor se zabudovaným rozváděčem (proveden jako kompaktní funkční jednotka)
17
Pneumaticko hydraulické :rystémy ?ohon pneumatickými motory se používá, jsou-li vyžadovány rychlé pohyby , : ooovaná sÍla nepřésahuje 30 000 N. Je -li však požadována sÍla větší než
není již poUŽití pneumatických motorů hospOdárné. Rovněž není modné č is tě pneumatické pohony pro pomalé posuvy s požadovanou konstantní
" .\f, ~-'-:;".tlt
- ",+C""'U, kdy se nepříznivě uplatňuje případ ech
vliv stlačitelnosti vzduchu, která je v
naopak výhodná. Ve výše naznačených případech je výhodnější
• h)draulické
zařízení
a spojit
výhody pneumatických a h)draulických
- 90 prvků.
H)draulické pístové motory realizují rovnom ě rný pohyb (tj. pohyb s kon-
stantní rychlostí) a současně umožňují dosáhnout velké síly na pístu. K jejich řízení
pak lze
pneumaticko
využít relativně velmi jednoduché pneumatické prvky. Takové
h)draulické
celek se uplatní zejména
funkční při
jednotky
třískovém
provedené
obrábění,
jako
jeden
kompaktní
tj. při vrtání, frézování a
soustružení, dále u lisovacích zařízení a přípravků, kde je nutné vyvinout velké síly.
6.2.1
Pneumaticko hydruulické převodnÍky Tyto převodníky transformují tlak vzduchu na tlak oleje tak,
že tlakový
vzduch působí na hladinu oleje v uzavřené nádrži. Tlakový olej pak proudí nastavitelným
škrticím
jednosměrným
ventilem
do
válce
h)draulického
motoru a
vyvozuje pracovní pohyb jeho pístu a pístnice s konstantní rychlostí.
Zpětný
pohyb pístu je uskutečněn tlakovým vzduchem, při němž olej protéká bez odporu zpět do nádrže,
v níž je prostor nad hladinou oleje propojen s atmosférou. Do-
chází tedy k přenosu energie pouze jednosměrně, tj.
z jednoho média (vzduchu)
na druhé médium (olej) .
Obr. 78
Pneumaticko h)draulický převodník
6.2.2 Pneumaticko hydraulické multiplikátory Oproti předešl é mu typu převodníku se dosahuje zvýšení tlaku oleje oproti tlaku vzduchu rozdílnými plochami obou pevně vzájemně spojených pístů
s pře
vodní částí. Tlak vzduchu působí na píst s větší plochou, vyvozenou sílu transformuje píst s menší plochou na tlak oleje. Tlakový olej pak proudí přes stavitelný škrticí jednosměrný ventil do
válce
pracovníhO
motoru.
Zvýšení tlaku ole je
oproti tlaku vzduchu se dosahuje různým i poměry ploch pís tů převodníku, které se volí 4 : I, 8 : I, 16 : 1 a 32 : I. Tlak vzduchu bývá ma:x:. 1 000 kPa (! MPa). Protože tlak oleje je několika"lásobně vyšší ne!. tlak vz::'u.chu, st:1 Eí k vyvození
potřebnJ .::;.lly dlCl<~ Pi lJrh~r v...ikt:: p' u.I,;JVn:r'lV
.. JL-v! ..,:..
Prot()že
v hydf'''auli~ké
- 91 čás ti
zařízení
může
docházet ke z trátám netěsnostmi, je nezbytná pravidelná
Údržba, spočívající v kontrole, doplňování oleje a odvzdušňování. Celkový objem oleje v nádrži, kde dochází k transformaci tlaku vzduchu na tlak oleje, je určo
mn rozměry
pracovního motoru (pn1mer válce a zdvih). Pro konkrétní použití
je. nutno vždy tento objem vypočítat a podle toho volit typ převodníku.
Obr. 79 Pneumaticko h)draulick)1 multiplikátor P říklad:
Plochy
pístů převodníku
2
Al = ZOO cm , A
2
2 = 10 cm ; tlak vzduchu Pl = 600 kPa
Síla vyvozená tlakovým vzduchem Fl=PZ·AZ F Z = 6 • ZO
5
Ni m
2
ZOO • /0-4 m 2 = 6 000 N
Síla přenášená na olej
FZ
= F2
Z toho vycház í vyvozený tlak oleje
p 2
= F2_ A2
=
6000N ZO. Z0 4 m 2
= 60./05Nl m2=6000kPa
6.2.3 Pneumaticko hydroulickIÍ posuW\IÓ jednotka Toto zařízení se používá zejména pro případ požadované rovnoměrné rych losti pracovního pohybu.
Je tvořeno kompaktní jednotkou, obsahující pneuma-
tic ký motor, hydraulický brzdicí motor a pneumatický řídící rozváděč. Pístnice pís tů obou motorů jsou pevně spojeny třmenem, přičemž pneumatický motor
je pracovní. Přivedený tlakový vzduch způsobí pohyb pístu pneumomotoru, který s sebou unáší píst hydraulického motoru, který protlačuje olej jednosměrným nastavitelným škrticím ventilem
z jedné strany pístu na druhou. Hydraulická
- 92 část
tak umožňuje ~cxlržet konstantní rychlost pracovního pohybu pístů a tedy
i posuvu • . při zpětném pohybu proudí olej v hydraulické části jednosměrným ventilem prakticky bez cxlporu, což umožňuje rychlý zpětný pohyb.
Obr. 80
Pneumaticko hydraulická posuww jednotka
Obr. 81
Pneumaticko hydraulická posuwvá jednotka
Dopředný
požadovanou pístniCi volně
pohyb lze
rozdělit
na rychloposuv a vlastní pracovní posuv s
konstantní rychlostí pomoc! nastavitelné narážky,
pístu hydraulické
části
jednotky.
Třmen
v první fázi
umístěné
na
pohybu klouže
po pístnici brzdícího hydraulického motoru a teprve když narazí na zaráž-
ku, začne s sebou unášet pístniCi hydromotoru a tím se teprve začne uplatňovat jeho brzdicí účinek. Rychlost pracovního posuvu je stupňovitě nastavitelná
- 93 -
z ích od 30 do 6 000 mm/ min. K dispozicí jsou i speciální provedení, ~
wn ožň ují
-.~
regulačním
delším
účinek i
pracovní
při zpětném
ventilem pro brzdicí
pohybu. Ta jsou pak vybavena
účinek při zpětném
pohybu.
E)draulícký okruh hydroulického brzdiciho motoru je uzavřený, takže dopouze k malým ztrátám oleje netěsnostmi; ty jsou pozorovatelné jako • f ilm na pístnici. Ztráty oleje jsou vyrovnávány z pomocné nádržky,
-=
je součástí
;2dno tka je
jednotky. řízena
pneumatickým
rozváděčem,
rovněž
který
tvoří
s jed-
onstrukční >",-._ _ .~.
celek. Přímé řízen í obstarává tyč pevně spojenó s třmenem zarážkami na této tyči je řízen vlastní rozváděč pneumomotoru,
Dvě ma
přesné
oZnuje
!
-
ct oscilační
zatěžuje
vě tšin ou =::i-,~ e
•
:h>ěm a =:ně
při větším
snižuje zatížení pístnic
pneumomotorů
jednotlivých
pneumo :notorů,
zařízení
pře vodu
třmenem ,
což
lze také sestavovat
škrticích a
jednosměr
brzdění.
posuvu u stolních nebo sloupových
_'C!raulickou jednotku s transformací
umístěn
ohybovým momentem.
Pneumaticko hydrouliclaÍ posuwvá jednotka pro ~ :J w ma tizaci
Tuto nevýhodu od-
jsou spojeny
rozváděčů,
hydraulického motoru, využitého k ,
průměrem.
motorů
pneumaticko hydraulické posuvové z
škrcení velký ohybový
podle obr. 81 , kde hydraulický brzdicí motor je
pneumomotory. Pístnice všech
PQD3(l!l1é
umožňuje
pístnici pneumomotoru. Proto se u tohoto provedení
pru,chozí pístnice se zesíleným
uspořádání
jednotky
pohyb.
_ posuvové jednotky na obr. 80 vzniká který
způsob řízení
nastavení zdvihu. Tento
rotační
náhon
vrtaček
přímočarého
lze použít pneuma-
pohybu na
rotační
pomocí
(pístnice pneumomotoru je provedena jako ozubená
tyč,
- 94 která je v záběru s ozubeným kolem).
Toto provedení má všechny přednosti
pneumaticko h}Óraulických jednotek.
Pneumaticko h}Óraulická posuvová jednotka pro rotační náhon
Obr. 82
6.2.5
Pneumaticko hydruulickrÍ
posuwm jednotku s
odw-
řízeným posuvem pro
dění třísek při třísek.
Šlých
vrtání hlubokých
otvorů
je důležité
realizovat
odvádění
vznikajících
Pro tyto účely je vyvinuta jednotka (jako dalŠí vývojový stupeň přede uspořádánÍ)
s
přesně
nastavitelnou posloupností pohybů;
vrtání,
zpětný
pohyb s odvedením vzniklých třísek, další vrtání atd. Přitom posuv v obou smě rech lze volit buil pomalý (pracovní - vrtánÍ) nebo rychlý (zpětný pohyb pro
odvedení
třísek). Nezbytný počet zpětných pohybů se nastavuje předem
vém relé v závislosti ha hloubce vrtané díry a rychlosti posuvu.
na
časo
Zpětný pohyb
vrtacího vřetena je řízen rozváděčem pneumomotoru v závislosti na proběhlé dráze nástroje. Jednotlivé
fáze
pracovního cyklu jsou:
spuštění
(START),
rychloposuv k
obrobku, vlastní vrtání s pomalým posuvem pro nastavenou dobu, zpětný rychlo-
posuv s výjezdem nástrojem z obrobku (odvedení
třísek), rychloposuv zpět
až
do hloubky již vyvrtané díry, znovu pracovní posuv s vlastním vrtáním po nastavenou dobu atd. Všechny dosud popsané jednotky jsou kombinací pneumatických a h}Óraulických motorů a příslušných řídicích prvků (rozváděčů a ventilů) a lze je též sesta vovat
z jednotlivých jednotek
příslušné stavebnice přístrojů.
- 95 -
- .3 Krokové kLeštinDvé podávací zaří.~ení
U
automatů často potřebujeme zařízení
-aktovací) kleštinové podávací eba dále opracovávaných ";estavením kleštin ;:rofilů,
může
zařízení.
obrobků,
pro speciální posuv - tzv. krokové
Uplatňuje
nejčastěji
být podáván
se pro podávání materiálu
k transportu pásového materiálu.
rovněž
tyčový
nejrůznějších
materiál
trubky ap.
Podávací
zařízení
je
tvořeno
tělesem
základním
se
dvěma
tyčemi,
tvoří
• 'tu vedení, dále pevnou a posuvnou kleštinou. Posuvná kleština klouže po vedení := představuje suport s upínkou,
'arem,
umís těným
která je ovládána membránovým pneumomo-
v samotné kleštině. Cinnost zařízení (upnutí a posuv) je řízena
=,,-ěma čtyřcestnými
dvoupolohovými rozváděči (tj. rozváděči 4/ 2). Sířka podáva -
-ého materiálu je max. 200 mm. S ohledem na vysoký Y..dávaného materiálu lze dosáhnout
přesnosti
Obr. 83.a Kroko vé kleštinové podávací :osloupnost
činnos tí během
počet taktů
a vlastnosti
posuvu od 0,02 do 0,05 mm.
z ařízení
jednoho taktu:
upnutí materiálu membránovým pneumomotore m v posuvné
kl eštin ě
pevná kleš tina uvolní podávaný materiál posunutí materiálu posuvnou kleštinou; po dosažení požadovan é délk y posuvu dochází
op ě t
k upnutí materiálu v pevné kleštini
(opět
membránovým pneu-
momotorem v ní zabudované m) u vo lněn í
ma teriálu v posuvné
kl eštině
a je jí návrat do výchozí po loh y
- 96 proběhnutí
pracovní operace stroje (automatu); po jejím
k podávacímu
zařízení
libro 83.b Kleštinové podávací Otočný
při
je vyslán
signál k zahájení dalšího cyklu.
posuvná kleština
pevna kleština
6.4.
ukončení
zařízení (funkční
schéma)
upínací stůl
mnoha výrobních operacích je požadován posuv upnutého materiálu
nebo obrobku po kruhové dráze. K tomu se používá upínací
stůl
s
otočným
pohy-
bem, jehož pracovní jednotkou je přímočarý pneumomotor, jehož činnost v jednotlivých pracovních taktech je řízena příslušným rozvád ěčem . K přemeně pří močarého
využívají
pohybu pístu pneumomotoru na různé
otočný
principy. Na obr. 84 je tato
pohyb pOdávacího stolu se
přeměna uskutečněna
pákou kli-
kového mechanismu. Princip činnosti:
Výchozí poloha: tlakový vzduch je přiveden v místě šipky (na obr. 84 nalevo v horní části) a zaplňuje tmavě modře vybarvené prostory. Poloha stolu je aretována
E
západkou J, která je
působením
pružiny.
přitlačována
Přivedením
pístem pomocného pneumomotoru
signálu do pneumaticky ovládaného
rozváděče
B je zahájena činnost - přestavením pohyblivé části rozváděče dojde k propojení
- 97 -
vedení Bl s odvzduším a
současně k přivedení
tlakového vzduchu vedením B2
do prostoru Dl válce pracovního pneumomotoru. Tím dochází k pohybu pístu,
jehož pístnice je na své m konci provedena jako ozubený hřeben. Současně je tlakový vzduch přiveden vedením B3 do mlce pomocného aretačního pneumomotoru, který přitlačí aretační západku do otočného kotouče. Mezitím se uvolnila unášecí západka H a začne se pohybovat ve směru G až zapadne do dalšího výřezu kotouče. Počet zářezů kotouče bývá 4, 6, 8, 12 až 24, což tedy u možňuje
až 24 dÍlčích pootočení (pracovních kroků) otočného stolu. Pro zvo-
lený počet zářezů kotouče je nutné použít odpovídající doraz F, který ovládá řídicí
ventilek C. Po dosažení koncové polohy doraz F krátkodobě odlehčí vede ní CI tím, že ho propojí s ovzduším. To má za následek přestavení rozmdě če
přiveden
B. Tlakový vzduch je pak
do prostoru D2 válce pneumomotoru
a jeho píst se vrací do výchozí polohy. Unášecí západka H unáší dělicí kotouč, ar etační něna.
pomocný pneumomotor E je odlehčen a aretační západka J je uvolV otočné m stole je umístěno hydraulické tlumení doběhu do koncové
polohy, realizované hydromotorem, jehož pístnice je
pevně
spojena s pístnicí
pracovního přímočarého pneumomotoru. Velikost tlumení lze nastavovat škrticím ventilem, který je použit
současně
s
jednosměrným
ventilem podle prin-
cipu na str. 80. Výměnné
zvoleného tý
dorazy F
různých
dělení kotouče.
