Pneumaatika alused (12)

PNEUMAATIKA ALUSED Koostas: Rein Uulma
Sisukord 1 Pneumaatika ajalugu ja kasutatavad ühikud............................................................................ 2 1.1 Suruõhu kasutamise ajalugu............................................................................................. 2 1.2 Suruõhu omadused ........................................................................................................... 2 1.3 Füüsikalised alused .......................................................................................................... 3 1.4 Õhu kokkusurutavus......................................................................................................... 6 1.5 Õhu ruumala sõltuvus temperatuurist .............................................................................. 7 2 Suruõhu saamine ..................................................................................................................... 8 2.1 Kompressorjaam ............................................................................................................... 8 2.2 Kompressorite tüübid ....................................................................................................... 9 2.3 Kompressorite tootlikkuse reguleerimine ...................................................................... 16 2.4 Kompressori jahutus....................................................................................................... 19 2.5 Kompressoriruum........................................................................................................... 19 2.6 Suruõhu reservuaar ......................................................................................................... 20 3 Suruõhu jaotamine................................................................................................................. 22 3.1 Pneumotorustiku läbimõõdu määramine........................................................................ 22 3.2 Pneumotorustiku paigaldamine ...................................................................................... 25 4 Suruõhu ettevalmistus ........................................................................................................... 28 4.1 Niiskuse kõrvaldamine................................................................................................... 28 4.2 Suruõhu töötlemine vahetult enne tarbijat ..................................................................... 32 4.3 Suruõhu ettevalmistamise plokk .................................................................................... 35 5 Pneumaatilised täiturid.......................................................................................................... 38 5.1 Lineaarliikumisega täiturid (pneumosilindrid)............................................................... 38 5.2 Pöördliikumisega täiturid ............................................................................................... 46 5.3 Pneumosilindrite mõõtmete määramine......................................................................... 50 6 Pneumaatilised juhtimiskomponendid .................................................................................. 57 6.1 Sissejuhatus .................................................................................................................... 57 6.2 Pneumojaotid ehk suunaventiilid ................................................................................... 57 6.3 Drosselid ehk vooluventiilid .......................................................................................... 71 6.4 Mittetagasivooluklapp.................................................................................................... 73 6.5 Loogikafunktsioonide realiseerimine pneumaatikas ...................................................... 74 6.6 Kiirväljalaskeklapp......................................................................................................... 77 6.7 Pneumaatilised taimerid ................................................................................................. 79 6.8 Muudetava rakendumislävega rõhutundlik element ...................................................... 83 7. Pneumaatikas kasutatavaid tüüpskeeme............................................................................... 84 7.1 Ühepoolse toimega silindri juhtimine ............................................................................ 84 7.2 Kahepoolse toimega silindri juhtimine .......................................................................... 84 7.3 Loogikaelemendi "VÕI" kasutamine ............................................................................. 85 7.4 Ühepoolse toimega silindri kolvi liikumiskiiruse reguleerimine ................................... 85 7.5 Kahepoolse toimega silindri kolvi liikumiskiiruse reguleerimine. ................................ 87 7.6 Pneumosilindri kolvi liikumiskiiruse suurendamine ...................................................... 88 7.7 Pneumaatilise "JA" elemendi kasutamine...................................................................... 88 7.8 Ühepoolse toimega silindri kaudne juhtimine................................................................ 89 Pneumoskeemidel kasutatavad tingmärgid .............................................................................. 90
1 1 Pneumaatika ajalugu ja kasutatavad ühikud
1.1 Suruõhu kasutamise ajalugu
Suruõhk on tõenäoliselt üks vanimaid inimese poolt kasutusele võetud füüsilise jõu suurendamiseks kasutatavaid energiakandjaid. Juba aastatuhandeid tagasi osati suruõhku kasutada oma huvides. Esimene kindlalt teadaolev suruõhu töövahendina kasutuselevõtja oli kreeklane KTESIBIOS. Enam kui 2000 aastat tagasi ehitas ta suruõhuga töötava katapuldi. Esimesed raamatud, kus suruõhku käsitletakse kui energiakandjat, on pärit 1. aastatuhandest e.m.a., kus kirjeldatakse seadmeid, mis töötamiseks kasutavad kuuma õhku. Sõna " PNEUMO " on pärit kreeka keelest ning see tähendab hingamist, tuult . Sellest sõnast pärinebki sõna "PNEUMAATIKA" kui teadus õhu liikumisest ja kasutamisest, kaasajal suruõhu kasutamisest energiaülekandes. Vaatamata sellele, et kaasajal algas suruõhu laialdasem kasutamine tööstuses alles 50. aastatel, on suruõhul töötavad seadmed leidnud automatiseerimisel laialdast kasutamist.
1.2 Suruõhu omadused
Võib tunduda üllatav, et lühikese ajaga on võetud suruõhk kasutusele väga paljudes valdkondades. Seda saab seletada asjaoluga, et paljudel juhtudel on raske leida sobivamat energiakandjat. Millised siis on need head omadused, mis on teinud suruõhu kasutamise nii populaarseks?
Kättesaadavus: Õhku leidub maakeral igal pool, seega on suruõhu saamine võimalik kõikjal. Transporditavus: Suruõhku saab torustiku abil lihtsalt transportida suhteliselt kaugele, puudub vajadus töötanud suruõhu. tagasijuhtimiseks. Akumuleerimine: Paljudel juhtudel puudub vajadus kompressori kasutamiseks, sest suruõhku saab eelnevalt akumuleerida suruõhureservuaari, kust seda saab kasutada vastavalt vajadusele. Samuti saab suruõhku sel moel transportida. Temperatuur: Suruõhuseadmed on tundetud temperatuuri kõikumistele. Plahvatusohtlikkus: Suruõhu kasutamisel puudub plahvatus - ja süttimisoht, seega puudub vajadus kasutada spetsiaalseid turvavahendeid.
2 Saastusoht: Suruõhk on puhas energiakandja ; lekkivad torustikud ei saasta keskkonda, mis on eriti oluline toiduainete-, puidu-, tekstiili- ja galanteriitööstuses Konstruktsioon : Suruõhuajamid on oma ehituselt analoogilised ja seetõttu ka majanduslikult tasuvad. Töökiirus: Suruõhk on kiiretoimeline energiakandja. Pneumosilindrite abil saavutatav liikumiskiirus on 1-2 m/s, pneumomootorite pöörlemissagedus aga kuni 500000 min-1. Reguleeritavus: Suruõhu ajamite tööparameetrid on piiranguteta reguleeritavad . Ülekoormatavus: Suruõhuajamid on tundetud ülekoormustele.
Et täpsemalt määratleda suruõhu kasutusvaldkondi, on vajalik teada ka suruõhu puudusi ja kasutuspiiranguid.
Õhu ettevalmistus: Kasutatav suruõhk peab olema puhas ja kuiv. Vastasel korral põhjustab ta suruõhuseadmete kulumist ja rikkeid. See eeldab heade suruõhu ettevalmistusseadmete ( filtrid , kuivatid, jne) kasutamist. Õhu kokkusurutavus: Pneumosilindrite kasutamisel ei saavutata ühtlast ja mitme kolvi üheaegset liikumist. Jõud: Suruõhku ei kasutata suurte jõudude saamiseks. Sõltuvalt kasutatavast töörõhust (üldjuhul 700 kPa), liikumisulatusest ja liikumiskiirusest oleks jõu ülempiiriks umbes 20 000-30 000 N. Kasutatud õhk: Töötanud suruõhk põhjustab müra, kuid seoses uute helisummutite kasutuselevõtuga on see probleem tänapäeval enamikel juhtudel lahendatav. Kulutused: Suruõhk on suhteliselt kallis energiakandja. Samas on pneumokomponendid efektiivsed, töökindlad, ning suhteliselt odavad, mis enamikel juhtudel kompenseerib suruõhu kõrge hinna.
1.3 Füüsikalised alused
Maakera ümbritseb õhukiht, mille koostiseks on põhiliselt lämmastik (78%) ja hapnik (21%). Lisaks neile sisaldab õhk veel muid gaase nagu süsihappegaas, veeaur, väärisgaasid jne. Selleks et paremini mõista pneumosüsteemide funktsioneerimist, on vajalik teada pneumaatikas kasutatavaid mõõtühikuid. Järgnevates tabelites on esitatud pneumaatikas kasutatavad mõõtühikud ja nende tähistused.
3 Tabel 1. Põhiühikud
parameeter tähistus SI-süsteemis tehnikas pikkus l meeter (m) meeter (m) mass m kilogramm (kg) - aeg t sekund (s) sekund (s) temperatuur T kelvin (K) celsius (C) elektrivoolu tugevus I amper (A) amper (A) valgustugevus kandela (cd) - ainehulk mool (mol)
Tabel 2. Tuletatud ühikud
jõud F Newton (N) kilopond (kp) 1N=(l kg×m)/s2 pindala A m2 m2 maht V m3 m3 vooluhulk Q m3 m3 rõhk p pascal (Pa) tehniline 1Pa=1N/m2 atmosfäär (at) bar (bar) (kp/cm2) 5 1bar=10 Pa= 0.1MPa energia, töö E dzaul, J (Nm) kilopond-meeter (kpm)
Neid kahte erinevat tabelit seob omavahel Newtoni seadus
F=m×a, (jõud= mass×kiirendus, kus a=g=9.81m/s2).
Mõõtühikute määratlused
Mass: 1 kg SI süsteemi põhiühikute hulka kuuluv massiühik, mis võrdub Pariisis rahvusvahelises Kaalude ja Mõõtude Büroos säilitatava rahvusvahelise etaloni massiga, mis on võrdne 1dm3 destilleeritud vee massiga temperatuuril 4.2°C.
4 Jõud: 1kp jõukilogrammi nimetus SFV-s, Austrias , Rootsis jm. 1N SI süsteemi jõuühik, mis on võrdne jõuga, mis annab kehale massiga 1 kg oma mõjumise suunas kiirenduse l m/s2. 1kp=1kg×9,81 m/s2=9,81 N.
Temperatuur: temperatuuride vahe 1°C=1 K, nullpunkt 0°C =273 K.
Rõhk: 1at Tehniline atmosfäär, 1 at=lkp/cm2=0,981 bar. Pa Pascal 1 Pa=10N/m2=105bar, 1 bar=105N/m2=105Pa=1,02 at. Atm normaalrõhk, 1 atm=1,033 at=1,013 bar. mmHg mm elavhõbedasammast, mmHg= torr , 1 at=736torr, 1 bar=750 torr, 760mmHg=1 atm.
Normaalrõhu väärtust loetakse omamoodi nullpunktiks , millest mõõdetakse erinevaid rõhu väärtusi (sele 1).
