45
Hidraulički i pneumatski mehanizmi i instalacije Prof. dr Ljubomir Miladinović, dipl. ing.

Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Hidraulički i pneumatski mehanizmi i instalacije

Prof. dr Ljubomir Miladinović, dipl. ing.

Page 2: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Str. 2

Page 3: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Hidraulički i pneumatski mehanizmi i instalacije

1. Uvod u hidrauličke i pneumatske sisteme

1.1. Istorijat

Prve primene vazduha kao pogonske energije datiraju duboko u istoriju. U potpuno različitim civilizacijama, na različitim delovima Zemaljske kugle ljudi su došli na istu ideju – pokretanje plovila snagom vetra. Ova primena se održala kroz mnoge vekove, sve do početka dvadesetog veka.

Prva ozbiljna primena vazduha kao pogonske energije u današnjem smislu reči nalazi se kod vetrenjače koja se koristila za različite namene kao što su mlinovi, pumpe za vodu i slično.

Razvojem turbomašina i klipnih mašina počinje i korišćenje vazduha ne samo pod malim pritiscima, već i primena vazduha pod većim pritiskom kao i primena i razvoj komponenata kod kojih se koriste različite tečnosti pod vrlo velikim pritiskom. Uporedo sa razvojem hidrauličkih i pneumatskih komponenata razvijaju se hidraulički i pneumatski mehanizmi tj. Mehanizmi koji kao pogon, a vrlo često i za izvršne organe, koriste hidrauličke i pneumatske komponente.

1.2. Važnost za današnju industriju

Iako je uvreženo mišljenje da su električni motori različitih vrsta i primenjenih tehnologija, kao i motori sa unutrašnjim sagorevanjem različitih vrsta osnovna pogonska sredstva, može se danas konstatovati da podjednaku važnost u današnjoj industriji imaju hidraulički, a naročito pneumatski mehanizmi.

U savremenim industrijskim zemljama koristi se potrošnja pneumatskih komponenata kako pokazatelj uspešnosti privrede. Dok god je potrošnja pneumatskih komponenata stabilna, dotle je i stabilna industrijska proizvodnja. Recesiju u privredi nepogrešivo najavljuje pad potrošnje pneumatskih komponenata. Isto tako, porast potrošnje pneumatskih komponenata najavljuje porast industrijske proizvodnje. Ova najava se događa pre nego što se oseti promena bilo kog drugog parametra koji govori o uspešnosti privrede. Ovo najbolje govori o važnosti primene hidrauličkih i pneumatskih mehanizama u savremenoj industriji.

1.3. Oblasti primene

Može se reći da danas skoro da i nema oblasti u industriji u kojoj se ne primenjuju hidraulički i pneumatski mehanizmi. – od teške industrije i energetike do prehrambene industrije. Primenu su našli čak i u svemirskoj tehnologiji.

Pneumatika se smatra vrlo čistom tehnologijom. Ona je posebno pogodna za primenu u prehrambenoj, farmaceutskoj kao i različitim vrstama procesne industrije. U eksplozivnim i opasnim sredinama hidraulički i pneumatski mehanizmi su nezamenljivi.

Dve su osnovne razlike između hidrauličkih i pneumatskih mehanizama. Ove razlike ujedno definišu i oblasti primene. Čine i prednosti i mane ovih mehanizama.

Str. 3

Page 4: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Prva osnovna razlika je sam medijum koji se koristi. Fluidi koji se koriste kod hidraulike nisu ekološki. U slučaju kvara ili havarije drastično i agresivno zagađuju sredinu u kojoj se nalaze. U Evropskoj uniji je zabranjena primena ovih mehanizama u prehrambenoj i farmaceutskoj industriji. Kod nas se izbegava njeno korišćenje gde god je to moguće.

Prednost hidrauličkih mehanizama je u ogromnim silama koje mogu da ostvare. Mana je mala brzina koju ovakvi izvršni organi mogu da ostvare.

Pneumatski mehanizmi na standardnim industrijskim pritiscima ostvaruju mnogo manje sile, ali zato ostvaruju i mnogo veće brzine. Smanjena sila nije krucijalna mana jer i pored toga oblast primene je jako široka.

Str. 4

Page 5: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Hidraulički i pneumatski mehanizmi i instalacije

2. Način rada i različite koncepcije pneumatskih i hidrauličkih cilindara

Osnovni, grubi, šematski prikaz konstrukcije pneumatskog cilindra prikazan je na slici 2-1.

Sl. 2-1

Glavni elementi koji se ovde mogu prepoznati su cev pneumatskog cilindra 1, prednji poklopac 2, zadnji poklopac 3, klip 4, i klipnjača 5. Na ovom šematskom prikazu pneumatskog cilindra nije prikazan zaptivni materijal.

Rad cilindra se ostvaruje tako što se vazduh pod pritiskom dovodi na priključak 6 pa se formiranjem sile pritiska na klipu 4 pokreće klip sa klipnjačom prema prednjem poklopcu cilindra. Po postizanju krajnjeg položaja, ukidanjem dovoda vazduha na priključku 6 i dovođenjem vazduha pod pritiskom na priključak 7, klip sa klipnjačom se vraća u početni položaj. Da bi se sve ovo moglo ostvariti potrebno je i nešto zaptivnog materijala koji ne dozvoljava prestrujavanje vazduha sa jedne na drugu stranu klipa, kao i izlazak vazduha u atmosferu između klipnjače i prednjeg poklopca. Na slici 2-2 su šematski prikazane manžetne 1 na klipu.

Sl. 2-2

Kao što se vidi na slici za svaki smer kretanja klipa koristi se posebna manžetna ili usna na jednostrukoj manžetni.

Str. 5

Page 6: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

1 Sl. 2-3

U prednjem poklopcu pneumatskog cilindra (slika 2-3) nalazi se prstenasta zaptivka 1 koja ne dozvoljava da vazduh pod pritiskom između klipnjače i prednjeg poklopca istekne u atmosferu. Ovo je vrlo često istovremeno i čistač površine klipnjače. U nekim konstrukcijama čistač se u prednji poklopac cilindra postavlja kao poseban prsten.

Na slici 2-1 se mogu uočiti kanali 8 i 10 kao i nastavci na klipu 9 i 11. Kanali su snabdeveni i prigušnim ventilom kojim se može podešavati njihov poprečni presek, a time i protok vazduha kroz njih. Svrha ovih elemenata je prigušenje brzine tj. sile kojom klip udara u prednji odnosno zadnji poklopac. Posredno, ovim elementima se podešava intenzitet inercijalnih sila koje se javljaju u krajnjim položajima klipa. Ovo funkcioniše na sledeći način. Posmatrajmo kretanje klipa prema prednjem poklopcu (radni hod). Uočićete da pred kraj ovog hoda nastavak 9 ulazi u rupu 12 istog prečnika stvarajući vazdušni jastuk koji se prazni kroz kanal 8. Podešavanjem preseka ovog kanala podešava se brzina pražnjenja vazdušnog jastuka tj. veće ili manje usporenje klipa, odnosno intenzitet inercijalne sile.