Pomocí
počet zářezů dělicího kotouče
tační
délek
umožňují
výměnných
volit velikost
krycích
kotoučů
natočení
podle
lze zakrýt
urči-
a tím použít jeho dělení 12, 8, 6 a 4. Are-
i unášecí západka může totiž zaskočit pouze do nezakrytých zářezů, které odpovídají zvolenému pootočení. Přesnost dělení je kolem 0,03 mm(nn rjJ 210),
- 98 -
B
J
J.--
-
C1
.... -+--1+-- F H
c
Obr. 84
Otočný
upínací
stůl
natáčení
pákový
mechanismus, který má příznivější průběh krouticího momentu (obr. 85). dělení je realizováno jiným způsobem.
Rovněž
U jiného provedení
otočného
upínacího stolu je použit k
- 99 -
:ednotlivé fáze pracovního cyklu probíhají v tomto ~kový
vzduch je
nejdřív přiveden
pořadí:
vedením A I nad píst A, který je spojen s
:::.olFfcí západkou a kterou tím uvolní. výchozí polohou pístu B pracovního pneumokterý je umístěn pod deskou otočného stolu, je deska stolu nadzvihnu:no Přivedením tlakového vzduchu nad píst B pneumomotoru se jeho zdvihem ::xJmocí unášeče C pootočí stůl o předem zvolené natočení. Současně s tlume-:0 toru,
"lím při dojezdu do koncové polohy, které je realizované hydraulicky, je pře -
U1ven
řídicí roz\Úděč, řídicí
pákou E spojenou s pístnicí D. Blokovací západka
:\ se vrátí do aretovací polohy a kolík
otočného
stolu zapadne do
výřezu.
Pneumo-
stolu, je odlehčen, jeho píst a tedy i "'eska stolu klesnou do výchozí polohy. V tomto okamžiku je obrobek na otoč -no tor, který nadzvihuje desku
otočného
'lém stolu v požadované pracovní poloze a při
zpětného
zahájení
může proběhnout
jeho opracování.
pohybu pístu B pracovního pneumomotoru je
přiveden
tlakový vzduch do \Úlce unášecí čelisti C, ta se vysune, takže při zpětném chodu mine čep stolu. píst motoru B se vrací zpět do výchozí polohy, unášecí čelist rovněž
Otočný apř.
vrtání
strojů.
sva řování,
polohu a
otočný
stůl
je připraven dalšímu pootočení.
upínací stůl se používá zejména při kusové výrobě, kde umožňuje děr
V sériové ných
původní
zaujme
v přesných kruhových roztečích, dále při výrobě ozubení ap.
výrobě
Dále se
se
otočné
upínací stoly používají u vrtacích a
uplatňuje při
závitořez
kontrole, montáži, vrtání, nýto\Úní, bodovém
vyrážení atd., tj. všude tam, kde je požadována racionální výrOba ,
'ctem probíhá v taktech a
při otočném
pohybu.
- 100 -
Obr.85
Otočný
upínací
stůl
6.5 Kleštinová upínku
Pneumatické upínání je hospodárné, protože
umožňuje
dosáhnout
relativně
jednoduchým způsobem velkou upínaci sílu v horizontálním nebo vertikálním směru a to při malé spotřebě vzduchu. Upínaný materiál (např. tyčovina) může upínkou volně procházet. Kleštiny odpovídají normě DIN 6343. Použitelnost pneumatických kleštinových upínek: upínání obrobků na vrta cích strojích a frézách, při montážních pracech při používání pneumatických nebo elektrických šroubováků, jako . upínací prvky u u speciálních výrobních strojů a dopravních linek.
otočných
upínacíCh
stolů
Cinnost upínek je realizována pouze pneumaticky pomocí rozváděčů 3/ 2 (přímo nebo nepřímo řízených) , Jestliže je rozváděči předřazen ještě jednosměrný
- lOL -
ventil, upnutí zůstává i pr! náhodném poklesu tlaku. Požadovaná přesná velikost upínací síly je dosahována regulací tlaku (v rozsahu O až 1000 kPa).
Obr. 86 Kleštinová upínka stůl
6.6 Dopravní
se vzduchovým
Použití tohoto posouvání a jů,
cích
zařízení
polšflÍřem
odstraňuje
přestavování těžkých dílů
zbytečné
nebo
vynakládání fyzické síly
přípravků
rýsovacích desek a montážních linkách. Pomocí stolů
snadněji a přesněji
lze
umistovat
při
na stolech výrobních strotěchto
přípravky
dopravních posouva-
nebo
těžké
obrobky pod
nástroji. Princip činnosti:
Vzduch s požadovaným tlakem (60 kPa) se ného prostoru
uvnitř
přes roz-mděč
3/ 2 při-mdí do uzavře
stolu, odkud Vytéká malými tryskami na spodní
straně
stolu
do ovzduší. Tím se deska stolu nadzvihne cca o 0,05 až O, I mm. Na vzniklém
vzduchovém
polštáři
lze desku stolu i s
těŽkým
břemenem
snadno posouvat.
Pod mínkou použitelnosti je vodorovná plocha pod deskou tohoto dopravního posou\ocího stolu; drážky ve tvaru T nejsou na závadu, vyžadují pouze zvýšení tlaku na cca LOO kPa.
- 102 příklad:
K posunutí přípravku o hmotnosti 150 kg (tíhová sÍla 1 500 N) na desce stolu je potřeba sÍla cca 320 N, při použití popsaného dopravního posouVQcího stolu
se vzduchovým
pOlštářem pouze 3 N.
N
Obr. 87
Dopravní posoUVQcí stůl se vzduchovým polštářem
- 103 Rozváděče
7.
a ventily
7.1 Obecně řídící
Pneumatické
členů,
obvody se skládají ze signálních členů.
a výkonových (pracovních)
řídících
členů
Signální a řídící Členy oVlivňují průběh činnosti
výkonových členů a nazývají se rozváděče nebo ventily. Rozváděče
a ventily jsou zařízení pro řízení (nebo regulaci) rozběhu, zasta-
směru činnosti
vení a
jakož i tlaku nebo
průtoku
ko mpresorem nebo tlako\!Ou nádobou. Název (rozvádějí)
k terá ovládají
průtok
mezi
média dodávaného
rozváděč
dvěma
čerpadlem, zařízení,
se užívá u všech
a více
přípoji
signálu a to pro ovládání motoru. Podle DIN/ ISO 1219 a podle
vnějšího
pomocí
doporučení
C ErO P
Comité EUropéen des Transmissions OléohydrauIiques et Pneumatiques) je název ·ventil"
společný
Rozváděče
rozváděče,
pro ventily i
a ventily se
dělí
ČSN
však tyto dva termíny rozlišuje.
do 5-ti skupin:
l. rozváděče
3. tlakové ventily
2. ventilová hradla
4.
7.2
prutočné
5. uzavírací ventily
ventily
Rozváděče
Rozváděče pře vážně
jsou
zařízení,
která ovládají
směr průtoku
vzduchu ke
spotřebiČi
pneumomotoru).
7. 2.1 Znázornění rozváděčů Pro
znázornění rozváděčů
vyjadřují
teré
ve schematech se používají normalizované
pouze jeho funkci, nikoli však
konstrukční
značky,
provedení. V dalším
:extu jsou vysvětleny značky, které odpovídají současné ČSN Ol 37 22 i DIN/ISO : 219. Pokud by byl mezi
těmito
normami rozdíl, bude na
něj upozorněno, rovněž
:ok pokud budou uvedeny značky, které se sice v praxi užívají, ale nejsou v normě
obsaženy. ČSN/DIN
Popis runkční
stav
rozváděče
?oče t čtverců
Cá ry
udává
uvnitř políček
;>ru toku
je
znázorněn čtvercem
počet funkčních stavů rozváděče
udávají vnitřní kanály, šipky směr
o rn CD
- 104 Popis
tSN/DIN
uzavřené uvnitř
Kanály
prvku se
[:J
označují příčnými
čárkami
Kanály spojené
uvnitř
prvku se
značí tečkou
CItiJI3l
Vnější přívody (přípoje potrubí) jsou vyznačeny na čtverci, který znázorňuje nulový nebo "základní" stav rozváděče
__ rT-ril při přesunutí se musí krýt kanály (cesty) v políčku s vnějšími L..fJ-LJ Jednotlivé stavy lze Další stav
rozváděče
přívody.
dostaneme posunutím
funkční
políček
(políčka)
označit číslicemi
o
(tSN) nebo malými písmeny a nulou (DIN), přičemž nula značí základní polohu
Přímý
odfuk do atmosféry
Odfuk
(odvětrání)
(odvětránÍ)
-
b
trojůhelník
trubkou
Pro snadnou a přehlednou montáž jsou výstupy rozváděčů označeny a to u starších
typů
velkými písmeny, u
novějších typů číslicemi
(návrh C ETOP): 2, 4, 6 (sudé)
pracovní výstupy
A, B, C
napájení
P
odfuky
R, S, T
3, 7, 5 (liché)
říd í cí
Z, X, Y
12, 14, 16 (10 + ovládaný
vstupy
výstup) Označení rozváděče stavů
(poloh). První
ale ne
řídících!).
je dáno
číslo
Druhé
udává
počtem
vnějšíCh
počet přípojů
přípojů
a
počtem
funkčních
(napájecích, pracovních a
číslo označuje počet stavů
odfuků,
(poloh).
Příklad: Rozváděč
3/ 2: 3
přípoje
(napájení, výstupní, odfukl, 2
Rozváděč
4/3: 4
přípoje
(napájení, dva výstupní, odfukl, 3
7.2.2 Ovládání Rozváděče
funkční
stavy
funkční
stavy
rozváděčů
lze ovládat
různými způsoby. Značku
pro ovládání kreslíme
vodorovně
z boku krajních čtverečků.
1. Ovládání silou smlů
obecný znak pedálem
tSN/DlN
- 105 -
pákou tlačítkem
2.
(knoflíkem)
mechanické ovládání
narážkou, dotykem pružinou kladkou sklopnou kladkou 3.
(zpětný
chod naprázdno)
elektrické ovládání
elektromagnetem s jednou cívkou větším počtem vinutí (počet čárek) působících v jednom směru
elektromagnetem s
elektromagnetem se
s navzájem 4.
dvěma
cívkami
opačným účinkem
ovládání tlakem (pneumatické) - přímé ovládání zvýšením tlaku
poklesem tlaku rozdílem tlakU -
5.
předzesilovačem
zvýšením tlaku
předzesilowčem
poklesem tlaku
nepřímé
ovládání
kombinované ovládání
elektromagnetem s
předzesilovačem
elektromagnetem nebo
předzesilovačem
III>
C
~
- 106 Příklad I
Rozváděč 3/2 ovládaný tlačítkem, návrat do výchozí polohy pružinou Příklad
2
~ Ifll~
Rozváděč 4/ 2 ovládaný přímo pneumaticky, návrat do výchozí polohy pružinou.
Podle trvání I.
řídícího
Trvale pUsObící Rozváděč
(ručně, ručně
2.
signálu rozlišujeme: řídící (přes tavný)
signál
přestavení
je po celou dobu
vystaven pUsobení zpětný
mechanicky, pneumaticky nebo elektricky),
řídícího
signálu
pohyb je realizován
nebo pružinou.
Krotlrodobě působící řÍdící (přes tavný)
Přestavení
signál (impuls)
se provede jedním, zpětné přestavení druhým krátkodobě působí
cím signálem (impulsem). 7.2.3 Konstrukce Konstrukční
způsob
rozVÓděči1 rozváděčů
princip
ovládání, ovládací sílu,
je
určujícím
faktorem pro jejich životnost,
připojovací rozměry a
vlastní velikost.
Podle principu konstrukce rozlišujeme: ventilové
rozváděče
šoupátkové
se sedlovými ventily
s
kuličkovými
s
talířovými
ventily
ventily
rozváděče
s válcovými šoupátky
7.2.4 Ventilové Průtočné
kanály
s plochými
rotačními
rozváděče utěsnění
mají málo
šoupátky
šoupátky
JSou otevlrany a zavírány
kuličkami, talíři,
sedel se obvykle používá pružných
součástí,
vysokou životnost. Jsou médiu. Potřebná
přímočarými
rozváděče
nebo kuželkami. K rozváděče
s plochými
značně
které jsou vystaveny
opotřebení
robustní a necitlivé na
ovládací síla je však
poměrně
těsniv.
nečistoty
velká, nebol je
deskami
Ventilové
a proto mají v pracovním
třeba
jednostranné zatížení dané silou pružiny nebo vyvozené tlakem vzduchu.
přemáhat
- 107 RozVÓděče
s
kuličkovým ventilem
Rozváděče
kuličkovým
s
z níž vyplývají i jejich malé
ventilem
rozměry
vyznačují
se
jednoduchou konstrukcí,
a nízká cena.
Pružina přitlačuje kuličku do sedla a tím zooraňuje průchodu vzduchu z napájení P do pracovního výstupu A. Ovládacím čepem lze kuličku odtlačit ze sedla. při ovládání je nutné překonat sílu pružiny a sílu vyvolanou působením kuličku
tlaku vzduchu na děče 2/2", (otevřeno,
ve
dříku
Obr. 88
Rozváděč
s
rozvádě.če
3/ 2 (obr. 89). Ovládání je
Obr. 89
2/ 2
označují
se
"rozvá-
těsnícími
ruční
nebo mechanické.
Rozváděč
3/ 2
talířovými ventily
Typické provedení je schematicky mi
rozváděče
protože mají dvě připOjovací místa a umožňují dva funkční stavy zavřeno). V upraveném konstrukčním provedení - s odfukovým kanálem
- pracují jako
Rozváděče
(obr. 88). Tyto ventilové
vlastnostmi a je
znázorněno
konstrukčně
na obr. 90.
Vyz na čuje
jednoduché. K ovládání
se dobrý-
stačí
velmi
malé zdvihy (malé časové konstanty), které mají za následek změnu velké prů točné plochy. Stejně jako u předchozích typů ventilových rozváděčů jsou necitlivé na
znečištění
vzduchu a mají
při přestavování čepu
RJ, což má za následek čepu.
značnou
životnost.
se po krátkou dobu propojí všechny kanály (P, A a
značný
únik vzduchu,
zvláště při
pomalém
přestavování
- 108 rozváděče
Jsou to
s tzv. negativním krytím.
R
A
p
Rozváděč 3/ 2 v sta vu otevřen
Obr. 90
Rozváděče
klidovém
používající mechanicky
představují roz\!Íděče
ly
čepu
pohybu prve
ším pohybu
vza]emně
Přestavuje-li
spojení výstupu A s odfukem R,
čepu
se
talířek
v klidovém
ne\!Ízané (nesdružené) venti-
s tzv. pozitivním krytím (obr. 92). Ani
nedochází ke ztrátám vzduchu.
přerušení
Rozváděč 3/ 2 stavu uzavřen
Obr. 91
čep
je
se
opřen
čep,
o
při
pomalém
nastane nej-
talířek. při
dal-
zdvihne ze sedla a spojí tak vstup PsA. Návrat
do výchozí polohy je proveden pružinou. Rozváděče
k
řízení
U
jiných
při
řízení jednočinných přímočarých motorů
s inverzní funkcí
pohybu
dalším zdvihu
čepu
čepu
nejprve
(v
klidové poloze jsou
přeruší
se zdvihne druhý
jedním
talířek
otevřeny = průtočné
talířkem
spojení z P do A.
a spojí výstup RsA. vrácení
do výchozí polohy provede i zde pružina po zaniknutí budícího signálu.
