Реализация прямолинейного движения с использованием пневмоцилиндров. Роликовый нож с пневматическим приводом. Переключение стрелкой двух транспортеров. Отличительные особенности и преимущества систем пневмоавтоматики. Критерии выбора источника энергии.
Аннотация к работе
Пневматические устройства в системах автоматики выполняют следующие функции: • получение информации о состоянии системы с помощью входных элементов (датчиков); Для управления состоянием и рабочими процессами машин и установок необходимы системы со сложными логическими связями, которые обеспечиваются благодаря взаимодействию датчиков, процессоров, исполнительных устройств и рабочих механизмов с пневматическими или частично пневматическими устройствами. Технический прогресс в области создания материалов, способов конструирования и производства также способствовал улучшению качества и увеличению разнообразия пневматических устройств, что послужило основой для расширения области их применения как средств автоматизации. Сжимаемость воздуха Сжатый воздух не позволяет получить равномерную и постоянную скорость поршня. Критерии выбора и характеристики системы, принимаемые во внимание при выборе источника энергии для управляющей части системы: • надежность работы составных частей, • чувствительность к изменениям условий окружающей среды, • простота обслуживания и ремонта, • быстродействие элементов, • скорость прохождения сигналов, • габариты, • долговечность, • возможность модификации системы, • затраты на обучение персонала.
Введение
Пневматические устройства давно играют важную роль в механизации производства. В последнее время они также широко используются при решении задач автоматизации.
Пневматические устройства в системах автоматики выполняют следующие функции: • получение информации о состоянии системы с помощью входных элементов (датчиков);
• обработка информации с помощью логико-вычислительных элементов (процессоров);
• управление исполнительными устройствами с помощью распределительных элементов (усилителей мощности);
• совершение полезной работы с помощью исполнительных устройств (двигателей).
Для управления состоянием и рабочими процессами машин и установок необходимы системы со сложными логическими связями, которые обеспечиваются благодаря взаимодействию датчиков, процессоров, исполнительных устройств и рабочих механизмов с пневматическими или частично пневматическими устройствами.
Технический прогресс в области создания материалов, способов конструирования и производства также способствовал улучшению качества и увеличению разнообразия пневматических устройств, что послужило основой для расширения области их применения как средств автоматизации.
Для реализации прямолинейного движения часто используются пневмоцилиндры, т.к. они характеризуются низкой стоимостью, легкостью монтажа, простотой и прочностью конструкции, а также широким диапазоном основных параметров.
Ниже приводится диапазон главных параметров пневматических цилиндров: • диаметр поршня 6…320 мм
• ход поршня 1…2000 мм
• развиваемое усилие 2…50000 Н
• скорость поршня 0,02…1,5 м/с
Рис. 1. Цилиндр одностороннего действия
Пневматические исполнительные устройства могут реализовывать следующие виды движения: • прямолинейное (возвратно-поступательное), • поворотное (возвратно-поворотное), • вращательное движение (ротация).
Ниже представлены несколько примеров применения пневматических устройств: • манипуляторная техника: - зажим деталей, - передвижение деталей, - позиционирование деталей, - ориентирование деталей, - распределение потоков материалов;
• производственные операции: - упаковка, - индикация, - дозировка, - фиксация, - поворот и переворачивание, - открытие и закрытие дверей, - транспортировка материалов, - вращение деталей, - сортировка деталей, - складирование деталей, - тиснение и прессование деталей.
Рис. 2. Переключение стрелкой двух транспортеров
Рис. 3. Роликовый нож с пневматическим приводом
Пневматические системы используются в технологических процессах: • пиления, • доводки, • формовки, • контроля качества.
Отличительные особенности и преимущества систем пневмоавтоматики
Доступность воздуха Воздух имеется практически везде в неограниченном количестве
Транспортабельность воздуха Воздух может легко транспортироваться по трубам на большие расстояния
Способность к аккумулированию Сжатый воздух может накапливаться в резервуарах и использоваться по мере необходимости, а резервуары могут легко транспортироваться
Нечувствительность к температуре Сжатый воздух относительно нечувствителен к колебаниям температуры. Это гарантирует надежную работу пневмосистем даже в экстремальных условиях.
Взрывобезопасность Сжатый воздух практически взрыво- и пожаробезопасен, что не требует дорогостоящей защиты.
Экологическая чистота Сжатый воздух без специально распыленного в нем масла не загрязняет окружающую среду.
Простота конструкции Пневмоэлементы просты в производстве и поэтому недороги.