U kretanju ka zadnjem poklopcu (povratni hod) koristi se identična tehnika uz pomoć kanala 10, nastavka 11 i rupe 13.

Ova tehnika iz konstruktivnih razloga ima efekta samo kada je hod cilindra veći od 50mm. Kod malih brzina kretanja klipa ovo takođe ne daje rezultate.

Pneumatski simbol gore opisanog cilindra je:

Ovakav cilindar naziva se cilindar dvostrukog dejstva. Cilindar kome se u radnom hodu dovodi vazduh pod pritiskom (vazduh koji se nalazi ispred klipa ističe kroz otvor na prednjem poklopcu u atmosferu), a povratni hod se ostvaruje oprugom naziva se cilindar jednosmernog dejstva. Pneumatski simbol je sledeći:

Str. 6

Page 7: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Hidraulički i pneumatski mehanizmi i instalacije

Kao što se već iz simbola vidi, kod ovakvih cilindara ne postoji mogućnost prigušenja na kraju hoda.

Sile koje pneumatski cilindri dvostrukog dejstva ostvaruju zavise od prečnika klipa i pritiska vazduha. U radnom i povratnom hodu sile se razlikuju, jer klipnjača smanjuje površinu na koju deluje vazduh pod pritiskom. Proizvođači daju obe ove sile izračunate prema standardnom industrijskom pritisku vazduha od 6 bar.

Kod cilindra jednosmernog dejstva sila u radnom hodu je manja od one koju ostvaruje cilindar dvostrukog dejstva istog prečnika klipa jer klip mora i da sabije oprugu koja se nalazi ispred njega.

Brzina klipa u toku kretanja cilindra dvosmernog dejstva može se podešavati. Za ovo se koriste uređaji pod nazivom prigušno – nepovratni ventili. Njihov simbol je sledeći:

Oni se mogu koristiti na dva načina: tako što se prigušuje protok vazduha koji se dovodi u cilindar ili tako što se prigušuje protok vazduha koji ističe iz cilindra. Ovo drugo nikako ne treba pomešati sa prigušenjem na kraju hoda.

Prva tehnika se izvodi postavljanjem prigušno - nepovratnih ventila na sledeći način:

Str. 7

Page 8: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Ovaj nekad preovlađujući metod se danas ne preporučuje jer se mnogo bolja regulacija brzine postiže drugom metodom koje se izvodi postavljanjem prigušno – nepovratnih ventila na sledeći način:

Treba voditi računa da se na ovaj način ne dobija neka garantovana brzina, već ovo prevashodno služi da se dinamika kretanja cilindra koliko toliko prilagodi potrebnoj dinamici tehnološkog procesa koji ostvarujemo.

Kod cilindara jednosmernog dejstva moguća je samo prva metodologija i to u radnom hodu klipa.

Kod klasičnih tehnika regulacije brzine kretanja pneumatskog cilindra može se postići maksimalna brzina do 2m/s. Posebnim elektronskim sistemima se ova brzina može povećati do 10m/s.

Male brzine su takođe neugodne za rad pneumatskog cilindra. Kod malih brzina se može pojaviti tzv. „Stick – Slip“ efekat tj. efekat neravnomernog kretanja cilindra, trzajućeg kretanja. Za sprečavanje ovog efekta koriste se posebni zaptivni materijali i posebna sredstva za podmazivanje.

Poslednji desetak godina sve je veća primena i sve su veće mogućnosti cilindara bez klipnjače (slika 2-4).

1

Sl. 2-4

Str. 8

Page 9: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Hidraulički i pneumatski mehanizmi i instalacije

Kod ovih cilindara se umesto klipnjače koristi klizač 1 (slika 2-4).

1

2

Sl. 2-5

Ovaj klizač 1 (slika 2-5) se vezuje za klip 2 na različite načine.

Jedan od načina je veza klipa i klizača uz pomoć permanentnog magneta. Kod ovakve vrste cilindara se strogo mora voditi računa o maksimalnoj dozvoljenoj sili jer prekoračenje te sile izaziva raskidanje veze klipa i klizača koja se najčešće ne može ponovo uspostaviti.

Drugi način veze klizača i klipa je uz pomoć čelične ili gumene trake koja se provlači između mehanički povezanog klipa i klizača. Ova traka je razapeta između 2 poklopca cilindra i zaptiva prorez kroz koji se kreće mehanički spoj klipa i klizača.

Ova konstrukcija jako pouzdano radi. Koristi se u vrlo različitim aplikacijama. Danas se sve češće koristi za sisteme za manipulaciju različitim vrstama materijala. Vrlo često nalaze primenu kod uređaja za paletizaciju i sl.

Pneumatski cilindri izvedeni su na različite načine: sa okruglim ili pravougaonim cevima, klipovima koji su kružnog oblika ili klipovima koji su pravougaonog ili elipsastog oblika čime je onemogućeno okretanje klipnjače.

Kod automatizovanih sistema sa pneumatskim izvršnim organima vrlo je važno da se zna kada je klip u jednom od svojih krajnjih položaja. Zbog ovoga se u klip ugrađuje prsten od permanentnog magneta koji omogućava beskontaktno aktiviranje senzora krajnjih položaja koji rade na bazi rid relea (Reed Relay). Rid rele je električni element (slika 2-6) koji se sastoji od staklene cevčice iz koje je izvučen vazduh.

Deaktiviran Aktiviran

Sl. 2-6

U ovu cevčicu su umetnuti žičani kontakti koji se sastavljaju pod dejstvom permanentnog magneta i daju potreban signal. Za primenu ove tehnike neophodno je cevi pneumatskog

Str. 9

Page 10: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

cilindra budu izrađene od nemagnetičnog materijala. Ovo je kod savremenih cilindara i slučaj. Izrađuju se od aluminijumskih vučenih profila ili nerđajućih čelika.

Hidraulički cilindar koristi vrlo sličnu tehnologiju. Umesto vazduha koristi se nestišljiv fluid – ulje. Prigušenje na kraju hoda je nemoguće, ali zbog smanjene brzine to i nije neophodno. Zbog ovoga je i konstrukcija hidrauličkog cilindra nešto jednostavnija. Sile koje ovi cilindri ostvaruju su mnogostruko veće od sila kod pneumatskih cilindara jer se ovde radi o pritisku od nekoliko stotina bara.

