Xsadsad Copy (autosaved) [304039]
PROIECT DE DIPLOMĂ
Îndrumător proiect/[anonimizat].dr.ing. Dache Cristinel Radu
Prof.dr.ing. Baroiu Nicușor
Absolvent: [anonimizat]
2017
SPECIALIZAREA: [anonimizat].dr.ing. Dache Cristinel Radu
Prof.dr.ing. Baroiu Nicușor
Absolvent: [anonimizat]
2017
Anexa 1
Nr. _____/__________________
Aprobat,
Decan
DOMNULE DECAN
Subsemnata/Subsemnatul, _______________________________________________________________________, absolventă/absolvent a/[anonimizat], [anonimizat], domeniul __________________________________, specializarea (licență/master) ______________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________, promoția ______________, [anonimizat]/disertație sesiunea _________________________________________________.
Am ales proiectul de diplomă/lucrarea de disertație cu titlul _________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________sub îndrumarea ___________________________________________________________________________.
Am citit cu atenție REGULAMENTUL DE ÎNTOCMIRE A PROIECTELOR DE DIPLOMĂ ȘI LUCRĂRILOR DE DISERTAȚIE și l-am respectat integral.
Data: __________________________ Semnătura ____________________________
Viza îndrumătorului proiectului/coordonatorului lucrării__________________________
Viza Directorului de departament ce coordonează programul __________________
Anexa 2
DECLARAȚIE
Subsemnata (ul), _________________________________________________________ absolventă/absolvent a/[anonimizat], [anonimizat] “Dunărea de Jos” [anonimizat] ____________________, specializare _____________________________________________________________________________________________________________, declar pe proprie răspundere că proiectul de diplomă/lucrarea de disertație cu titlul „________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________”este elaborat/elaborată de mine și nu a mai fost prezentat/prezentată niciodată la o altă facultate sau instituție de învățământ superior din țară sau străinătate. [anonimizat], [anonimizat]/lucrare, cu respectarea regulilor de evitare a plagiatului.
“Plagiatul: [anonimizat], procedurilor, tehnologiilor, [anonimizat], prezentându-le drept creație proprie.”
Am luat la cunoștință că prezentarea unui/unei proiect/lucrări plagiate va conduce la anularea diplomei de licență/master.
Data: ________________ Semnătura ____________________________
Anexa 3
ACORD PRIVIND TRANSFERUL REZULTATELOR PROIECTULUI DE DIPLOMĂ/LUCRĂRII DE DISERTAȚIE
Subsemnata (ul), _________________________________________________________, absolventă/absolvent a/al Facultății de Automatică, Calculatoare, Inginerie Electrică și Electronică, din cadrul Universității “Dunărea de Jos” din Galați, promoția _______________________, specializare _____________________________________________________________________________________________________________,
(NU) SUNT DE ACORD * să cedez rezultatele software și hardware – aferente proiectului de diplomă/lucrării de disertație – în favoarea Facultății de Automatică, Calculatoare, Inginerie Electrică și Electronică, din cadrul Universității “Dunărea de Jos” din Galați, pentru creșterea dotării materiale a facultății și în folosul exclusiv al studenților.
Proiectul/lucrarea conține următoarele:
Partea hardware compusă din:
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Partea software compusă din:
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Data: ________________ Semnătura ____________________________
Notă:
* Se taie (bifează), după caz
Rezumat
În vederea susținerii licenței am elaborat o lucrare cu titlul Proiectarea Acționărilor Electropneumatice din Componența unei Stații de Sortare Automate și evoluții posibile. Mi-am ales să abordez această temă deoarece majoritatea stațiilor de sortare cu produse de balastieră pot fi actualizate cu sistem electropneumatic, stațiile fiind prezente în majoritatea statelor continentelor.
În ultimele decenii termenul de automatizare se găsește, în lucrările de specialitate, fapt care m-a făcut să-mi doresc să aprofundez domeniul, dar mi-a oferit și posibilitatea unei minime explicitări a acestui concept.
Lucrarea este structurată în 5 capitole. Primul capitol este intitulat Structura stației automate de sortare prezintă fluxul tehnologic al stației, elemente componente ale sistemelor de fabricație și configurația și funcționarea stației de sortare în general.
În al doilea capitol: Structura schemelor electropneumatice de acționare și automatizare. Aspecte teoretice și practice am evidențiat schemă bloc, am vorbit despre elementele componente ale actionarii pneumatice iar spre final am realizat tipurile de calcule necesare pe partea de pneumatică.
În al treilea capitol intitulat Analiză acționării pneumatice din structura stației automate de sortare am prezentat schemele de principiu atât cu comandă electropneumatică, cât și cea cu comandă electrică. De asemenea am mai prezentat tot aici și schema de principiu și alegerea elementelor componente. Tot aici am mai adăugat și alegerea: (și verificarea) cilindrilor, distribuitoarelor și rezistențelor pneumatice.
În capitolul numărul patru intutilat Scheme de forță și comandă pentru stația electropneumatică de sortare am evidențiat totalitatea schemelor atât pe partea de putere cât și pe partea de comandă. Fiecare schemă având propria sa exlicatie în josul ei.
Consider că mi-am atins toate obiectivele de cercetare propuse ințial legate de elaborarea lucrării și să aduc o contribuție la înțelegerea termenului de automatizare cu sisteme electropneumatice. Cred că lucrarea este de interes pentru studierea mediului de automatizare, dar totodată lasă deschisă oportunitatea dezoltării în continuare a acestui domeniu, doarece aceasta devenind fluid,flexibil, în care sunt posibile tot felul de construcții, de organizări și reorganizări, în funcție de noi tipuri de automatizări.
CUPRINS
Introducere………………………………………………………………………………………………………………………………………..1
Capitolul 1: Structura stației automate de sortare……………………………………………………………………4
1.1 Elemente componente ale sistemelor de fabricație………………………………………………4
1.2 Configurația și funcționarea stației de sortare……………………………………………………….4
Capitolul 2: Structura schemelor electropneumatice de acționare și automatizare………..7
2.1 Schema structurală bloc a sistemului de acționare electropneumatic……………..7
2.2 Elemente componente ale acționării pneumatice…………………………………………………9
2.2.1. Calculul de alegere și verificare a cilindrilor pneumatici…………………10
2.2.2. Calculul și verificarea distribuitoarelor pneumatice…………………………17
2.2.3. Calculul și verificarea rezistențelor pneumatice………………………………..19
2.2.4. Calculul și verificarea supapelor pneumatice……………………………………..20
Capitolul 3: Analiza acționării pneumatice din structura stației automate de sortare…..23
3.1 Schema pneumatică de principiu a acționării pneumatice din componența stației automate de sortare………………………………………………………………………………………………………….23
3.1.1 Schema de principiu cu comandă electrică…………………………………………..23
3.1.2 Schema de principiu cu comandă electropneumatică……………………….25
3.1.3 Senzori pneumatici cu prag de presiune……………………………………………….28
3.2 Alegerea elementelor componente ale acționării pneumatice din componenta stației…………………………………………………………………………………………………………………………………………………31
3.2.1 Alegerea și verificarea cilindrilor pneumatici……………………………………..31
3.2.2 Alegerea distribuitoarelor pneumatice…………………………………………………39
3.2.3 Alegerea rezistențelor pneumatice………………………………………………………..41
Capitolul 4: Scheme de forță și comandă pentru stația electropneumatică de sortare….44
Capitolul 5: Concluzii…………………………………………………………………………………………………………………….59
Bibliografie………………………………………………………………………………………………………………………………………60
LISTA FIGURILOR
Fig. 1.1 Fluxul tehnologic al stației de sortare……………………………………………………………………………5
Fig. 2.1 Schema structurală a unui sistem electropneumatic………………………………………………….7
Fig. 3.1 Schema de principiu a acționării pneumatice……………………………………………………………24
Fig. 3.2 Simbolul grafic al interfeței electropneumatice………………………………………………………..25
Fig. 3.3 Schema de principiu a blocului de interfață electropneumatică……………………………26
Fig. 3.4 Schema de legături electrice a modulelor…………………………………………………………………..27
Fig . 3.5 Diferite moduri de conectare pentru comanda cilindrilor pneumatici……………….28
Fig. 3.6 Conectarea interfeței 4/2 – bistabil la un cilindru pneumatic……………………………….29
Fig. 3.7 Captor cu prag de presiune……………………………………………………………………………………………29
Fig. 3.8 Explicativă pentru principiul de funcționare al senzorului…………………………………….29
Fig. 3.9 Varianta modulară a schemei de principiu a acționării…………………………………………..30
Fig. 3.10 Schema de calcul pentru forțele din reazem……………………………………………………………33
Fig. 3.11 Reprezentarea variației randamentului în funcție de diametrul alezajului……..34
Fig. 3.12 Nomogramă pentru stabilirea alezajului………………………………………………………………….37
Fig. 3.13 Distribuitor pneumatic cu trei poziții de funcționare……………………………………………39
Fig. 3.14 Distribuitor cu două poziții de funcționare și trei orificii…………………………………….39
Fig. 3.15 Distribuitor cu două poziții de funcționare și două orificii………………………………….39
Fig. 3.16 Schema de comandă secvențială a acționării pneumatice a stației de sortare..42
Fig. 4.1.1 Schemă Forță S1 1…………………………………………………………………………………………………………44
Fig. 4.1.2 Schemă Forță S1 2…………………………………………………………………………………………………………45
Fig. 4.1.3 Schemă Forță S1 3…………………………………………………………………………………………………………46
Fig. 4.1.4 Schemă Comandă S1 1…………………………………………………………………………………………………47
Fig. 4.1.5 Schemă Comandă S1 2…………………………………………………………………………………………………48
Fig. 4.1.6 Schemă Forță S2 1…………………………………………………………………………………………………………49
Fig. 4.1.7 Schemă Forță S2 2…………………………………………………………………………………………………………50
Fig. 4.1.8 Schemă Forță S2 3…………………………………………………………………………………………………………51
Fig. 4.1.9 Schemă Comandă S2 1…………………………………………………………………………………………………52
Fig. 4.2.1 Schemă Comandă S2 2…………………………………………………………………………………………………53
Fig. 4.2.2 Schemă Forță S3 1…………………………………………………………………………………………………………54
Fig. 4.2.3 Schemă Forță S3 2…………………………………………………………………………………………………………55
Fig. 4.2.4 Schemă Forță S3 3…………………………………………………………………………………………………………56
Fig. 4.2.5 Schemă Comandă S3 1…………………………………………………………………………………………………57
Fig. 4.2.6 Schemă Comandă S3 2…………………………………………………………………………………………………58
LISTA TABELELOR
Tabelul 1.1 Reprezentativ……………………………………………………………………………………………………………….6
Tabelul 3.1 Prezentarea valorilor orietative ale lațimii Ba …………………………………………………..32
Tabelul 32. Cilindrii……………………………………………………………………………………………………………………….38
Tabelul 3.3 Dechiderea Nominală ……………………………………………………………………………………………. 40
Introducere
Lucrarea „ Automatizarea unei stații de sortare cu sistem electropneumatic”, are ca scop prezentarea etapelor care stau la baza proiectării unei scheme de acționare electropneumatică, de la faza de întocmire a caietului de sarcini, până la cea de elaborare a unei structuri de comandă în variantă clasică – scheme de comandă cu contacte și relee, sau a calculatoarelor de proces. Procesul propriu zis – acela de sortare automată după anumite dimensiuni standard.