Sele 1 - Õhu rõhu mõõtmine
5 pamb atmosfääri rõhk mille väärtus sõltub nii geograafilisest asukohast kui ka ilmastikust ega ole konstantne suurus. pe,1 ülerõhk pe,2 alarõhk pabs absoluutne rõhk
1.4 Õhu kokkusurutavus
Nagu gaasidele üldiselt omane ei oma ka õhk kindlat ruumala, see muutub vastavalt välistingimustele. Gaasid täidavad kogu ruumala, millesse nad on suletud. Gaasi rõhu ja gaasi ruumala omavahelise seose tingimusel, et gaasi temperatuur ei muutu, määrab ära Boyle -Mariotte seadus (sele2).
p1×V1=p2×V2=p3×V3= const
Sele 2 - Gaasi ruumala ja rõhu omavaheline seos
Näide: Jõuga F2 surutakse kokku õhku, mille algruumala on V1=1m3 ning algrõhk anumas on p1=100kPa tingimusel, et temperatuur anumas jääb muutumatuks. Õhu ruumala anumas kokkusurumise tulemusena on V2=0,5m3. Milline on rõhu P2 väärtus? Rõhu P2 suuruse leiame kasutades valemit p1×V1=p2×V2 :
P2=(100kPa×1m3)/0,5m3=200kPa
Suurendades jõudu veel, nii et ruumala V3=0,05m3, saame rõhu väärtuseks:
P3=(100kPa×1m3)/0,05m3=2000kPa
6 1.5 Õhu ruumala sõltuvus temperatuurist
Temperatuuri tõustes suureneb gaasi ruumala 1/273 võrra oma algruumalast iga Kelvini kraadi kohta tingimusel, et gaasi rõhk jääb konstantseks. Seda seost kirjeldab Gay- Lussac 'i seadus (sele 3).
V1/V2=T1/T2 VT2=VT1+(VT1/273)×(T2-T1)
VT1 ruumala temperatuuril T1 VT2 ruumala temperatuuril T2
Sele 3 - Gaasi ruumala ja temperatuuri omavaheline seos
Näide: 0,8 m3 õhku, mille algtemperatuur T1=293K (20°C), kuumutatakse konstantsel rõhul temperatuurini T2=344K (71°C). Milline on õhu ruumala temperatuuril T2?
VT2=0,8 m3+(0,8m3/273K)×(344K-293K) =0,8 m3+0,15m3=0,95 m3
7 Pneumaatikas kasutatakse õhu koguse mõõtmiseks tihti sellist ühikut nagu õhu kogus normaaltingimustel Nm3 (normaalkuupmeeter).
Määratlus:
1 Nm3 1m3 õhku temperatuuril 273,15K (0°C), rõhul 760 torri=101325Pa.
Näide:
Suruõhureservuaar ruumalaga 2m3 on täidetud õhuga. Rõhk reservuaaris on 700 kPa temperatuuril 298K (25°C). Milline on sama õhu kogus normaaltingimustel?
1. Arvutame antud õhukoguse ruumala normaalrõhul 101325 Pa 100000Pa ja temperatuuril 298K (25°C), kasutades selleks Boyle-Mariotte'i seadust:
V1=(p2×V2)/p1=(700kPa×2m3)/100kPa=14m3
2. Arvutame sama õhukoguse ruumala temperatuuril 273K:
V0=14m3+(14m3/273K)×(273K-298K)=12,7Nm3
2 Suruõhu saamine
2.1 Kompressorjaam
Suruõhu saamiseks kasutatakse kompressoreid, mis suruvad õhu kokku vajaliku töörõhuni. Selleks, et igale suruõhuseadmele poleks vaja hankida oma energiaallikat, kasutatakse enamikel juhtudel ühte keskset kompressorit ehk kompressorjaama, millest torustiku abil juhitakse suruõhk seadmeteni . Mobiilseid kompressoreid kasutatakse ehitustööstuses või seadmete juures, mida on tarvis tihti ümber paigutada. Kompressori valikul on eriti oluline võtta arvesse ka edaspidist seadmepargi laiendamisvõimalust uute pneumoseadmete lisamise teel. Suurema tootlikkusega kompressori valik on alati parem lahendus kui kompressori ülekoormamine, sest kompressorjaama laiendamine on küllaltki kulukas . Äärmiselt tähtis on ka kompressorisse juhitava õhu puhtus . Puhas õhk pikendab kompressori tööiga. Samuti tuleks kindlasti jälgida kõiki kompressorite kasutamisega seotud nõudeid.
8 2.2 Kompressorite tüübid
Erinevad kasutusvaldkonnad, töörõhud ja vajalikud suruõhu kogused esitavad kompressoreile erinevaid nõudmisi. Oma konstruktsioonilt jaotatakse kompressorid (sele 4):
* Kompressorid, kus suruõhku tekitakse õhu ruumala vähendamise teel. Õhk imetakse suletud anumasse , mille ruumala algul suurendatakse, seejärel vähendatakse (õhk surutakse kokku). Nii töötavad kolb - ja tiivik -kompressorid.
* Kompressorid, mis suruõhu saamiseks kasutavad õhujuga. Õhk imetakse sisse ühelt poolt ning rõhu suurenemine saavutatakse gaasimolekulide kiirendamisega ( turbiin ).
Sele 4 ­ Kompressorite tüübid
2.2.1 Kolbkompressor
9 Kolbkompressor (sele 5) on tänapäeval enim kasutatav kompressori-tüüp. Neid kasutatakse suures töörõhkude vahemikus alates 100 ka kuni 100 MPa.
Sele 5 - Kolbkompressor
Suuremate töörõhkude saamiseks kasutatakse mitmeastmelisi kolbkompressoreid (sele 6). Esimeses silindris kokkusurutud õhk jahutatakse ja juhitakse seejärel järgmisesse silindrisse, kus surveaste on kõrgem kui esimeses silindris. Õhu kokkusurumise tulemusel tekkinud soojus eemaldatakse kasutades kompressori jahutust. Kasutatakse kas õhk- või vedelikjahutust. Kolbkompressoreid on otstarbekas kasutada töörõhkudel (sele 13):
alla 400 kPa - üheastmeline, alla 1500 kPa - kaheastmeline, alla 1500 kPa - kolme- või enamastmeline.
Vähemotstarbekas, kuigi võimalik on kasutada:
alla 1200 kPa - üheastmeline, alla 3000 kPa - kaheastmeline, üle 22000 kPa - kolmeastmeline.
10 Sele 6 - Kaheastmeline vahejahutusega kolbkompressor
2.2.2 Membraankompressor
Membraankompressor (sele 7) on kolbkompressori erivariant. Kompressoris on membraaniga eraldatud kompressori liikuvad osad suruõhust. Selline eraldamine väldib õli sattumist suruõhku. Membraankompressorid on kasutusel toiduainete- , ravimite- ja keemiatööstuses.
Sele 7 - Membraankompressor
11 2.2.3 Tiivikkompressor
Silindrikujulises staatori pesas, milles asetsevad sisse- ja väljalaskeava, pöörleb rootor, mille telg ei lange kokku pesa tsentriga. Rootori sisselõigetes paiknevad vabalt labad, millede vahele moodustuvad kambrid. Tsentrifugaaljõu mõjul surutakse labad vastu siseseinu. Rootori pöörlemisel kambrikeste ruumala muutub, mille tulemusena saadakse suruõhk (sele 8). Antud kompressori headeks omadusteks on ruumala säästev konstruktsioon, ühtlane töö ja ühtlase rõhuga õhuvool.
Sele 8 ­ Tiivikkompressor
2.2.4 Kruvikompressor
Kaks teineteisega hambumises olevat kruvi imevad pööreldes õhku sisselaskeavast ja suunavad väljalaskeavasse, surudes õhku kokku (sele 9)
Sele 9 - Kruvikompressor
12 2.2.5 Nukkrataskompressor
Enim levinud on Rooti kompressor , kus suruõhu saamiseks ei kasutata ruumala vähendamist. Rõhu tõus tekib torustikust äkiliselt tagasivoolava õhu toimel (sele 10).
Sele 10 - Rooti kompressor
2.2.6 Aksiaalkompressor
Antud kompressoris tekitatakse teljesuunaline õhuvool, mille tulemusena saavutatakse väljundkanalis rõhu tõus. Kiirendus toimub tiiviku telje suunas (sele 11). Antud kompressorit kasutatakse eriti suurte suruõhu vooluhulkade saamiseks.
Sele 11 - Aksiaalkompressor
13 2.2.7 Radiaalkompressor
Õhuvoolu tekitamine mitmeastmelises radiaalkompressoris toimub õhu juhtimise teel ühest kompressorist järgmisesse (sele 12)
Sele 12 ­ Radiaalkompressor
14 Sele 13 ­ Erinevate kompressoritüüpide võrdlus
15 2.3 Kompressorite tootlikkuse reguleerimine
Kuna reaalsetes tingimuses ei ole pneumosüsteemi poolt tarbitav suruõhu vooluhulk püsiv, on vajalik kompressori poolt toodetava suruõhu vooluhulka reguleerida. Kompressori tootlikkust reguleeritakse nii, et töörõhk püsiks nõutavas piirväärtuste vahemikus.
2.3.1 Tootlikkuse reguleerimise moodused
Tootlikkuse reguleerimist teostatakse:
* kompressorist pneumosüsteemi väljastatava õhuhulga piiramisega, * kompressorisse juhitava õhuvoolu sulgemisega ja avamisega, * kompressori sisselaskeklapi lukustamisega avatud asendisse, * kompressori ajami pöörlemissageduse muutmisega, * kompressorisse juhitava õhuvoolu piiramisega, * kompressori ajami käivitamise ja seiskamisega.
2.3.2 Poolautomaatne reguleerimine
2.3.2.1 Kompressorist väljastatava õhuvoolu piiramine
Kui rõhk pneumotorustikus või suruõhureservuaaris saavutab etteantud väärtuse, avaneb väljalaskeklapp ja liigne õhk juhitakse välja. Mittetagasivooluklapp väldib suruõhureservuaari tühjenemise (kasutatakse väiksemates pneumosüsteemides).
Sele 14 - Kompressorist väljastatava õhuhulga piiramine
16 2.3.2.2 Õhu kompressorisse sisselaske sulgemine ja avamine
Antud reguleerimisel suletakse õhu sisselase kompressorisse. Kui õhu sisselase kompressorisse on suletud, töötab kompressor alarõhu piirkonnas. Seda meetodit kasutatakse eeskätt kolbkompressorites ja pöörlevat liikumist kasutatavates kompressorites (sele 15).
Sele 15 - Õhu sisselaske sulgemine
2.3.2.3 Sisselaskeklapi lukustamine avatud asendisse
Seda meetodit kasutatakse eelkõige suurtes kolbkompressorites. Pärast kompressori sisselaskeklapi avatud asendisse lukustamist, ei ole kompressor võimeline tootma suruõhku (sele 16).