Str. 10

Page 11: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Hidraulički i pneumatski mehanizmi i instalacije

3. Pneumatski i hidraulički razvodnici

3.1. Namena

Kao što je u prethodnom poglavlju pokazano, cilindri različitih tipova su izvršni organi u pneumatskim i hidrauličkim mehanizmima. Oni sami po sebi nisu u stanju da ostvare sopstveno kretanje. Zato je potreban razvodnik koji će u pravom trenutku na odgovarajući priključak na cilindru dovesti vazduh ili ulje pod pritiskom.

Str. 11

Page 12: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

3.2. Podela razvodnika

3.2.1. Podela razvodnika po funkciji Funkcije koje razvodnici mogu da ostvare su mnogobrojne. One se karakterišu brojem priključaka koje razvodnik ima i brojem položaja koje može da ostvari. Broj mogućih varijanti kod savremenih razvodnika je jako veliki, pa će ovde biti data podela samo najčešće upotrebljavanih razvodnika.

Prvo nekoliko reči o označavanju funkcije razvodnika. Opši oblik oznake je:

RR/PP gde RR predstavlja broj priključaka na razvodniku, a PP broj položaja koje može da ostvari. Na primer najčešće upotrebljavani razvodnik ima oznaku funkcije 5/2 što znači da na sebi ima 5 priključaka i može da ostvari 2 položaja. Ono što se u praksi najčešće koristi su sledeći ventili:

a. 2/2 b. 3/2 c. 4/2 d. 5/2 e. 4/3 f. 5/3

i tome slično.

3.2.2. Podela razvodnika po načinu aktiviranja Razvodnici se mogu aktivirati na nekoliko načina:

a. Mehanički b. Ručno c. Pneumatski d. Elektromagnetski

Razvodnike sa mehaničkim aktiviranjem aktiviraju neki elementi mehanizama u koje su ugrađeni. Ručno aktiviranje se naravno obavlja dejstvom prsta, šakom ili nogom na razvodnik. O pneumatskom i elektromagnetskom aktiviranju razvodnika biće reči kada se bude pokazivao način rada razvodnika.

Str. 12

Page 13: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Hidraulički i pneumatski mehanizmi i instalacije

Razvodnike još možemo deliti i na monostabilne i bistabilne.

Monostabilni razvodnici se aktiviraju samo na jednom mestu. Po aktiviranju razvodnik promeni položaj, a odmah po deaktiviranju se sam vraća u početni položaj. Bistabilni razvodnici se aktiviraju na dva mesta. Po aktiviranju na jednom mestu razvodnik menja svoj položaj i zadržava ga i po isključenju aktiviranja. U ovom položaju ostaje sve dok se ne aktivira na drugom mestu kada se vraća u početni položaj i zadržava ga do aktiviranja na prvom mestu. Ponovljeno aktiviranje na istom mestu ne izaziva nikakve promene. Zbog ovog „pamćenja“ položaja u kome se trenutno nalazi, ovi razvodnici se još nazivaju i memorijski razvodnici.

Zašto je potrebno ovoliko različitih načina aktiviranja? Radi se, sa jedne strane, o širokoj paleti različitih primena, a sa druge strane o različitim uslovima rada i sredinama u kojima se može naći ventil. Na primer, u eksplozivnim i agresivnim sredinama je praktično

Str. 13

Page 14: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

nemoguće koristiti elektromagnetsko aktiviranje razvodnika zbog mogućih eksplozija. U ovim slučajevima je primena pneumatskog razvodnika sa pneumatskim aktiviranjem nezamenljiva.

3.3. Način rada razvodnika

Način rada razvodnika biće pokazan na jednom od najčešće korišćenih razvodnika – 5/2 razvodnik, elektromagnetski aktiviran (slika 3-1). Ovako konstruktivno izveden razvodnik naziva se „šiber“ razvodnik.

Sl. 3-1

Na donjem delu slike 3-1 prikazan je simbol ovog razvodnika na kojem su brojevima od 1 do 5 označeni priključci. Na priključak 14 se dovodi pomoćni vazduh koji služi za ostvarivanje prebacivanja iz jednog u drugi položaj. Ovo može biti i interno povezano sa radnim vazduhom pod pritiskom. Takođe se mogu videti i dva polja (levo i desno) koji prikazuju dva položaja koje razvodnik može da zauzme. Sa leve strane simbola je šematski prikazana opruga koja vraća razvodnik u početni položaj po prestanku aktiviranja. Sa desne strane se nalazi simbol za elektromagnetsko aktiviranje i pomoćno ručno aktiviranje razvodnika. Priključci 2 i 4 služe najčešće za povezivanje na dva priključka na cilindru za pokretanje u radnom ili povratnom hodu. Priključak 1 služi za dovod vazduha pod pritiskom. Priključci 3 i 5 služe za vezu sa atmosferom priključaka 2 i 4 kada se ne koriste. Posmatrajmo sada način rada.

Na slici 3-1 prikazan je razvodnika kada nije aktiviran. Aktivno je levo polje na simbolu. Vazduh pod pritiskom protiče od priključka 1 ka priključku 2 (tamno plavo polje na preseku razvodnika), a priključak 4 je vezan za atmosferu preko priključka 5 (svetlo plavo polje na preseku razvodnika). Priključak 14 je zatvoren kotvom elektromagneta (desna strana na preseku razvodnika).

Na slici 3-2 je prikazan razvodnik u aktiviranom stanju. Na simbolu razvodnika se vidi da je aktivirano drugo polje – drugi položaj. Kotva elektromagneta je otvorila put pomoćnom

Str. 14

Page 15: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Hidraulički i pneumatski mehanizmi i instalacije

vazduhu (žuto polje na preseku razvodnika) koji svojom silom pritiska pomera šiber ventila na levu stranu ostvarujući sada vezu priključaka 1 i 4 (tamno plavo polje na preseku razvodnika), a priključak 2 je vezan za atmosferu preko priključka 3 (svetlo plavo polje na preseku razvodnika).

Čim se isključi elektromagnetno aktiviranje razvodnika opruga sa leve strane šibera vraća ga u početni položaj i razvodnik ima ponovo funkciju kao na slici 3-1.

Ovaj način rada je isti za sve načine aktiviranja razvodnika. Kod pneumatski aktiviranog razvodnika kotva magneta se pretvara u mali pneumatski cilindar koja pod dejstvom vazduha otvara i zatvara priključak 14. Kod mehanički ili ručno aktiviranih razvodnika

Sl. 3-2

ova kotva se povlači mehanički ili ručno.

Ne vezano za način aktiviranja razvodnika koji imaju ostale funkcije način rada i pripadajući simboli dati su u sledećoj tabeli:

Funkcija razvodnika Simbol Opis

2/2

Ova vrsta razvodnika predstavlja pneumatski prekidač. Kada je aktiviran ovaj razvodnik propušta vazduh pod pritiskom kroz jedini izlazni priključak 2. Kada nije aktiviran razvodnik prekida dovod vazduha.