În acest scop proiectul este structurat pe 5 capitole, în capitolul inițial fiind făcută o succintă prezentare a elementelor componente ale sistemului de fabricație și indicându-se totodată pe baza informațiilor culese din literatura de specialitate – domeniile de utilizare, diferite structuri și nivele de organizare și conducere, precum și organizarea fluxului de materiale și de informații vehiculat între subsistemele componente.
În lumina acestei idei este abordată și structura stației electropneumatice de sortare care face obiectul lucrării de față, aceasta fiind integrată și regăsindu-se în aceeași topologie, sau în variante diferite în numeroase configurații ale liniilor de transfer. În toate aceste cazuri, procesul este organizat în jurul unui subsistem de transport – care imprimă principala caracteristică întregii structuri – și a unui subsistem ce conține elemente de transfer al produselor între unitățile sistemului, alcătuit fie din elemente de execuție electrice, fie, de foarte multe ori – din elemente ale acționărilor electropneumatice.
Din punct de vedere al elementelor componente, precum și al modului de funcționare, stația poate fi considerată un sistem în care se desfășoară atât activități secvențiale, cât și activități paralele și concurente. Funcțional, aceasta realizează separarea după dimensiune a 5 tipuri de produse și sunt transferate fiecare în câte un depozit specific cu ajutorul sistemelor de benzi transportoare. Sistemul include o bandă transportoare pentru alimentarea cu produse și 5 benzi de evacuare. Astfel, din punct de vedere al subsistemelor componente, se poate spune fără rezerve că stația de sortare este un sistem electromecanic, având ca subsisteme distincte: sisteme de acționare electrică, sisteme de acționare pneumatică, un sistem senzorial, prin care informațiile referitoare la starea sistemului sunt transmise sistemului de comandă și sistemul de comandă propriu – zis.
Pornind de la această configurație, capitolul următor (Cap.2) se referă la prezentarea unei variante generale a schemei structurale a unei acționări de tip electropneumatic, urmată de prescripțiile de alegere și verificare a elementelor componente.
Conexiunile între blocurile de elemente funcționale se fac prin circuite pneumatice realizate interior, în plăci de conectare sau exterior, cu tuburi sau conducte cuplate prin nipluri și racorduri. Ele realizează fluxul energetic, atât la nivelul execuției, cât și al comenzii conform schemei pneumatice de acționare, respectiv a funcției logice de conducere automată.
În conformitate cu această structură, pentru stația de sortare electropneumatică de au fost propuse două variante: una realizată cu un număr redus de componente, dar cu funcționalitate complexă, în care elementele de execuție sunt comandate prin intermediul distribuitoarelor cu comandă electrică, iar cealaltă, la care participă elemente modulare de acționare strict pneumatică, cu o structură mai complexă și un număr sporit de elemente.
În prima variantă, în Cap.3 este prezentată schema de principiu a acționării cu comandă electrică, apoi o variantă în care comenzile distribuitoarelor au fost înlocuite cu comenzi pneumatice, deoarece există destul de multe situații în care, în locul comenzii electrice se utilizează o combinație de comenzi electropneumatice. Astfel, distribuitoarele sunt comandate pneumatic, prin intermediul unor blocuri de interfață electropneumatică, iar senzorii de poziție aferenți cilindrilor pot fi senzori magnetici sau senzori pneumatici, cu membrană, sau de tip fluidic, fără piese în mișcare.
Blocurile de interfață electropneumatică sunt, în esență, minidistribuitoare cu acțiune discretă, cu comandă electrică, cu două poziții de funcționare, care lucrează ca monostabile sau bistabile. Simbolul grafic utilizat în schemele circuitelor pune în evidență modalitatea de conectare și principiul de funcționare.
Prin folosirea elementelor modulare prezentate, in special a interfețelor electropneumatice în combinație cu distribuitoarele cu comandă pneumatică, pentru acționarea elementelor de execuție din componenta stației de sortare se poate întocmi o nouă variantă a schemei.
Apoi, în conformitate cu metodologia prezentată în capitolul 2, pe seama relațiilor de dimensionare a elementelor de execuție pneumatice întâlnite în literatura de specialitate, am determinat principalele caracteristici ale acestora și am ales variantele tipizate din cataloage ale firmei Telemecanique.
De asemenea, s-au ales distribuitoarele pneumatice și elementele de reglaj al vitezei, filele de catalog ale acestora regăsindu-se în proiect, la acest capitol.În finalul capitolului este propusă o variantă de realizare a unei scheme de comandă cu contacte și relee, care urmărește secvențele de lucru conținute în scenariul de funcționare al stației.
În capitolul 4 am prezentat realizarea completă a tuturor atât a schemelor comandă cât și a schemelor de putere. Stația funcționează pe baza 3 panouri electrice, fiecare panou având atât propriile sale scheme electrice cât și cele pneumatice – electropneumatice.
De asemenea, în capitolul 5 este prezentată concluzia ce a fost trasă după ce stația de sortare a fost îmbunătățită cu sistem electropneumatic.
CAPITOLUL 1: STRUCTURA STAȚIEI AUTOMATE DE SORTARE
1.1 Elemente componente ale sistemelor de fabricație
Atunci când se urmărește ridicarea gradului de automatizare în domeniul fabricației de produse în serie mică și mijlocie, trebuie asigurat un compromis între două deziderate contradictorii: flexibilitate înaltă a utilajelor și productivitate mare. Una din soluțiile tot mai des vehiculate este aceea a conceptului de sistem flexibil de fabricație, care beneficiază de o automatizare flexibilă.
Prin automatizare flexibilă se înțelege, îndeosebi automatizarea proceselor de producție în scopul dezvoltării și producerii reperelor tehnice cu o evoluție dinamică, în sensul modificărilor, îmbunătățirilor, adaptărilor rapide la cerințele tehnico -funcționale moderne. Pe de altă parte, tehnica de producție automatizată flexibil cuprinde mașini cu comandă numerică (CN), roboți industriali și sisteme de fabricație integrate pe diferite generații și tehnică informațională: microcalculatoare, calculatoare personale, calculatoare de proces, terminale de manipulare a bazei de date și tehnici de comunicație.
Căile care pot asigura o flexibilitate reală tehnicii de automatizare – atât în sensul cuplării la instalațiile tehnologice modularizate, reconfigurabile, multifuncționale, cât și în scopul realizării cerințelor de utilizare, constau din:
– discretizarea prin tratare numerică a achiziției și prelucrării informațiilor;
– structurarea ierarhizată a sistemelor cu o tot mai mare descentralizare a funcțiilor;
– siguranța sporită în funcționarea componentelor, cât și a întregului sistem, prin utilizarea diagnozei on – line;
– utilizarea de interfețe performante între utilizator și subsistemele componente, etc.
Linii de transfer flexibile (LTF)
Acestea sunt proiectate pentru fabricația de serie mare iar fluxul de materiale se desfășoară în tacte, prin conectarea internă, secvențială, a unui număr sporit de mașini unelte. Spre deosebire de liniile de transfer convenționale, pe o LTF se pot prelucra un număr de piese diferite, cu alimentare simultană a punctelor de lucru. Interconectarea mașinilor nu este posibilă decât pentru un spectru limitat de piese și presupune precizarea perioadelor de tact pentru mașinile integrate în sistem.
1.2 Configurația și funcționarea stației de sortare
Stația automată de sortare poate fi considerată ca făcând parte dintr-o configurație complexă, de tip sistem de fabricație, la care caracterul flexibil este datorat, pe de parte structurii fizice propriu – zise și posibilității funcționării cu parametri variabili (în funcție de specificul sistemului general) , iar pe de altă parte – arhitecturilor de comandă care pot pilota sistemul, realizate fie în variante clasice (gen – schemă de comandă cu contacte și relee) , fie calculatoarul de proces.
Din punct de vedere al elementelor componente, precum și al modului de funcționare, stația poate fi considerată un sistem în care se desfășoară atât activități secvențiale, cât și activități paralele și concurente. Funcțional, aceasta realizează separarea după gabarit a sase tipuri de produse de diferite masuri, care intră în sistem dintr-un depozit central, într-o ordine aleatoare și sunt transferate fiecare în câte un depozit specific . Sistemul include o bandă transportoare pentru alimentarea cu produse , patru ciururi (CVS1, CVS2, CVN si CVR) și cinci benzi de evacuare (TB28, TB24, TB26, TB20 si TB22).
Figura 1.1 Fluxul tehnologic al stației de sortare
Produsul intră în stația de sortare, de acolo ciururile CVS 1, CVS2, CVN si CVR împarte produsul in 5 tipuri :
-Din CVS2 și CVS1 pleacă pe TB 28 sortul 0-4 mm.
-Din CVS1 pleacă pe banda transportoare TB24 până într-o cuvă, de acolo pleacă mai departe pe TB 25L iar apoi în TB 25S sortul de 8-16 mm. Tot din CVS1 mai pleacă si banda TB 26 cu sortul de 4-8 mm.