Sele 16 - Sisselaskeklapi lukustamine
17 2.3.2.4 Kompressori ajami pöörlemissageduse muutmine.
Meetodit kasutatakse enamasti juhul, kui kompressori ajamiks on sisepõlemismootor. Pöörlemissagedust muudetakse sellisel juhul kas käsitsi või automaatselt sõltuvalt töörõhust. Kui kompressori ajam on elektriline, kasutatakse muudetava pooluste arvuga elektrimootorit. Elektriajami puhul on see meetod väga harva kasutusel.
2.3.2.5 Õhu sissevoolu piiramine.
Reguleerimine toimub õhu sissevoolu piiramise teel. Meetodit kasutatakse eeskätt kolb- ja turbokompressorite kasutamise korral.
2.3.3 Automaatne reguleerimine
Antud reguleerimise korral on kompressor ühes olekus kahest: töötab täiskoormusel või on väljalülitatud. Rõhu tõustes väärtuseni pmax, lülitatakse kompressor välja, sisselülitumine toimub rõhu langemisel väärtuseni pmin. Väärtused pmax ja pmin on etteantavad reguleerimisseadmelt ning need määravad ära sisse- ja väljalülitamissageduse. Selleks et see sagedus püsiks lubatud piires on kindlasti tarvilik suruõhureservuaar (sele 17).
Sele 17 - Automaatne reguleerimine
18 2.4 Kompressori jahutus.
Õhu kokkusurumisel tekib kompressoris soojus , mis tuleb eemale juhtida. Millist meetodit on selleks otstarbekas kasutada, sõltub konkreetsest olukorrast. Väiksemate kompressorite kasutamisel piisab loomulikust õhkjahutusest. Võimsamate kompressorite kasutamisel on vajalik sundjahutus, näiteks ventilaatori abil (sele 18).
Sele 18 - Kompressori õhk ja vedelikjahutus
Kui on tegemist kompressorjaamaga, mille võimsus on üle 30 kW, on vajalik vesijahutus. Kompressori korralik jahutus tagab kompressori pikema tööea ja kvaliteetsema (jahedama) suruõhu.
2.5 Kompressoriruum
Kompressor tuleks paigutada suletud heliisolatsiooniga ruumi, mis on hea ventilatsiooniga. Samuti tuleks jälgida, et kompressorisse juhitav õhk oleks võimalikult jahe, tolmuvaba ja kuiv.
19 2.6 Suruõhu reservuaar
Suruõhu reservuaari ülesandeks on vähendada rõhu kõikumisi pneumotorustikus. Tänu reservuaari pinnale toimub ka suruõhu eelnev jahtumine , mille tulemusena eraldub suruõhust osa niiskusest.
2.6.1 Suruõhu reservuaari ehitus
Suruõhu reservuaari ehitus ja komponendid on esitatud selel 19.
Sele 19 - Suruõhu reservuaari ehitus
2.6.2 Suruõhureservuaari ruumala määramine
Suruõhureservuaari ruumala määravad kompressori tootlikkus , õhu kulu pneumotorustikus (kas on laiendatav?), lubatud rõhu kõikumised pneumotorustikus.
Näide: Suruõhu reservuaari ruumala leidmine kompressori tootlikkuse automaatsel reguleerimisel Ülesande lahendamiseks saab kasutada nomogrammi (sele 20).
Kompressori tootlikkus Q=20Nm3/h, käivituste arv tunnis z=20/h, lubatav rõhu kõikumine p=100kPa, reservuaari ruumala VB=15 m3.
20 Sele 20 ­ Suruõhu reservuaari ruumala leidmine
21 3 Suruõhu jaotamine 3.1 Pneumotorustiku läbimõõdu määramine
Tänu üha laienevale mehhaniseerimisele ja automatiseerimisele laieneb tööstusettevõtete suruõhu tarve pidevalt. Selleks et juhtida suruõhk seadmeteni, kasutatakse pneumotorustikku, mille abil juhitakse suruõhk kompressorist seadmeteni. Torustiku läbimõõt tuleks valida selline, et rõhulang suruõhureservuaari ja tarbija vahel ei oleks suurem kui 10 kPa. Suurem rõhulang vähendab tunduvalt süsteemi efektiivsust . Pneumotorustiku ja kompressori parameetrite valikul on kasulik arvesse võtta ka edaspidist laiendamisvõimalust, kuna pneumotorustiku ümberehitamine võib minna küllaltki kulukaks. Pneumotorustiku ehitamiseks ei tuleks kasutada juhuslike mõõtmetega torusid või rakendada nn. rusikareeglit, vaid pneumotorustiku läbimõõtu tuleb määrata sõltuvalt:
* läbivoolava õhu hulgast, * pneumotorustiku pikkusest, * lubatavast rõhulangust, * kasutatavast töörõhust, * torustikus olevate õhu liikumist takistavate elementide hulgast.
Üldjuhul kasutatakse selleks katselisel teel saadud väärtusi. Antud ülesande lahendamiseks on otstarbekas kasutada nomogramim (sele 21), mille abil saab kiiresti määrata pneumotorustiku vajalikku siseläbimõõtu.
Näide
Ettevõttele vajalik suruõhu kogus on Q=4Nm3/min (240Nm3/h). Tarbimise kasvuks planeeritakse kolme aasta jooksul 300%. Vajalik õhu kogus suureneks seega 12Nm3/min (720Nm3/h) võrra. Kokku oleks õhu tarve seega 16Nm3/min (960Nm3/h). Pneumotorustiku pikkuseks oleks 280m, mis sisaldab: - 6 T- liidet, - 5 L- liidet, - 1 sulgurventiil. Lubatav rõhu langus p=10kPa. Töörõhk on 800kPa.
22 Sele 21 ­ Pneumotorustiku siseläbimõõdu leidmine
Kasutades nomogrammi (sele 21) saame pneumotorustiku siseläbimõõduks esimeses lähenduses d=90mm.
Järgnevalt tuleb meil arvesse võtta õhu liikumist takistavaid elemente. Kasutades nomogrammi (sele 22), leiame nendele komponentidele vastavad ekvivalentpikkused:
1. Läbivventiil; 2. Nurkventiil; 3. Hargnemine (T- liide ); 4. Sulgurventiil; 5. Nurgik (L- liide).
23 Tulemuseks saame:
6 T- liidet (90 mm) 6×10,5m = 63m 1 Sulgurventiil ( 90 mm) = 32m 5 L- liidet 5× 1m = 5m ekvivalentpikkus kokku 100m
torustiku pikkus 280m ekvivalentpikkus kokku 100m kokku 380m
Võttes arvesse ka lisakomponentide poolt lisanduvat ekvivalentpikkust, saame nomogrammi selel 21 abil pneumotorustiku siseläbimõõduks 95 mm.
24 Sele 22 ­ Ekvivalentpikkuste leidmine
3.2 Pneumotorustiku paigaldamine
Lisaks pneumotorustiku õige läbimõõdu valikule on oluline ka pneumotorustiku õige paigaldamine. Selleks, et pneumotorustiku seisukorda oleks võimalik regulaarselt kontrollida, tuleks vältida torustiku paigaldamist halvasti ligipääsetavatesse kohtadesse või müürida torustik seina sisse. Selline paigaldus
25 raskendab oluliselt suruõhu lekkekohtade avastamist ja kõrvaldamist, kuid isegi minimaalsed lekked pneumotorustikus põhjustavad märgatavaid rõhulangusi torustikus. Pneumotorustik paigaldatakse nii, et tekkiks langus 1-2% õhu liikumise suunas. Väljavõtted horisontaalselt paiknevast torustikust tehakse alati torustiku ülemiselt poolelt, et vältida vee sattumist jaotuslõdvikutesse. Vee eemaldamiseks pneumotorustikust on vajalikud kraanid (sele 23).
Sele 23- Pneumotorustiku paigaldamine
3.2.1 Pneumotorustike topoloogia.
Konstruktsioonilt lihtsam on lihtjaotusega pneumotorustik (sele 24).
Sele 24 - Lihtjaotusega pneumotorustik
26 Enamasti kasutatakse ringjaotusega pneumotorustikku. Sellise suruõhu jaotarnise korral saavutatakse isegi küllalt suure õhu tarbimise korral torustikus ühtlane rõhk, kuna suruõhk juhitakse tarbijani kahest suunast samaaegselt (sele 25).
Sele 25 - Ringjaotusega pneumotorustik
Võrkjaotusega pneumotorustik on üks ringtorustiku variante . Paigutades torustikku sobivalt sulgurventiile, on võimalik osa torustikust välja lülitada, mis kergendab lekete otsimist torustikus (sele 26).
Sele 26 - Võrkjaotusega pneumotorustik
3.2.2 Pneumotorustike materjalid
Torustike ehitamisel kasutatakse põhiliselt järgmisi materjale:
27 vask, süsinikteras, messing , tsingitud teras, roostevaba teras, plastmassid.
Peamised materjalile esitatavad nõuded on:
* kerge paigaldatavus, * korrosioonikindlus , * majanduslik odavus .
Statsionaarsetes pneumotorustikes on parimateks torude liitmise moodusteks keevitamine ja jootmine . Keevisliited on odavad ja õhutihedad. Nende liidete halvaks omaduseks on see, et keevitamise käigus tekib jääke, mida tuleb enne torustiku kasutuselevõtmist sealt eemaldada. Samuti tekib keevisliitel roostet, mille kõrvaldamiseks suruõhust tuleb enne tarbijat lülitada täiendav filter . Tsingitud torude puhul kerkib samuti korrosiooni probleem ning sellised torustikud ei ole keermesliidete tõttu oluliselt korrosioonikindlamad. Ka ei ole keermesliited täiesti hermeetilised ja vajavad seetõttu pidevat hooldust . Suruõhu juhtimiseks torustikust seadmesse kasutatakse kas kummi- või plastmassvoolikuid. Kummivoolikud on kasutusel juhtudel, kus on tegemist kõrgendatud mehaaniliste nõuetega, kuid nende maksumus on kõrgem kui plastmassvoolikutel. Tänapäeval on rohkesti kasutusel polüetüleen- ja poluretaanvoolikud, mis on odavad ja mida on kiirliidete abil lihtne monteerida.
4 Suruõhu ettevalmistus
4.1 Niiskuse kõrvaldamine
Praktika on näidanud, et suruõhu kvaliteedile tuleb pöörata erilist tähelepanu. Igasugused lisandid suruõhus, nagu tolmu- ja roosteosakesed, õli ja niiskus põhjustavad enamikel juhtudel suruõhusüsteemide töös tõsiseid häireid või isegi komponentide rikkeid. Kondensvesi eraldub küll suruõhu jahutamisel peale kompressorit, kuid siiski toimub suruõhu lõplik puhastamine ja vee täiendav eemaldamine enne tarbijat. Eriti oluline on suruõhus sisalduva vee kõrvaldamine. Veeaur satub pneumotorustikku koos välisõhuga kompressori kaudu, ning selle kogus sõltub õhu suhtelisest niiskusest, mis omakorda sõltub ilmastikust ja välistemperatuurist.