Obr. 92
nebo
řídících prvků.
rozváděčů
obr. 93) se při
3/ 2 se používají k
Rozváděč
3/ 2 (v klidovém stavu
zavřen)
- 109 -
Obr. 93
Rozváděč
Rozváděč
J eden z
3/ 2 (v klidovém stavu
4/2 s
talířkovými
těchto rozváděčů
otevřen)
ventily obdržíme kombinací dvou 3/2
je v kl klové poloze
otevřený,
druhý
rozváděč
V provedení na obr. 94 jsou spolu spojeny kanály P s B a A s R.
rozváděču.
je
zavřený.
při současném
stisknutí obou čepů napřed přerušíme spojení P s B a A s R. Další zdvih čepů pak odtlačí talířky a spojí tak P s A a B s R. Rozváděč má pozitivní krytí. Prvky ! )pu
rozváděče
se používají
jsou
přestavovány
do výchozí polohy pružinou.
při řízení dvojčinných přímočarých
A
p~
Obr. 94
Rozváděč
4/ 2
tohoto
motoru.
--t>R
--t>R
-1>B
Rozváděče
- ZlO -
Obr. 95 Obvod s
rozváděčem
4/ 2
Pneumaticky oVládaný rozváděč 3/2 (talířový) Přivedením
s
čepem
řídícího
pneumatického signálu na vstup Z se
přestaví
a talířek ventilu proti síle pružiny. Dojde k propojení PsA. Po odlehčení
vstupu Z vrá tí pružina
opět
celý systém do výchozí polohy (obr. !Xi).
ventil uzavře opět průtok z P do A a výstup A se odvětrá přes výstup R.
z
p
{>
f'----..,
Obr. !Xi
pístek
p
Rozváděč
-{>
1'---..,
3/ 2 (pneumaticky ovládaný)
z R
Obr. 97 Zapojení pneumaticky ovládaného rozváděče
Talířový
- 111 -
Další rozváděč 3/ 2 s talířovým ventilem je na obr. 98. Tlakový v zduch z řídícího
vstupu Z přestaví membránu. I?ídící člen přestavovaný membránou pak
vzájemně
propojuje či uzavírá jednotlivé YStupy. Záměnou vstupů PaR lze tento
ro zváděč změnit
rozváděč
na
v klidovém stavu
otevřený
uzavřený.
nebo
při
ovládacím tlaku 120 kPa lze ještě použít pracovní tlak 600 kPa. Rozsah tlaku pracovního vzduchu je 120 - 800 kPa. Jmenovitý průtok QN = 100 l/min.
z
P
Obr. 98
Rozváděč
Rozváděč
A
s
l'
~
l' l'
R
R
A
P
talířovým
ventilem
5/2 je na obr. 99. Pracuje na principu
Tl akovým vzduchem jsou
~
spřažené
membrány
přede pnutých
přestavovány
me mbrán.
z jedné krajní polohy
do druhé, přičemž setrvají v zaujaté poloze dokud nepřijde impuls pro zpětné přepnutí.
Přitom přeJtavují
Uprostřed přestavného odděluje
polohu uzavíracího členu podobně jako u šoupátka.
táhla je talířek s těsnícím kroužkem, který spojuje nebo
pracovní kanály A nebo 8 s napájecím kanálem P. Odfuk do atmosféry je přes R ne bo S.
- 112 -
Montáž jednotlivých
rozváděčů
na universální propojovací desce
umožňuje
rychlou
výměnu
rozváděčů.
y
S
p
Z
~~~~~~ ~~~-~~
f
B
~ A
Obr. 99 Rozváděč 5/ 2 (s předepjatými membránami) Elektromagnetické rozváděče
Používají se tam, kde je elektrické řízení. Impuls pro přestavení ventilu přiChází z elektrického zdroje signálu jako jsou např. elektrické časové relé, elektrický koncový spínač, manostat, elektronické řídící zařízení apod. dáme přednost tam, kde je nutno realizovat větší vzdálenosti a jsou požadovány krátké časové odezvy. Elektrickému
řízení
řízení
na
Elektromagnetické ovládání rozváděčů je bud přímé nebo ' nepřímé (s .pomocným řízením). přímé ovládání se používá jen u ron,úděčů s menšími průtočnými průřezy (u větších by vycházely neúměrně velké elektromagnety). R
R
Obr. ZOO
Rozváděč
3/ 2 (elektromagnetické ovládánÍ)
- 113 -
Po
přivedení
elektrického signálu do eletromagnetu dojde k
(kotvy) magnetu proti síle pružiny
směrem
současně uzavře
P s A a jádro magn etu
přitažení
jádra
nahoru. Nastane propojení výstupu
svým horním
čelem
výstup R. Po zániku
ovládacího signálu se jádro magnetu přestaví působením síly pružiny dolů a přeruší svý m spodním čelem spojení mezi P a A. Pracovní výstup se propojí s atmosférou prostřednic tvím výstupu R. Ventil se vyznačuje negativním krytím, avšak časová konstanta sepnutí je velice krátká. S ohledem na značné rozměry elektromagnetů se dává přednost nepřímému
ovládání. K tomu se používá pomocného ovládacího ventilu s malými průřezy
průtočnými
(a tím i malými ovládacími silami), který ovládá vzduchem hlavní rozvá-
děč.
=
p
Rozváděč
Obr. 101
4/2 (elektromagnetický s
nepřímým řízením)
FlD1kce:
V ného
příVOdU P
rozváděče.
přitažený
hlavního
hlavního Ten je
rozváděče
tvořen
je provedeno vrtání
plunžrem
přitlačovaným
magnetem, se nadzvihne a umožní rozváděče.
sedla. Tím
může
Pístek
stlačí čep
průtok
hlavního
proud it vzduch z P do A. Odfuk
směřující
pružinou do sedla. Plunžr, vzduchu k
rozváděče a přes
k sedlu pomocřídícímu
pístu
odtlačí talířek
R se ovšem nejprve
ze
uzavře
'pozitivní krytí). U 4/ 2 rozváděče nastane přehození spojení výstupů. Po vypnutí magnetu stlačí pružina plunžr do sedla a uzavře přívod tlakového vzduchu. Tím dojde k navrácení čepu a pístku hlavního rozváděče působením síly pružiny do původní
polohy.
- 114 Rozváděč
3/2 nepřímo ovládaný (s talířovými ventiLy)
Aby se snížila potřebná ovLádací síla, používají se také u mechanicky ovládaných rozváděčů pomocné rozváděče (nepřímé ovLádání). VelikOst sÍly potřebné pro oVládání rozváděče často určí oblast jeho použitelnosti. U rozváděče 1/8" (obr. 102) je potřebná síla k přestavení, při napájecím tlaku 600 kPa, cca 1,8 N.
Obr. 102
Rozváděč
3/ 2 s kladičkou s nepřímým ovládáním (v klidovém stavu
uzavřen)
FWlkce:
Tlakový vzduch (předzesilovači)
k jeho
-
přestavení
přivádíme
talířovému
a vzduch
přívodu
vrtáním z
ventilu. Mechanickým
začne
proudit k
P k pomocnému působením
membráně,
talířkový
ventil a posune ji
směrem dolů. Přestavení
těchto
fázích: nejprve se
přeruší
v
na
rozváděči
kladičku
dojde
se kterou je spojen další
hlavního
rozváděče
probihá
spojeni výstupu A s R, pak se spojí PsA .
Má-li dojít k návratu do původní polohy, musí zaniknout signál na kladičc e . Tím se
přeruší přívod
tlakového vzduchu k
ventil se vrací do výchozí polohy
membráně,
působením
pružiny.
která se vrátí
zpět.
Hlavní
- 115 -
Tento
rozváděč
lze provést také s inversní fW1kcí.
výstupy PaR mezi sebou a ovládací mechanickou
část
Stačí
(hlavu
k tomu
přehodit
rozváděče) pře
toči t o 180 (obr. 103). 0
1h-F,.-4l <J-- P
Obr. 103 Rozváděč 3/ 2 (v klidovém stavu průtočný) U rozváděče 4/ 2 s nepřímým ovládáním jsou tlakovým vzduchem z pomocného rozváděče ovládány dvě membrány se dvěma talířkovými ventily. Síla potřebná
pro ovládání je stejná jako v předchozím případě - cca 1,8 N.
Obr. 104 Rozváděč 4/2 s nepřímým ovládáním
- 116 -
7.2.5 Soupátkové rozváděče
U nebo
těchto
rozváděčů
rotačními
Rozváděče
propojování
se
kanálů
provádí válcovými, plochými
šoupátky.
s válcovými šoupátky
Jejich řídícím prvkem je dělený pístek - šoupátko, který svým posuvem uzavírá resp. propojuje jednotlivé kanály mezi sebou. Potřebná přestavná síla je malá, protože šoupátko není zatíženo nesymetricky např. tlakovým vzduchem nebo pružinou (jak je tomu např. u rozváděčů s kuličkovými nebo talířovými ventily). Lze u nich použít všechny způsoby ovládání - mechanického, elektrického i pneumatického, a to i pro vrácení šoupátka do jeho výchozí polohy. Potřeb ný zdvih šoupátka však je mnohem větší než u ventilových rozváděčů (obr. 105).
'r B
Ať,
'"
I
.
-
,,' ,ďl
,.,.:,
z
. ..
I
II
s
II
y
-
r
O J R
Obr. /05
Rozváděč
1.
I
5/2 (šoupátkový)
Hlavním problémem šoupátek je jejich utěsnění. Těsnění kov na '", pouiívané v hydraulice, vyžaduje úzké výrobní tolerance šoupátka a díry. U pneuma, tických šoupátek by nem ě la radiální VŮle překročit 0,002 - 0,004 mm s ohledem na ztráty netěsnostmi. Pro snížení pracnosti výroby a odstranění drahých operací spojených s výrobou v úzkých tolerancích, se šoupátka těsní pomocí "O" kroužků, umístěných boo v šoupátku nebo v tělese, nebo pomocí manžet.
- 117 těsnění,
Aby nedošlo k poškození m ě rně rozdělených
jsou
přívody vytvořeny řadou otvůrků
rovno-
po obvodu pouzdra, ve kterém se pohybuje šoupátko (obr. 106).
s
R\l
Lf s /
c-
/ ,--{ ,,<,
/ ""
VI V Ic V
19
~
IR R
//
I
./r'i/
~
g ".
::::
z
/
a
R / ~ť
lY 'r' /" V'
/ /
s
/ / .. LLl I ..
.
/AÁ / /
' ':~'
""
;::z
V /
V
:: //
IV /
lY /
~ '1 /
s
""
Obr. 106 Různé způsoby těsnění šoupátka v tělese
Na obr. 107 je jednoduchý šoupátkový pouzdra v jednom
směru
se spojí P s A, v
rozváděč
ovládaný
opačném směru
ručně. Přesunutím
se spojí A s R.
Rozváděč
tohoto typu se často používá jako uzavírací ventil (hlavní ventil), který je zený pneumatickým obvodům.
Obr. 107
Rozváděč
3/2 ručně ovládaný (šoupátkový)
předřa
- 118 Rozváděče s plochým posuvným šoupátkem
Jsou
tvořeny
spojením plochého šoupátka s unášecím pístem (obr.
Ploché šoupátko spojuje
při přestavování
jednotlivé výstupy mezi sebou.
108).
Opotřebo
váním dosedací plochy tohoto šoupátka se ještě nesnižuje jeho těsnící schopnost. Je stále přitlačováno k těsnící ploše působením tlakového vzduchu a vestavěnou pružinou bez ohledu na (tyto "0" kroužky
A
~
z
nepřejíždějí
R
~
těsněn
ve válci "0" kroužky
otvorů).
~
~ y
p
Rozváděč
hrany
Unášecí píst je
B
~
Obr. 108
opotřebení.
4/ 2 s plochým posuvným šoupátkem s pneumatickým ovládáním
(stoupnutím tlaku) Na obr. 108 je přímé
pneumatické.
rozváděč
4/ 2 s plochým posuvným šoupátkem. Ovládání je
Přivedeme-li
na vstup Y tlakový vzduch, nastane
vení šoupátka a spojení P s B, kdežto A se
přes
přesta
R spojí s atmosférou. Přive
deme-li tlakový vzduch do Z, pak se spojí A s P, kdežto B se přes R spojí s atmos férou. Poklesne-li ' ovládací tlak, zůstane šoupátkO ve stávající poloze, dokud
nepřijde opačný
signál.
- 119-
Oboustrarmé pneumatické ovládání
rozváděče
10
z
y
•
Schéma obvodu s pozitivním impulsním Na obr. 109 je provedení na obr.
rozváděč
zvýšením tlaku)
s posuvným plochým šoupátkem, který se liší od
způsobem
108
řízením (řízení
pneumatického ovládání - je
řízen
poklesem
tlaku. přestavováním
nastane poklesem tlaku
vovaného pístu. Tlakový vzduch musí být komůrek.
juje
V
řídícím
řídící komůrky
straně
s prostorem napájecího tlaku P. uzavřeny,
na jednom z
odváděn střídavě
pístku je vyvrtán na každé
a jsou-li oba signální vstupy kŮ
působícího
je na
čel přes ta-
ze dvou
řídících
malý otvor, který spoExistuje-li napájecí tlak
přestavném
pístkU rovnováha tla-
v klidu. Dojde-li k propojení řídícího vstupu s atmosférou (odvětránÍ), dojde na této straně k poklesu tlaku, zatímco na straně Z působí tlak, který přesune přestavný pístek na právě "odvětranou" stranu. Napájecí kanál P se propojí s výstupním kanálem B a kanál A je přes kanál R propojen s atmosférou. Po uzavření řídícího vstupu Y stoupne v jeho prostoru tlak opět na původní hodnotu, řídící pístek však setrvá ve své poloze až do okamžiku "odvětrání" řídícího vstupu Z, které zpŮSObí přestavení rozváděče do opačné po lohy, takže pak bude propojen kanál A s P a kanál B přes R s atmosférou. a pístek
Tento ne boi k
zůstává
způsob
řízení
je jednoduchý a levný. Není však
přestavení rozváděče může
nelze vždy splnit podmínky
dojít
např.
řízení současně
dílných délkách
(rů.zné
k samovolnému
přestavení rozváděče.
objemy!)
řídících
poškozením
příliš
řídícího
s dalšími požadavky:
vedení
vedení. Navíc např. při
může při připojení
Proto pro
zabezpečení
.bezpečný, roz-
zdroje dojít
spolehlivého
pře-
- 120 stavování roz vaděče by možno malé a
přibližně
měly
vstupů
být prostory ovládacich
a vedení pokud
stejné. A
R
B
r7"""?'"'7'\'O~~.,--~----.--?"-r-'-~rr-r"""'7"1
z Obr. 109
Rozváděč
~
~
z
p
y
4/2 s plochým šoupátkem
řízený
poklesem tlaku
llízení poklesem tlolru 1.0
z
y
It 1.2
Zapojení negativního impulzního Rozváděč
s plochým
Tyto
rozváděče
způsoby rotačním
ovládání
rotačním
jsou
těchto
šoupátkem jsoll
se propojují
(poklesem tlaku)
šoupátkem
vyráběny převážně rozváděčů vyráběny
pootočením kotouče
Na obr. 110 je
řízení
rozváděč
s
pro
se realizují hlavně
výřezy
v
ruční
nebo nožní ovládání. Jiné
obtížně.