3/2

Ovaj razvodnik u aktiviranom stanju propušta vazduh pod pritiskom prema jedinom izlaznom priključku 2. Kada nije aktiviran izlazni priključak povezan je sa atmosferom.

4/2

Kada nije aktiviran aktivno je desno polje na simbolu tj. vazduh pod pritiskom od napojnog priključka 1 ide ka priključku 2, dok je priključak 4 povezan sa atmosferom preko priključka 3. Kada je razvodnik aktiviran aktivno je

Str. 15

Page 16: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

levo polje na simbolu tj. vazduh pod pritiskom teče od napojnog priključka 1 ka priključku 4, a priključak 2 je povezan sa atmosferom preko priključka 3. Ovaj razvodnik je jako sličan razvodniku sa funkcijom 5/2. Razlika je što oba izlazna priključka 2 i 4 imaju isti priključak za vezu sa atmosferom – 3.

4/3

Razvodnik sa ovom funkcijom ima tri položaja i dva mesta aktiviranja. Kada nije aktiviran ni na jednom mestu aktivno je srednje polje tj oba izlazna priključka su povezana sa atmosferom. Kada se razvodnik aktivira na jednom mestu prelazi u desno polje gde je jedan izlazni priključak povezan sa napojnim priključkom, a drugi sa atmosferom. Kada se mesto aktiviranja promeni razvodnik zauzima suprotno stanje (levo polje). Ovaj razvodnik je sličan razvodniku 5/3 samo što ima zajednički priključak za vezu sa atmosferom.

5/2

Kada nije aktiviran aktivno je desno polje na simbolu tj. vazduh pod pritiskom od napojnog priključka ide ka priključku 2, dok je priključak 4 povezan sa atmosferom preko priključka 5. Kada je razvodnik aktiviran aktivno je levo polje na simbolu tj. vazduh pod pritiskom teče od napojnog priključka ka priključku 4, a priključak 2 je povezan sa atmosferom preko priključka 3. Ovaj razvodnik je jako sličan razvodniku sa funkcijom 4/2. Razlika je što izlazni priključci 2 i 4 imaju razdvojene priključke za vezu sa atmosferom – 3 i 5.

5/3

Razvodnik sa ovom funkcijom ima tri položaja i dva mesta aktiviranja. Kada nije aktiviran ni na jednom mestu aktivno je srednje polje tj oba izlazna priključka su pod zaostalim pritiskom. Kada se razvodnik aktivira na jednom mestu prelazi u desno polje gde je jedan izlazni priključak povezan sa napojnim priključkom, a drugi sa atmosferom. Kada se mesto aktiviranja promeni razvodnik zauzima suprotno stanje (levo polje). Ovaj razvodnik je sličan razvodniku 4/3 samo što ima razdvojene priključke za vezu sa atmosferom.

5/3

Razvodnik sa ovom funkcijom ima tri položaja i dva mesta aktiviranja. Kada nije aktiviran ni na jednom mestu aktivno je srednje polje tj oba izlazna priključka su u vezi sa napojnim priključkom. Kada se razvodnik aktivira na jednom mestu prelazi u desno polje gde je jedan izlazni priključak povezan sa napojnim priključkom, a drugi sa atmosferom. Kada se mesto aktiviranja promeni razvodnik zauzima suprotno stanje (levo polje). Ovaj razvodnik je sličan prethodnom razvodniku 5/3 samo što se razlikuje srednji položaj.

Str. 16

Page 17: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Hidraulički i pneumatski mehanizmi i instalacije

3.4. Povezivanje većeg broja razvodnika

Po pravilu se u pneumatskim instalacijama nalazi veći broj izvršnih organa, a samim time i veći broj razvodnika. Ugradnja i povezivanje pojedinačnih razvodnika može biti složen zadatak koji nije jednostavno ostvariti ni u tehničkom ni u estetskom smislu reči. Zbog o ovoga su razvijene tehnike ugradnje i povezivanja grupa ventila.

3.4.1. Baterijska montaža Baterijska montaža razvodnika odnosi se na razvodnike 3/2, 4/2 i 5/2. Prvi način je takav da omogućava zajednički dovod vazduha pod pritiskom (priključak 1). Svi ostali priključci se koriste odvojeno, direktno sa razvodnika. Ovo je prikazano na slici 3-3.

Sl. 3-3

Kao što se vidi na slici baterija razvodnika ove vrste je monolitna grupa koja sa kao takva ugrađuje u mašinu. Instalacija je preglednija i lakša za održavanje.

Str. 17

Page 18: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Sl. 3-4

Druga vrsta baterijske montaže namenjena je ventilima 4/2 i 5/2. Ona objedinjuje ne samo napajanje vazduhom pod pritiskom već i sve priključke za vezu sa atmosferom. Ova vrsta baterijske montaže prikazana je na slici 3-4. Ona drastično pojednostavljuje ugradnju i povezivanje razvodnika u odnosu na prvi tip baterijske montaže.

3.4.2. Ventilska ostrva Ventilska ostrva su takođe način povezivanja većeg broja razvodnika. Ovde se takođe radi o najčešće upotrebljavanim razvodnicima 3/2, 5/2 i 5/3, monostabilnim ili bistabilnim, električno aktiviranim. U ovom slučaju se traženi razvodnici dobijaju spojeni na matičnu ploču. Koja obezbeđuje zajedničko napajanje vazduhom pod pritiskom i zajedničko povezivanje sa atmosferom. Ali ne samo to. Ovde se koristi i zajedničko napajanje električnom energijom. Svi elektromagneti za aktiviranje razvodnika su već u matičnoj ploči povezani, a kontakti za aktiviranje su izvedeni na konektor ili višežilni kabl koji samo treba povezati na električni deo instalacije. Izlazni priključci za povezivanje na izvršne organe (cilindre) su izvedeni sa jedne, lako dostupne, strane i već su snabdeveni priključcima za priključenje pneumatskih creva. Postoji mnogo različitih tipova ventilskih ostrva u zavisnosti od složenosti, funkcije koju ostvaruju, sredine u kojoj rade itd. Neko od tih tipova su prikazani na slici 3-5.

Str. 18

Page 19: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Hidraulički i pneumatski mehanizmi i instalacije

Sl. 3-5

Pogledajmo nekoliko tipova ventilskih ostrva.

Na slici 3-6 prikazano je ventilsko ostrvo namenjeno malim instalacijama. Moguće je povezati do 8 razvodnika. Može se koristiti samo jedan pritisak i jedna veličina razvodnika. Sam konstruktor može ga konfigurisati prema svojim potrebama.

Sl. 3-6

Na sledećoj slici 3-7 je prikazano jako slično ventilsko ostrvo.

Str. 19

Page 20: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Sl. 3-7

Principijelno, ovo ventilsko ostrvo se ne razlikuje puno od ventilskog ostrva na sl. 3-6, jedino što je moguće upotrebiti do 16 razvodnika.