28 Õhu absoluutne niiskus näitab vee kogust, mis sisaldub l Nm3 õhus. Küllastuspiir näitab vee kogust, mis maksimaalselt võib sisalduda 1 Nm3 õhus antud temperatuuril. Õhu suhteline niiskus näitab, milline on õhus sisalduv vee kogus suhtena küllastuspiiri. Suhtelise niiskuse määr saab seega olla maksimaalselt 100%. Selel 27 on esitatud kastepunkti sõltuvus temperatuurist.
Suhteline niiskus =(absoluutne niiskus / küllastuspiir) × 100%
Niiskuse eemaldamiseks kasutatakse:
* absorptsioonkuivatust; * adsorptsioonkuivatust; * suruõhu jahutamist.
Sele 27 ­ Kastepunkti sõltuvus temperatuurist
29 4.1.1 Absorptsioonkuivatus
Absorptsioonkuivatuse puhul on tegemist puhtalt keemilise protsessiga. Suruõhk juhitakse läbi kuivatusaine kihtide, kus õhus sisalduv vesi seotakse keemiliselt ja eemaldatakse juba vee ja kuivatusaine seosena. Tekkinud seost tuleb kuivatist aeg ajalt eemaldada kas automaatselt või käsitsi. Kuivatusainet tuleb kuivatisse aeg ajalt lisada (umbes 2-4 korda aastas) (sele 28). Samaaegselt eralduvad õhust ka õlijäägid, mille suuremad kogused põhjustavad kuivati töös häireid. Seega kui õhk sisaldab õli suuremates kogustes on vajalik kuivati ette asetada veel täiendav õlipüüdja.
Sele 28 - Absorptsioonkuivati
Absorptsioonkuivati omadused:
- ei vaja hooldust, - minimaalne mehaaniline kulumine , kuna puuduvad liikuvad osad, - ei vaja täiendavat energiat.
30 4.1.2 Adsorptsioonkuivatus
Adsorptsioonkuivatuse puhul on tegemist puht füüsikalise protsessiga. Kuivatusainena kasutatakse 100% pliidioksiidi terakesi, mida tuntakse enam nime ' geel ' all. Geeli ülesandeks on siduda õhus sisalduv vesi ja veeaur. Niiske õhk juhitakse läbi geeli terakeste massi, mille tulemusel seotakse niiskus. Kuivatusaine imamisvõime on aga piiratud. Selleks, et taastada aine imamisvõimet, juhitakse kuivatist läbi sooja õhku. Samuti võib kuivatusaine kuumutamiseks kasutada elektrisoendust (sele 29). Kasutades paralleelselt kahte kuivatit, saab ühte neist samaaegselt teise töötamisega regenereerida.
Sele 29 - Adsorptsioonkuivati
4.1.3 Õhu jahutamine
Antud kuivatamismeetod põhineb kastepunkti alandmisel. Kastepunkt on temperatuur, milleni tuleb õhku jahutada, et õhus sisalduv niiskus kondenseeruks. Kuivatatav õhk jahutatakse eelnevalt õhk-õhk tüüpi soojusvahetis, mille järel eemaldatakse kondensaat . Edasi jahutatakse õhku veelgi, mille järel jällegi
31 eemaldatakse kondensaat. Vajadusel võib õhu puhastamiseks mehaanilistest osakestest kasutada täiendavat peenfiltrit (sele 30).
Sele 30 - Suruõhu kuivatamine jahutamisega
4.2 Suruõhu töötlemine vahetult enne tarbijat 4.2.1 Õhufilter
Õhufiltri ülesandeks on õhust tahkete osakeste ja vee eemaldamine. Sisenev õhk juhitakse filteranumasse (sele 31) nii, et juhtplaadi (1) abil tekiks õhujoa pöörlev liikumine. Sel moel, tänu tsentrifugaaljõule, paisatakse vedeliku piisad ja tahked osakesed vastu filteranuma seinu ja nad valguvad anuma (2) põhja. Anumasse kogunenud vesi (4) tuleb eemaldada enne, kui selle tase ulatub juhtplaadini. Vastasel juhul liigub see edasi torustikku. Väiksemate mehaaniliste osakeste eemaldamiseks kasutatakse vahetatavat filterelementi (3). Kuna aja jooksul filterelement ummistub, tuleb seda aeg ajalt pesta või välja vahetada. Normaalelemendi puhastusaste on 30-70 µm, peenpuhastuse korral maks. 3 µm. Juhul, kui anumasse koguneb palju vett, on soovitav käsitsitühjendamise asemel kasutada automaatset tühjendamist (sele 32).
32 Sele 31 - Õhufilter
4.2.2 Automaatne vee eemaldaja .
Anumasse kogunenud vesi valgub kanali (6) kaudu tihendusrõngaste (1) ja (2) vahelisse ruumi. Vee kogunedes tõuseb ujuk (3) üles. Teatud tasemel avaneb klapp (7), mille tagajärjel lükkab suruõhk siibri (5) paremale, avades veele väljavoolu. Klapi (7) sulgedes toimub düüsi (4) kaudu õhu aeglane väljavool võimaldades siibril (5) liikuda sujuvalt algasendisse (sele 32).
Sele 32 - Automaatne vee eemaldaja
4.2.3 Rõhuregulaator
4.2.3.1 Õhu väljalaskega rõhuregulaator
Rõhuregulaatori ülesandeks on hoida töörõhk konstantne sõltumatult tarbitavast õhu vooluhulgast ja rõhust pneumotorustikus. Rõhu reguleerimine toimub membraani (1) abil, millele ühelt poolt mõjub töörõhk ja teiselt poolt kruviga (3) reguleeritav vedru. Töörõhu tõustes liigub membraan alla ja klapi (4) läbivool kas väheneb või sulgub klapp täielikult. Töörõhu vähenedes klapp jällegi avaneb. Rõhu tõustes ülemäära suureks liigub membraan veelgi alla, avades õhule väljapääsu.
33 Sele 33 - Õhu väljalaskega rõhuregulaator
4.2.3.1 Õhu väljalasketa rõhuregulaator
Toodetakse ka rõhuregulaatoreid, kus puudub õhu väljalaske võimalus. Reguleerimine toimub analoogiliselt eelmisele regulaatorile.
Sele 34 - Õhu väljalasketa rõhuregulaator
34 4.2.4 Õliti
Õliti ülesandeks on lisada õhule õli. Õli imetakse õlianumast tänu õlitist läbivoolavale õhule. Samas õli pihustatakse ja see seguneb läbivoolava õhuga. Õliti kasutamisel tuleb jälgida, et õlitist läbivoolava õhu voolukiirus oleks piisavalt suur. Vastasel korral ei funktsioneeri õliti normaalselt. Õhk liigub läbi õliti (sele 35) sissevooluavast (1) väljavooluavasse (2). Reguleerimiskruvi abil reguleeritakse düüsi kaudu anumasse (5) juhitava õhu kogust. Anumas (5) oleva rõhu ja düüsis oleva alarõhu toimel voolab õli läbi toru (4) üles ja tilgub ruumi (3). Õli seguneb õhuga ja liigub kanali kaudu väljavoolu avasse (2).
Sele 35 - Õliti
4.3 Suruõhu ettevalmistamise plokk
Praktikas ühendatakse suruõhu ettevalmistusseadmed ühte plokki , mida nimetatakse õhu ettevalmistamise plokiks (sele 36).
Õhu ettevalmistamise ploki moodustavad: * õhufilter, * rõhuregulaator,
35 * õliti (vajadusel).
Sele 36 - Õhu ettevalmistamise plokk
Õhu ettevalmistamise ploki kasutamisel tuleb arvestada järgmiseid tegureid: 1. Seadme mõõtmed määravad ära läbivoolava õhu vooluhulga . Läbivoolu suurenedes suureneb ka rõhu langus seadmes . Seetõttu tuleb õhu ettevalmistamise seadmete valikul tähelepanelikuit jälgida tootja poolt etteantud väärtusi. 2. Töörõhk ei tohi olla kunagi kõrgem kui tootja poolt seadmele etteantud maksimaalne töörõhk. Samuti ei tohi ümbritseva keskkonna temperatuur olla kõrgem kui 323 K (50°C), mis on plastikdetailidele lubatud kõrgeim töötemperatuur.
36 Sele 37 - Õhu ettevalmistamise ploki tingmärgid
4.3.1 Rõhu langus õhu ettevalmistusseadmetes.
Kõik õhu ettevalmistusseadmed takistavad õhu läbivoolu tekitades sellega rõhu languse, mis sõltub läbivoolava õhu kogusest ja töörõhust. Rõhu languse erinevatel töörõhkudel ja läbivoolava õhu kogusel ½" liidetega õhu ettevalmistusseadmele saab kasutada nomogrammi selel 38. Õhu ettevalmistusseadme valikul tuleb olla tähelepanelik! Dimensioneerimisel tuleb arvesse võtta maksimaalset hetkelist õhu läbivooluhulka, juhul kui peale õhu ettevalmistusseadet ei ole paigaldatud suruõhu mahutit.
Näide:
Kui läbivoolava õhu hulk on 1,8Nm3/h, töörõhk p1=600kPa, tekib seadmes rõhu langus p=50kPa.
37 Sele 38 ­ ½" liidetega õhu ettevalmistusseadmes tekkiva rõhu languse leidmine
5 Pneumaatilised täiturid
5.1 Lineaarliikumisega täiturid (pneumosilindrid)
Kasutatakse lineaarliikumise saamiseks mehaanilistes süsteemides.
5.1.1 Ühepoolse toimega silindrid
Ühepoolse toimega silindri puhul juhitakse suruõhku ainult ühele poole kolbi. Sellised silindrid on kasutusel juhtudel, kui on tarvis sooritada tööliikumist ainult ühes suunas. Kolvi tagasiliikumine toimub silindrisse sisseehitatud vedru mõjul (sele 39). Tagastusvedru jõud on arvestatud selline, et tagada piisavalt kiire kolvi tagasiliikumine. Ühepoolse toimega silindritel on kolvi liikumisulatus piiratud
38 tagastusvedru pikkusega ja ei ole üldjuhul suurem kui 100 mm. Seda tüüpi silindreid kasutatakse lukustamiseks, kinnitamiseks, kokkusurumiseks, tõukamiseks, tõstmiseks, detailide etteandmiseks, jne.