Rozváděče
s plochým
v provedení 3/3 nebo 4/3. Kanály
tělese rozváděče.
ve výchozí poloze, kdy jsou všechna vedení
uzavřena.
Tím je možno zastavit pístnici pneumomotoru v libovolné poloze, i když není možno tyto polohy nastavit zátěži změní
přesně.
i poloha pístnice.
Díky
stlačitelnosti
vzduchu se
při proměnné
- 121 -
Prodloužením s třední
kanálů
v
kotouči
(šoupátku) lze získat i jiné propojení ve
poloze rozváděče. U provedení na obr. III je patrné, že všechny výstupní
kanály jsou spojeny s atmosférou. při této střední poloze rozváděče může být
píst
přestaven vnější
silou do libovolné polohy - mluvíme o tzv. "plovoucí" poloze.
A
A
p
R
B
A
p--~O
R
R
'-------\0
R
R
B
Obr. 110
B
Rozváděč
s plochým
rotačním
šoupátkem
Obr. III
Rozváděč
s plochým
rotačním
šoupátkem (ve
střední
poloze propojen s
atmosférou)
- 122 Příklad
poloze
řízení jednočinnélro
uzavřený.
Jednočinný Střední
motoru rozváděčem 3/3, který je ve střední
poloha
pneumomotor má být možné zastavit v libovolné mezipoloze. rozváděče
uzavírá přípoj P a A.
Schéma Příklad řízení dvojčinného
pneumomotoru
rozváděčem
4/3 ve
střední
poloze
4/3 ve
střední
poloze
uzavřeným.
l'?ešení je obdooo jako v
předchozím případě.
A
B
Schéma Příklad řízení dvojčinného
pneumomotoru
rozváděčem
spojeným s atmosférou. Ve
střední
poloze jsou oba pracovní kanály spojeny s atmosférou, takže
pneumomotor je bez tlaku. V této situaci lze
A
Schéma
B
přesunout
pístnici motoru i rukou.
- 123 pnltočné parametry ron,úděčů
7.2.6
Důležitými
a jí odpovídající
Údaji, které zajímají uživatele, jsou tlaková ztráta na rozváděči průtok
rozváděčů
Velikost
vzduchu. volíme podle:
základního objemu a rychlosti přestavení pneumomotoru požadované přípus tné
četnosti
sepnutí
tlakové z trá ty rozváděče
Pneumatické
je nezbytné charakterizornt jejich normálním
při výpočtu průtoku
tokem QN'
různé
je nutné sledovat
fyzikální
veličiny.
prů
Jsou
to: tlak na vstupu
Pl -
P2
[kPa]
tlak na výstupu ~pa] = p = p - P2 ••• tlakový rozdíl I
[kPa]
teplota
Tl
normální
průtok (viz
definici)
U/ min]
Hodnota QN je cejchovní hodnota vztažená na 600 kPa vstupního tlaku při tlakovém spádu Skutečný průtok Rozváděčem
p
==
100 kPa a teplotě 293 0 K (20 0 Cl.
(pro jiné podmínky) je nutné z hodnoty QN přepo čítat .
protéká vzduch, jehož vstupní tlak je znám, výstupní tlak
je nutno změřit. Z rozdílu těchto tlaků určíme tlakovou diferenci vzduchu se
tJ. p.
Množství
změří průtokoměrem.
Abychom nemuseli
provádět
zdlouhavé
výpočty,
je možné použít nomogram,
ve kterém se dosazují hodnoty v absolutních hodnotách tlaků (k naměřeným
hodnotám se
připočte
100 kPa. Použití nomogramu je dále P2
Pl = 600 kPa
rozváděč
Obr. 112
Uspořádání měření
předvedeno
= 500 kPa průtokoměr
na
příkladě.
- 124 Použití nomogramu pro výpočet průtoku vzduchu: Spojíme dané hodnoty na osách A a
I. krok
s osou B je bod
C. Průsečík této spojnice
potřebný k dalšímu určení Q
Spojíme hodnotu Z = 1 na ose B se zadanou hodnotou QN na
2. krok
ose D Průsečíkem
3. krok
na ose B, získaným
při
1. kroku, vedeme rovnoběžku
rovnoběžka
se spojnicí z 2. kroku. Tato
nám protne osu D v
bodě,
který určuje hodnotu průtoku Q. příklad
1:
dáno:
6. p = 200
Pl = 800 kPa
QN = 200 l/min
P2 = 780 kPa
hledáme:
průtok
řešení:
bod pro
Q
kPa
rozváděčem
6. p
= 20 kPa na ose A spojíme s bodem 780 + 100 =
= 880 kPa (abSOlutní tlak!) na ose C. (Na ose C musíme vynášet
v absolutním tlaku!) V dalším kroku spOjíme hodnotu Z = 1 na ose B čarou
s hodnotou Q N = 200 l/min na ose D.
Rovnoběžka
vytne hodnotu 0,55 na ose B. Na ose D pak
průtoku
s touto
odečteme hodnotu
Q cca 110 l/min
příldCII 2:
dáno:
Pl = 700 kPa
6. p
P2 = 600 kPa
Q N = 920 l/min
hledáme:
průtok
řešení:
spojíme
= 100 kPa
Q rozváděčem
6. p
= 100 kPa na ose A se 700 kPa na ose C (600 +
+ 100 - absolutní tlak!). Hodnotu Z = 1 spojíme Rovnoběžka
s Q N = 920 l/min.
s touto přímkou Vedená dříve určeným průsečíkem
určuje průtok
Q asi 1080 l/min.
příklad 3:
dáno:
Pl = 1000 kPa
6. p
P2 = 800 kPa
QN = 1250 l/min
hledáme:
průtok Q rozváděčem
řešení:
spojíme hodnotu
6. p = 200
= 200 kPa
kPa na ose A s 900 kPa na ose C
(800 + 100 - absolutní tlak!) a hodnotu Z = 1 s QN = 1250 l/min.
Rovnoběžka s
dává
průtok
touto přímkou
Q asi 2350 l/min.
vedená dříve určeným průsečíkem
- 125 -
a~ Příklad
1
Př(k l ad 2 Příklad
Q [l/minl 10000
8000 7000 6000
3
5000
P. [k Pa] 1300
4000
Z
3000
3
2000
bPlkPa]
500 400
30 O
1500
3 200
1000 200
10 O
800 700 600 500
BO
400
100
60
0,3
300
0,2
200
50 40 30
150
20
10
B
100
0,1
80 70 60 50
A
40 30
O
Obr. 113
Nomogram pro výpočet průtoku
20
- 126 7.3 Ventilová hradla průtoku převážně
Jsou to pneumatické prvky, které slouží k hrazení nom směru, zatímco ve druhém směru umožňují volný straně působí
Jednosměrný (zpětný)
7.3.1
jednom
V
část
silou na uzavírací
směru
zvětšuje
a
tak
průtok.
těsnost
Tlak na
v jed-
závěrné
ventilu.
ventil
je ventil neprůchodný, zatímco ve druhém směru je prů Průtok
chodný jen s malým odporem.
je uzavírán kuželovým, deskovým nebo
membránovým ventilem. Schematické
značky:
Uzavírání vyvozuje pouze tlak vzduchu Uzavírání vyvozuje navíc i uzavřený
která drží ventil
Jednosměrný (zpětný)
Obr. 114
vnější
i
při
síla,
např.
pružina,
poklesu tlaku vzduchu
ventil
7.3.2 Ventil logické funkce "nebo"
Ventil je zobrazen na obr. 115. Má dva vstupy (X a Y) a jeden výstup (A). Po přivedení tlakového signálu na vstup X dojde k odtlačení kuličky do druhého sedla a
uzavření
vstupu signálu z
Y
výstupu Y, tlak z X je propojen s výstupem A.
se naopak
uzavře
vstup
X
a signál se
opět
při
objeví na výstupu
A. při průtoku vzduchu ventilem v opačném směru, tj. např. při "odvětrávání"
pracovního poměrů
v
prostoru
nezměněné
pneumomotorem,
zůstane
kulička
v
důsledku
poloze.
Tento ventil logické funkce "nebo", nazývané také dvojitý případně
dvou
pasivní disjunkce, slouží k realizaci logické operace
signálů, přičemž
signálu do atmosféry
tlakových
jeho provedení
přes
současně zabraňuje
odfuk dalšího
zpětný
součtu
ventil
(disjunkce)
eventuálnímu zkratování
připojeného rozváděče.
- 127 Tento ventil musí být použit, má-li být dvou nebo více míst.
x
např.
ovládán pneumomotor ze
y
Obr. 115 Ventil logické funkce "nebo" příklad,
l?ízení pneumomotor.u rukou nebo nohou. Jednočinný
pneumomotor:
x
Schéma
A
y
- 128 Dvojčinný
pneumomotor:
z
y
A
x
Schéma
7.3.3 SkrtÍcí ventil s jednosměrným ventilem někdy
Tento ventil (obr. 116a) se pro
řízení
kterém je
rychlosti.
Průtok
jednosměrný
ventil
otevře
řízení
rychlosti pohybu
nazývá
"zpětný
u tohoto ventilu je
ventil
neprůchodný.
a vzduch prochází
volně
mimo
V
škrtící ventil " nebo ventil
přiškrcen .
opačném
pouze ve
směru
přiškrcený průřez.
se
směru,
ve
jednosměrný
Používá se pro
pneumomotorů.
U dvojčinných pneumomotorů existují v podstatě dva způsoby škrcení. Skrtící ventily se zpětným ventilem mají být umistovány pokud možno co nejblíže pneumomotoru.
Obr. 116 a: SkrtÍcí ventil se
zpětným
ventilem
- 129-
škrcení na přívodu
škrcení na odfuku
Obr. 116b: Skrtící ventil se se
zpětným
zpětným
ventilem zabudování škrtícího ventilu
ventilem do pneumomotoru
•
Obr. 116b ukazuje jiné
konstrukční uspořádání.
vána, pouze místo uzavírání membrány je použito hlavou.
Zpětný
škrtící ventil je zabudován
přímo
Funkce
přitom zůstává
těsnícího
kolíku s
zacho-
půlkulovou
do válce pneumomotoru. Tyto
ventily mohou být použity jak pro škrcení odfuku, tak pro škrcení na vstupu pneumomotoru. při škrcení na vstupu pneumomotoru musí být navíc použito ještě dvoje šroubení. Skrcení na vstupu (primární škrcení) U tohoto zatímco vzduch
způsobu
je provedeno škrcení vzduchu
vytlačovaný
na
opačné straně
Nevýhodou primárního škrcení je m ěnném
zatížení motoru.
značná
Postačí např.
odchází
přicházejícího
do válce,
volně přes zpětný
nerovnoměrnost
chodu
odpor narážky na koncovém
ventil.
při
pro-
spinači.
- 130
Primární škrcení používáme proto pouze u pomocných a vedlejších funkcí, u jednočinných motorů a to s malým pracovním objemem.
Sche'ma Skrcení na výtoku (seJauwjánú škrcení) Při
tomto umístění škrtícího · ventilu přitéká vzduch do motoru nepřiškrcen, kdežto vzduch unikající z výtokové části válce musí projít škrtícím ventilem. Píst je tedy "sevřen" mezi dm pružící objemy. Sekundární škrcení má příznivý vliv na rovnoměrnost chodu pístu. U dvojčinných motorů dáme proto vždy před nost škrcení na výtoku. U motorů s malým pracovním objemem nedojde obvykle při sekundárním škrcení k dostatečně rychlému nárůstu tlaku ve výtokové větvi a proto je nutno použít obvykle obou způsobů škrcení současně.
Schéma
- 131 Zpětný
škrtící ventil s mechanicky přestnvitelným škrcením během
používáme je tam, kde chceme U
dvojčinných přímočarých
motorů
pn1řezu.
jeho rychlost.
lze použit tento ventil k tlumení dojezdu
pístu (v krajních polohách). Pohybující se škrtícího
měnit
zdvihu pístu
přivíráním
hmoty jsou zpomalovány zapotřebí
Používá se tehdy, je-li
zesílit tlumicí
účinek při
kladička
dále stla-
dojezdu pístu do koncové polohy. Vačkou
Sroubem lze nastavit základní rychlost. čována
a tím je
se zvedne
průtočný průřez
těsnící člen zpětného
zmenšován.
je pak
při odvětrání
ventilu ze sedla a vzduch
pracovního prostoru
může volně
Tyto ventily mohou být použity ve spojení s pohonem jako
protékat.
otevírače
nebo
zavírače (např. dveřÍ).
o
Obr. II 7
Zpětný
škrtící ventil
(s
mechanicky
Odlehčovací (rychloodvětníwcí)
7.3.4
Odlehčovací torů.
Především
přestavitelným
škrcením)
wntil
ventily se používají ke zvýšení rychlosti lze zkracovat dlouhé vratné
časy
přestavení
jednočinných
pneumomopneumomo-
torů.
Ventil má 3
přípoje
- uzaviratelné napájení P, uzaviratelný odfuk R a vý-
stup A. Stoupne-li tlak v P,
přestaví
se
uzávěra
a
uzavře
R. Vzduch proudí
z P do A. Poklesne-li tlak v P a vzduch proudí zpět z A, přestaví se uzávěra a uzavře P a odkryje R. Vzduch proudí z A do R a volně do atmosféry. Spo-
jení pracovního prostoru motoru s ovzduším je krátké a průřezy velké, takže
- 132 -
odpor proti výtoku je malý. motoru.
Doporučuje
se umístit ventil co nejblíže k výstupu
A
~
p-{>
R
Obr. lIB
Odlehčovací ventil
A
--,
Schéma zapojení Pneumatický impulzní V)ftazowč U četných výrobních zařízení využíváme tlakový vzduch k vyhazování nebo vyfukování obrobků ze stroje.
při
trvalém působení proudu vzduchu dochází
k jeho značné spotřebě. Impulzní vyhazovač pracuje daleko hospodárněji, protože pouští proud vzduchu
s
vzduchu pouze v okamžiku vyhazování obrobku. Jinak je výfuk
uzavřen.
Konstrukční
provedení je dáno kombinací tlakové nádobky
odlehčovacím ventilem. Velikost nádobky
se
řídí potřebným množstvím vzduchu.
K řízení používáme rozváděče 3/2. V klidové poloze je rozváděč průchodný
a
přes odlehčovací
ventil plní nádobku.
vzduchu do nádobky.
přestavením rozváděče
se
přeruší přívod
Tlak vzduchu v nádobce pak přestaví odlehčovací ventil
a ten zkratuje její prostor do atmosféry.
Soustředěným
proudem vzduchu se
- 133 -
pak dají vyrážet obrobky z manipulovat s nimi v může
být ovládán
Obr. 119 Impulzní 7.3.5
přípravků
třídících
ručně,
a zápustek, shazovat výrobky z dopravníků,
zařízeních
a balících strojích atd.
Rozváděč
mechanicky, pneumaticky nebo elektro-pneumaticlry.