Sl. 3-8

Ventilsko ostrvo istog tipa kao što je ostrvo na slici 3-6, prikazano je na slici 3-8, ali namenjeno posebnoj primeni. Radi se o ventilskom ostrvu koje je namenjeno prehrambenoj i farmaceutskoj industriji. Može se prati vodom, parom ili hemikalijama za pranje i dezinfekciju. Sami razvodnici su specifičnog oblika da bi se izbegla mesta na kojima se može zadržavati nečistoća.

Na slici 3-9 prikazano je ventilsko ostrvo sa minijaturnim razvodnicima.

Str. 20

Page 21: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Hidraulički i pneumatski mehanizmi i instalacije

Sl. 3-9

Ono što je do nedavno bilo nezamislivo za mašinstvo, posebno za pneumatske sisteme, i bilo rezervisano isključivo za elektronske i električne sisteme su razvodnici koji mogu raditi brzinama i do 120Hz. Ventilsko ostrvo sačinjeno od takvih razvodnika prikazano je na slici 3-10.

Sl. 3-10

Po stanju današnje tehnologije u ovoj oblasti, vrh tehnike su inteligentna ventilska ostrva. Jedno od mnogih tipova ovih ventilskih ostrva prikazano je na slici 3-11.

Kod ovoga ventilskog ostrva se sa desne strane mogu videti razvodnici. Mogu se, u zavisnosti od primene koristiti tri veličine razvodnika. Različite zone pritisaka za grupe ventila su takođe moguće.

Str. 21

Page 22: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Sl. 3-11

Sa leve strane ventilskog ostrva se nalazi PLC (Programabilni Logički Kontroler). Do njega se nalazi ulazno/izlazna komunikacija na koju se mogu povezati senzori krajnjih položaja ili neki drugi neophodni za automatizaciju datog uređaja. Elektromagneti za aktiviranje razvodnika su interno povezani sa PLC – om. Nije potrebno nikakvo dodatno povezivanje. PLC je po pravilu snabdeven serijskom komunikacijom, tako da se direktno mogu povezivati različiti komandni uređaji. Takođe, PLC ima mogućnost da sadrži komunikacionu elektroniku za priključenje na različite industrijske mreže. Umrežavanjem više ventilskih ostrva, komandnih uređaja, nadzornih računara itd. mogu se formirati jako složeni upravljački sistemi.

Str. 22

Page 23: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Hidraulički i pneumatski mehanizmi i instalacije

4. Proizvodnja i priprema vazduha pod pritiskom

Za razliku od hidrauličkih instalacija gde se medijum pod pritiskom proizvodi relativno jednostavno uz pomoć pumpi i priprema samo prolaskom kroz filter, proizvodnja i priprema vazduha pod pritiskom nije jednostavna. Proizvodnja vazduha pod pritiskom se vrši najčešće centralizovano, a priprema se vrši u dve faze – centralizovano na mestu proizvodnje vazduha pod pritiskom i lokalno na mestu potrošnje vazduha pod pritiskom.

4.1. Proizvodnja vazduha pod pritiskom

Kao što je već rečeno vazduh pod pritiskom se najčešće u fabričkim postrojenjima proizvodi centralno u kompresorskim stanicama pomoću različitih vrsta kompresora. Najčešće se koriste klipni, vijčani, uljni, bezuljni itd. kompresori. Oni fabričkim postrojenjima isporučuju vazduh pod pritiskom od 6 – 12 bar u zavisnosti od kompresora i vrste fabričkog postrojenja. O kompresorima će biti više reči u drugim predmetima pa se ovde nećemo dalje zadržavati.

4.2. Priprema vazduha pod pritiskom

Vazduh pod pritiskom koji proizvodi kompresor smešta se u rezervoar u kome se kontroliše ostvareni pritisak. U ovom rezervoaru se u zavisnosti od vrste kompresora i kvaliteta vazduha u okolini po pravilu nalaze različite vrste nečistoća i vlaga ili voda, a kod određenih vrsta kompresora i manje ili veće količine ulja.

Nečistoće u vazduhu pod pritiskom mogu mehanički oštetiti zaptivni materijal i određene konstruktivne elemente pneumatskih komponenti koje imamo u instalaciji.

Ulje pogubno deluje na zaptivni materijal jer ulje hemijski razara materijal od koga su zaptivke urađene.

Vodeni kondenzat koji se često nalazi u pneumatskim instalacijama potiče iz atmosferske vlage i tokom termodinamičkih procesa u kompresoru može se kondenzovati. Transport vazduha pod pritiskom od kompresorske stanice do mesta potrošnje takođe može biti uzrok stvaranja kondenzata, pogotovo u zimskim uslovima.

Vlagu koja se nalazi u vazduhu pod pritiskom upija zaptivni materijal koji se koristi u pneumatskim komponentama, hemijski vezuje pa ona trajno ostaje u tom materijalu. Posledica ovoga je da zaptivke nabreknu tj. postepeno menjaju dimenzije sve dok potpuno ne onemoguće rad pneumatske komponente u koju su ugrađene. Zbog svega ovoga priprema i razvod vazduha pod pritiskom je od krucijalnog značaja za funkcionisanje pneumatskih instalacija.

4.2.1. Priprema vazduha na mestu proizvodnje Na mestu proizvodnje se vazduh pod pritiskom priprema na sledeći način:

− tako što se filtrira kroz mehaničke filtere radi uklanjanja mehaničkih nečistoća, − tako što se posebnim filterima uklanja ulje i

Str. 23

Page 24: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

− tako što se propušta kroz različite vrste sušača radi uklanjanja kondenzata.

Sve ovo vrlo često nije dovoljno, pa određena količina nepoželjnih sadržaja napusti kompresorsku stanicu krene u fabričku instalaciju. Pre nego što stigne do mesta potrošnje imamo još mogućnosti da uklonimo nepoželjne sadržaje.

Treba voditi računa da se cevovod od kompresorske stanice do fabričkog postrojenja ne postavlja po otvorenom prostoru bez izolacije, jer se u zimskim uslovima usled velikih temperaturski promena povećava količina kondenzovane vlage.

Cevovod u fabričkom postrojenju treba postaviti sa takvim nagibima da se kondenzat i ulje mogu skupljati na, za to određenim mestima koja se mogu povremeno ručno ili automatski prazniti.

Ako se o svemu ovome vodi računa može se količina nepoželjnih sadržaja svesti na količinu koju lokalna priprema vazduha može da ukloni.

4.2.2. Lokalna priprema vazduha Lokalna priprema vazduha se radi uvek. Čak i kada je vazduh čist, neophodno je da se reguliše njegov pritisak. Za ovu namenu se koriste posebni uređaji koji se najopštije nazivaju pripremne grupe (Slika 4-1).