-Din CVN pleacă banda TB 20 până într-o cuvă, de acolo pleacă mai departe pe banda TB 21L iar apoi în TB 21S cu sortul de 25-63 mm.
-Din CVR pleacă banda TB 22 până într-o cuvă, de acolo pleacă mai departe pe banda TB23 scurt până în ciurul CV. Din ciurul CV pleacă 2 sorturi, unul pe direct cu sortul de 25-40 mm, iar celalalt sort pleacă pe banda TB23 lung cu sortul de 16-25 mm
Tabel reprezentativ 1.1
CAPITOLUL 2: STRUCTURA SCHEMELOR ELECTROPNEUMATICE DE ACȚIONARE ȘI AUTOMATIZARE
2.1. Schema structurală bloc a sistemului de acționare electropneumatică
Fig.2.1 Schema structurală a unui sistem electropneumatic
Cosoroabă V., Demetrescu Th. – Acționări pneumatice, Editura Tehnică, 1971, pag. 75;
Structura unui sistem electropneumatic, conține diferite tipuri de elemente cu următoarele funcții (Fig. 2.1):
– de pregătire și preparare a mediului pneumatic de lucru, elemente ce compun grupul de preparare a aerului: filtrul, regulatorul de presiune, ungătorul;
– de reglare și control a puterii pneumatice , prin control asupra debitului distribuitoare, supape de sens, rezistențe fixe și reglabile, regulatoare de debit și prin control asupra presiunii: supape de presiune cu funcții de descărcare pe atmosferă, de succesiune, de reglare discretă sau continuă a presiunii etc;
– de execuție , elemente motoare cu mișcare de translație de translație continuă, cilindrii pneumatici, sau pas cu pas, motoare liniare pas cu pas și elemente motoare cu mișcare de rotație continuă, motoare pneumatice, sau pas cu pas, motoare rotative pas cu pas ;
– de informare asupra stadiului de evoluție a elementelor de execuție și mecanismelor acționate, elemente informaționale de poziție în spațiu, senzori și limitatori de cursă pneumatici, senzori și traductori pneumatici de debit sau de presiune, relee pneumatice de timp;
– de conducere automată a elementelor fluidice de comandă, specifice sistemelor pneumatice de automatizare cu evoluții mai lente și sistemelor ce evoluează în medii agresive, improprii curentului electric, rezultând astfel sisteme unificate în energie pneumatică, atât la nivelul acționării cât și al comenzii;
– de îmbunătățire a funcționării elementelor auxiliare ca: elemente uscătoare de aer, de condens, acumulatoare pneumatice, amortizoare de zgomot la eșaparea în atmosferă, elemente de descărcare rapidă, butoane și piloți pneumatici etc.
Conexiunile între blocurile de elemente funcționale se fac prin circuite pneumatice realizate interior, în plăci de conectare sau exterior, cu tuburi sau conducte cuplate prin nipluri și racorduri. Ele realizează fluxul energetic, atât la nivelul execuției, cât și al comenzii conform schemei pneumatice de acționare, respectiv a funcției logice de conducere automată. În fig.2.1 elementele de reglare și control pot realiza un control multiplu a “i” parametrii de debit și “j” parametri de presiune necesari diverselor faze de la nivelul unuia sau a “k” elemente de execuție. Evoluția sistemului de acționare este urmărită prin “l” parametri care generează “m” informații. În cazul particular, al conducerii fluidice, aceste informații de intrare, prelucrate de sistemul de comandă generează “Cp” comenzi asupra elementelor de preparare a aerului, “Cn” comenzi asupra elementelor de reglare și control a puterii pneumatice și “Ce” comenzi asupra elementelor de execuție.
Componentele blocului de elemente auxiliare pot interveni în diverse puncte ale sistemului de acționare și au rol secundar în raport cu funcțiile de acționare pneumatică și cu eventuala funcție de comandă fluidică. Ele nu determină conexiuni specifice în structura schemei de acționare.
Redactarea tehnică a sistemelor de acționare pneumatică prin elementele sale de structură (componente) se face apelând la simbolurile elementelor pneumatice sau fluidice, conform normelor de reprezentare a lor .
Pentru stația de sortare automată, în conformitate cu schema de principiu a sa și pe baza structurii sistemului de acționare pneumatică se pot realiza mai multe variante de scheme de principiu.
2.2. Elementele componente ale acționării pneumatice;
prescripții de proiectare
Proiectarea elementelor unei acționari electropneumatice, constă în materializarea unei idei tehnice sau a unor cerințe impuse de utilizare pentru un anumit produs. În toată activitatea de proiectare se are în vedere rolul funcțional, de la care de fapt se pornește și în raport de care se orientează desfășurarea proiectării.
În general, etapele ce trebuie parcurse în desfășurarea proiectarii sunt:
– stabilirea de beneficiar sau proiectant, adesea în colaborare, a temei de proiectare cu precizarea tuturor caracteristicilor și performanțelor funcționale principale necesare;
– studiul tehnico-economic pentru justificarea necesității elementului de proiectat și apoi a soluției constructiv-funcționale adoptate pentru conceperea lui;
– elaborarea desenului de ansamblu;
– calculele dimensionale (justificative) ale mărimilor ce caracterizează geometria fiecărui reper component;
– elaborarea desenelor de execuție și stabilirea formei și structurii finale, a dimensiunilor de gabarit și a cotelor de prindere ale desenului de ansamblu.
Problemele specifice ce intervin în proiectarea elementelor electropneumatice se datorează mediului de lucru – aerul comprimat care este caracterizat de înalta compresibilitate și redusa vâscozitate. Ambii parametrii, dependenți de presiune și temperatură, implică precauțiuni atât în considerarea valorică a lor în calculele de proiectare, cât și în adoptarea soluțiilor constructive.
În acest sens, pentru proiectarea unor elemente electropneumatice, de nivel estimativ superior, trebuie avute în vedere:
– tendința creșterii presiunilor normale de lucru;
diminuarea sau reducerea totală a pierderilor de presiune puternic influențate de pătratul vitezelor de curgere ale aerului în condițiile în care presiunile nominale de lucru sunt totuși mici;
– diminuarea forțelor de acționare a elementelor sau echipamentelor mobile cu consecințe asupra creșterii frecvențelor de funcționare (scăderea timpilor de răspuns);
– creșterea durabilității pieselor cu frecare datorită mișcării relative existente între ele.
În corespondență cu particularitățile constructiv-funcționale ale elementelor electropneumatice se pot stabili câteva principii generale de proiectare. Acestea trebuie considerate simultan în proiectare, însă, în raport cu tipul elementului electropneumatic, cu rolul său funcțional, pot fi diferențiat implicate. Ca principii de proiectare se constituie:
– principiul pierderilor energetice minime;
– principiul gabaritului minim, al maximei miniaturizări;
– principiul elasticității funcționale-cu modificări minime elementul pneumatic să treacă dintr-un tip constructiv-funcțional în altul;
– principiul tipizării și normalizării raportat evident la întreaga structură a unui tip de element electropneumatic, uneori chiar între elemente de tipuri diferite;
– principiul parametrului funcțional determinat când, dintre parametrii funcționali, unul sau câțiva sunt necesari în mod deosebit în funcționarea elementului (raportul de amplificare, frecvența de lucru etc.).
Sunt de observat intercondiționările reciproce între aceste principii. Spre exemplu, primele două sunt direct dependente de principiul constructiv- funcțional de proiectare – continuitatea secțiunii de curgere.
2.2.1. Calculul de alegere și verificare a cilindrilor pneumatici
A. Calculul și verificarea cilindrilor pneumatici cu dublă acțiune
Parametrii tehnico-funcționali precizați, în general, de tema de proiectare sunt:
– forța necesară la tijă: unică – F[daN], sau diferită în raport cu sensul de mișcare – Fd, Fi [daN], forța pe cursa de ducere, respectiv pe cursa de întoarcere, (avans-revenire);
– cursa necesară: c [m];
– timpul maxim de realizare a cursei: tc [s];
– presiunea de alimentare posibilăla orificiile de alimentare – evacuare (de circuit): p [bar].
Dacă primii trei parametrii sunt impuși de mecanismul de acționat, presiunea de alimentare posibila la orificiile de circuit are valoarea:
(1)
unde: pR- presiunea utilă la rețeaua industrială de aer comprimat (de regulă, 6,8 sau 10 bar), pC – pierderile de presiune totală ca sumă a pierderilor de presiune lineare și locale pe elementele de circuit (conducte, tuburi, racorduri, ramificații, etc.), pE – pierderile de presiune totală, ca sumă a pierderilor de presiune pe elementele de reglare și control ale puterii pneumatice (drosele, distribuitoare, supape de sens, etc.) existente pe circuitele de alimentare ale cilindrului pneumatic.
a. Alegerea tipului constructiv-funcțional. În raport cu mecanismul acționat, prin prisma cerințelor de acționare și posibilităților de montare se adoptă soluția constructivă ce particularizează: montarea cilindrului pneumatic în structura mecanică și corelat cu aceasta, eventual soluția de asamblare cilindru-capace, etanșarea piston-cilindru și tija-capac, protecția tijei, frânarea, elementul în mișcare.
b.Calculul preliminar al diametrului pistonului DC și diametrul tijei- dC. Deoarece forța F trebuie sa fie asigurată la tijă, în condițiile în care în interiorul cilindrului pneumatic sunt forțe interne de frecare datorate elementelor de etanșare a ghidajelor, se apelează și se adoptă inițial randamentul cilindrului pneumatic: = 0.75…0.8. Randamente mai mici: = 0,75…0,8 le au microcilindrii – cilindrii cu alezajul nominal Dn 50 mm, iar randamente cu valori: = 0,8…0,95 cilindrii au DN 63 mm.
Cum diametrul pistonului, ce se identifică cu alezajul nominal, nu este încă determinat, se alege acoperitor valoarea randamentului în funcție de forța necesară la tijă:
=0,75 pentru: F 100 daN și – = 0,85 pentru: F 100 daN.