Sele 39 - Ühepoolse toimega silinder
Kasutusel on kahte tüüpi ühepoolse toimega silindreid. Parempoolsel pildil (sele 40) on kujutatud silindri tingmärk, kus tööliikumine toimub vedru mõjul, kolvi tagasiviimine lähteasendisse toimub aga suruõhu mõjul. Selliseid silindreid kasutatakse siis, kui on olemas suruõhu kadumise oht (autode- ja rongide suruõhuga töötavad pidurid).
Sele 40 - Ühepoolse toimega silindrid
Membraansilindrites asendab kolbi kas kummi-, plastik- või terasmembraan. Kolvivars on kinnitatud membraani keskele . Sellistes silindrites ei teki liuguvat tihendust, tekib ainult membraani deformatsioonist tekkiv elastsusjõud (sele 41).
39 Sele 41 - Membraansilinder
5.1.2 Kahepoolse toimega silindrid
Kolvi liikumine silindris toimub suruõhuga mõlemas suunas, nii miinus - kui ka plusssuunas. Kahepoolse toimega silindrid on kasutusel juhul kui on vajalik sooritada kasulikku tööd mõlemas suunas. Kolvi liikumisulatus on kahetoimelisel silindril praktiliselt piiramatu, kuid see peab olema selline, et silinder säilitaks jäikuse (sele 42).
Sele 42 - Kahepoolse toimega silinder
40 Kui silindrit kasutatakse suurte masside liigutamiseks, siis kasutatakse löökide ja purunemiste vältimiseks silindrisse sisseehitatud amortisaatoreid. Kui kolb on jõudnud piirasendi lähedale, sulgeb amortisaatori kolb väljavoolavale õhule otseväljavoolu ning õhk pääseb välja läbi drosseli. Seetõttu liigub kolb piirasendisse aeglustusega. Enamikel juhtudel on aeglustus reguleeritav. Silindri teisesuunalisel liikumisel pääseb õhk kolvi taha otse läbi möödavooluklapi (sele 43 ja 44).
Sele 43 - Mõlemapoolse amortisaatoriga varustatud pneumosilinder
Sele 44 - Amortisaatoritega pneumosilindrite tingmärgid
5.1.3 Erikonstruktsiooniga kahepoolsed silindrid
5.1.3.1 Läbiva kolvivarrega pneumosilinder
41 Seda tüüpi silindrites läbib kolvivars kolvi ja väljub mõlemast silindri otsast. Tänu kolvivarre kahele liugjuhikule on kolvivarre liikumine täpsem. Samuti taluvad need silindrid ka suuremaid kolvivarrega risti mõjuvaid koormusi (sele 45).
Sele 45 - Läbiva kolvivarrega pneumosilinder
5 1.3.2 Tandemsilinder
Tandemsilinder koosneb kahest järjestikku paigutatud ja omavahel mehaaniliselt seotud silindrist. Sellise konstruktsiooni puhul kolbide poolt arendatavad jõud summeeruvad (sele 46). Seda tüüpi silindreid kasutatakse kohtades, kus vajatakse suuri jõude, kuid kus seadme konstruktsioon ei võimalda kasutada suurema läbimõõduga silindrit.
Sele 46 - Tandemsilinder
42 5.1.3.3 Mitmepositsioon-silinder
Mitmepositsioon-silinder koosneb omavahel seotud kahest tavalisest pneumosilindrist. Kuna silindrite juhtimine toimub kummalgi silindril eraldi, võimaldab selline konstruktsioon positsioneerida tööorganit neljas erinevas asendis, mis on ära määratud kolbide liikumisulatusega (sele 47).
Sele 47 ­ Mitmepositsioon-silinder
5.1.3.4 Lööksilinder
Normaalsilindri poolt arendatav jõud ja liikumisenergia on mõningates kasutusvaldkondades ebapiisavad. Sellisteks juhtudeks sobib lööksilinder, mis võimaldab saavutada suurt liikumisenergiat kolvi liikumiskiiruse suurendamise teel (sele 48).
E=m×v2/2, kus m mass (kg) ja v liikumiskiirus (m/s)
Lööksilindri kolvi liikumiskiirus ulatub 7,5-10m/s (normaalsilindril ligikaudu 1- 2m/s) Seda tüüpi silindreid kasutatakse stantsimisel, neetimisel jne.
43 Lööksilindri poolt arendatav löögienergia on silindri mõõtmeid arvestades suur, sõltuvalt kolvi läbimõõdust 25­500Nm.
NB! Kui operatsiooni teostamiseks vajalik liikumisulatus on suur, langeb kolvi liikumiskiirus järsult, samuti ka tema liikumisenergia. Sellistel juhtudel ei ole lööksilindri kasutamine võimalik.
Sele 48 - Lööksilinder
Lööksilindri tööpõhimõte (sele 48):
Lähteasendis mõjub suruõhk kolvile nii silindri A kui ka B poolelt. Kolvi liigutamiseks suunas Z juhitakse pneumojaotiga suruõhk silindri B poolelt välja jätkates suruõhu sissevoolu silindri A poolele. Kui pinnale C mõjuv jõud ületab kolvi B poolelt mõjuva jõu, liigub kolb suunas Z. Selle tulemusel suureneb järsult suruõhu poolt mõjutatav pindala, suureneb jõud ja kolvi liikumine kiireneb hetkeliselt.
5.1.3.5 Kolvivarreta silindrid
Trosssilinder on põhimõtteliselt kahepoolse toimega silinder, mille kolvi külge on mõlemalt poolt üle pöörlevate rullikute kinnitatud tross, mis on jäigalt seotud väljaspool silindrit paikneva liuguriga (sele 49).
44 Sele 49 - Trosssilinder
Kasutatakse ka kolvivarreta silindreid, kus kolb ja liugur on omavahel mehaaniliselt seotud, silindri ja kolvi vaheline tihendamine toimub erikonstruktsiooniga tihendi abil (sele 50).
Sele 50 - Erikonstruktsiooniga tihendiga pneumosilinder Kolvivarreta silindrites kasutatakse kolvi ja tööorgani sidumiseks ka magnetvälja, mis tekitatakse kasutades püsimagneteid (sele 51).
45 Sele 51 - Püsimagnetitega pneumosilinder
Neid silindreid kasutatakse juhtudel, kui vajatakse konstruktsiooni väikesi mõõtmeid nt. uste avamismehhanismides Kolvivarreta silindrid võimaldavad realiseerida pikki liikumisi, säästes samaaegselt ruumi.
5.2 Pöördliikumisega täiturid
5.2.1 Pöördsilindrid
Antud kahepoolse toimega silindri (sele 52) kasutatakse pöörleva liikumise saamiseks hammaslatti. Standardsed pöördenurgad on 45°, 90°, 180°, 270°, 720°. Pöördenurka saab reguleerida ka reguleerimiskruvide abil. Silindri pöördemoment sõltub kasutatavast töörõhust, kolvi pindalast ja ülekandesuhtest.
46 Sele 52 - Hammaslatiga pöördsilinder
Labaga pöördsilindris asendab kolbi laba , mille pöörlemissuund sõltub sellest, kummale poole laba suruõhku juhitakse. Saavutatavad pöördenurgad on kuni 270° (sele 53).
Sele 53 - Labaga pöördsilinder
5.2.2 Suruõhumootorid
Erinevalt pöördsilindritest ei ole suruõhumootoritel pöördenurga piirangut. Oma konstruktsioonilt jaotatakse suruõhumootorid järgnevalt:
* kolbmootorid, * tiivikmootorid, * hammasratasmootorid, * turbiinid .
5.2.2.1 Kolbmootorid
47 Kolbmootoreid jaotatakse radiaal - (sele 54) ja aksiaalkolbmootoriteks (sele 55). Suruõhuga pannakse liikuma kolvid , millede liikumine muudetakse ülekandemehhanismi abil pöörlevaks liikumiseks. Mootori sujuva töö tagamiseks kasutatakse mitut pneumosilindrit. Selliste mootorite parameetrid on otseses sõltuvuses töörõhust, silindrite arvust, kolvi pindalast jne. Sellist tüüpi suruõhumootorid on kas päripäeva või vastupäeva pöörlemisega. Maksimaalne pöörlemissagedus ulatub kuni 5000min-1 ja võimsus nominaalkoormusel kuni l,5-19kW.
Sele 54 - Radiaalmootor
Sele 55 - Aksiaalmootor
5.2.2.2 Tiivikmootorid
48 Tiivikmootorid (sele 56) on oma ehituselt lihtsa konstruktsiooniga ja kerge kaaluga. Seetõttu on nad leidnud laialdast kasutamist. Oma tööpõhimõttelt on nad sarnased tiivikkompressorile ja on kergesti reverseeritavad. Nende mootorite pöörlemissagedus on 3000-5000min-1 ja arendatav võimsus on 0,1- 17kW.
Sele 56 - Tiivikmootor
5.2.2.3 Hammasratasmootorid
Seda tüüpi mootorites tekitatakse pöördemoment suruõhu suunamisel vastu hammasratta hambaid Teine hammasratas on kinnitatud mootori teljele. Selliste mootorite maksimaalvõimsus on kuni 44kW, pöörlemissuund on reverseeritav.
5.2.2.4 Turbiinid
Turbiinmootoreid saab kasutada väikestel võimsustel, kuid nende pöörlemissagedus on suur (näiteks hambapuuridel kuni 500000 min-1). Turbiinmootorite ehitus on sarnane turbiinkompressoritele.
5.2.2.5 Suruõhumootorite omadused:
* pöörlemissageduse ja pöördemomendi sujuv reguleerimine, * väikesed mõõtmed, * ei ole tundlikud ülekoormusele, * võimalik kasutada tolmustes, niisketes tingimustes, samuti laias
49 temperatuuride vahemikus, * ei ole plahvatusohtlikud, * suur pöörlemissageduse diapasoon, * lihtne hooldus , * lihtne pöörlemissuuna muutmine.
5.3 Pneumosilindrite mõõtmete määramine
5.3.1 Jõudude leidmine
Pneumosilindri poolt arendatav jõud sõltub töörõhust, kolvi läbimõõdust ja tihendite poolt põhjustatud hõõrdejõust. Pneumosilindri poolt arendatava teoreetilise jõu suuruse saab leida kasutades valemit:
Fteor= A×p , kus
Fteor silindri poolt arendatav teoreetiline jõud N, A kolvi pindala m2 , p kasutatav töörõhk kpa .
Praktikas arvestatakse silindri poolt arendatavat tegelikku jõudu, mille leidmisel võetakse arvesse ka hõõrdejõudu. Normaaltingimustes (töörõhk 400-800 kPa) arvestatakse hõõrdejõu väärtuseks ligikaudu 3-20% silindri poolt arendatavast teoreetilisest jõust. Ühepoolse toimega silindri tegelik arendatav jõud: Fn= A×p ­ (Fh+Fv) .