Sl. 4-1

Ovi uređaji se poput ventilskog ostrva najčešće mogu konfigurisati tj. potpuno i vrlo fleksibilno prilagoditi potrebama pneumatskog mehanizma. Njihovim korišćenjem se može dobiti običan industrijski vazduh, ali se takođe može dobiti i vazduh koji može doći u dodir sa prehrambenim ili čak sa farmaceutskim proizvodima.

U okviru pripremne grupe mogu se naći mnogobrojni uređaji. Prikazaćemo neke od najčešće korišćenih.

Na početku svake pripremne grupe se, po pravilu, nalazi slavina za upuštanje vazduha u instalaciju. Ove slavine mogu biti ručne (slika 4-2), električne (slika 4-3) i slavine za postepeno upuštanje i ispuštanje vazduha iz instalacije (slika 4-4).

Str. 24

Page 25: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Hidraulički i pneumatski mehanizmi i instalacije

Sl. 4-2 Sl. 4-3

Sl. 4-4

Slavine na slici 4-2 i 4-3 su u stvari 3/2 ventili sa ručnim, odnosno elektromagnetnim aktiviranjem. Služe da upuste vazduh pod pritiskom u instalaciju, odnosno da u deaktiviranom stanju ispuste vazduh iz instalacije, a dovod vazduha blokiraju.

Slavina za postepeno upuštanje i ispuštanje vazduha iz instalacije, prikazana na slici 4-4, služi za postepeno postizanje radnog pritiska u instalaciji da bi se sprečilo naglo, nekontrolisano kretanje pneumatskih cilindara pri uključenju mašine odnosno instalacije.

Simboli slavina su takođe dati na slikama.

Nakon slavine obavezno se postavlja filter regulator sa odvajačem kondenzata (slika 4-5).

Str. 25

Page 26: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Na gornjem delu ovog uređaja se nalazi točak čijim se okretanjem podešava radni pritisak u instalaciji.

Sl. 4-5

On se može i očitati na ugrađenom manometru. U srednjem delu uređaja se nalazi filter koji uklanja mehaničke nečistoće iz vazduha pod pritiskom. Najčešće se koriste filteri od 40μm i 5μm. U donjem delu uređaja se nalazi posuda za prikupljanje kondenzata na čijem se dnu nalazi ventil za ručno ili automatsko ispuštanje kondenzata. Simbol ovog uređaja je dat na slici.

Sl. 4-6

Kod novijih pneumatskih komponenti nije potrebno zauljivati vazduh pod pritiskom jer su komponente već u proizvodnji podmazane posebnim mastima koje traju tokom radnog

Str. 26

Page 27: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Hidraulički i pneumatski mehanizmi i instalacije

veka komponente. Kod starijih komponenti ovo nije slučaj, pa je za njihovo dobro funkcionisanje neophodno zauljivati vazduh pomoću pneumatskog zauljivača (slika 4-6). Na donjem delu ovog uređaja se nalazi posuda za ulje, a na gornjem se nalazi kapaljka koja u podesivim vremenskim intervalima ubacuje po kap ulja u struju vazduha. Kod ovog podešavanja treba strogo voditi računa da se ne ubaci prevelika količina ulja jer će to dovesti do prljanja instalacije i komponenti što je takođe štetno.

Takođe se mora voditi računa o mestu na kome će se postaviti pripremna grupa sa zauljivačem jer kapljica ulja može da se kreće sa vazduhom najdalje do 4m. Nakon toga se lepi na zid cevovoda gde takođe može biti štetna jer se za nju lepe preostale količine nečistoća.

U konfiguraciju pripremne grupe se, u zavisnosti od potrebe, mogu ugraditi i fini filteri od 1μm ili 0,01μm. Takodje se mogu ugraditi ugljeni filteri za uklanjanje mirisa iz vazduha pod pritiskom. Ovo je naročito važno za prehrambenu i farmaceutsku industriju.

Kod upotrebe finih filtera treba voditi računa o tome da se sa povećanjem finoće filtera drastično smanjuje i protok kroz njega, pa postoji opasnost da kapacitet pripremne grupe bude manji nego što je za instalaciju potrebno.

Vrlo često se u konfiguraciju pripremnih grupa uključuju i uređaji za kontrolu veličine pritiska. Ovi uređaji mogu biti jako jednostavni, da daju samo informaciju o postojanju vazduha pod pritiskom, ili da daju kompletnu informaciju o promeni i veličini pritiska u digitalnom ili analognom obliku.

Ukoliko je potrebno dodatno sušenje vazduha na mestu potrošnje, u pripremnu grupu se može ugraditi i membranski sušač vazduha (slika 4-7).

Sl. 4-7 Sl. 4-8

U slučaju veće količine vlage, može se upotrebiti i eksterni adsorbcioni susač (slika 4-8) koji uz pomoć hemijskih sredstava (silica gel) uklanja vlagu.

Str. 27

Page 28: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Dosta često se događa da je iz različitih razloga potrebno lokalno povećati pritisak iznad vrednosti koju daje kompresor. Za ovo se može iskoristi pojačavač (Booster) pritiska (slika 4-9).

Sl. 4-9

Ovaj uređaj može podići pritisak i do 50% u odnosu na ulazni pritisak.

Str. 28

Page 29: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Hidraulički i pneumatski mehanizmi i instalacije

5. Simboli u hidraulici i pneumatici

Sem napred navedenih simbola, u hidrauličkim i pneumatskim šemama se najčešće koriste simboli prikazani u sledećim tabelama.

Najčešće korišćeni simboli za pneumatske cilindre:

1.

Pneumatski cilindar

2.

Pneumatski cilindar sa prolaznom klipnjačom

3.

Pneumatski cilindar s prigušenjem na kraju hoda

4.

Pneumatski cilindar s prigušenjem na kraju hoda i prolaznom klipnjačom

5.

Pneumatski cilindar s podesivim prigušenjem na kraju hoda

6.

Pneumatski cilindar s podesivim prigušenjem na kraju hoda i prolaznom klipnjačom

7.

Pneumatski cilindar s prigušenjem na kraju hoda i očitavanjem položaja klipa

8.

Pneumatski cilindar s prolaznom klipnjačom, prigušenjem na kraju hoda i očitavanjem položaja klipa

9.

Pneumatski cilindar s podesivim prigušenjem na kraju hoda i očitavanjem položaja klipa

10.

Pneumatski cilindar s prolaznom klipnjačom, podesivim prigušenjem na kraju hoda i očitavanjem položaja klipa

Str. 29

Page 30: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

11.

Cilindar bez klipnjače s prigušenjem na kraju hoda i očitavanjem položaja klipa

12.

Cilindar bez klipnjače s podesivim prigušenjem na kraju hoda i očitavanjem položaja klipa

13.

Zakretni cilindar

14.

Dvoklipni cilindar s prigušenjem na kraju hoda i očitavanjem položaja klipa

15.