Este cunoscut că valoarea maximă a presiunii de lucru, în regim de curgere, este egală cu presiunea de alimentare diminuată de pierderea de presiune pe orificiul de circuit:
(2)
Rezultă astfel diametrul calculat al pistonului:
(3)
unde presiunea relativă – pl are valoarea de mai sus, în care se adoptă o pierdere de presiune maximă pe orificiul de circuit:.
Dacă forța la tijă F, de valoare unică, impusă prin tema de proiectare, trebuie asigurată și pe cursa de întoarcere, când se alimentează camera cu tijă Ct și suprafața încărcată cu presiune este:
(4)
atunci diametrul pistonului se calculează cu relația:
(5)
unde cu s-a notat coeficientul de grosime al tijei.
În baza datelor de catalog pentru cilindrii pneumatici produși de diferite firme și a celor standardizați, coeficientul se propune a avea valorile:
– pentru tije subțiri: = 1,06…1,1
– pentru tije groase: = 1,15…1,2 (în special la microcilindrii).
În aceste condiții, când proiectarea impune forța unică la tija – F, se calculează diametrul DC cu relația de dimensionare (5) și apoi diametrul tijei cu relația:
(6)
c.Stabilirea diametrului pistonului –D și diametrului tijei –d.
În raport cu valoarea calculată DC, diametrul pistonului D se stabilește la valoarea întreagă, imediat următoare, prevăzută în STAS 7233/78, ce conține gama alezajelor nominale. Conform acestui standard, valorile recomandate sunt:
D [mm] = (6); 8; 10; 12; 16; 20; 25; 32; 40; (45); 50; (55); 63; (70); (75); 80; (85); (90); 100; (110); (115); (120); 125; (130); (140); (145); (150); (152); 160; (180); 200; (220); (225); (250); (280); 320; (360); 400.
Valorile fară paranteze sunt cele preferate.
Stabilirea diametrului tijei- d se face procedând similar; în raport de diametrul calculat, se adoptă valoarea cea mai apropiată din șirul 1 (nepreferabil) sau 2 de valori nominalizate. Cele mai utilizate diametre de tijă în corespondență cu șirul de valori pentru diametrul pistonului – D,sunt:
d [mm] = 4; 6; (6.3); 8; 10; 12; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 70; 80; 90.
Stabilirea finala a diametrelor pistonului și tijei trebuie făcută și în corelație directă cu dimensiunile elementelor de etanșare standardizate ce se au în vedere spre a fi utilizate. Deci, o consultare a standardelor de elemente de etanșare este strict necesară.
În continuare se prezintă diametrele corespondente piston – tijă practicate (în general) la construcția cilindrilor pneumatici uzuali:
D [mm] = 10; 12; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 70;80;
d [mm] = 4; 6; 6; 8; 10; 12; (10); 16; (12); 20; (16); 20; (16); 20; 25; (20); 90; 100; 110; 125; 140; 160; 180; 200; 220; 250; 280; 320; 360; 400. (25); (25); (32); (32); (32); (40); (40); (40); (40); (50); (50); (50); (63); (63).
Valorile din paranteze corespund construcțiilor de cilindrii pneumatici standardizați în România.
d.Verificarea, eventual redimensionarea diametrului tijei
Diametrul tijei a fost stabilit din condiția ca în raport cu diametrul pistonului să asigure o suprafață încărcată de presiunea de lucru pp (uniform distribuită) ce ar dezvolta forța necesară de acționare. Nu se cunoaște însă cum se comportă tija în raport cu forța de care este solicitată.
La fel, nu se știe încă dacă forța rezultantă la tijă învinge forța nominală impusă – F; adică dacă randamentul real este mai mare sau cel puțin egal cu randamentul adoptat.
În contextul acestor forțe încă necalculate, un lucru este cert, în final cilindrul pneumatic va avea la tijă o forță utilă: Fu Fa (forța de acționare), dar tija va fi solicitată numai de Fa. Pentru a suplini corecțiile necesare asupra forței impuse la tijă F se va considera forța de acționare, deci implicit forța ce solicită tija, prin intermediul unui coeficient de corecție ( dinamic), conform relației :
Fa= (1,15…1,2) F. (7)
Calculul de rezistență al tijei devine în fond un calcul de verificare având determinat deja diametrul tijei-d. Atunci când diametrul nu satisface, se va proceda la majorarea lui la valori imediat superioare din șirul de valori normalizate. Dacă însă coeficienții de siguranță vor fi prea mari, se va opera în sensul micșorării lui.
1) Verificarea la solicitarea de întindere – compresiune se face calculând:
(8)
unde a este rezistența admisibilă la întindere-compresiune a materialului tijei.
2) Verificarea la flambaj. O forță de compresiune, având valoarea forței critice, poate provoca încovoierea unei bare provocând fenomenul de flambaj.
Cea mai frecventă soluție de utilizare a cilindrilor pneumatici este similară cazului fundamental de flambaj – bară articulată la ambele capete.
Forța critică de flambaj, în acest caz are expresia:
(9)
unde: l este o lungime de referință, constituită de ansamblul cilindru-tijă la cursa maximă (tija complet ieșită din cilindru), iar I este momentul de inerție al tijei:.
Prin intermediul lungimii de flambaj lf, forța critică de flambaj are forma generală (formula lui Euler):
(10)
În raport cu lungimea de flambaj din relația (10), pentru cazul fundamental de flambaj, lungimea l a cilindrului pneumatic este: l = lf. Această lungime de referință ramâne valabilă numai dacă, în tijă, solicitarea ce apare – efortul unitar critic de flambaj este:
(11)
și se produce în rezerva unui coeficient de siguranță la flambaj:
(12)
unde: este raza de inerție, iar este coeficientul de zveltețe.
Pentru această verificare se procedează în felul următor:
se calculează și se compară cu valoarea limita 0 care delimitează zona flambajului elastic de a celui plastic. Pentru tije din oțel: 0 = 100…105, pentru tije din alte materiale se calculează 0 cu relația (11) impunând valoarea (efortul unitar ce respectă proporționalitatea dată de legea lui Hooke).
dacă 0, deci tija este în domeniul flambajului elastic, se calculează cu formula lui Euler (10), forța critică de flambaj în care lungimea de flambaj lf are valorile stabilite în raport de cursa necesară c impusă prin tema de proiectare.
Cu forța critică de flambaj se determină, conform relației (12) coeficientul de siguranță la flambaj Cf care se impune pentru cilindrii pneumatici: cf =3,5…5;
dacă < 0, deci tija este în domeniul flambajului plastic (peste limita de proporționalitate), se calculează cu formulele Tetmajor-Iașinski efortul unitar critic de flambaj:
f = a – b, (13)
unde coeficienții a și b se aleg funcție de materialul tijei. Cu f obținut se determină forța critică de flambaj cu relația:
Ff = fAt (14)
și apoi coeficientul de siguranță la flambaj (12), ce trebuie să aibă valorile impuse mai sus;
– dacă < l unde l – coeficientul de zveltețe corespunzător efortului unitar de curgere C ce se calculează cu relația (11) în care f = C, tija nu mai flambează. Ea se verifică numai la solicitarea dată de forța Fa. Coeficientul de zveltețe l, pentru tija din oțel, are valoarea l =60
e.Calculul diametrului nominal Dn al orificiilor de circuit
În general, în literatura de specialitate se propune calculul diametrului nominal pe baza unei relații constructive, funcție de diametrul pistonului:
Dn = (0.08…0.12)D (15)
B. Calculul și verificarea cilindrilor pneumatici cu simplă acțiune
Cilindrii pneumatici cu simplă acțiune se deosebesc funcțional de cei cu dublă acțiune prin faptul că dezvoltă forța utilă de acționare la tijă numai pe unul din sensurile de mișcare, fie pe cursa de ducere, fie pe cursa de întoarcere. Revenirea în poziția inițială, pentru reluarea ciclului de lucru, se face prin elemente elastice, în general arcuri elicoidale, sau sub efectul unei forțe inverse proprie mecanismului acționat.
Privind parametrii tehnico-funcționali impuși prin tema de proiectare, de regulă aceeași cu cei de la cilindrii cu dublă acțiune, pentru cilindrii pneumatici cu simplă acțiune, este necesar să se precizeze suplimentar:
cum se face revenirea, sub efectul unei forțe inverse pe care o conține mecasnismul acționat sau datorită forței elastice proprii;
cum trebuie sa fie forța pe cursă, constantă sau variabilă și în această a doua situație care sunt limitele de variație între capetele de cursă, eventual cât trebuie să fie forța numai la unul din capete.
Se constată că atunci când corespunde acționării unui cilindru pneumatic cu simplă acțiune cu revenire sub efectul unei forțe exterioare, calculul de proiectare se desfășoară identic cu cel de la cilindrul cu dublă acțiune cu simplificările datorate existenței unei singure curse de acționare. De aceea, în continuare se redau etapele de proiectare, cu particularizările concrete, numai pentru cilindrii pneumatici cu simplă acțiune cu revenire prin arc.
Alegerea soluției constructiv-funcționale se face în corespondență cu mecanismul acționat și are în vedere aceleași posibilități de montare a cilindrului pneumatic în structura mecanică de asamblare a cilindrului cu capacele, a tijei cu sarcină, a pistonului cu tijă, etc.
Calculul preliminar al diametrului pistonului Dc și diametrul tijei dc, se face ținând cont de efectul forței elastice proprii asupra forței la tija care, atunci când cursa necesar impusă prin tema de proiectare a fost complet efectuată, trebuie să aibă valoarea F impusă de acționare.
În aceste condiții presiunea de lucru trebuie să dezvolte o forță:
(16)
unde reprezintă forța elastică inițială datorată prestrângerii de montaj, iar forța elastică datorată deformării arcului cu o săgeată echivalentă cursei. Relația de mai sus nu este operabilă pentru calculul diametrului pistonului deoarece forța arcului nu este cunoscută. Presiunea de lucru pl se calculează cu relația (2) în timp ce randamentului i se adoptă valori mai ridicate decât la cilindrii cu dublă acțiune, forțele de frecare fiind mai mici, =0,8…0,9.