V}hazovač
Ventil logické funkce "a" ("dmut lakový ventil") Ventil má dva vstupy X a Y a jeden výstup A. Signál na výstupu A existu-
je jen tehdy, jestliže
působí současně
pouze jeden ze vstupních
signálů,
vstupní signály X i Y. Je-li
přestaví
se ventil a
signálu, takže k výstupu A se signál nedostane. tém odstupu,
uzavře
uzavře
Přijdou- li
přítomen
vstup ze strany
signály X a Y v
urči- /
první signál svůj vstup a druhý pak projde na výstup A.
Přijdou-li
oba signály současně, uzavře signál o s menším tlakem se dostane na výstup A. Ventil se používá u pneumatických ních obvodů a u logických obvodů.
větším
zámků,
svůj
vstup a signál
bezpečnostních
nebo kontrol-
tlaku
A
A
--
y
<, Y
Obr. 120 Ventil logické funkce "a"
X :>
- 134 -
x
y
Schéma zapojení 7.4 TIakové ventily
Používají se bud k
řízení
velikosti tlaku nebo jsou jeho velikostí
řízeny.
Podle funkce a provedení se rozlišují: redukční
ventily ' omezovací ventily ventily řízené tlakem 7.4.1
Redukční
wntily
Udržují konstantní hodnotu nastaveného tlaku; tj. výstupní tlak je konstantní nezávisle na změnách vstupního tlaku (tlaku v rozvodné síti). Minimální hodnota vstupního tlaku však musí být vyšší než nastavený výstupní tlak. Redukční
s
ventily bez odlehčoUJcího otWnL (odfuJru)
Funkce ventilu odpovídá popisu v kapitole 4.3. Ventil nemá přídavné sedlo kuželkou ve středu membrány. Nemůže tedy nastat odlehčení sekundární
sítě při
náhlém
Redukční
nárůstu
ventily s
výstupního tlaku (obr. 46).
odlehčovacím
Popis funkce je
opět
otwrem (odfukem)
v kapitole 4.3. Na rozdíl od
předChozího
tento ventil přetížit ve výstupní větvi. Zvýšení tlaku má za následek otvoru v sedle membrány a pokles tlaku na stanovenou hodnotu (obr. 47).
typu lze uvolnění
- 135 -
7.4.2 Omezovací ventily
Jsou používány především jako pojistné (pře tlakové) ventily. Omezují maximální hodnotu tlaku a nedovolí její překročení. Stoupne-li tlak v obvodu na nastavenou maximální hodnotu, otevře ventil odfuk do atmosféry. Otevření trvá až do poklesu tlaku na přípustnou hodnotu, pak se opět uzavře odfuk do atmosféry. Velikost tlaku je nastavena předpětím pružiny ventilu. Charakteristika ventilu je určena charakteristikou použité pružiny. 7.4.3 Ventily
U
řízené
tlakem
ventilů řízených
tlakem (obr. 121) je ftDlkce obdobná jako u pojistných ventilů. kídící tlak působí na vstupu Z na membránu ventilu. Překročí-li síla vyvolaná tímto tlakem předpětí pružiny ventilu, membrána přestaví ventil a . uvolní
průchod
z P do A.
Tyto ventily se používají pro řízení jiných pneumatických prvků v závislosti na tlaku. výstupní signál vznikne až po dosaženi nastavené velikosti řídícího V
tlaku.
'T777"7'1
Obr. 121
I'entil
řízený
Obr. 122 Škrtící ventil
tlakem (blokovací ventil)
- 136 1.3 1
z
1.2
A
P
R
Schéma Příkllld:
Pístnice
přímočarého
začne
pneumomotoru 1 se
pohybovat teprve tehdy, když
vstupní tlak na blokovacím ventilu dosáhl nastavené hodnoty. 7.5 Pnky pro
řízení
pnltoku (škrtÍcí ventily)
Používáme je k nastavení nebo Skrtící ventily s konstantním Provedení, kde převládá viskózní odporu (délka větší než průměr) necitlivý ke
změně
řízení průtoku
(třecÍ)
směrech
protékání.
ČSN/ DIN
průřeze m:
--
složka
v
viskozity (clonka)
1\
proměnný
(stavitelný) ventil citlivý ke
proměnný
(stavitelný) ventil s mechanickým
změně
viskozity
řízením
pružinou. Používá se jako. škrtící ventil zabudovaný v pneumomotoru
v obou
a přímo
- 137 7.6 Uzavírací ventily
Slouží k ručnímu spojitému uzavírání a otevírání provedení jsou zná my jako "kohoutky".
průtoku.
V nejjednodušším
Obr. 123 Uzavírací ventil ("kohoutek") 7.7 Kombinace rozváděčů
llídící blok Rídící blok je kompaktní jeden dva
rozvaděč 5/2
rozvaděče
funkční
jednotka, která obsahuje:
s oboustranným tlakovým
3/ 2 s mechanickým
řízením
řízením
dva ventily logické funkce "nebo" dva škrtící ventily.
RÍdící blok může být přestavován bud mechanicky ovládáním rozváděčů 3/2 (na obr. 124 1 a 2) nebo tlakovým vzduchem pomocí vestavěných ventilů logické funkce "nebo". Oba rozváděče 3/2 jsou připojeny k napájecímu vstupu P. Na obr. 124 je zakreslen stav, kdy rozváděč 2 je přestaven mechanickou silou. Tím s e tlakový vzduch z P dostane na stranu šoupátka od vstupu Y a přestaVÍ ho, takže se uvolní průchod z P do B. výstup A je spojen s atmosférou přes škrtící ventil (ručně nastavitelný) do S. Je-li naopak přestaven rozváděč 1, dostane se tlakový vzduch na druhou stranu šoupátka a dojde k propojení P s A a B s odfukem R ovládat
tohoto bloku
dálkově,
stavitelný škrtící ventil. Je-li
použije se
vstupů Z a
Y.
zapotřebí
Činnost je
stejná
mechanických vstupech. Správná činnost bloku je možná pouze tehdy, nepůsobí-li signály Z a Y, případně 1 a 2 současně. jako
při
činnost
opět přes ručně
- 138 -
Použití tohoto řídícího bloku umožňuje realizovat jednoduchý nebo opakovaný (oscilační) vratný pohyb dvojčinného pneumomotoru.
Obr. 124 !1ídící blok ovládaný tlakem vzduchu nebo mechanicky Příklad:
Pneumomotor s trvalým buzením - pneumaticko-h)draulická posouvaci jednotka.
r--------
A
-------....,
B
I I
I
I I
I I
~
I
_
_L-----~----4_--+_--+_~--~ _ __ _ _ _ _ _ .J
Z
Schéma zapojen í
p •
y
- 139 -
Zpožoovací ventil časové
Ventil pro realizaci rozváděče
prodlevy se skládá z pneumaticky ovládaného
a
3/2, kombinovaného škrtícího
jednosměrného
ventilu a tlakové
nádobky. Zpožoovocí ventil v základnÍ poloze zavřený - časový spínač
Obr.
125
Zpožaovací ventil v základní poLoze
zavřený
Funkce: Tlakový vzduch se bím Z
přes
přivádí
do ventilu vstupem P. Ovládací tlak vstupuje potru-
kombinovaný škrtící a
jednosměrný
nádobky. Tlak v této nádobce stoupá rychlostí
ventil do
vestavěné
nepřímo úměrnou
tlakové
seškrcení ven-
tilku. Jakmile dosáhne tlak vzduchu v nádobce hodnoty dané konstrukcí ventilu (pružiny a
třenÍ), přestaví
se ovládací píst
rozváděče
3/ 2 a výstup A se odpojí
od R a připojí na P. tasová prodleva je tedy dána dobou potřebnou k dosažení přestavného
tlaku v tlakové nádobce.
Návrat do výchozí polohy nastane prakticky bez dacího vstupu Z. Vzduch z tlakové nádobky se jeho propustném
směru
a ovládací píst
zpoždění odvětráním
odvětrá přes
rozváděče
zpětný
3/ 2 je prakticky
ovlá-
ventil v okamžitě
- 140 -
vrácen pružinou do
Talířový ventil
výchozí polohy.
uzavře
přívod
tlakového
vzduchu od P a výstup A je propojen s odfukem R.
1.3
1.0
I
1.1
A y
Z
1.5 . A r---------,
I
I
I
I
ZI
..J
L___ _ __
tO
11 A
B Y 1.3
Z
r-----
P
1.2
p
Schéma zapojení
R
A
R
I I
--,
A
I I I __J
- 141 -
zpožaowcí ventil v základní poloze
otevřen
-
časový vypmač
Funkce: Tento vypinač (obr.
126) je složen z více jednoduchých prvků a obsahuje:
rozváděč
3/2, kombinovaný škrtící ventil s jednosměmým ventilem a tlakovou nádobku. Rozváděč 3/2 je v nulové poloze otevřený. kídící tlak je přiváděn potrubím Z. Po dosažení potřebného tlaku v tlakové nádobce se rozváděč 3/2 přestaví. Tím se uzavře průtok z potrubí P do A a pracovní tlak z A se odvětrá do R. Dochází opět k časové prodlevě, dané dobou natlakování nádobky. při poklesu tlaku v nádobce se přestaví rozváděč 3/ 2 do výchozí polohy.
Cos prodlevy se a
běžně pohybuje
lze ho prodloužit
času
je závislá na
Obr.
126
připOjením
čistotě
v rozmezí O až 30 s u obou
větší nádoby.
druhů spinačů
Přesnost dodržení
nastaveného
vzduchu a konstantnosti tlaku použitého vzduchu.
Zpožaovací ventil - časový vypinač (v základní poloze otevřen)
- 142 1.3 I
z
y
1.4
í-' --I
1.3
Schéma zapojení s
časovým vypinačem
A
- 143 Rozváděč
5/4
Tato kombinace ventilů je tvořena čtyřmi zaváděči 2/2 v základní poloze zavřenými.
Rozváděč
má v základní poloze všechny vstupy i výstupy uzavřené
(obr. 127).
B
A
Lj'P
Obr. 127
Rozváděč
5/ 4 v základní poloze
uzavřený
Je-li přiveden signál na vstup Z, dojde k propojení výstupu A s napájením l' a výstup B je odvětrán přes S do atmosféry (obr. 128). Je-li přiveden signál Y, bude propojen vstup P
s B a výstup A bude
<JA
Obr. 128
Rozváděč
5/ 4 v "levé poloze "
odvětrán přes R (obr. 129).
- 144 -
R
<J- ~:::::;
-t>
-t> B
A
Obr. 12 9
Rozwděč
Další polohu
5/ 4 v "pravé poloze"
rozwděče
dostaneme
současným přivedením signálů
na vstupy
Z a Y. Tím jsou všechny kanály, tj. A, B a P odvětrány přes R a S do atmosféry
(obr. 130).
-t>
<J-
A
B
Lf' p
Obr. 13 0
Rozwděč
5/ 4 v poloze "zkratovaných
kanálů"
- 145 -
Tento typ motorů
rozváděčů
je
zvláště
vhodný pro ovládání
dvojčinných
pneumo-
pro zastavení v libovolné poloze a pro nouzový stop.
Základní poloha pružin.
při
ventilů
rozváděče
rozváděče
(všechny vstupy
výpadku P signálu pak
zůstává
uzavřeny)
je
zajištěna
píst motoru pod tlakem.
je možné tlakovým vzduchem nebo pomocí a tlakového vzduchu. Pneumaticky oVládaný osmicestný
rozváděč
pomocí
přestavování
elektromagnetů
(2 :r 4/2)
Tato kombinace se používá k řízení kleštinových (krokových) poda\I!Ičů. Sestává se ze dvou plochých šoupátek a dvou diferenciálních pístků (obr. 131). V základní poloze jsou spojeny vstup P a výstupy B a D, vedení A a C jsou
odvětrány přes
R
popř.
S do atmosféry.
Přivedením
signálu Z na první
diferenciální pístek (I) dojde k propojení P s A a B s R. Ve spojení s kleštinovým podavačem (přestavení
no
přes
dojde k sevření transportní kleštiny podavače. Po krátkém pístku l) se přestaví i pístek 2. Dojde k propojení pse a D je
S do atmosféry.
dojde u obou
rozváděčů
Podavač
zpoždění odvětrá
vykoná podávací pohyb. Zrušením signálu Z
4/ 2 k přestavení diferenciálních pístků I a 2 do výchozí
polohy silou vyvolanou tlakovým vzduchem ze vstupu P na dolních (malých)
A
c
R
s
B
D
Obr. 131 Osmicestný
rozváděč
- 146 -
plochách. Tím dojde k a podavač se
sevření upmac!
kleštiny,
uvolnění
transportní kleštiny
vrátí do výchozí polohy.
c C
B
-------
A
-----, I
Z
I __ .J
Schéma zapojení kleštinového (krokového) podavače s osmicestným rozváděčem
A
B A
I
R
R
Obr. 132 Multivibrátor
P
-~
. P
- 147Multivibrá tor
Sestává se z následující kombinace
prvků:
jeden
rozváděč
3/ 2 v klidovém stavu
zavřený
jeden
rozváděč
3/ 2 v klidovém stavu otevřený
dva zpětné škrtící ventily
Funkce:
v klidovém atmosféry.
stavu je prop ojen vstup P s B a A je
Řídícím
ventil (2) na
řídící
odvětrání (od fuk)
vzduch
kanálem v píst
R a
přes zpětný
rozváděči
rozváděče
otevře
ventil
3/ 2
R do
přes zpětný
škrtící
proudí vzduch z B klidovém stavu
(v
odvětráno přes
zavřený),
který
uzavře
cestu z P do A. kídícím kanálem výstupu A proudí
(1)
k
řídícímu
pístu (2), který
uzavře průtok
z P do
B a odvětrá kanál B přes R. Tím klesne tlak na řídícím pístu (l). Průchod vzduchu
z P do A se uza vře (2)
a obnoví se
(A odvětráno přes
průtok
R). Tím poklesne tlak na
z P do B. Na výstupu B je
opět
řídícím
pístku
tlak a celý cyklus se
znovu opakuje. Nastavením obou škrtících valy pro oba
směry.
ventilků
je možno nastavit
střásací
dopravníky,
apod.).
r- - - - - - - - - - - - ,I
I I
I I
I
I
I
IB
IL
inter-
Multivibrátor se používá ke generování rychlých vratných
pohybů přímočarých pneumomotorů (vibrační
A
různé přepínací
I I __
Schéma zapojení multivibrátoru
.-J
stroje,
prosívačky
- 148Dělič
frekvence (s
Dělič
pístku s
se skládá z
výkyvně
vačku.
...
3/2)
rozmděče
uloženou
tyčkou
3/2 v klidovém stavu vačky.
a z
..
pístek bez signálu (Z = O), Když však signál Z přestaví pístek s v
.......
nemůže tyčkou
y
j
zavřeném,
přes tavného
z
Ovládání je pneumatické.
přestavný
Je-li na
rozmděčem
"
výkyvná směrem k
tyčka působit vačce, tyčka
..