Kahepoolse toimega silindri tegelik arendatav jõud: kolvivarre väljaliikumisel (plusssuunalisel liikumisel) Fn= A×p ­ Fh ,
Kolvivarre sisseliikumisel (miinussuunaliset liikumisel) Fn=A'×p-Fh , kus
Fn silindri poolt arendatav jõud N A kolvi pindala ×D2/4 m2 A' kolvi kolvivarrepoolne pindala (D2-d2)×/4m2 p töörõhk kPa Fh hõõrdejõud 3-20% Fteor N Fv vedru jõud N
50 D kolvi läbimõõt m d kolvivarre läbimõõt m
Näide: Fn =? D =50mm d =12mm A =19,625cm2 A' =18,5cm2 Fh =10% Fteor p =600kPa=6105N/m2
Kolvi pindala arvutamine:
A=D2×/4=50×10-3m×50×10-3m×/4=19,625×10-4m2 =(19,625cm2).
Kolvi kolvivarrepoolse pindala arvutamine:
A'=(D2-d2)×/4=(25×10-4m2-1,44×10-4m2)×/4=18,5×10-4m2 =(18,5cm2).
Tegeliku plusssuunalise jõu arvutamine:
Fteor=A×p=19,625x10-4m2×6×105N/m2= 1178N , Fh=10% Fteor118N , Fn=Fteor-Fh=1178N-118N=1060N .
Tegeliku miinussuunalise jõu arvutamine:
Fteor=A'×p=18,5×10-4m2×6×105N/m2=1110N , Fh=10% Fteor118N Fn=Fteor-Fh=1110N-111N=999N
Kolvi poolt arendatava jõu leidmiseks on sobilik kasutada ka nomogrammi selel 57.
51 Sele 57 - Kolvi poolt arendatava jõu leidmine
5.3.2 Kolvi liikumisulatus
Pneumosilindrite kolvi liikumisulatus ei ületa üldjuhul 2000mm (kolvivarrega silindrite kasutamisel). Suurte silindri läbimõõtude ja kolvi liikumisulatuste korral ei ole tänu suurele suruõhu tarbimisele pneumosilindrite kasutamine majanduslikult otstarbekas. Suurtel liikumisulatustel võivad kolvivarrele ja tema juhikutele mõjuvad koormused osutuda liialt suurteks. Selleks et vähendada suurtel liikumisulatustel kolvivarre läbipaindumist, tuleb pneumosilindri valikul arvesse võtta ka pneumosilindri kolvivarre läbimõõtu. Vastava valiku tegemiseks on sobilik nomogramm (sele 58). Juhul kui teile ei sobi jõudude põhjal arvutatud silinder, kuna vastava läbimõõduga silindri kolvivars ei ole piisava jäikusega, tuleb valida suurem pneumosilinder, mille kolvivarre läbimõõt oleks piisav.
52 Sele 58 - Kolvivarre läbimõõdu leidmine
5.3.3 Kolvi liikumiskiirus
Kolvi liikumiskiiruse määravad ära koormus, töörõhk, pneumojaoti ja silindri vaheliste lõdvikute pikkus, liidete mõõde ning kasutatava pneumojaoti läbivoolu takistus. Samuti mõjutavad kolvi liikumiskiirust kolvi amortisaatorid. Silindrile vajaliku pneumojaoti ja lõdvikute leidmiseks saab kasutada nomogrammi (sele 59). Standardsilindrite kolvi liikumiskiirus on 0,1-1,5m/s. Lööksilindritel ulatub see kuni 10m/s. Kolvi liikumiskiirust on võimalik vähendada drosselite abil ja suurendada kasutades kiirväljalaskeklappe.
53 Sele 59 - Pneumojaoti ja lõdvikute valimine
5.3.4 Seadme tööks vajaliku õhu vooluhulga leidmine
Planeerides seadme tööks vajalikku õhu vooluhulka on tähtis teada silindrite poolt tarbitavat õhuvoolu. Kui on teada töörõhk, kolvi läbimõõt ja liikumisulatus, saab õhu kulu ühe liikumise jaoks arvutada valemiga:
54 Q = surveaste × kolvi pindala × liikumisulatus.
Surveaste p2/p1 leitakse kasutades valemit:
p2/p1=(101,3+ töörõhk (kPa)/101,3 ( merepinna kõrgusel).
Nomogramm (sele 60) võimaldab leida õhu kulu kiiremini ja lihtsamalt. Nomogrammil toodud andmed vastavad enim kasutusel olevate mõõtmetega silindritele ja on kasutatavad töörõhkudel vahemikus 200-1500 kPa. Õhu kulu Q on antud Ndm3 /(cm liikumise kohta).
Kasutades õhu kulu leidmiseks arvutuslikke meetodeid tuleb lähtuda järgnevatest valemitest. Ühepoolse toimega silindri kasutamisel
Q=s×n×[(D2×)/4)]×surveaste (Ndm3/min) .
Kahepoolse toimega silindri kasutamisel<×n×surveaste (Ndm3/min) .
Kus: Q õhukulu (Ndm3/min); s liikumisulatus (cm); n tsüklite arv/min.
Nomogrammi kasutamisel kasutatakse valemeid:
Q =s × n × q (Ndm3/min), ühepoolse toimega silindri puhul;
Q =2 × (s × n × q) (Ndm3/min), kahepoolse toimega silindri puhul.
q nomogrammilt leitav õhu kulu liikumise 1cm kohta. Õhu kulu leidmisel tuleb arvesse võtta ka nn "surnud ruumala" täitumiseks vajalikku õhu kogust. FESTO silindrite kasutamisel sobib selleks tabel 3.
Surnud ruumala Kolvi läbimõõt (mm) Kolvi ees (cm3) Kolvi taga (cm3) 12 1 0,5 16 1 1,2 25 5 6
55 35 10 13 50 16 19 70 27 31 100 80 88 140 128 150 200 425 448 250 2005 2337
Tabel 3. FESTO silindrite "surnud ruumala" leidmine.
Märkus: 1000cm3 = 1dm3
Sele 60 ­ Silindri tööks vajaliku õhu kulu leidmine
56 6 Pneumaatilised juhtimiskomponendid
6.1 Sissejuhatus
Pneumaatiliste täiturite rakendamiseks on vajalikud juhtimiskomponendid, millede ülesandeks on vajalike juhtimissignaalide tekitamine, täiturite liikumiskiiruse, suruõhu rõhu reguleerimine ja muude juhtimis- operatsioonide täitmine pneumosüsteemides. Juhtimiskomponendid on:
1. Pneumojaotid ehk suunaventiilid 2. Drosselid ehk vooluventiilid ehk kägiventiilid 3. Reduktsiooniklapid 4. Sulgurklapid 5. Taimerid 6. Rõhutundlikud elemendid 7. Sammjuhtimismoodulid 8. jne.
6.2 Pneumojaotid ehk suunaventiilid
Pneumojaotid on pneumokomponendid, mille abil muudetakse suruõhu liikumisteekonda pneumotorustikes.
6.2.1 Pneumojaotite tingmärgid
Pneumoskeemides kujutatakse pneumojaoteid tingmärkidena, milles ei kajastu pnumojaoti ehitus, vaid ainult nende poolt täidetav funktsioon. Nullasendiks nimetatakse (nt. vedruga tagastuval pneumojaotil) seda asendit, milles paiknevad pneumojaoti liikuvad osad, kui pneumojaoti ei ole rakendunud olekus. Lähteasendiks nimetatakse asendit, millisesse liiguvad pneumojaoti liikuvad osad, kui pneumoskeem, millesse ta on lülitatud, ühendatakse pneumovõrku ja millest algab pneumoseadme töötsükkel.
57 6.2.2 Pneumojaoti avade tähistus
Selleks, et määratleda pneumojaoti avasid, kasutatakse järgnevaid avade tähistussüsteeme:
58 Pneumojaoti tähistuses näitab esimene number pneumojaoti avade arvu (väljaarvatud juhtimisavad) ja teine number pneumojaoti tööasendite arvu.
Näide:
3/2 pneumojaoti 3 ava 2 asendit 4/3 pneumojaoti 4 ava 3 asendit
6.2.3 Pneumojaotite juhtimist kajastavad tingmärgid
Juhtimisviisi poolest eristatakse:
Pideva juhtimisega. Pneumojaoti on rakendunud asendis nii kaua kuni kestab juhttoime: kas manuaalne, pedaaliga, mehaaniline, pneumaatiline, elektriline (lülitus lähteasendisse toimub kas manuaalselt või vedruga). Neid pneumojaoteid nimetatakse ka monostabiilseteks.
Impulssjuhtimisega. Pneumojaoti viimiseks uude asendisse mõjutatakse jaotit juhtsignaaliga suhteliselt lühikese aja vältel (impulsiga). Peale juhtsignaali lõppemist jääb jaoti uude asendisse. Pneumojaoti muudab oma asendit alles uue juhtimissignaali toimel. Neid pneumojaoteid nimetatakse ka bistabiilseteks.
Kokkuvõte pneumojaotite tingmärkidest:
59 6.2.3 Pneumojaotite juhtimismeetodeid näitavad tingmärgid:
60 6.2.4 Pneumojaotite konstruktsioone.
Pneumojaoti konstruktsioon määrab ära pneumojaoti tööea, tema juhtimise, liidete konstruktsiooni ja mõõtmed. Kuigi pneumojaotite konstruktsioon areneb pidevalt on praegu laiemalt kasutusel järgmist tüüpi pneumojaotid.
1. Klappjaotid: - kuulklapiga,
61 - plaatklapiga.
2. Siiberjaotid: - kolviga, - plaadiga, - pöördsiibriga jaotid.
6.2.4.1 Klappjaotid
Antud pneumojaotites toimub õhu liikumissuuna muutmine avatava ja suletava kuulklapi või plaadi toimel. Klapi tihendamine toimub üldjuhul elastsete tihendite kasutamisega. Seda tüüpi pneumojaotites on suhteliselt vähe liikuvaid detaile, tänu millele on nende tööiga pikk, ning nad on suhteliselt tundetud mehaanilistele lisanditele suruõhus. Juhtimiseks vajalik jõud on suhteliselt suur, kuna pneumojaoti asendi muutmiseks tuleb ületada sisseehitatud vedru ja juhitava õhuvoolu rõhust tingitud jõud. Kuulklapiga pneumojaotid on oma ehituselt lihtsad, väiksemõõtmelised ja seetõttu ka odavad.
Sele 61 - Kuulklapiga 3/2 pneumojaoti (normaalselt suletud) Lähteasendis (sele 61) surub vedru kuuli pesasse, vältides sellega suruõhu läbivoolu avast 1(P) tööavasse 2(A). Samal ajal on õhul vaba läbivool tööavast 2(A) väljavooluavasse 3(R). Juhttoimel avaneb kuulklapp, sulgedes samal ajal õhu läbivoolu tööavast 2(A) väljavooluavasse 3(R), ning avades õhu läbivoolu avast 1(P) tööavasse 2(A).