Forța elastică inițială a arcului trebuie să învingă forțele de frecare de pe cursa de întoarcere, precum și greutatea proprie a tijei și pistonului dacă acesta este montat într-o poziție diferită de cea orizontală când rezultanta greutății acționează în sens invers forței elastice. Cum în această etapă nici una dintre aceste forțe nu poate fi determinată se apreciază valoarea forței inițiale în domeniul: . Pentru determinarea rigidității arcului este necesar să se adopte și valoarea forței elastice la cap de cursă când săgeata arcului este x0 + c. Dacă se consideră această forță ca fiind un coeficient r din valoarea forței de presiune Fp atunci având în vedere caracteristica liniară a arcului, se poate determina cursa inițială necesară:
(17)
Cu limita inferioară a forței elastice inițiale: , pentru valori recomandate ale lui r în domeniul: r = 0,2…0,3, rezultă săgeata inițială necesară
x0 = (0,33…0,25)c și rigiditatea:
(18)
În aceste condiții relația (16) devine Fp = (F+ r·Fp)/, din care rezultă:
(19)
În baza acestei relații se determină diametrul de calcul al pistonului Dc:
(20)
Dacă presiunea se instalează în camera cilindrului cu tijă și arcul este la camera opusă, calculul diametrelor pistonului și tijei se efectuează ca la cilindrii cu dublă acțiune cu deosebirea că în relația (5) în locul forței F/ se va introduce forța F/(-r) și coeficientul de grosime = 0,06…1,12.
Calculul înâlțimii minime a arcului, corespunzătoare cursei maxime este necesar pentru a împiedica strivirea și deformarea arcului. Cunoscând numărul total de spire:
nt = n + (2…2,5), n reprezintă numărul total de spire active, înălțimea minimă:
Hmin = (d + 0,2…0,3)t.
unde distanța între spire, la această stare de deformație, s-a propus a fi de 0,2…0,3 mm.
Etapele de verificare, eventual redimensionare a diametrului tijei d, de calcul al diametrului nominal Dn, de calcul al ghidajului, de reglare a elementelor de etanșare se desfășoară ca la cilindrii pneumatici cu dublă acțiune.
2.2.2. Calculul și verificarea distribuitoarelor pneumatice
Ordonarea etapelor de calcul este concepută astfel încât parametrii constructivi principali să se determine succesiv funcție de care, apoi, se pot determina parametrii constructivi secundari.
În raport cu rolul funcțional general al unui distribuitor într-un sistem pneumatic, date direct prin tema de proiectare sau calculate pornind de la cerințele impuse elementelor de execuție, sunt considerate, ca fiind cunoscute, mărimile:
presiunea de la ieșirea din distribuitor, de la orificiul de consumator: p2 [bar];
debitul volumic V2 = Qn,2 [Nm3/s] de la ieșire, în condiții normale;
pierderea de presiune totală pe distribuitor ptot [bar];
frecvența de lucru f1 [hz];
raportul de amplificare Kc sau presiunea minimă de comandă pcd [bar]. În cazul acționării manuale sau mecanice intervine forța minimă de comandă.
Debitul și presiunea de la ieșire au fost notate cu indicii 2 pentru a fi mai comodă scrierea și a se deosebi mai ușor de parametrii de la intrare cărora li s-au rezervat indicii 1.
Desfășurarea calculelor de proiectare pentru distribuitoarele pneumatice se pot face conform etapelor de mai jos:
Determinarea schemei funcționale are ca scop elaborarea simbolului distribuitorului. În raport cu locul în care el se integrează, respectând regulile de simbolizare, se stabilesc: numărul de orificii egal numărului de circuite deservite, numărul de poziții egal numărului de conexiuni succesive diferite între orificii, circuitele realizate simultan de distribuitor pe fiecare poziție funcție de cerințele ciclogramei de acționare, poziția preferențială dacă acționarea pneumatică o impune și comenzile (continue sau de tip impuls) permit, natura comenzilor în corespondență cu configurația sistemului pneumatic.
Adaptarea tipului constructiv (cu element de distribuție tip sertar, supapă, cep de rotație, etc.) se face pe baza particularităților funcționale, avându-se în vedere: puterea pneumatică controlată prin parametrii de debit și presiune impuși, condițiile de etanșare,
posibilitățile tehnologice de execuție, felul proiectării și fabricației unicat sau serie – tipizate, eventualele condiții specificate de funcționare.
Stabilirea presiunii nominale de alimentare pnp1 se face în funcție de una din situațiile:
– p2 si ptot impuse prin tema de proiectare, conduc la p1 = p2 +ptot;
– proiectarea are în vedere trecerea la o treaptă superioară de presiune nominala și astfel p1 = pn. În această situație nu mai intervin condițiile particulare introduse de sistemul de acționare pneumatică; presiunea maximă la ieșire, în regim de curgere prin distribuitor:
p2 =p1 -ptot;
presiunea posibilă de alimentare existentă la rețeaua de aer industrial, este mult mai mare decât p1 = p2 – ptot.
Într-o primă variantă de stabilire a valorii presiunii de alimentare se poate admite ca presiunea reglată de grupul de preparare a aerului, presiunea p1, majorată numai cu pierderile de presiune de pe circuitul grup de preparare-distribuitor. În consecință distribuitorul poate furniza puteri pneumatice mai mici, având un consum energetic mai redus.
Într-o a doua variantă, presiunea de alimentare se stabilește în apropierea presiunii de rețea. Compresorul va avea un consum energetic sporit, însă debitul disponibil va permite o plajă largă de reglare a vitezelor de acționare ale elementelor de execuție.
Opțiunea pentru o variantă sau alta se face funcție de cerințele întregului sistem de acționare pneumatică.
Calculul diametrului Dn, consideră relațiile de calcul ale debitelor masice, în regim sonic sau subsonic de curgere, după cum este raportul presiunilor absolute p2/p1. Cum distribuitorul nu modifică debitul, eventualele pierderi prin etanșare sunt neglijabile, debitul masic de la intrare și ieșire din distribuitor se conservă și are valoarea:
(21)
În relația de mai sus densitatea și debitul volumic impus prin tema de proiectare, sunt cu valori corespunzătoare condițiilor normale. Dacă elementul de execuție cere un debit V2 la o presiune (absolută) de lucru p2 atunci, în calculul debitului masic necesar, se introduce densitatea corespunzătoare (rezultă din ecuația de stare) presiunii p2.
Diametrul nominal dimensionează secțiunea nominală Sn a orificiilor de circuit ce intervine în relațiile de debit:
(22)
pentru 0,5274 < P2/P1 1;
(23)
pentru 0 <P2/P1 0,5274;
În relațiile (22) și (23) se consideră: P1, P2 [bar], Sn [cm2], T1 [K]- temperatura absolută a aerului comprimat de alimentare.
În general: T1 =293,15 K.
Necunoscuta este numai Sn ce reprezintă secțiunea nominală reală de curgere. Datorită contracției jetului, secțiunea reală și cea geometrică sunt corelate prin coeficientul de debit:
Sn,r = αD Sn,g, unde αD <1. Pentru secțiuni circulare: Sn,g = D2n / 4, iar Sn,r = 0,64D2n. rezultă astfel αD = 0,812. Cum pe traseul intrare – ieșire al distribuitorului sunt o serie de secțiuni, deocamdată nedimensionale, se consideră un coeficient de debit global:
αD = 0,68…0,78, prin intermediul căruia din relația:
se calculează Dn.
Mărimea obținută se rotunjește la valoarea întreagă imediat următoare sau, în cazul proiectării de distribuitoare tipizate, se înscrie în valorile prevăzute pentru diametre nominale.
În cazul în care se urmărește alegerea unui distribuitor din cataloage sau prospecte aceste etape de calcul sunt suficiente.
2.2.3. Calculul și verificarea rezistențelor pneumatice
Calculul rezistențelor pneumatice este orientat asupra stabilirii secțiunii de curgere- la rezistențele fixe sau a domeniului în care trebuie să se poată varia secțiunea de curgere –la rezisțentele reglabile. Ca date inițiale de proiectare, impuse prin tema de proiectare, sunt debitele între care să se poată regla orice valoare și diferența de presiune între două puncte de referință ale circuitului pe care urmează să se amplaseze droselul, presiunile respective identificându-se cu presiunile P1 si P2 de la intrarea, respectiv ieșirea din drosel.
Etapele de calcul și proiectare ale rezistențelor pneumatice se dau în continuare:
În raport cu cerințele funcționale ale sistemului pneumatic, se deschide locul de amplasare a rezistenței în circuit.
Se stabilește tipul de rezistență necesar și soluția constructiv – funcțională. În această etapă devin cunoscute: forma secțiunii de droselizare – adoptată funcție de finețea de reglare a debitului, modul de acționare și modul de legare în circuit.
Pentru cazuri particulare de utilizare a droselelor sau pentru rezistențe pneumatice fixe se precizează (eventual prin calcule) P1max și P2max (P1max > P2max) pentru a putea ști diferența minimă de presiune amonte – aval.
Cunoscând, ca fiind impus, și presiunile P1, P2 se calculează Sdr max cu relațiile de debit:
pentru regim de curgere prin rezistență sonic: 0 < P2/P1 ≤ 0,528, respectiv
pentru regim de curgere prin rezistență subsonic: 0,528 < P2/P1 ≤ 1.
Pentru coeficientul de debit se pot lua, cu suficientă precizie, valorile αD = 0,8…0,9.
Se calculează diametrul rezistenței fixe sau diametrul nominal al orificiilor de circuit al droselului, avâd în vedere forma circulară existentă în general la aceste secțiuni:
Dn se nominalizează
2.2.4. Calculul și verificarea supapelor pneumatice
A.Supape de sens
În raport cu rolul funcțional pe care îl au, supapelor de sens li se impun următorii parametrii tehnico-funcționali principali:
presiunea nominală de lucru – pn [bar] reprezintă presiunea garantată de funcționare sub efectul căreia forțele dezvoltate de presiune nu solicită peste limitele admisibile elementele componente;
debitul nominal – Qn [m3/min] reprezintă debitul care, corelat cu presiunea nominală de la intrare poate circula prin secțiunea (unică) orificiilor de circuit;
diametrul nominal – Dn [mm] dimensionează secțiunile geometrice de curgere ale orificiilor și secțiunile interne ale supapei create la deplasarea elementului de închidere;
pierderea totală de presiune – htot [bar] datorată rezistenței de curgere pe sensul “liber” la debitul maxim posibil.