Высокая скорость Сжатый воздух перемещается с большей скоростью. Это позволяет получить высокую скорость движения поршня и малое время переключения.
Нечувствительность к перегрузкам Пневматические инструменты и исполнительные устройства не боятся перегрузки и поэтому могут нагружаться вплоть до полной остановки.
Для того, чтобы точно определить области применения пневмосистем, необходимо также знать и их недостатки.
Подготовка сжатого воздуха Сжатый воздух должен быть хорошо подготовлен. Иначе возникает опасность быстрого износа пневмоустройств изза наличия в нем твердых включений и конденсата воды.
Сжимаемость воздуха Сжатый воздух не позволяет получить равномерную и постоянную скорость поршня.
Ограничения по усилию Сжатый воздух является экономически выгодным только до определенных давлений. При обычно применяемом производственном давлении 600…700 КПА (6…7 бар) и в зависимости от хода и скорости поршня эта граница лежит в области 40000…50000 H.
Уровень шума Сброс воздуха в атмосферу сопровождается сильным шумом. Эта проблема решена в настоящее время благодаря применению звукопоглощающих материалов и глушителей шума.
При выборе сжатого воздуха в качестве рабочей среды проводится сравнение свойств пневмосистемы с системами управления, использующими другие виды энергии. Это сравнение должно производиться для всей системы, включая информационную систему (датчики), логико-вычислительную подсистему (процессор) и исполнительную подсистему (распределитель энергии и исполнительное устройство). При этом должны приниматься во внимание такие факторы как: • требования к выходным характеристикам, • сочетаемость с другими подсистемами, • имеющееся оборудование, • наличие кадров, владеющих специальными знаниями.
Критерии выбора источника энергии для исполнительной части системы.
В качестве источников энергии в исполнительной части системы используются: • электрический ток, • жидкость, • сжатый воздух, • комбинации перечисленных сред.
Критерии выбора и характеристики системы, принимаемые во внимание при выборе источников энергии исполнительной части системы: • развиваемое усилие, • рабочий ход, • вид движения (поступательное, поворотное, вращательное)
• скорость, • габариты, • долговечность, • надежность и безопасность, • стоимость энергии, • удобство эксплуатации, • аккумулируемость.
Критерии выбора источника энергии для управляющей части системы
В качестве источника энергии в управляющей части системы используются: • механические устройства, • электрический ток, • жидкость, • сжатый воздух.
Критерии выбора и характеристики системы, принимаемые во внимание при выборе источника энергии для управляющей части системы: • надежность работы составных частей, • чувствительность к изменениям условий окружающей среды, • простота обслуживания и ремонта, • быстродействие элементов, • скорость прохождения сигналов, • габариты, • долговечность, • возможность модификации системы, • затраты на обучение персонала.
Критерии проектирования пневматической системы управления.
Пневматические средства автоматики включают следующие группы изделий: • исполнительные устройства, • датчики и входные устройства, • логико-вычислительные элементы (процессоры), • вспомогательные устройства, • модули системы управления.
При проектировании пневматических систем управления должны приниматься во внимание следующие основные требования: • надежность, • удобство ремонта и обслуживания, • стоимость запасных частей, • простота монтажа и соединений, • соразмерность стоимости по отношению к предшествующей системе, • взаимозаменяемость и адаптируемость, • компактность конструкции, • экономичность, • наличие технической документации.
Пневматическая система состоит из цепи элементов различных групп, соединенных между собой определенным образом.
Структура пневматической системы и последовательность прохождения сигнала.
Рис. 4. Последовательность прохождения сигнала
Эти элементы формируют цепь управления для прохождения сигнала (информации) от входа системы (со стороны управляющей части) к ее выходу (к исполнительной части).
Усилитель мощности управляет исполнительным элементом с помощью сигнала, принимаемого от логико-вычислительного устройства (процессора).
Элементы пневматической системы группируются по подсистемам: • подсистема энергоснабжения (элементы энергоснабжения), • информационная подсистема (датчики), • логико-вычислительная подсистема (процессоры), • исполнительная подсистема (управляющий распределитель и исполнительное устройство).
Элементы системы изображаются с помощью условных графических обозначений, а представление о функциональном назначении элементов дает схема их соединений.
Рис. 5. Схема пневматической системы управления
Распределители могут применяться как входные элементы, логико-вычислительные элементы или усилители мощности. Пример взаимосвязи в пневматической системе элементов различного функционального назначения представлен на рис. 6. пневмоцилиндр нож транспортер пневмоавтоматика
Рис. 6. Принципиальная схема пневматической системы управления