62 Sele 62-Taldrikklapiga 3/2 pneumojaoti (normaalselt suletud)
Analoogiliselt funktsioneerivad ka taldrikklapiga pneumojaotid seledel 62 ja 63.
Antud pneumojaotite headeks omadusteks on hea ja lihtne klappide tihendus . Samuti on nende rakendumisaeg lühike ja vaatamata tõukuri lühikesele liikumisulatusele ka hea õhu läbivoolavus. Analoogiliselt kuulklappidele ei ole nad eriti tundlikud õhu puhtuse suhtes ning omavad pikka tööiga.
Antud pneumojaotid võivad olla kahte eri tüüpi: normaalselt suletud ja normaalselt avatud. Normaalselt suletud pneumojaoti puhul (sele 62) on juhttoime puudumisel suruõhu läbivool tööavast 2(A) väljavooluavasse 3(R) avatud, õhu läbivool sissevooluavast 1(P) tööavasse 2(A) aga suletud. Juhttoimel sulgub suruõhu läbivool tööavast 2(A) väljavooluavasse 3(R) ja avaneb õhu läbivool sissevooluavast 1(P) tööavasse 2(A) (sele 63).
63 Sele 63 - Taldrikklapiga normaalselt suletud 3/2 pneumojaoti rakendunud asendis
Normaalselt avatud pneumojaoti puhul (sele 64) on juhttoime puudumisel õhu läbivool sissevooluavast 1(P) tööavasse 2(A) avatud. Samal ajal on suletud õhu läbivool tööavast 2(A) väljavooluavasse 3(R). Juhttoimel sulgub õhu läbivool sissevooluavast 1(P) tööavasse 2(A) ja avaneb õhu läbivool tööavast 2(A) väljavooluavasse 3(R).
Sele 64 - Taldrikklapiga normaalselt avatud 3/2 pneumojaoti
64 Kahepoolse toimega pneumosilindrite juhtimiseks on vajalikud juba keerukama konstruktsiooniga pneumojaotid (nt. 4/2 jne.). Üks võimalikest 4/2 pneumojaoti konstruktsioonidest on esitatud selel 65 (lähteasendis) ja selel 66. (rakendunud asendis).
Sele 65 - Taldrikklappidega 4/2 pneumojaoti nullasendis
Sele 66 - Taldrikklappidega 4/2 pneumojaoti rakendunud asendis
65 Pneumojaoti juhtimine võib toimuda ja suruõhuga (sele 68)
Sele 68- Suruõhuga juhitav 3/2 normaalselt suletud pneumojaoti
6.2.4.2 Siiberjaotid
Võrreldes klappjaotitega iseloomustab siiberjaoteid suurem läbivool, kuid samal ajal on neil suurem ümberlülitumise aeg. Samuti ei ole nad nii hea tihendusega kui klappjaotid. Antud pneumojaotites on kasutusel liuguvad tihendid. Selleks, et vähendada tihendite kulumisest põhjustatud suruõhu leket, kasutatakse nendes pneumojaotites ühelt poolt õhuvoolu juhtimist siibriga, kuid tihenduses kasutatakse klappjaotite juures kasutatavaid konstruktsioonipõhimõtteid. Seledel 69, 70, 71, 72, 73, 74 on esitatud mitmeid erineva ehitusega siiberjaoteid.
Sele 69- Pneumaatiliselt juhitav 5/2 siiberjaoti
66 Sele 70 - Pneumaatiliselt juhitav 5/3 siiberjaoti
Sele 71 - Pneumaatiliselt juhitav 4/2 siiberjaoti
67 Sele 72 - Pneumaatiliselt juhitav 5/2 siiberjaoti erinevates asendites
Selel 72 toodud pneumojaotis toimub õhuvoolu suuna juhtimine küll siibriga, kuid tihendamisel kasutatakse klappide põhimõtteid
68 Sele 73 - Tasapinnalise pöördsiibriga 4/3 pneumojaoti (pealtvaade)
Sele 74- Tasapinnalise pöördsiibriga 4/3 pneumojaoti (külgvaade)
6.2.4.3 Pneumojaotite juhtimine
Pneumojaotites kasutatakse väga erinevaid juhtimismeetodeid: mehaaniline, pneumaatiline, elektromagnetiga või kombineeritud (kasutatakse erinevaid meetodeid nt. juhtimine pneumaatiliselt ja mehaaniliselt). Kasutaja vaatevinklist on oluline eristada vahetut juhtimist ja võimendusega juhtimist (vt. Pneumojaotite juhtimist kajastavad tingmärgid).
69 Vahetu juhtimise korral kantakse juhttoime pneumojaoti klappidele või siibritele üle vahetult. Antud juhtimise puuduseks on see, et suuremate pneumojaotite juhtimiseks vajalik juhtimisenergia peab olema suhteliselt suur (jõud nuppude või tõukurite liigutamiseks, elektromagneti võimsus jne). Samal ajal on aga plussiks see, et nad on tundetud tüüritava õhu rõhu suhtes (vt. eelnevatel seledel esitatud pneumojaotid). Võimendusega juhtimise korral juhitakse nn abijaotit, mille kaudu omakorda toimub pneumojaoti juhtimine ( seled 75 ja 76).
Sele 75 - Rullikuga juhitav 3/2 pneumojaoti (võimendusega, normaalselt avatud)
Antud pneumojaotis juhitakse rullikuga abipneumojaotit, mis omakorda juhib pneumaatiliselt juhitavat 3/2 pneumojaotit. Sellise konstruktsiooni korral väheneb märgatavalt juhtimiseks vajalik energia. Antud tüüpi juhtimisega pneumojaotite kasutamisel tuleb arvestada, et nad on tundlikud juhitava õhu rõhu väärtusele, sest et juhtimiseks vajalik õhk on sama mis juhitav õhk. Rõhu langemisel alla kriitilise piiri ei piisa sellest enam pneumojaoti juhtimiseks. Selleks, et seda vältida on mõningatel seda tüüpi pneumojaotitel võimalus sisestada juhtrõhk pneumojaotisse eraldi kanalist.
70 Sele 76 - Rullikuga juhitav 3/2 pneumojaoti (võimendusega, normaalselt suletud)
6.3 Drosselid ehk vooluventiilid
Drosseleid (paralleelselt on käibel ka terminid ,,kägiventiil" ja vooluventiil") kasutatakse läbivoolava õhu vooluhulga reguleerimisel, näiteks pneumaatilise täituri liikumiskiiruse (pneumosilinder) ja pöörlemissageduse (pneumomootor ja pöördsilinder) vähendamiseks. Drosselid võivad olla nii mittereguleeritavad kui ka reguleeritavad. Üks võimalikest drosseli konstruktsioonidest on esitatud selel 77.
Sele 77 - Reguleeritava läbivooluga drossel
71 Suruõhu läbivoolu reguleerimiseks kasutatakse ka erinevaid drosselite konstruktsioone, kus lisaks drosselile on kasutusel ka möödavooluklapp, mis annab võimaluse reguleerida õhu läbivoolu ainult ühes suunas ja laiendab drosselite kasutamismeetodeid (sele 78) Sageli tekib vajadus reguleerida õhu läbivoolu sõltuvalt muutuvatest tingimustest süsteemis. Üks võimalus selleks on esitatud selel 79, kus läbivoolu reguleerimine toimub mehaaniliselt hoova asendi muutmisega.
Sele 78 - Reguleeritav drossel (möödavooluklapiga)
72 Sele 79 - Hoovaga reguleeritav drossel
Praktikas võib kohata ka muid kombinatsioone drosseli kasutamisega, näiteks heli summuti koos drosseliga, drossel pneumaatilises taimeris jne.
6.4 Mittetagasivooluklapp
Tagasilöögiklapid on pneumaatikakomponendid, mis võimaldavad õhu liikumist ainult ühes suunas, liikumissuuna muutumisel vastupidiseks klapp sulgub ja suleb õhu läbivoolu. Õhu teekonna sulgemine võib toimuda kuuliga, klapiga või membraaniga, kas tänu rõhuvahele või täiendava vedru abil. Üks võimalikke vedruga tagasilöögiklapi konstruktsioone on esitatud selel 80.
73 Sele 80 - Vedruga tagasilöögiklapp
6.5 Loogikafunktsioonide realiseerimine pneumaatikas
Loogikaelementide funktsioneerimise kirjeldamiseks kasutatakse tõeväärtus- tabelit, milles kajastuvad seosed antud funktsiooni realiseeriva elemendi sisendite ja väljundi vahel. Tinglikult tähistatakse tõeväärtustabelis signaali (suruõhu) olemasolu "1"-ga ja puudumist "0"- ga.
6.5.1 Pneumaatiline "JA" ( "AND") element
"JA" funktsiooni realiseeriva pneumaatilise loogikaelemendi struktuur on toodud selel 81, ning tema funktsioneerimist kajastav tõeväärtustabel on esitatud selel 82.
Sele 81 ­ Pneumaatilise "JA" elemendi struktuur
74 Sele 82 - "JA" elemendi tõeväärtustabel
Kokkuvõtlikult tähendab see seda, et "JA" elemendi väljundis on signaal ainult siis kui signaal on mõlemal tema sisendil. "JA" elemendi kasutamise näide on esitatud selel 83, kus pneumoskeemil esitatud pneumosüsteemis toimub pneumosilindri 1.0 liikumine plusssuunas ainult siis, kui pneumojaotid 1.2 ja 1.4 on rakendunud asendis.
Sele 83 - Näide pneumaatilise "JA" elemendi kasutamisest.
6.5.2 Pneumaatiline "VÕI" ("OR") element
75 Pneumaatilise loogikaelemendi "VÕI" struktuur on toodud selel 84,
Sele 84 - Pneumaatilise "VÕI" elemendi struktuur.
ning tema tõeväärtustabel on esitatud selel 85.
Sele 85 - "VÕI' elemendi tõeväärtustabel
Kokkuvõtlikult tähendab see et "VÕI" elemendi väljundis on signaal siis, kui signaal on vähemalt ühel või mõlemal tema sisendil. "VÕI" elemendi kasutarnise näide on esitatud selel 86, kas pneumoskeemil esitatud pneumossüsteemis toimub pneumosilindri 1.0 liikumine plusssuunas ainult siis kui pneumojaotid 1.2 või 1.4 eraldi või mõlemad korraga on rakendunud asendis.