În general, supapelor de sens le rezultă imediat mărimile constructiv – funcționale necesare. Având în vedere rolul ce îl au, ele se integrează pe un circuit pneumatic ai cărui parametrii cunoscuți se impun direct supapei Dn, presiunea și debitul de lucru. Pe baza acestora, supapele de sens se pot alege din cataloage sau prospecte.
Datorită simplității constructive a acestor elemente, etapele de calcul și proiectare sunt mai restrânse. Succesiunea lor se prezintă în continuare.
a. În contextul cerințelor funcționale de pe circuitul sau nodul în care urmează să se amplaseze, se decide tipul necesar de supapă.
b. Se alege soluția de etanșare, avându-se în vedere diversele soluții constructive precum și analiza comportării funcționale a diverselor tipuri de etanșări; cea mai avantajoasă apare etanșarea plană cu elemente nemetalice în zonele de etanșare, amplasate fie pe elementul de închidere, fie pe scaun.
c. Stabilirea diametrului nominal – Dn·Qn, pn și Δh fiind de regulă date prin temă, parametrii corespunzători sensului admis de curgere, devin cunoscuți:
– presiune absolută la orificiul de intrare: [bar];
– presiunea absolută la orificiul de ieșire: [bar];
– debitul masic necesar: [kg/s], unde iar este densitatea aerului la presiunea absolută P1.
B.Supape de presiune normal închise
Ca date prin tema de proiectare pentru supapele de presiune normal închise sunt:
– domeniul de reglare al presiunilor de intrare: p1min … p1max [bar]; în presiuni relative, domeniul practic are limitele 1 … 10 bar; debitul maxim prin supapă: ; debitul maxim fiind: [Kg/s]; densitatea ρ0 a aerului este cea din condițiile normale;
– precizia de reglare a presiunii: ε [%]; standardul în vigoare prevede o precizie de reglare de ± 10%; eroarea de reglere a presiunii este asfel: δp=εp1 [bar].
Etapele de calcul și proiectarea având o desfășurare similară cu cea expusă la supapele de sens, în continuare se prezintă numai acele particularități ce intervin în consens cu datele de proiectare și rolul funcțional al acestor supape.
Calculul diametrului nominal se face utilizând relețiile de debit, după cum este raportul presiunilor absolute p2/p1reg față de de valoarea 0,528.
Presiunea p2 este egala cu p0 la supapele de descărcare, iar la supapele de
succesiune reprezintă presiunea în regim stabilizat pe circuitul de ieșire; trebuie să fie indicat prin temă, corespunzător presiuni de reglare, calculul se desfășoară în ipoteza că el trebuie asigurat în condițiile celor mai mici viteze de curgere posibile prin secțiunile de circuit ale supapei. Acestea rezultă fie când p1 =p1min și p2 < p1min fie când p1 = p1max și p2 = p1 – Δh. Pierderea de presiune pe supapă se va considera: Δh = 0,1 …0,2 bar.
C.Supapa de presiune normal deschisă. Regulatorul de presiune
Ca parametrii funcționali, impuși prin temă, pentru proiectarea unui regulator de presiune sunt:
– debitul maxim de la ieșirea din regulator: [Nm3/h] în raport de care se calculeaza debitul masic maxim: [kg/s]; sunt situații în care debitul Q =V se impune corelat cu presiune și temperatura de pe circuitul (de ieșire) alimentat de regulator; în acest caz:
(24)
unde ρpe este densitatea aerului la presiunea absolută de ieșire Pe, ρ0 densitatea aerului în condiții normale (la P0 și T0), Te temperatura absoluta de pe circuitul de ieșire;
presiunea nominala de intrare: pn [bar] sau [N/m2]. Aceasta presiune seidentifica, de regula, cu presiunea de rețea, în prezent (în valori absolute) pI = 11,013.105 N/m2 = 11,013.105 Pa;
domeniul maxim al presiunilor de ieșire reglate:
pe = pemin … pemax [bar]; pentru pI =10 bar, acest domeniu are limitele uzuale: pe = (0,2 …9,8) bar
precizia de reglare a presiunii: ε [%]. Valorile lui ε, funcție de cerințele de
utilizare, pot fi: ε = ± (2 …10)%. Aceasta înseamnă că presiunea reglată efectivă este în domeniul: pe,ef = pe ± εpe [bar], deci poate apărea abaterea: δpe = ±εpe [bar].
În continuare se reprezintă etapele de calcul și proiectare ale unui regulator de presiune maximă de intrare pI = 10 bar și domeniul presiunilor de ieșire reglate: pe = (0,2 …9,8) bar. Pentru alte valori proiectarea se va particulariza corespunzător.
Calculul diametrului nominal – Dn. Având în vedere că debitul trebuie obținut în condițiile cele mai avantajoase de curgere prin secțiunile de pe traseul intrare – ieșire al regulatorului, mai întâi, în raport cu relațiile de debit:
(25)
pentru 0,528 < Pe/Pi ≤ 1,
(26)
pentru : 0 < Pe/PI ≤ 0,528,
se determină situația cea mai defavorabilă. Unitațile de masură sunt:
Pi, Pe [N/m2], S [m2], Ti [K].
Coeficientul de debit αD este funcție de pierderea totală de presiune de pe traseul intrare – ieșire rezultat, în principal, datorită pierderilor de presiune de tip local.
Pe acest traseu există două variații bruște de secțiune, o scădere de la secțiunea nominală la secțiunea de curgere (xd – cursa maximă de deschidere) și o creștere de secțiune de la S la Sn. Totodată există două schimbări ale sensului de curgere cu unghiuri de 90o și trei transformări de formă de secțiune.
Deși conform relației de legătura dintre presiuni : pe = pi – Δh, Δh trebuie să aibă valori în domeniul : Δh = (9,8 …0,2) bar, αD variază nesemnificativ într-un domeniu: αD = 0,6 …0,8.
O variație restrânsă rezultă și pentru secțiunea S. Cum Pi și Ti sunt aceleași. înseamnă că numai funcția F(Pe/Pi) din paranteza debitului subsonic ramâne în discuție. Valoarea ei scade cu creșterea raportului Pe/Pi. Cea mai mică valoare se obține pentru Pemax = 9,8 bar (în presiune absolută 10,813·105 N/m2).
CAPITOLUL 3: ANALIZA ACȚIONĂRII PNEUMATICE DIN STRUCTURA STaȚiei automate de sortare
3.1 Schema pneumatică de principiu a acționării pneumatice din componența stației automate de sortare
Pentru schema de principiu a instalației de sortare automată pot exista mai multe soluții de realizare practică a circuitelor de acționare, în funcție de tipul de echipament de care se dispune. De cele mai multe ori, se preferă folosirea elementelor cu comenzi de natură electrică, deoarece acestea pot fi, relativ ușor – integrate în structuri de comandă cu automate programabile sau microcontrolere. Există însă și situații în care sunt utilizate elemente auxiliare modulare ce operează cu semnale de comandă pneumatice, în combinație cu elemente de interfață cu intrări electrice. Pentru schema de principiu a acționării se vor prezenta două variante : a) cu comandă electrică ; b) cu comandă electropneumatică.
3.1.1 Schema de principiu a acționării pneumatice
În schema de principiu (Fig.3.1) sunt reprezentate cele trei elemente de execuție pneumatice (cilindri cu dublu efect), alimentate cu energie de la o sursă comună, prin intermediul unui regulator de presiune –SR. Fiecare dintre cei trei cilindri este comandat prin câte un distribuitor individual, cu funcționare discretă, cu trei poziții de funcționare și patru orificii de racord cu restul elementelor de circuit. Schema de legături a distribuitoarelor permite ca, în starea lor inițială (în lipsa comenzii) să fie menținute în poziția mediană (0) și să permită umplerea acumulatorului din circuit și, totodată menținerea celor trei elemente de execuție în stare de repaos, la capăt de cursă, cu tijele complet retrase.
Schema de principiu mai conține, pentru fiecare dintre elementele de execuție, câte un drosel de cale, montat în serie, pe circuitul de alimentare ( R1 – S2, R2 – S3, R3 – S4) pentru reglarea vitezei cilindrilor în cursa de avans a acestora.
Deoarece pentru cilindrul C1 trebuie asigurate curse de lungime diferită, în funcție de tipul cutiei (semifabricatului) vehiculate între benzile BT1, BT2 și BT3 pe circuitul de ieșire al acestuia s-a montat distribuitorul D2, cu două poziții de funcționare, în paralel cu supapa de sens S1. Grupul D2 – S1 asigură blocarea lui C1 în dreptul limitatorului a2 și realizarea apoi a cursei de revenire a acestuia.
Fig. 3.1 Schema de principiu a acționării pneumatice
Cosoroabă V., Demetrescu Th. – Acționări pneumatice, Editura Tehnică, 1971, pag. 125;
Funcționarea circuitului este următoarea:
În momentul în care dispozitivul de detecție al cutiei sesizează tipul acesteia (fie prin dimensiunea de gabarit, fie prin greutate), alimentează bobina „a” a distribuitorului D1. Acesta trece pe poziția 1 și permite alimentarea cilindrului pneumatic C1 prin grupul R1 – S2, în așa fel încât viteza, la cursa de avans să poată fi reglată sau modificată prin rezistența R1. Distribuitorul D2 nu este alimentat. Mișcarea lui C1 are loc fie până la atingerea limitatorului a2, fie până la activarea lui a3. Astfel, dacă pe banda BT1 este transportată o cutie de talie mică (Cm), la activarea lui a2 este comandată bobina distribuitorului D2 care închide circuitul de ieșire al cilindrului C1 și îl oprește din mișcarea de avans. Același limitator (a2) activează totodată bobina „b” a distribuitorului D1 și asigură în acest fel trecerea pe poziția 2 a acestuia și reversarea mișcării lui C1. Dacă banda transportoare BT1 transportă o cutie de talie mare (CM), mișcarea lui C1 are loc până pe limitatorul final – a3 – care declanșează secvența următoare.