"'
.... .
prestavl vacku do opacne kra]", polohy nez ve ktere se nalezala. Vacka pn tom přestaví rozváděč uzavřen
je
3/ 2. Tím dojde k propojení vstupu P do A a odfuk
(obr. 133.2). Je-li signál Z zrušen, vrátí se pístek
opět
(odvětrání)
do výchozí
plohy. Díky samosvornosti (třenÍ) zůstane vačka ve své poloze a rozváděč 3/ 2 zůstane otevřen (obr. 133.3). při obnovení signálu Z dojde k opakování 6innosti -
tyčka přestaví vačku opět
3/ 2
přestaví
uzavřen
a výstup A je
vstup Z
výstup A
řídící
krajní polohy, tentokrát však se
zůstane opět
zachovaná i po zrušení signálu
do výchozí polohy.
odvětrán přes
rozváděč
Průtok
vzduchu z P do A
R do agmosféry (obr. 133.1).
vysunutím a zasunutí pístnice pneumomotoru
impuls.
o
] I D [] I [
o
]
Vyobrazení dva
tyčky
např. při střídavém
Používá se ob jeden
opačné
do výchozí polohy, která
Z, tj. po návratu pístkU a je
do
průběhů
I vstupního a výstupního signálu ukazuje, že jsou nutné
vstupní impulsy na jeden impuls na výstupu.
- 149 -
2
1
3
z
z
R
A
A
p-{>[M
p
Obr. 133
Dělič
frekvence
7.8 Programový automat
používáme ho k centrálnímu řízení při složitějších typech programů. Koncové spinače jsou spínány pomocí vačkových hřídelí, vačkových kotoučů nebo narážkových pasu.
- 15 0-
V pneumatice jsou to
rozváděče
které se skládají ze dvou vačkových čitelných v rozsahu 1800 až 3600 • Spínače
kotoučů vzájemně
jsou montovány do sestav na
bua
mohou být
3/2 resp. 4/2 ovládané tzv.
společnou
proti
vario-vačkami,
sobě spojitě
lištu (obr. 134). Podle
nato-
potřeby
spínací nebo rozpínací.
Pohon
vačkového hřídele může
vnější
náhon
(např. od
být:
stroje) - závislý na chodu stroje
elektromotor = nezávislý pohon regulovatelný pohon (spojitě nastavitelný). Je-li požadována
častější
změna
programu
zařízení,
je
výhodnější
použít
programovací ústrojí s narážkovým pasem. Narážkový pas dává možnost nejrychlejší z měny programu. Narážkový pas je
tvořen
jednotlivými
články
řetězu
a jejich spojkami.
Pohon je spoji tě regulovate lný. Narážkový pas ovládá, spínače
(rozváděče
podobně
jako
vario-vačky,
pneumatické koncové
3/2 nebo 4/2) nebo elektrické koncové spínače upevněné
na společné lišt.ě (obr.
135). Rozsah nastavitelnosti doby trvání programu je
9 s až 24 hod. Oběma přímé
nebo
zařízeními
(variovačkami
nepřímé řízení.
nebo narážkovým pasem) lze realizovat
- 151 -
Použití: revolverové vrtačky, vrtací a soustružnické automaty.
Obr. 134 Programovací ústrojí s narážkovým pasem
Obr. 135 Programovací ústrojí s
vačkovou hřídelí
- 152 -
Schéma zapojení programovacího automatu
- 153 -
8.
Bezdotyf"nú
čidla
využití výrobních a montážních zařízení, jakož i o zvyšení bezpečnosti práce a tím ochrany člověka i stroje klade stále nové požadavky na automatizační prostředky. Tyto požadavky je možné v mnohých přípodech Snaha po
řešit
větším
jen použitím bezdotykových
čidel
a to i pneumatických.
Využívají se dva principy: princip proudové a záchytné trysky (volný proud) princip hrazení výtoku z trysky 8.1
Vzduchové hradlo
Skládá se z vysílací a přívodu Při
přijímací
trysky, které jsou
Px. Napájecí tlak je v rozmezí 10 - 20 kPa.
normálních podmínkách
řádově
obě
napájeny ze
Spotřeba
společného
vzduchu je malá.
3
v rozsahu Q = 0,5 - 0,8 m /hod. Aby vzduch
neobsahoval vodu a olej, používá se
před
čidlem
nízkotlaká
redukční
stanice
s filtrem. Pro zabezpečení spravne funkce nemá být vzdálenost obou trysek než 100 mm.
větší
Funkce:
proudí vzduch. Výtok vzduchu z přijí mací trysky se používá, aby se zamezilo znečištění trysky.' Zvyšuje se tím spoZ
obau trysek (vysílací i
přijímací)
lehlivost. Proud vzduchu z vysílací trysky snižuje výtok dochází k
nárůstu
tlaku ve výtokovém kanálu
výstupu X (X = 0,5 kPa). Jakmile
Zesilovačem
nějaký předmět přeruší
přijímací
lze tento tlak
přijímací
trysky. Tím
trysky a tedy i na jejím
zesíliťna potřebnou
hodnotu.
proud vzduchu z vysílací trysky, signál na výstupu
klesne na nulovou hodnotu a může např. dojít k přestavení navazujícího rozváděče. Hradlo je citlivé na proudění okolního vzduchu, které může způsobit vychýlení vytékajícího volného proudu z trysky. Musí být proto montováno v pokud možno
chráněné
poloze.
- 154 -
Použití: a to
zvláště
Obr. 136
č ítání předmětů
v
prostředích
s
u
strojů,
nebezpečím
na montážních linkách, výbuchu.
Hradlo
x
x
Px
Px
Obr. 137 Hradlo -
funkční
schéma
Px
při
kontrole
- 155 -
1.0
1.2 oJ.
Schéma zapojení v obvodu proudová - záchytná tryska Funkce:
Systém je napájen vstupem P x' Při volném průchodu mezi vysilací (proudovou)
a přijímací (záchytnou) tryskou vznikne na výstupu X z trysky proud vzduchu
(signál). Když nějaký předmět přeruší proud vzduchu z vysilací trysky, zanikne signál X a to je možno využílpřestavení rozváděče. Použití: Bezdotykové indikování a kontrola přítomnosti předmětů.
Obr. 138 Proudová - záchytná tryska
předmětů
až do tlouStky 5 mm,
čítání
- 156 -
8.2 Reflexní trysko (s prstencovou tryskou) Podstatně
jednodušší a bezpečnější proti rušivým jevům je princip hrazení výtoku vzduchu z trysky. Reflexní tryska pracuje na tomto principu. VysÍlací i přijímací tryska je u tohoto čidla zabudována v jednom tělese . Reflexní tryska přijímací
se skládá z vysílací a Napájení je
přivedeno
na vstup Px (10 - 20 kPa). Vzduch vytéká z prstencové
při
jeho výtoku vzniká v centrální trysce podtlak. Jakmile
trysky do atmosféry a nějaký předmět
trysce vači
přetlak.
zastíní výtok z kruhové trysky, vznikne v
přijímací
(centrálnÍ)
Na výstupu X vznikne signál. Tento signál je po zesílení v zesilo-
použit k dalšímu
vytvoření
trysky, škrtícího ventilu a ochranného krytu.
řízení
dostatečně
(ovládání
rozváděčů
apod.J. 'Skrtící ventilek zajiStuje
výkonného signálu. Spínací vzdálenost mezi tryskou a
předmětem
je podle provedení 1 až 6 mm, u zvláštních provedení 20 mm. Na prvek nemají žádný rušivý vliv silné nečistoty, zvukové vlny, světlo, radiace
ani
průhlednost
nebo ne magnetičnost
předmětů či nebezpečí
Použití reflexní trysky je možné v každém kontrolní
čidlo
u
lisů,
razníků,
okrajů pásů v
počítání kusů,
exploze.
průmyslové odvětví.
kontrola
předmětů či
textilním průmyslu, v obalové technice, kontrole kování dýhovaných částí nábytku ve dřevařském průmyslu.
Obr. 139 Reflexní tryska
Např.
jako
kontrola
zásobníků,
indi-
- 157 -
t
Px
Obr. 140
Funkční
X
schéma reflexní trysky
1.2
Sché ma zapojení
Px
X
- 158 -
CIl1Jrokteristiky reflexních trysek V obou charakteristikách je vynesena závislost tlaku na vzdálenosti. První platí pro axiální přibližování při napájecím tlaku p = 15 kPa, druhá pro přibližování při stejném napájení. 2:
1:
10' Pa
10' Pa
řídící
boční
t
12
12
11
11
10
9
tlak
řídící
8
7
7
6
6
5
5
\
'-. r-..
3 2 1 0,5 O
zesilovo'če
9
tlak
8
4
citlivost
I
10
-- --
4
I"'-
2
~
-- -- -- I- ,-
O - 1
~
2
1
3
c:::::::::i
~ I·
4
5
/
-2 .q 1
6 mm
1
a----
---I a I----
I
3
- 1
-21 0
V
'''''lni "d"MOO"
(mm)
2- 3 4 a-
~ U)I ~
.... I
od reflexní trysky
~
a
I--
5 mm
stra.nová vzdalenos t a (mm)
Obr. 141 Charakteristiky reflexních trysek přísavný unašeč
Využitím zení pro
účinku
dýzy ve spojení s
přenášení různých
Funkce
spočívá
plochých
přísavkou
dostaneme transportní zor/-
předmětů.
ve využití Venturiho dýzy (podtlak). Na vstup P je
přiveden
napájecí tlak. Zúžením průřezu dochází ke zvýšení rychlosti proudu vzduchu směrem k R a na výstupu A, resp. v přísavce vznikne podtlak (sací účinek dýzyJ. Tak je možné dostatečný,
přisát
musí být povrch
a dopravovat předmětů
různé předměty.
hladký a
čistý.
Aby byl sací
účinek
- 159 Přísavná hlavu
Na stejném principu (Venturiho dýza) je založena činnost přísavné hlavy. RozdÍl spočívá v dodatečně zabudované jímce, která se během sání plní tlakovým vzduchem. při přerušení vstupního tlaku je tento vzduch z jímky odlehčovacím ventilem
vypuštěn
přes
přísavku
ven.
Tím se přisátý předmět rychle uvolní.
P"~R
P~D~~OR
charakteristiky 10
2
kPa
v
0,9
t
0,7
'"
/
:;:; Cl.
0,3
°
/
/
2
/
50
t 4
napájecí tlak
-
obou přístrojů je
-
/ 2 4 6 2 8 napájecí tlak _ _ _ 10 kPa
6 10 2 kPa
Obr. 142 přísavný unašeč Výhoda
,/
IImin
~
""" 0,5
'l5
70
Obr. 143 vysoký podtlak,
Přísavná hlava
přijatelná
spotřeba
vzduchu a
nepa trná hlučnost.
8.3 Dorazovó tryska
Napájecím převodem P proudí stálé množství v zduchu k trysce č idla (použit el -
ny rozsah napájení 10 až 80 kPa), zabudovaná clonka om ezuje velikost jeho průtoku.
Uzavřením trysky vznikne signál
při úplném uzavření trysky (dora zu)
na výstupu A, hodnot a tlaku stoupne
až na hodnotu napájec ího tlaku.
- 160 spotřeby
Pro snížení ní
očekáváme
vstupu lze
Dodatečným
signál.
jemně
Použití: Jako
účelné
napájet trysku jen v
vestavěním
době,
kdy od
škrtícího ventilu do napájecího
nastavit citlivost trysky. čidlo
polohy a jako koncový
spínač
p
A
p
Obr. 144
vzduchu je
A
nebo narážka.
Dorazová tryska
Tryskn s mechanickou narážkou
Toto nický
dřík
čidlo
s
má ve srovnání s
těsnícím
předchozím
prvkem. Pokud není
dřík
aktivován dotykem, tak neproudí dochází k
přechod
nému úniku vzduchu do atmosféry do doby dokud nebude tryska zcela
uzavřena
žádný vzduch z P do A. dolehnutím na sledovaný Toto provedení s
Při
provedením navíc pohyblivý mecha-
mechanickém
' předmět.
dříkem
a
zatlačování dří1<,u
Poté vznikne tlakový signál na výstupu A.
těsnícím
prvkem má nepatrnou
spotřebu
vzduchu.
--..?~-
-----Obr. 145 Tryska s narážkou
~~------
- 161 -
Pneumomotor s bezdotykovým piUprrutím
U mnoha
strojů
a
zařízení
je použití mechanických koncových
spínačů
proble-
matické, např. pro nedostatek místa nebo proto, že součástka je příliš malá. Mechanické spínače navíc nemají přicházet do styku s nečistotami, chladivem, olejem apod. Tyto potíže se mnohdy dají vyřešit pneumatickými nebo elektrickými bezdotykovými
čidly.
1.0
1.3 I
z
y 1.3 A
-
'--_---'P
Schéma zapojení pneumomotoru s bezdotykovým Pneumatické
"jazýčkové"
Toto pneumatické
(čidlo polohy)
relé
čidlo
polohy je realizováno na nepřerušuje
- záchytná tryska, proud vzduchu však ale
prostřednictvím vestavěného jazýčku
něného
na
předmětu. Jazýček
ného v pístu) k
jazýčku
funkčním
sledovaný
předmět
permanentního magnetu
(např.
přerušuje
zabudova-
se jazýček oddálí a uvolní průtok z P do A. Signál na ještě
zesÍlen.
jazýček
opět
vráti do
vlastní pružností
při
oddálení permanent-
původní
polohy a cesta
uzavřena.
-l> A
A
<J-p
<J-P
Obr. 146 Pneumatické
přímo,
v relé a permanentního magnetu připev
výstupu A je nízkotlaký a musí být proto
ního magnetu se z P do A je opět
principu proudová
se vychyluje permanentním magnetem a
Přiblíženlm
proud vzduchu z P do A.
čidlem
"jazýčkové"
relé
~
162
~
Elektrické jazýčkové relé (čidla polohy) Běžné jazýčkové
relé je zalito v tlakovém odlitku s polyamidovou svorkovnicí,
na kterou je připojeno. Je tvořeno dvěma jazýčky zatavenými ve skleněné baňce naplněné ochranným plynem.
Po
přiblížení např.
pístu s permanentním magnetem ke spínacímu prvku
se jazýčky skokem spojí a tím vznikne elektrický signál. Po následujícím vzdálení jazýčky
se magnetu se průchodu
vých
magnetu,
čidel určena
při
Zesilowč
vrátí se do výchozí polohy. Rychlost
které již nedojde k sepnutí prvku, je u obou
druhů poloho~
použitými prvky.
Obr. 147 Elektrické 8.4
od magnetují a
jazýčkové
relé
tlaku (jednostupňový)
Předchozí
prvky, tj. trysky, reflexní trysky apod., pracují s nízkotlakým
signálem, který musí být pro další použití zesílen. Zesilovač
ovládá
je realizován
přestavný
rozváděčem
3/2 s velkoplochou membránou, která
prvek (obr. 148).
Pro pneumatické obvody, které pracují s nízkotlakým signálem kPa se používají
jednostupňové zesilovače.
z P do A a A je spojeno
přes R
V základní poloze je
s atmosférou. Napájecí tlak
10
~
50
uzavřen průchod může
být až 800
kPa. l?ídící signál X přestaví membránu a uvolní průtok z P do A. Tento signál A je již použitelný pro řízení prvků pracujících s vysokým tlakem. při zrušení signálu X
řídící
s atmosférou.
táhlo
opět uzavře průchod
z P do A a A je
opět přes
R spojeno
- 163 -
U tohoto
zesilovače
není
třeba
používat
přídavné
napájení.
x
p
Obr. 148
A
Zesilovač (jednostupňový)
Zesilovač tlaku (dvoustupňový)
Dvojstupňový zesilovač vače
a
předzesilovače.
nizké
úrovně,
je ho
se skládá z výše popsaného
Pokud je
zapotřebí
potřeba
zesilit tímto
jednostupňového
použít v obvodu
řízení
zesilo-
signál velmi
zes ilova čem.