Tandem cilindar s prigušenjem na kraju hoda i očitavanjem položaja klipa

16.

Pneumatski cilindar s prigušenjem na kraju hoda, očitavanjem položaja klipa i bez obrtanja klipnjače

Simboli za način aktiviranja razvodnika:

17.

Ručno aktiviranje

18.

Ručno aktiviranje sa zaustavljanjem

19.

Mehaničko aktiviranje

20.

Elektromagnetsko aktiviranje

21.

Primer kombinacije različitih načina aktiviranja: Elektromagnetsko sa pomoćnim ručnim aktiviranjem

22.

Opruga za vraćanje u početni položaj

23.

Upotreba pomoćnog vazduha za aktiviranje

Str. 30

Page 31: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Hidraulički i pneumatski mehanizmi i instalacije

Kombinacijom gore navedenih simbola se može dobiti simbol za svaki način aktiviranja nekog razvodnika. Pneumatsko aktiviranje ili pneumatska opruga se označava tako što se jednostavno na mestu dejstva doda strelica koja je povezana sa nekim izvorom vazduha.

Najčešće korišćeni simboli za pripremu vazduha pod pritiskom:

24.

Regulator pritiska

25.

Filter sa odvajačem kondenzata

26.

Filter sa automatskim odvajačem kondenzata

27.

Zauljivač

28.

Adsorpcioni sušač

29.

Manometar

30.

Napajanje vazduhom pod pritiskom (kompresor)

31.

Pojačavač pritiska (booster)

32.

Filter regulator sa manometrom

Str. 31

Page 32: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

33. Filter regulator sa manometrom i zauljivačem

Slaganjem ovih osnovnih simbola jedan do drugog može se dobiti bilo koja vrsta uređaja za pripremu vazduha pod pritiskom.

Najčešće korišćeni simboli pomoćne i logičke elemente:

34.

Prigušni ventil

35.

Nepovratni ventil

36.

Prigušno nepovratni ventil

37.

Upravljani nepovratni ventil

38.

Prigušivač buke

39.

Prigušivač buke sa prigušnim ventilom

40.

Brzoispusni ventil

Str. 32

Page 33: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Hidraulički i pneumatski mehanizmi i instalacije

41.

Indikator pritiska

42.

„i“ ventil

43.

„ili“ ventil

Za razliku od pneumatskih instalacija, hidrauličke instalacije predstavljaju zatvoreni sistem. Hidraulička tečnost se u normalnom radu ne izbacuje iz instalacije već cirkuliše uz pomoć pumpe visokog pritiska iz rezervoara kroz razvodnike i izvršne organe nazad do rezervoara. Ovo znači, da podsetimo, da u hidrauličkim instalacijama nema odušaka već se iskorišćena hidraulička tečnost mora prikupiti i vratiti u rezervoar.

Str. 33

Page 34: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Str. 34

Page 35: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Hidraulički i pneumatski mehanizmi i instalacije

6. Proporcionalna tehnika

Tipičan proporcionalni ventil prikazan je na sledećoj slici:

Sl. 6-1

Proporcionalni ventili predstavljaju elektropneumatske pretvarače – analogni električni signal se pretvara u pneumatski signal. U industriji se koriste dva standardna industrijska analogna električna signala – 0 – 10V i 4 – 20mA. Prvi navedeni industrijski standard se koristi relativno malo, jer ga je moguće s pouzdanošću koristiti u elektromagnetski slabo agresivnim sredinama. Drugi navedeni industrijski standard se sve više koristi jer je otporniji na elektromagnetske smetnje.

Proporcionalni ventili se prave u dve osnovne verzije:

− proporcionalni ventili protoka

− proporcionalni ventili pritiska.

6.1. Proporcionalni ventili protoka

Proporcionalni ventil protoka je elektropneumatski pretvarač koji standardni industrijski električni signal pretvara u srazmerni protok vazduha.

Str. 35

Page 36: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Sl. 6-2

Na slici 6-2 Prikazana je zavisnost protoka vazduha na izlazu iz proporcionalnog ventila od oba standardna analogna industrijska signala. Vidi se na slici da pri naponu od 5V odnosno pri struji od 12mA nema protoka kroz proporcionalni ventil. Kako napon pada ispod 5V, odnosno struja ispod 12mA, tako se povećava protok na jednom izlazu proporcionalnog ventila i za 0V dostiže maksimum. Kada se napon povećava iznad 5V odnosno struja iznad 12mA, protok se povećava, ali sada na drugom izlazu proporcionalnog ventila. Maksimalni protok na ovom izlazu ventila se dobija pri naponu od 10V, odnosno od 20mA.

Poprečni presek ovog ventila može se videti na sledećoj slici. Tu se takođe mogu videti i osnovni konstruktivni detalji proporcionalnog ventila protoka.

Sl. 6-3

Na slici 6 – 3 je sa 1 označeno kućište ventila, sa 2 šiber, a sa 3 elektromagnet sa pripadajućom elektronikom. Može se primetiti da se mehanički deo proporcionalnog ventila ne razlikuje od klasičnog ventila sa funkcijom 5/2. Funkcionalnu razliku čini elektromagnet čija kotva se kontinualno kreće i pozicionira u različite položaje povlačeći za sobom šiber ventila.

Ovakvi ventili se najčešće koriste u tehnici pozicioniranja u kojoj je neophodno pneumatski izvršni organ dovesti odgovarajućom brzinom i ubrzanjem u zahtevani

Str. 36

Page 37: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Hidraulički i pneumatski mehanizmi i instalacije

položaj. Primenom ovih ventila se, zbog mogućnosti uticaja na ubrzanje i usporenje,može povećati maksimalna brzina pneumatskog izvršnog organa i na taj način prosečna brzina podići sa 2m/s na 10m/s.

Sl. 6-4

Na slici 6 – 4 su grafički prikazane mogućnosti kod regulacije ubrzanja i usporenja pneumatskog cilindra. Na slici 6 – 5 se može videti kakvi se efekti kod regulacije kretanja pneumatskog cilindra mogu postići.

Sl. 6-5

Kriva označena sa B pokazuje kretanje cilindra što se tiče brzine kod upotrebe klasičnog razvodnika. Kriva označena sa A samo grubo prikazuje mogućnosti proporcionalnog ventila u regulaciji kretanja pneumatskog cilindra.

6.1.1. Pozicioniranje Kao što je napred rečeno, osnovna namena proporcionalnih ventila protoka je za pozicioniranje. Instalacija se za ove potrebe konfiguriše onako kako je prikazano na sledećoj slici. Na slici 6 – 6 se pozicionira cilindar bez klipnjače 8 sa ugrađenim enkoderom 2(digitalni senzor položaja). Ovaj senzor može biti i eksterni što je prikazano na donjem delu slike, takođe pozicija 2.