Activarea lui a2 comandă în același timp distribuitorul D3 în așa fel încât acesta să comute pe poziția (1) și să permită alimentarea lui C2 în cursa de avans. În acest fel, cutia mică este împinsă de pe platforma intermediară pe banda transportoare BT2. Cursa de avans a lui C2 are loc pe toată lungimea sa, fiind întreruptă odată cu activarea limitatorului b1. Activarea lui b1 determină alimentarea bobinei „b” a distribuitorului D3 și asigură revenirea cilindrului C2 în poziția inițială. Și mișcarea lui C2 se desfășoară cu viteză reglabilă – la cursa de avans – asigurată de grupul R2 – S3 și cu viteză mare la cursa de revenire.
Dacă banda BT1 transportă o cutie mare (CM), cilindrul C1 își efectuează cursa de avans pe toată lungimea sa. Astfel, activarea senzorului a3 determină alimentarea bobinei „a” a distribuitorului D4 și intrarea în funcțiune a cilindrului C3. Secvența pe care o realizează acesta este identică cu a lui C2.
Informațiile legate de starea elementelor de execuție (poziția cilindrilor C1, C2 și C3) sunt culese de la limitatoarele de cursă cu intrare mecanică și ieșire electrică a1, a2 și a3, respectiv b0 –b1 și c0 – c1. În locul acestora se pot folosi și alte tipuri de senzori (de presiune, magnetici, cu efect de prag).
3.1.2 Schema de principiu cu comandă electropneumatică
În schema de principiu anterioară corespunzătoare acționării, comenzile distribuitoarelor – așa după cu a fost deja menționat – sunt electrice. Există însă destul de multe situații în care, în locul comenzii electrice se utilizează o combinație de comenzi electropneumatice. Astfel, distribuitoarele sunt comandate pneumatic, prin intermediul unor blocuri de interfață electropneumatică, iar senzorii de poziție aferenți cilindrilor pot fi senzori magnetici sau senzori pneumatici, cu membrană, , fără piese în mișcare.
Blocurile de interfață electropneumatică sunt, în esență, minidistribuitoare cu acțiune discretă, cu comandă electrică, cu două poziții de funcționare, care lucrează ca monostabile sau bistabile. Simbolul grafic utilizat în schemele circuitelor (Fig.3.2) pune în evidență modalitatea de conectare și principiul de funcționare.
Fig. 3.2 Simbolul grafic al interfeței electropneumatice
Cosoroabă V., Demetrescu Th. – Acționări pneumatice, Editura Tehnică, 1971, pag. 30;
În lipsa mărimii de comandă x – semnal electric – semnalul pneumatic de intrare este eșapat în atmosferă. La ieșirea A, semnalul de presiune este zero. La comanda bobinei, interfața (distribuitorul) comută și semnalul de presiune este transmis la ieșire pe calea P – A.
Cele două poziții de lucru sunt puse în evidență prin elemente de vizualizare (diodă electroluminiscentă – LED – la alimentarea bobinei și indicator pneumatic – la alimentarea cu aer comprimat a circuitului de lucru).
În schema de principiu a unui bloc de interfață electropneumatică (Fig.3.3) se indică elementele constructive de bază și modalitatea de interconectare a modulelor component.
Fig. 3.3 Schema de principiu a blocului de interfață electropneumatică
Stănescu A.M., ș.a. – Sisteme pneumatice de automatizare, Editura tehnică, București, 1987, pag. 33;
Pentru a simplifica modul de racordare, modulele asociate au în componență:
– un circuit comun de alimentare cu presiune;
– un circuit comun de eșapare;
– un circuit comun electric.
Modul de realizare a legăturilor electrice (Fig. 3.4) permite conectarea mai multor elemente de interfață în comun (Fig.3.4.a) sau separat (Fig. 3.4.b).
Fig. 3.4 Schema de legături electrice a modulelor:
Constituants d’automatismes electropneumatiques, Telemecanique, pag. 37;
a)alimentare monofilară; b)alimentare individuală (bifilară).
Constructiv, există două tipuri de module de interfață (electroventile):
– module 3/2, monostabile care permit comanda (pilotarea) unui distribuitor sau a unui cilindru cu simplu efect (fără a fi nevoie de prezența distribuitoarelor);
– module 4/2 monostabile sau bistabile care permit comanda directă a cilindrilor cu dublu efect.
Diferite moduri de conectare pentru comanda cilindrilor pneumatici sunt indicate în figurile 3.5 și 3.6.
Fig.3.5 Diferite moduri de conectare pentru comanda cilindrilor pneumatici
Cosoroabă V., Demetrescu Th. – Acționări pneumatice, Editura Tehnică, 1971, pag. 25
Fig. 3.6 Conectarea interfeței 4/2 – bistabil la un cilindru pneumatic
Cosoroabă V., Demetrescu Th.- Acționări pneumatice, Editura Tehnică, 1971, pag.26;
3.1.3 Senzori pneumatici cu prag de presiune
Acești senzori sunt montați pe cilindru, putând detecta capătul cursei acestora prin variațiile interne ale presiunii de lucru (Fig. 3.7). Sunt foarte ușor de montat și se folosesc în multe cazuri în care folosirea limitatorilor mecanici este mai greoaie.
Fig.3.7 Captor cu prag de presiune
Pneumatica per automazione(automatizari pneumatice), SMC, pag. 89;
Astfel, captorul a1 primește brusc un semnal de contrapresiune p2 din camera de eșapare, semnal menținut pe toată lungimea cursei de avans. La capătul acesteia, valoarea presiunii p2 scade brusc, senzorul comută, trimițând circuitului de comandă semnalul de sfârșit de cursă.
Principiul de funcționare al senzorului poate fi ușor urmărit în Fig. 3.8.
Fig.3.8 Explicativă pentru principiul de funcționare al senzorului
Pneumatica per automazione(automatizari pneumatice), SMC, pag. 91;
Senzorul este de fapt un releu pneumatic. Pe circuitul de comandă se trimite un semnal pneumatic P. Atunci când valoarea presiunii P2 este superioară presiunii P, membrana din interiorul senzorului este menținută în poziția din stânga, iar aerul din cilindru iese spre distribuitor.
La capătul cursei cilindrului, presiunea P2 este mai mică decât P, membrana se deplasează spre dreapta și circuitul de comandă P → S se deschide. Semnalul poate fi recepționat de elementele de comandă ale circuitului, sau, poate fi convertit într-un semnal electric cu ajutorul unor interfețe pneumo-electrice.
Prin folosirea acestui tip de elemente modulare, in special a interfețelor electropneumatice în combinație cu distribuitoarele cu comandă pneumatică, pentru acționarea elementelor de execuție din componenta stației de sortare se poate întocmi o nouă variantă a schemei (Fig. 3.9).
Fig. 3.9 Varianta modulară a schemei de principiu a acționării
Cosoroabă V., Demetrescu Th. – Acționări pneumatice, Editura Tehnică, 1971, pag. 135;
Din această schemă de principiu se observă că fiecare dintre distribuitoarele D1, D3 și D4 a fost înlocuit prin câte un distribuitor bistabil, cu comandă pneumatică (D1, D3, D4) împreună cu cele două interfețe electropneumatice aferente ( E11 – E12; E31 – E32, respectiv E41 – E42). În rest, secvențele de funcționare ale celor trei cilindri (C1, C2 și C3) rămân nemodificate
3.2 Alegerea elementelor componente ale acționării pneumatice din componenta stației
Conform metodologiei prezentate în capitolul anterior, pentru principalele elemente componente ale stației de sortare automată sunt prezentate etapele de alegere și verificare, împreună cu datele de catalog pentru fiecare dintre acestea.
3.2.1 Alegerea și verificarea cilindrilor pneumatici
La proiectarea unei instalații de acționare pneumatică se aleg, pe baza calculului de dimensionare, tipodimensiunile de cilindri adecvați scopului, din catalogul firmelor producătoare de elemente pneumatice.
Pentru anumite utilizări este necesară proiectarea unor construcții speciale de cilindri. În ambele cazuri, pe lângă calculul de dimensionare și cel de verificare, este necesar să se determine și ciclograma funcționării cilindrului, ori de câte ori procesul de lucru în care este integrat mecanismul acționat necesită acest lucru.
Datele necesare pentru proiectare sunt:
caracterul de acționare al mecanismului acționat (cu sarcină într-un singur sens, sau ambele sensuri),
poziția de acționare a cilindrului;
valoarea maximă a sarcinii (sarcină utilă + toate rezistențele întâmpinate la deplasarea acesteia);
masa pieselor deplasate de piston
cursa maximă pentru deplasarea sarcinii
viteza medie de acționare
cinematica necesară a fi obținută de către tija pistonului pentru cazurile în care mecanismului acționat I se impune o anumită variație a vitezei, în funcție de procesul tehnologic în care se află integrat;
presiunea și temperatura aerului comprimat la intrarea în cilindru.
Tipul funcțional de cilindru rezultă din primele trei categorii de informații din tema de proiectare.
Din analiza funcționării instalației, toate cele trei elemente de execuție ale circuitului acționării sunt cilindri pneumatici cu dublă acțiune și tijă unilaterală.
3.2.2 Determinarea diametrului cilindrului
Ecuațiile de echilibru static al forțelor ce acționează asupra pistonului, pentru cele două tipuri funcționale sunt:
(3.1)
pentru cilindrul cu tijă unilaterală și dublă acțiune, și
(3.2)
pentru cilindrul cu tijă unilaterală și simple.
În aceste relații:
pr este presiunea absolută din spațiul în care intră aerul, egală cu presiunea din rețeaua de alimentare;
pe – presiunea absolută din spațiul în care se face evacuarea aerului;
pa – presiunea atmosferică;
A – suprafața pistonului
At – secțiunea tijei
Fs – sarcina maximă de acționat (sarcina utilă + rezistențele datorate frecărilor din mecanismul acționat);
Ff – forțele de frecare interne ale cilindrului;
Farc – forța arcului de readucere.
Sarcina de acționat – Fs se stabilește prin tema de proiectare a cilindrului. Trebuie determinată valoarea acestei forțe la capătul tijei pistonului, luând în considerare lanțul cinematic al mecanismului acționat și forțele de frecare ce iau naștere în acesta.
Forțele de frecare interne ale cilindrului – Ff se produc prin frecarea garniturilor de etanșare ale pistonului și inelul de ghidare ale acestuia de cilindrul și prin frecarea tijei pistonului de garniturile și bucșa de ghidaj din capacul cilindrului.