Dokud neexistuje vstupní signál X, je propojeni z P do A rozváděče 3/2 uzavřeno. Na vstup P je přiváděn napájecí tlak 10 - 20 kPa a vzduch proudí x • přes předřazený
odpor otvorem Rx do atmosféry. Signál X
uzavře
prohnutím
membrány výtok vzduchu z Px do Rx a způsobí stoupnutí tlaku pod membránou 3/ 2 rozváděče, který se přesto vi a otevře průtok hlavního napájecího vzduchu z P do A. Po zániku signálu X se opět uvolní průtok z Px do Rx' tlak pod membrá-
nou
ronúděče
poklesne a dojde
opět
k
uzavření průtoku
z P do A.
- 164 -
A
p
p
Obr. 149
9.
Dvoustupňový zesilovač tlaku
Převod pneumatického signálu
na elektrický
Vyspělé
v
technologie
použití kombinace
rlzenl
pneumatických
různých
průmyslových
a elektrických
odvětvích
prostředků.
vyžadují
Spojovací prvky
mezi pneumatickými a elektrickými řídícími obvody neba prvky tvoří pneumatickoelektrické převodníky (P- E převodníky). 9.1 Pneumaticko-elektrický převodník Nejjednodušší je kombinace elektrického mikrospínče s Pf1eumatickým pístkem.
Vznikne-li
na
jednočinném
pístku tlakový signál, sepne se mikrospínač.
Oba prvky jsou zabudovány v jednom krytu. Mikrospínač může mít funkci spí-
nací, rozpínací nebo
přepínací. Převodník přepíná
v rozsahu
tlaků ' 60
až LOOO kPa.
- 165 Pro nízké tlaky existuje
provedení
s rozsahem
10 kPa respektive 0,05
kPa.
Obr. /50
Pneumaticko- elektrický převodník
9.2 Pneumatic/ro-elektrický převodník - "ochrana" Pneumaticky ovládaná ochrana (&P převodník ve funkci ochrany) se skládá ze: spínací korrory (elektrická část) jednočinného pneumomotoru (pneumatická část) říd íc ího pístku Umožňuje
použít signál z pneumatických ochranných obvodů (trysky apod.)
k ovládání elektri ckých prvků (solenoidové ventily, magnetické spojky, elektromotory).
Může
být použit také k
reverzaci
elektromotorů.
Pro tento a jiné
podobné případy je třeba použít dvojici převodníků. Musí však být zabezpeče no,
že nedojde k
převodník se pnut,
151).
současnému sepnutí
kontaktů
obou převodníků.
Je-li jeden
je sepnutí druhého převodníku blokováno pneumaticky (obr.
- 166 Funkce:
Signál Z o velikosti l50 až 800 kPa ku, který sepne kontakty ve spínací řídící
'1dníku provede
pístek
přesune jednočinný
komoře.
(rozváděč)
Blokování
pístek
činnosti
převodní
druhého
pře
spojený s táhlem oVládajícím kontak-
ty tak, že uzavře přístup tlakového vzduchu z P do A a zároveň spojí prostor (odvětrání
A s atmosférou signálu Z se lým
opět
zpožděním
ventil se
ovládacího signálu druhého
rozpojí kontakty prvého
zapne - tím se obnoví
přestaví
pístek druhého
převodníku,
průchod
+
převodník
- "ochrana"
při
zániku
zatímco druhý se s ma-
z P do A a
převodníku.
Obr. l5l Pneumaticko-elektrický
převodníku).
přes zpětný
škrtící
- 167 LO. Symbolika ČSN OI 37 22
pro kreslení pneumatických schemat a DIN/ ISO 1219
a nenormalizované Přeměna
značky
energie
kompresor
vývěva
neregulační
pneumomotor s
jednosměrným
průtokem
neregulační
regulační
pneumomotor s možností
pneumomotor s
změny průtoku
jednosměrným
průtokem
regulační
smyslu
pneumomotor s možností
zrněny
průtoku
pneumomotor s kývavým pohybem
jednočinný přímočarý
pohybem
způsobeným účinkem vnější
jednočinný přímočarý
pohybem
pneumomotor se
síly
pneumomotor se
způsobeným účinkem
zpětným
pružiny
zpětným
III
- 168 dvojčinný přímočarý
pneumomotor s
jednostrannou pístnicí dvojčinný přímočarý
I
přímočarý
I
pneumomotor
s jednostrannou pístnicí (není v ČSN) dvojčinný přímočarý
i
i
III
I
I
pneumomotor s oboustranným
regulovatelným tlumením teleskopický
jednočinný přímočarý
se zpětným pohybem síly teleskopický
pneumomotor
způsobeným účinkem vnější
dvojčinný přímočarý
pneumomotor
jednostranný Přímočarý
multiplikátor s jedním
druhem tekutiny přímočarý
multiplikátor s
druhy tekutiny
(např.
:
: II :
pneumomotor
s oboustrannou pístnicí
diferenciální
III
dvěma
vzduch - kapalina)
Rovnot/aký přímočarý multiplikátor (např. vzduch - kapalina)
Řízení a regulace energie Rozváděče
rozváděč
2/2 v klidovém stavu
zavřený
rozváděč
2/2 v klidovém stavu
otevřený
::
:F
- 169 rozváděč
3/2 v nulové poloze
uzavřený
rozváděč
3/ 2 v nulové poloze
uzavřený
rozváděč
3/ 3 v nulové poloze
uzavřený
rc;zváděč
4/ 2
rozváděč
4/ 3 v nulové poloze
uzavřený
rnlHM
rozváděč
4/ 3 v nulové poloz e
odvětrán
rnTt:ITvl
rozváděč
5/ 2
rozváděč
5/ 3 v nulové poloze
rozváděč
s plynulým
tj. se
dvěma
libovolným
~
~
rnTt-ii ~ p
uzavřený
přes tavováním
krajním i polohami a
počtem
mez ipoloh
- 170 rozvóděč - zjednodušené značení např.
se
čtyřmi přípoji
Jednosměmé
(není v CSN)
ventily
jednosměrný (zpětný) ventil
jednosměrný (zpětný)
bez pružiny
ventil s pružinou
řízený jednosměrný ventil
dvojitý jednosměrný ventil s logickou funkcí "nebo"
rychlovypouštěci ventil
dvojitý jednosměrný ventil
s logickou funkcí "a" (není podle normy DIN a ČSN)
Tlakové ventily
pojistný ventil (nastavitfllný)
tlakový spínací ventil (nastavitelný)
ř(1 ~R
- 171 -
tlakový spínací ventil s
odvětráním,
nastavitelný (funkce 3/ 2), není normalizováno redukční
ventil nastavitelný
(bez odf'uku do atmosf'éry) redukční
ventil nastavitelný
(s odfukem do atmosféry)
P R Skrtící ventily
--
škrtící ventil citlivý ke změně
viskozity
škrtící ventil necitlivý ke změně
1\
viskozity
škrtící vent.il citlivý ke
změně
škrtící ventil
-+
regulační,
viskozity
regulační, ručně
stavitelný,
ci tlivý ke změně viskozity (není v ČSN)
škrticí ventil s mechanickým nastavením, návrat pružinou (není v
Uzavírací ventily
uzavírací ventil (z jednodušeně)
ČSN)
- 172-
Skrtící ventil s jednosměrným
jednosměrný
paralelně připojeným
ventilem
a nastavitelný
škrtící ventil jednosměrný
ventil a nastavitelná clona
Přenos
I®I I[!jl
energie - vedení. kanály a jejich spoje
0....---
zdroj tlaku htavní (pracovní) vedení řídící
vedení
pomocné
(odvZdušňovacÍ)
vedení
------
elektrické vedení
+1
spoj křížení
vedení bez spoje
++ T
odvzdušnění
vývod bez možnosti připojení (nopř. odvětránÍ)
prvku
vývod s možností připojení prvku uza vřené
připojení
y X
- 173 otevřené připojení
rychlospojko bez zpětného ventilu
rychlospojka se zpětným ventilem
) S
polovina rychlospojky bez zpětného ventilu
polovino rychlospojky se zpětným ventilem
--<>-S
otočné
O
spojení jednoho potrubí
otočné spojení dvou potrubí
(dáno počtem čar)
tlum ič hluku
-i
vzdušník
čistič (filtr)
odlučovač vody
s
ručním
vypouštěním kondenzátu
odlučovač
vody S automatickým
vypouštěním kondenzátu
čistič (filtr)
s automatickým
vypouštěním kondenzátu
I
,I>
- 174 sušič vzduchu
rozprašova č maz iva
jednotka pro úpravu vzduchu (filtr, redukční stanice,
-<>-<>-
manometr a
rozprašovač maziva) zjednodušeně
chladič
Ovládání Mechanické prvky
hřídel, otáčení
v jedn0'rl
hřídel, (Jtáčení
ve dvou
směru
směrech
+ =f=
jištění v dané poloze
blokovací
zařízení) označení způsobu
uvolnění je v poznámce
zařízení zabraňující zastavení mechanismu
v nulové
střední poloze
jednoduché kloubové spojení kloubové spojení na páce kloub s pevnou opěrou
Způsoby ovládárú
Ovládání silou Obecný znak
tlačítkem
svalů
\
I
\ I
v
fF
T
))ť)))
- l71i -
pákou pedálem
Mechanické ovládání
narážkou, snímacím dotykem pružinou kladičkou
pákou s kladkou
(činné
jen v jednom
směru)
dotykem (není normovóno)
B.eletrické ovládání
elektromagnetem s jednou cívkou elektromagnetem se
s navzájem
dvěma
opačným účinkem
elektromotorem se spojitým krokovým motorem
Pneumatické ovládání
přímé,
zvýšením tlaku
pří mé,
snížením tlaku
rozdílem
cívkomi
tlaků
otáčením
- 176 -
středěno
tlakem
středěno
pružinami
nepřímé,
zvýšením tlaku
nepřímé,
snížením tlaku
tlakem, přes zesilovač (není normalizováno) nepřímé, přes zesilovač (není normalizováno)
tlakem, který způsobí střídavý výstup (kmity) (není normalizováno)
Kombinované
ovládání
elektropneumatické - elektromagnetem, který budí nepřímé pneuma tické ovládání
elektromagnetem nebo nepřímé pneumatické elektromagnetem nebo manuálně obecný znak ) - pro normou nedefinovanou řídící veličinu - definuje se v poznámce
příslušenství
tlakoměr
diferenční tlakoměr
+1
- 177 -
CD
teploměr
součtový průtokoměr (proteklý objem)
--~
tlokov}' spínač čidlo tlaku (není v ČSN)
čidlo teploty (není v ČSN)
čidlo priiwku
(není v
ČSN)
signá lka
Zvláštní zna čky
bezdo t ykové prvky (není no r malizováno)
re/'lexn; čidlo
'VŠeobecný znQk pro 'Vzducho\Jou trysku, tryska vzduchoveho hradla
napájená tryska
~
přijímače
u
vzduchového hradLa
hrad lová tryska
proudová - zách\Jtná tryska
- 178 Zesilovoče
zesilovač (např.
z 5 na 1 000
Pa)
zesilovač množství
rozváděč 3/ 2 se zesilovačem (např.
z 10 kPa na 600 kPa)
Převodníky
(nenorma lizováno)
elektro-pneumatický
pneuma ti cko-el ektrický 2 Počítadlo
4
(nenormatizowno)
'$,
odečítačí počítadlo
X101
přičítací počítadlo
r:R
Označowní vývodů
návrh CETOP RP 68
2, 4, 6 ...
pracovní (výstupy)
A, B, C ...
napájení, připojení tlaku
P
od[uk (odvětrání)
R, $, T ••.
3, 5, 7 ...
odvod priJsaku
L
9
řídící vstupy
z,
X, Y ...
12, 14, 16 ••.
- 179 II.
11.1
základní zapojení kízení jednočinného přímočarého pneumomotoru
Úloho:
píst
jednoči
nného pneumomotoru se
m~
po
stlačení
tlačítka
rozváděče
vysunout, po uvolnění tlačítka se má opět ihned vrátit do Ýýchozí polohy.
kešeru: K
řízení
lze použít
rozváděče
3/2.
při přestavení rozváděče
proudí vzduch
z P do A, výstup R je uzavřen. Vrátí-li se rozváděč působením pružiny do výchozí polohy, odlehčí se prostor válce prostřednictvím spojení A s R. Přívod tlakového
vzduchu P je
uzavřen.
11.2 kízení dvojčinného přímočarého pneumomotoru Úloha:
Ovládáním
rozváděče
zajíždět.
p
má píst
dvoučinného
pneumomotoru
vyjíždět
nebo
- 180 -
kešení: K
řízení
u
pneumomotoru lze použít
rozváděče
rozváděče
4/ 2 nebo rozváděče 5/ 2.
5/ 2 jsou dva samostatné odfuky do atmosféry (pro každou
stranu válce jeden).
při dopředném
pohybu pístu
(stlačení tlačítka)
jsou spojeny
P s B a A s S resp. A s R. při zpětném chodu (uvolnění tlačítka) pak P s A
a válec je
je
třeba
odvzdušňován prostřednictvím
použít navíc
zpětných
a škrtících
R. Má -li být
řízena
i rychlost pístu,
ventilů.
11.3 kízení s ventilem logické flD1la:e "nebo" Úloha:
Pneumomotor má být ovládán ze dvou nlzných míst. 1.0
1.6 A y
x
kešení: tlačítka
Po stisknutí
a i
přes
r ozvád ěče
součtu
ventil logického
při přestavení rozváděče
tak by došlo, v
případě
signálu do ovzduší
přes
začne
proudit vzduch z P do A
(z X do A) do pneumomotoru. Obdobné je to
1.4. Pokud by nebyl použit ventil logického s oučtu
že jeden z
R.
1.2 jím
rozváděčů by
byl v nulové poloze, k odfuku
- 181 -
11.4 k.ízení rychlosti u jednočŮlTlého pneumomotoru
ÚlohJJ:
Má být
řízena
rychlost pohybu pístu v
dopředném směru.
1.0
k.ešení: U
jednočinného
·v přívodu
pneumomotoru je možné
řídit průtok
vzduchu pouze škrcením
k válci.
ÚlohJJ:
Má být
řízena
rychlost
zpětného
pohybu pístu.
k.ešenÍ: Obdobné jako v cího ventilu.
předchozí
úloze, ale s obrácenou funkcí
zpětného
a škrtí-
- 182 Úloha:
Rychlost pístu jednočinného pneumomotoru ma být a to nezávisle na sobě.
řízena
v obou
směrech
llešení: Pro nastavování rychlosti nezávisle v obou
směrech
pohybu je nutné použít
dva zpětné škrtící ventily (kombinace řešení dvau předchozích úloh).