Str. 37

Page 38: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Sl. 6-6

Pneumatski deo proporcionalnog ventila protoka 4 je vezan za pneumatski cilindar crevima 3. Enkoder 2 je vezan za upravljački uređaj 1, kao i električni deo proporcionalnog ventila. Upravljački uređaj u sebi sadrži informacije o pozicijama i dinamici kretanja do svake pozicije.

Kada je potrebno istovremeno upravljati sa više ovakvih pneumatskih pogona tj. vršiti pozicioniranje u prostoru, koristi se drugačiji upravljački uređaj, ali je u osnovi princip potpuno isti sl 6 – 7.

Str. 38

Page 39: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Hidraulički i pneumatski mehanizmi i instalacije

Sl. 6-7

6.2. Proporcionalni ventili pritiska

Proporcionalni ventil pritiska se suštinski razlikuje od proporcionalnog ventila protoka. On je u stvari vrlo prefinjen električno upravljani regulator pritiska.

Sl. 6-8

Nekoliko tipičnih proporcionalnih ventila pritiska prikazano je na slici 6 – 8.

Promenom vrednosti nekog od standardnih analognih industrijskih signala od minimalne do maksimalne vrednosti, na izlazu proporcionalnog ventila pritiska se dobija pritisak koji se u linearnoj zavisnosti menja od 0 do neke unapred zadate maksimalne vrednosti.

Str. 39

Page 40: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Str. 40

Page 41: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Hidraulički i pneumatski mehanizmi i instalacije

7. Vakuumska tehnika

U savremenoj automatizaciji proizvodnje vakuumska tehnika zauzima sve značajnije mesto. Razlog za to su sve veće mogućnosti ove tehnike i sve manja cena komponenata koje se ovde upotrebljavaju. U izradi različitih vrsta manipulatora, paletizatora i sličnih uređaja, pored pneumatskih hvatača (Gripera) sve češće se upotrebljavaju vakuumski uređaji za prihvatanje i držanje različitih predmeta.

7.1. Proizvodnja vakuuma

Vakuum se danas može proizvesti na dva načina – vakuumskom pumpom i ejektorskim aparatom.

O načinu rada vakuumske pumpe ovde neće biti reči, jer se ona prikazuje u drugim predmetima. Princip rada ejektorskog aparata biće pokazan na sledećoj slici.

Sl. 7-1

Princip koji se koristi kod ovih aparata je Venturijev princip. Na slici 7 – 1 dat je šematski prikaz konstrukcije vakuumskog ejektorskog aparata. Osnovni element je Lavalova mlaznica obeležena sa 1. Vazduh pod standardnim industrijskim pritiskom uvodi se sa leve strane u Lavalovu mlaznicu. Osnovna funkcija ove mlaznice je da poveća brzinu struje vazduha. Na izlazu iz Lavalove mlaznice struja vazduha ima brzinu koja je vrlo bliska, a nekad čak i veća od brzine zvuka. Ova brza struja vazduha se prihvata profilisanom cevčicom obeleženom sa 2. Ceo ovaj sistem je izolovan od atmosfere zaptivnim materijalom 3. Struja vazduha koja se kreće velikom brzinom između Lavalove mlaznice i prihvatne cevčice povlači sa sobom vazduh iz okolnog prostora (prostora između Lavalove maznice i prihvatne cevčice) stvarajući na taj način u tom prostoru podpritisak tj. vakuum. Na tom mestu se postavlja priključak koji služi za povezivanje sa prostorom koji treba vakuumirati. Prihvatna profilisana cevčica ima ulogu da svojim

Str. 41

Page 42: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

povećanim presekom u odnosu na Lavalovu mlaznicu smanji brzinu struje vazduha. Ovo je neophodno jer struja vazduha kod ovih brzina stvara izuzetno veliku buku. Zbog ovoga se na izlazu iz vakuumskog aparata obavezno postavlja i prigušivač buke.

Sl. 7-2

Na slici 7 – 2 je prikazan diagram koji pokazuje da se maksimalne vrednosti vakuuma postižu na pritiscima vazduha između 5 i 6 bar. Takođe se može videti da su i vrednosti podpritiska vazduha izuzetno velike (do -0,85 bar).

Sl. 7-3

Veličina vakuuma se može regulisati postavljanjem prigušnog ventila na ulazu ili izlazu iz vakuumskog aparata tj. smanjivanjem protoka vazduha kroz aparat.

Kapacitet vakuumskog aparata, odnosno količina vazduha koji aparat može da evakuiše iz okolnog prostora prikazan je na slici 7 – 3. Kao što se vidi sa ove slike ova količina vazduha može biti do 70 l/min. Ovolika količina vazduha govori o širokim mogućnostima primene ovakvih aparata. Tipičan izgled savremenih vakuumskih aparata prikazan je na sledećoj slici.

Str. 42

Page 43: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Hidraulički i pneumatski mehanizmi i instalacije

Sl. 7-4

Simbol vakuumskog ejektorskog aparata je:

Često se mogu naći kombinovani uređaji koji u sebi sadrže i razvodnik za uključenje vazduha za vakuumski aparat. Kada je potrebno skratiti vreme nestajanja vakuuma po isključenju aparata, često se ugrađuje i mali rezervoar vazduha koji sadržaj ispušta u vakuumirani prostor i na taj način ubrzava obaranje vakuuma. Takav uređaj i njegov simbol prikazani su na sledećoj slici.

Sl. 7-5

Str. 43

Page 44: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

7.2. Pribor u vakuumskoj tehnici

Osnovni pribor u vakuumskoj tehnici su elementi za prihvatanje predmeta odnosno vakuumske sisaljke. Neke od njih sa elementima za pričvršćivanje su prikazane na sledećoj slici.

Sl. 7-6

Kao što se vidi sisaljke mogu biti vrlo različitih oblika i načinjenene su od različitih materijala, a u zavisnosti od namene i površine koju treba da prihvate. Tipičan sistem sisaljki prikazan je na sledećoj slici.

Str. 44

Page 45: Hidraulicki i Pneumatski Mehanizmi i Instalacije

Hidraulički i pneumatski mehanizmi i instalacije

Str. 45

Sl. 7-7

Ovakvi sistemi se koriste za prihvatanje, podizanje, premeštanje različitih predmeta. Tereti kojima se na ovakav način može manipulisati mogu biti jako veliki. Opasnost od spadanja tereta sa sisaljki je velika. Čak i kada je težina predmeta mala otpuštanje jedne sisaljke izazvalo bi otpuštanje svih sisaljki u sistemu. Zbog toga se koriste sigurnosni ventili koji trenutno zatvaraju vod sisaljke koja više ne drži predmet i omogućavaju da preostale sisaljke obave svoj zadatak. Sigurnosni ventil i njegov simbol prikazani su na sledećoj slici.

Sl. 7-8