76 Sele 86 - Näide pneumaatilise "VÕI' elemendi kasutamisest.
6.6 Kiirväljalaskeklapp
Kiirväljalaskeklappi kasutatakse juhul, kui on vaja suurendada pneumo-silindri kolvi liikumiskiirust. Antud klappide kasutamine kiirendab kolvi liikumiskiirust sellel teel, et pneumosilindrist väljajuhitav õhk juhitakse takistavatest elementidest ( lõdvik, pneumojaoti ) mööda. Kiirväljalaskeklapp (sele 87) ühendatakse võimalikult lähedale pneumosilindrile (vahetult pneumosilindri korpusele), nii et klapi ava 2(A) ühendatakse pneumosilindri avaga ja avasse 1(P) juhitakse silindrisse antav õhk. Suruõhu liikumisel pneumosilindrisse sulgeb taldrikklapp õhu väljavoolu avasse 3(R) võimaldades sama1 ajal õhu läbipääsu avasse 2(A). Õhu liikumisel pneumosilindrist välja avaneb õhu väljavool avasse 3(R) (sele 88).
77 Sele 87 - Õhu liikumine läbi kiirväljalaskeklapi pneumojaotist pneumosilindrisse
Sele 88 - Õhu liikumine läbi kiirväljalaskeklapi pneumosilindrist pneumojaotisse
Kiirväljalaskeklapi kasutamist illustreerib sele 89, kus esimeses näites kiirendatakse ühepoolse toimega pneumosilindri kolvi miinussuunalist liikumist, teisel juhul aga kahepoolse toimega pneumosilindri kolvi plusssuunalist liikumist.
Sele 89 - Kiirväljalaskeklapi kasutamise näited
78 6.7 Pneumaatilised taimerid
Selleks et pneumoseadmetes oleks võimalik muuta seadme töö ajalisi parameetreid nagu ajalist viivitust, pneumosignaalide ajalisi parameetreid jne., kasutatakse pneumaatilisi taimereid . Pneumaatiline taimer koosneb pneumojaotist (tavaliselt 3/2), möödavoolu- klapiga reguleeritavast drosselist ja väikesest suruõhu reservuaarist. Taimeri töödiagrammi määrab ära pneumojaoti tüüp ja möödavooluklapi ühendamise viis. Järgnevalt vaatame erinevate pneumaatiliste taimerite töödiagramme ja töötamispõhimõtteid. Suruõhk juhitakse taimeri sisendisse 1 (P) (seled 91, 92). Sõltuvalt taimeris asetsevast pneumojaotist väljundis 2 (A) suruõhk puudub või on suruõhk (seled 93, 94). Juhtrõhk antakse taimeri sisendile 10 (Z). Läbi drosseli toimub suruõhu sissevool suruõhu reservuaari, mille tagajärjel rõhk reservuaaris hakkab tõusma kiirusega, mille määravad ära reservuaari maht ja reguleeritava drosseli parameetrid. Rõhu tõustes lülitumiseks vajaliku väärtuseni p1 toimub pneumojaoti ümberlülitus (sele 90). Juhtrõhu eemaldamisel taimeri sisendilt 10(Z) toimub taimeri lülitumine algasendisse.
Sele 90 - Rõhu muutumine pneumaatilise taimeri õhureservuaaris.
NB! Aja t jooksul ei tohi juhtrõhku sisendilt 10 (Z) eemaldada, sest sellisel juhul lülitub taimer algasendisse tagasi enne ajavahemiku t lõppemist.
79 Sele 91 ­ Normaalselt suletud 3/2 pneumojaotiga pneumaatilise taimeri konstruktsioon
Sele 92 - Normaalselt suletud 3/2 pneumojaotiga pneumaatilise taimeri töödiagramm
80 Sele 93 ­ Normaalselt avatud 3/2 pneumojaotiga pneumaatilise taimeri konstruktsioon
Sele 94 - Normaalselt avatud 3/2 pneumojaotiga pneumaatilise taimeri töödiagramm
Möödavooluklapi ühendussuuna muutmisel vastupidiseks muutub pneumaatilise taimeri töödiagramm selliselt , et taimeri sisselülitumine toimub koheselt peale juhtrõhu andmist taimeri sisendile 10 (Z), kuid lülitumine algasendisse toimub aja t möödumisel (seled 95 ja 96).
81 Sele 95 - Normaalselt suletud 3/2 pneumojaotiga pneumaatilise taimeri töödiagramm
Sele 96 ­ Normaalselt avatud 3/2 pneumojaotiga pneumaatilise taimeri töödiagramm
Pneumaatilist taimerit saab kasutada ka pneumaatiliste impulsside tekitamisel (sele 97).
Sele 97 ­ Pneumaatilise taimeri kasutamine pneumaatilise impulsi genereerimiseks
82 6.8 Muudetava rakendumislävega rõhutundlik element
Selleks, et oleks võimalik juhtida pneumoajamit sõltuvalt ajamile rakendatud koormusest, kasutatakse pneumojaoteid, millede rakendumislävi on reguleeritav. Signaaliks sellisele elemendile kasutatakse pneumoajamisse antavat suruõhku, mille rõhk on otseses sõltuvuses ajamile rakendatud koormusest. Kui koormus pneumoajamile suureneb, kasvab ka rõhu väärus, mille jõudmisel reguleeritud tasemeni toimub pneumojaoti asendi muutus. Lähteasendisse läheb pneumojaoti siis, kui juhtrõhk eemaldada. Antud elemendi konstruktsioon ja skeemitähis on esitatud selel 98.
Sele 98 - Muudetava rakendumislävega rõhutundlik element
83 7. Pneumaatikas kasutatavaid tüüpskeeme.
7.1 Ühepoolse toimega silindri juhtimine
Ülesanne: Ühepoolse toimega silindri kolb sooritab surunupule vajutamisel plusssuunalise liikumise ja nupu vabastamisel liigub kolb tagasi lähteasendisse
Sele 99 - Ühepoolse toimega silindri juhtimine
Lahendus. Juhtimiseks kasutatakse nupuga juhitavat, nullasendis suletud 3/2 pneumojaotit (sele 99). Lähteasendis on silindri kolvitagune ruum ühendatud väliskeskkonnaga, suruõhu sissevool on suletud. Nupule vajutamisel juhitakse suruõhk silindrisse ja toimub plusssuunaline liikumine.
7.2 Kahepoolse toimega silindri juhtimine
Ülesanne: Nupule vajutamisel sooritab kahepoolse toimega silindri kolb plusssuunalise liikumise, nupu vabastamisel liigub kolb lähteasendisse.
Sele 100 ­ Kahepoolse toimega silindri juhtimine
Lahendus. Kahepoolse toimega silindri juhtimiseks on vajalik kas 4/2 või 5/2 pneumojaoti (sele 100). Sõltuvalt kasutavast pneumojaotist toimub töötanud õhu väljavool pneumojaotist kas ühest või kahest erinevast avast. Liikumiskiiruse reguleerimiseks tuleb kasutada drosseleid.
84 7.3 Loogikaelemendi "VÕI" kasutamine
Ülesanne. Kolvi plusssuunalist liikunist saab juhtida kahest erinevast punktist.
Sele 101 - Näide "VÕI" elemendi kasutamisest
Lahendus. Sõltumatult sellest, kumb pneumojaotitest ( kas 1.2 või 1.4 ) on rakendunud olekus (sele 101), toimub kolvi plusssuunaline liikumine.
7.4 Ühepoolse toimega silindri kolvi liikumiskiiruse reguleerimine
Ülesanne. Kolvi plusssuunalise liikumiskiiruse reguleerimine.
Lahendus. Ühepoolse toimega silindri kolvi plusssuunalist liikumiskiirust saab reguleerida vaid piirates silindrisse juhitavat õhku. Selleks, et drossel mõjuks ainult ühesuunalisele liikumisele, on vajalik möödavooluklapp (sele 102).
85 Sele 102 - Kolvi plusssuunalise liikumiskiiruse reguleerimine
Ülesanne. Kolvi miinussuunalise liikumiskiiruse reguleerimine.
Sele 103 - Kolvi miinussuunalise liikumiskiiruse reguleerimine
Lahendus. Ühepoolse toimega silindri kolvi miinussuunalist liikumiskiirust saab reguleerida vaid piirates silindrist väljajuhitavat õhku. Selleks, et drossel mõjuks ainult ühesuunalisele liikumisele on vajalik möödavooluklapp (sele 103).
Ülesanne. Ühepoolse toimega silindri kolvi liikumiskiiruse reguleerimine sõltumatult mõlemas suunas.
86 Sele 104 - Kolvi liikumiskiiruse reguleerimine sõltumatult mõlemas suunas
Lahendus. Antud ülesande lahendamiseks on vajalikud kaks möödavoolu- klapiga drosselit (sele 104).
7.5 Kahepoolse toimega silindri kolvi liikumiskiiruse reguleerimine.
Ülesanne. Kahepoolse toimega silindri kolvi liikumiskiiruse reguleerimine sõltumatult mõlemas suunas.
Sele 105 - Kahepoolse toimega silindri kolvi liikumiskiiruse reguleerimine sõltumatult mõlemas suunas. Lahendus. Antud ülesandel on mitu erinevat lahendust , mis sõltuvad kasutatud pneumojaotist ja drosselitest (sele 105).
87 7.6 Pneumosilindri kolvi liikumiskiiruse suurendamine
Ülesanne. Pneumosilindri kolvi liikumiskiiruse suurendamine
Sele 106 - Pneumosilindri kolvi liikumiskiiruse suurendamine
Lahendus. Pneumosilindri kolvi liikumiskiiruse suurendamiseks kasutatakse kiireväljalaskeklappi (sele 106).
7.7 Pneumaatilise "JA" elemendi kasutamine Ülesanne. Ühepoolse toimega silindri kolb sooritab plusssuunalise liikumise siis, kui vajutatakse kahele nupule korraga. Lahendus. Lahendus on esitatud selel 107, kus on ära toodud ka sama ülesande lahendus ilma "JA" elementi kasutamata.
88 Sele 107 - Pneumaatilise "JA" elemendi kasutamine
7.8 Ühepoolse toimega silindri kaudne juhtimine
Ülesanne. Ühepoolse toimega silindri kaudne juhtimine
Sele 108 - Ühepoolse toimega silindri kaudne juhtimine
89 Pneumoskeemidel kasutatavad tingmärgid
90 91 92 93 94 95 96 Kirjandus
Pneumaatiikan perusteet, oppikirja, Esslingen, Festo Didactic 1979, 200 lk., ill. Pnematics, textbook, P.Croser, Esslingen, Festo Didactic KG 1989, 226 lk., ill. 3. Cutting costs with pneumatics W. Deppert, K. Stoll, VOGEL Buchverlag Würzburg 1988, 333 lk., ill. 4. Tehnikaleksikon Tln, Valgus, 1981. 656lk., ill. 5. Ohjaustekniikan perusteet, Bernd Bocksnick, Festo Didactic, Esslingen 1987, 554 lk., ill. 6. Pneumatik, lehrbuch, P. Croser, F. Ebel, Esslingen, Festo Didactic KG 1994, 256 lk., ill.
97