- 183 Ovládání rychlosti pohybu. pÍstu dvojčinnéhp pneumomotoru
11.5
Má být řízena rychlost pohybu pístu pohybu.
dvojčinného
pneumQmotoru v obou
směrech
a)
b)
c)
tO
1.0
1.1
A
B
1.1r.-m-+;B
•
p
Rešení:
Rychlost v obou
a) na
směrech
rozváděče
odfucích do atmosféry (u b) Rychlost v obou
škrtících
ventilů.
při
je samostatně nastavitelná škrtícími ventily
směrech
5/2).
je samsotatně nastavitelná pomocí zpětných
rozjezdu se projevuje trhnutí, po vyrovnání sil se však
pohyb uklidní a zlepší se možnost
řízení
(nezávislé na zatíženÍ).
c) Rychlost v obou směrech samostatně nastavitelná. Rovnoměrný rozjezd
pístu, ale horší vlastnosti
řízení.
Používá se pouze u malých
válců
V zatížení
půsObících
tahem se nedá použít.
(s malými pracovními objemy), kde síla válce
působí
proti zatížení.
11.6
Zvýšení rychlosti pohybu. pístu jednočinných a dwjčinných pneumomotorů
Úloha: a)
motoru.
Úkolem je zvýšit
zpětnou
rychlost pohybu pístu u
jednočinného
pneumo-
- 184 b) Úkolem je zvýšit
dopřednou rychlost pohybu pístu u dvojčinného pneumo-
motoru.
1.0
1.0
A
.-+...... J p
p
L - _.... R
1.1
A
B
kešení: Použije
se
odlehčovací
ventil
na
straně
požadovaného
zvýšení rychlosti
(co nejblíže pneumomotoru).
kízení jednočinného pnewnomotoru s použitím ventilu logické funkce "a"
11.7
Úloha:
Píst
jednOČinného
pneumomotoru
..
muze
vyjet pouze
při
přestavení
rozváděčů 3/ 2
1.0
y
1.0
obou
- 185 -
/lešení: a) Teprve po stisknutí
signály X a Y a teprve tehdy b)
Teprve po stisknutí
tlačítek může
obou
rozváděčů
1.2 a 1.4 vzniknou tlakové
projít vzduch do válce pneumomotoru.
tlačítek
rozváděčů
1.2 a
1.4 je přiveden tlakový
vzduch do pneumomotoru a píst se uvede do pohybu. 11.8 Nepřímé řízení jednočÍl1TIého pneumomotoru
Úloha:
píst pneumomotoru s velkým pracovním objemem (velký IJ a velký zdvih) má vyjet po stisknutí tlačítka rozváděče. Po uvolnění tlačítka se má píst vrátit
do výchozí polohy. Schéma zapojení:
z 1.2
A
/lešení: Stisknutím
tlačítka rozváděče
1.2
se
přivede
vzduch na vstup Z
rozváděče
1. 1, který se přestaví a vzduch prochází z P do A a k pneumomotoru. Příklady z pm:ce
12.
12.1
Upínání
obrobků
Úloha:
Nožním pedálem se ma provést upnutí materiálu v pneumatickém Po
uvolnění
pedálu se obrobek nesmí uvolnit.
svěráku.
- 186 -
tO
A
1.1
llešení: Pneumomotor 1.0 je ovládán
rozváděčem
3/ 2 s nožním pedálem a zarážkou.
12.2 Rozdělování beden Úloha:
Rameno
válečkového
při puštění tlačítka Náčrt:
dopravníku se má přesunout na se poloha ramena nemá změnit.
stlačení
tlačítka.
Schéma zapojení:
tO
1.1 Z
A
B ........y-'--_---,
1.3
A
P
R
- 187 -
kešení: Použíjeme signálem Z.
rozváděč
Dvojčinný
3/2
označený
pneumomotor
ních poloh. Poloha ramene se nepřestaví rozváděč
1.2, který otáčí
nezmění,
přestavuje rozváděč l.l řídícím
ramenem dopravníku do dvou kraj-
dokud další povel (od
rozváděče
1.3)
1.1.
12.3 Ovládáni dávkovače Úloha:
Dávkování kapaliny je
řešeno
ručně
ovládaným
rozváděčem.
Dávkovací
kohout musí být nastavitelný do libovolné polohy. Náčrt:
Schéma zapojení:
- .....
1.0
kešení: Rozváděč
pístu se poloze.
4/3 přestavuje
přestaví rozváděč
do
pneumomotor. střední
polohy
při
dosažení požadované polohy
(neprůchodné)
a drží píst v klidové
- 188 -
12.4 Odebírání vzorlal z licí pánve Úloha: Ponoření
pánvičky
se
řídí
tlačítkem
-
požadován pomalý pohyb.
Zpětný
pohyb pánvičky je samočinný (také pomalý pohyb). Náčrt:
Schéma zapojení: výchozí , poloha
1.3 I
llešení: Všechny čena
0.1.
rozváděče
jsou napájeny jednotkou pro úpravu vzduchu -
Po stisknutí spínače
ozna-
1.2 se pánvička pomalu sklání. Když dosáhne
dolní polohy, přepne koncový spínač 1.3 rozváděč 1.1 a pánvička se začne pomalu zdvíhat.
- 189 -
1.2.5 Nýtování desek Úloha: Dvě
desky
bezpečnostním
mají být snýtovány tandemovým pneumomotorem ovládaným
obvodem s
obouručntm
vstupem.
Náčrt:
Schéma zapojení:
z 1.6 P,
1.2
A
ZSB
A
kešení: Jsou-li telné), vyšle
tlačítka
1.2 a 1.4 stisknuta s maximálním rozdÍlem 0,5 s (nastavi-
bezpečnostní
mový pneumomotor.
obvod pro
obouruční
ovládání signál a
přestaví
tande-
- 190 12.6 Rozdělování kuliček ze zásotníku
Úloha: Kuličky
se mají
střídavě rozdělovat
pístu je přitom dáván boo ručně pomocí narážky automaticky.
či
do zásobníku 1. a II. Signál pro posuv
pedálem.
Náčrt:
Zpětný
pohyb pístu je docilován
Schéma zapojení:
1.0
1.2 I
\I
A
B 1.1
Z
Y
1.7 A X
Y
Rešeni: Rozdě lovač 1.1 čem
je přestavován ručně ovládaným . rozváděčem 1.2 či rozvádě
1.4 ovládaným pedálem. Ovládací tlak je veden přes ventil logické funkce
"nebo". Pístnice pneumomotoru 1.0 se vysouvá a J. Narážka přepne rozváděč 1.3, který přestaví pohybovat
zpět.
Tím se další
kulička přemístí
přemistuje kuličku rozváděč
do zásobníku
1.1 a píst se začne
do zásobníku II.
12. 7 Přípravek pro lepení plastů
Úloha: Počáteční signál je dán zapnutím ručního ovl~dače.
píst pneumomotoru
musí po dosažení koncové polohy v této poloze setrvat 20 sekund (doba nutná pro
přidržení
lepených
dÍlů
pístu pneumomotoru do
u sebe) a pak se vrátí do své výchozí polohy. Vrácení
původní
polohy musí
bezpodmínečně
nastat i v
případě,
- 191 že
ruční ovladač
je
ještě
může
zapnut. Nové vysunutí
nastat jen tehdy, jestliže
válec 1.0 byl již v zadní koncové poloze. Náčrt:
II Schéma zapojení aj: 10
1.5
1.6
I
I
1.1
A
y
---,
1.3 r----
A
I I I
zl
-~
R
p
R
Řešení:
aj Při zapnutí ventilu 1.2 proudí tlakový vzduch přes časový spínač 1.4 a
rozváděč
1.6,
čímž
dojde k
přesunutí rozváděče
1.1 a motor 1.0 vyjede. Ve
- 192 -
své přední koncové poloze sepne na časový spínač 1.3. Po uplynutí nastavené
časové
přes
narážku
prodlevy
rozváděč 1.5,
přestaví
časový
který dá signál
spínač
rozváděč
1.1 (vstup Y) a píst se vrací zpět do výchozí polohy. Pokud je spouštěč 1.2 příliš dlouho stlačený, přebírá funkci časový spínač 1.4 tím, že přeruší přívod vzduchu na vstup Z rozváděče 1.1. Je- li píst 1.0 v zadní koncové poloze, přebírá funkci
rozváděč
1.6 a cesta k rozváděči 1.1 je tím volná.
Schéma zapojení bY:
16
1.0
z
y
R
R
,------ --,
--,
13
A
I
A
I
Zl
I
IL _ _ _ ._
I
I _
_-.J
_
P
b) U tohoto rozdílem, že tento
způsobu řízení je průběh
řídící
výhoda: úspora jednoho nevýhoda: menší
R
stejný jako v řešení aj jen s tím obvod nemá kontrolu koncové polohy.
rozváděče
bezpečnost
poloze a
přesto je
prace (píst se nemUSl nacházet v možno
přepnout rozváděč
1.1)
přední
koncové
- 193 -
12.8 Ražení stupnice pravítka Úloha:
Raznicí se razí na pravítko stupnice. Raznice je ovládána spousteclm zením. Její vrácení do výChozí polohy následuje až po dosažení síly (tlaku). Náčrt:
zaří
předepsané
Schéma zapojení aj
1.0
z 1.2
1.1
A
B y
A
z P
R
~ešení:
aj Všechny prvky obvodu jsou napájeny jednotkou
vzduchu.
Spouštěč l. 2 přesto ví
rozváděč
upravu tlakového 1.1 (vstup ZJ a raznice vyjede. P raPl·O
covní tlak pneumomotoru je kontrolován tlakovým spínacím ventilem 1.3. Jak-
mile tento tlak dosáhne
předvolené
hodnoty, dojde k jeho
přestavení
a tím také
k přestavení rozváděče 1.1 (vstup V). Razník se pak vrátí do své výchozí polohy.
- 194 -
Schéma zapojení bJ 1.0
1.5 I
z
1.2
1.1
A
8 y
A
větší bezpečnost
práce, mUSl být
zajištěna
kontrola přední koncové polohy motoru 1.0. Toho se dosáhne rozváděčem 1.5, který "je vestavěn dodatečně. Pístnice (razník) se může přesunout zpět do své výchozí plohy až po přestavení tlakového spínacího ventilu 1.3 a zároveň je průchodný i rozváděč 1.5. bJ Je-li požadována
12.9 Kontrola polohy víčku na dOpravníku Úloha:
Do víčkovacího automatu jsou víčkn dopravována pásovým dopravníkem. Víčka musí být na pásu správně uložena. Jejich poloha je snímána bezdotykovým čidlem. při špatné poloze víčka dostává signál impulzní vyhazovač a víčko s pasu sfoukne.
- 195 -
lO
r-----, I I
__ , I
I
.J
I
I
I
L ___ J
12
z
cp
R
•
llešení: Hlavní tlakový vzduch je odebírán přes redukční ventil 0.1. Rozváděč 1.1
a tlaková nádrž impulzního vyhazovače se plní tlakovým vzduchem. Redukční ventil 0.3 upravuje tlak pro nízkotlakou je ve sve nulové poloze část
systému. Neleží-li
průChOzl
víčko
ve správné poloze, dostává
rozváděč
1.1 od
čidla
1.2 signál. Rozváděč 1.1 se přestaví a vyhazovač 1.0 sfoukne špatně položené víčko.
12.10 OdetXrcÍnÍ dřevěných desek
Úloha: Dřevěné
desky mají být ručně zasouvany do opracovacího zařízení.
Aby
bylo možno těžké desky lépe zasouvat, jsou pomocí reflexní trysky udržovány
v požadované poloze. odebrána deska z hranice, přestaví se automaticky pneumomotor se zbylými deskami do správné polohy. Po odebrání všech desek se pneumomoJe-li
tor vrátí do výchozí polohy.
- 196 -
1.0
1.1
A
1.2
x p.
p
0.3
~
~
R ____________________- J
@
llešeru: Prvky obvodu jsou napájeny jednotkou pro úpravu vzduchu. Reflexní tryska 1.2 a zesilovač 1.4 nízkým tlakem z redukční stanice 0.2.
Zadní poloha pneumomotoru 1.0 je dána polohou 2 rozV!Íděče 1.6/1.3. Po naložení desek a přepnutí rozváděče do polohy 1 bude pneumomotor postupně vyjíždět.
Mezi reflexní tryskou a deskami je udržována stále stejná vzdálenos.t pře stavováním rozváděče 1.4 a tím i motoru. Není-li na rozváděči 1.1 signál Z (od 1.4) a signál Y (ruční povel pro dolní polohu) je ve své střední (uzavřené poloze). Odebráním desky zanikne signál na
čidle
1.2, přestaví se rozváděč
1.4 a nakonec rozváděč 1.1 a tím i motor 1.0 až do polohy, kdy se opět obnoví
signál na
čidle 1.2.
Dojdou-li desky, navrátí se pneumomotor
rozváděčem 1.6/1.3 (přetočením do
ručním
povelem
polohy 2) a pneumomotor zajede do dolní polohy a umožní naložit novou dávku desek.
- 197 Seznam literatury
Engel, L.:
Druklu{t - Handbuch. Vulkan - Verlag
Falk:
Drukluftwerzeuge. Hauser - Verlag
Hauh, K.:
EinfUhrW1g in die Hydraulik W1d Pneumatik, ihre Elemente W1d Symbole. Fachbuch ver'lag Schaarschmidt
Amman, J.:
CrW1dlagen der Pneumatik. Halscheidt - Verlag
Hasebrink, H. - Kobler, H.:
Crundlagen der pneumatischen SteuerW1gs-technik.
FESTO DIDACTIC Ziesling:
Kombinationsbuch
fur
pneumatische
SteuerW1gen.
Krauskopf - Verlag Sittel, P.:
Methoden der t5lnebelerzeugW1g W1d Vermessung. Krauskopf - Verlag
Arnold:
Pneumatik und Hydraulik in der Ceschichte der Energietechnik. Krauskopf - Verlag
Cutropf:
Pneumatik mit Pfift'. Krauskopf - Verlag
Schlicker, C.:
Pneumatik im Maschinenbau. Hauser - Verlag
K riechbaum:
Pneumatische SteuerW1g. Vieweg - Verlag
Deppert, W. - Stoll, K. :
Pneumatische SteuerW1gen. Vogel - Verlag
Hemming, W.:
Steuern mit Pneumatik. Archimedes - Verlag
FMA POKORNY:
Taschenbuch fur Druckluftbetrieb. Springer - Verlag
BlBB:
Lehrgang fur die berufliche BildW1g - Pneumatik.
Název
Úvod do pneumatiky Učebnice FESlO Oidactic Postgraduálni studium překlad: Ing. Pavel Beneš, CSc . Ing. Antonin Mykiska, CSc.
Vyšlo Stra n ObrázkO
v záři 1989 197 391
Příloh
Náklad Vydavatel Ur~eno
Vedmi katedlY Povoleno Vydáni Tiskárna Čislo publikace
AHA Druh tisku Cena
1000 výtiskO České vysoké učen i lechnické v Praze
pro sludenly poslgraduálniho sludia fakulty strojni prof. Ing. Dr. h.c. Milan Balda, DrSc. MK ČSR 2t 514/79 Prvn i Tiskařská závody , závod 6, provoz 70, Čelákovice , Na slráni 1301 6531 10,26 - 15,82 ofsel Neprodejné II - 10
17-51 Neprodejné