Forța de frecare a garniturilor cu autoetanșare se poate calcula cu relația:
(3.3)
în care: De este diametrul interstițiului de etanșat (al cilindrului sau tijei);
ba – lățimea activă a garniturii;
μ – coeficientul de frecare;
p – presiunea relativă din cilindru.
În tabelul 3.1 sunt prezentate valorile orientative ale lățimii ba pentru garniturile manșetă tip U și UE, în funcție de diametrul de etanșare De.
Tabelul 3.1 prezentarea varolilor orientative ale latimii ba
Pentru inelele de tip “0” lățimea ba este:
(3.4)
în care d este diametrul secțiunii inelului.
Coeficientul de frecare μ depinde de felul ungerii, de tipul și materialul garniturii, de calitatea suprafețelor de etanșare, de umiditatea aerului etc.
Pentru suprafețele de lucru finisate normal și cu o ungere suficientă, μ = 0,2 ÷ 0,3, pentru manșete tip U și UE din cauciuc, și μ = 0,3 ÷ 0,5 pentru inele de tip “0”. Valoarea coeficientului μ poate depăși 0,8 la o calitate a suprafețelor necorespunzătoare și o ungere insuficientă. Pentru garniturile – manșetă cu prestrângere tip V și A, forța de frecare se poate calcula cu relația:
(3.5)
în care: b – este lățimea întregului pachet de garnituri.
Coeficientul de frecare μ are valori cu 40 …80% mai mari decât în cazul garniturilor cu autoetanșare. Datorită jocului existent în bucșa de ghidaj, la apariția unei forțe transversale T la capătul tijei, sau dintr-o imprecizie a montajului, tija se va înclina, sprijinindu-se pe muchiile ghidajului. (Fig.3.10).
`
Fig.3.10 Schema de calcul pentru forțele din reazem
Manolea Gh., ș.a. – Acționări Electromecanice, Vol2. Reprografia Universității din Craiova, 1991, pag. 111;
Forțele de reazem R1 și R 2 au valori maxime la capătul cursei de ieșire a tijei din cilindru. Relațiile de calcul ale forțelor R1 și R2, fără să se țină seama de jocul din ghidaj sunt:
Deci, suma forțelor care se aplică în ghidaj la capătul cursei este:
(3.6)
ceea ce conduce la o forță de frecare :
La construcția mecanismelor cu acționare pneumatică se recomandă ca Fg < 0,05 Fs.
Dacă se consideră μ = 0,15 și lg =2 dt, iar dt = (0,15 … 0,25)Dc, rezultă pentru T valorile limită recomandabile:
(3.7)
Fs este forța axială în tijă, dezvoltată de cilindru pentru acționarea sarcinii;
Dmax – cursa maximă a pistonului
Valorile superioare sunt recomandate pentru cilindrii mari. Forța totală de frecare va fi:
(3.8)
Forțele de frecare internă ale unui cilindru pneumatic Ff reprezintă 10 … 25% din forța dezvoltată la tijă, valorile mari sunt pentru cilindrii mici.
Astfel, randamentul static al unui cilindru a cărui expresie este:
(3.9)
are valori cuprinse între 0,75 și 0,95.
Randamentul crește cu diametrul cilindrului, așa cum rezultă din Fig.3.11.
Fig. 3.11 Reprezentarea variației randamentului în funcție de diametrul alezajului
Manolea Gh., ș.a. – Acționări Electromecanice, Vol2. Reprografia Universității din Craiova, 1991, pag. 112;
Trebuie menționat faptul că rezistențele de frecare care se opun scoaterii pistonului din poziția de repaus ating, în realitate valori mai mari decât cele din relațiile de calcul.
Forța totală F ce trebuie dezvoltată de piston sub acțiunea aerului comprimat pentru acționarea sarcinii Fs trebuie să fie:
(3.10)
unde
Pentru cilindrii uzuali, la care se poate considera presiunea din spațiul de evacuare1,1…1,3 daN/cm3, . Diametrul cilindrului nu se calculează pentru mărimea forței dedusă din relația (3.10), ci pentru o valoare dedusă din multiplicarea acesteia cu un coeficient k, conform relației:
(3.11)
din următoarele considerente:
relațiile de calcul (de dimensionare) nu țin seama de forțele de inerție care apar datorită mișcării neuniforme a pistonului;
presiunea pr atinge valoarea maximă a circuitului de alimentare, de obicei spre sfârșitul cursei pistonului;
forțele de frecare sunt mari la ieșirea din starea de repaus;
evitarea unei valori ridicate a coeficientului , care ar mări substanțial timpul de realizare a cursei pistonului și, totodată ar favoriza apariția oscilațiilor.
Frecvența oscilațiilor crește o dată cu creșterea coeficientului φ, în special pentru
φ > 0,7, respectiv k < 1,4.
Se poate considera k = 1,45 … 2.
Prin introducerea valorilor lui k și k’ în relațiile (3.10) și (3.11) și ținând seama că se obține :
[mm] (3.12)
în care pr este presiunea absolută din rețea, în daN/cm2.
OBSERVAȚIE: În relația da mai sus, valorile (15 … 18) rezultă din introducerea valorilor numerice pentru coeficienții k, respectiv k’, și din conversia unităților de măsură. Valorile mici ale coeficientului numeric corespund cilindrilor de cursă foarte mică și la care forța utilă atinge maximul spre sfârșitul cursei. Valoarea diametrului obținut se rotunjește la o valoare normalizată imediat superioară.
Determinarea alezajului pentru cilindrul C1:
Date inițiale:
presiunea de alimentare
sarcina maximă de acționat:
cursa maximă Cmax = 40 cm
viteza medie v 5 cm/s
Cu relația (3.12) rezultă: .
Se adoptă D = 32 mm > Dc
Determinarea alezajului pentru cilindrul C2
Datele inițiale:
presiunea de alimentare
sarcina maximă de acționat :
cursa maximă Cmax = 30 cm
viteza medie v 2 cm/s.
Cu relația (3.12) rezultă: .
Se adoptă, având în vedere lungimea cursei; D = 25 mm.
Determinarea alezajului pentru cilindrul C3:
Date inițiale:
presiunea de alimentare
sarcina maximă de acționat:
cursa maximă Cmax = 30 cm
viteza medie v 2 cm/s
Cu relația (3.12) rezultă și în acest caz: .
Se adoptă D = 32 mm > Dc
În Fig. 3.12 este prezentată nomograma pentru stabilirea rapidă a alezajului normalizat, în funcție de valoarea sarcinii Fs și a presiunii pr, pentru φ = 0,7.
Într-adevăr, pentru Fs = 10 daN, la o valoare pr = 6 daN/cm2 rezultă Dc = 25 mm, iar pentru Fs = 20 daN rezultă Dc = 32 mm.
În cazul când este necesară frânarea pistonului la sfârșit de cursă, alezajul bucșei de frânare se execută în general în jurul valorii:
Lungimea de frânare este cuprinsă, de obicei, în limitele .
Fig.3.12 Nomogramă pentru stabilirea alezajului
Manolea Gh., ș.a. – Acționări Electromecanice, Vol2. Reprografia Universității din Craiova, 1991, pag. 114;
Determinarea diametrului tijei dc
Tija cilindrului pneumatic este solicitată la tracțiune și compresiune. Calculul se efectuează pentru forța maximă totală, F. La tracțiune se calculează secțiunea minimă de la îmbinarea cu pistonul sau cu mecanismul acționat.
Cel mai frecvent, tija pistonului este încastrată la un capăt și liberă la celălalt, lf = lt, lt fiind lungimea tijei. Tijele se execută din oțel carbon, cu coeficientul de zvelteță limită λ0 = 90 și modulul de elasticitate E = 2,1 ·106 daN/cm2.
Pentru , tija va fi în domeniul elastic de flambaj
, tija va fi în domeniul plastic de flambaj.
Coeficientul de siguranță rezultă pentru domeniul elastic din relația:
, unde , [daN]
Coeficientul de siguranță trebuie să fie de 6 ÷ 8 pentru cazul montării basculante a cilindrului. Pentru montajul fix, lungimea tijei, respectiv valoarea cursei maxime pot fi mai mari cu până la 40%.
Pentru tije executate din oțel carbon și curse maxime de (8 … 10) Dc, se obține:
Valoarea diametrului tijei obținută prin calcul se majorează la valoarea normalizată imediat superioară.
Astfel, pentru cilindrii C1 și C3:
mm
Se adoptă dt = 8 mm.
Pentru cilindrul C4:
mm
Se adoptă dt = 6 mm
Stabilirea diametrului orificiilor de admisie
Mărimea orificiilor de alimentare cu aer comprimat a cilindrului depinde de diametrul cilindrului, de mărimea sarcinii, de viteza ce trebuie imprimată pistonului, de mărimile de stare ale aerului comprimat etc.
Numărul de factori de care depinde mărimea acestor orificii ca și interdependența dintre aceștia nu fac posibil calculul de dimensionare cu ajutorul unor relații simple.
Diametrul orificiului de alimentare se alege, mai întâi, în funcție de diametrul cilindrului, după relația:
Valoarea rezultată se rotunjește la cea mai apropiată valoare normalizată.
Cilindrul C2 :
Cilindrii C1 și C3:
Pentru toți cilindrii se adoptă DN = 4 mm.
Sintetizând valorile calculate, obținem:
Tabelul 3.2 Cilindrii
Se pot alege ca elemente fizice, cilindrii pneumatici tip TELEMECANIQUE Franța), ca cei care se găsesc în laboratorul de Acționări și automatizări hidropneumatice.
Pentru dimensiunile calculate în proiect , se prezintă alăturat filele de catalogale cilindrilor, din seria PAC, respectiv PAE.
Alte firme care realizează echipament pneumatic sunt: SMC, FESTO, REXROTH etc.
3.2.3 Alegerea distribuitoarelor pneumatice
Pentru proiectarea sau alegerea, dintr-o serie tipizată a unui distribuitor, este necesară cunoașterea schemei de acționare a instalației pneumatice în care urmează să fie integrat distribuitorul, se stabilesc numărul de circuite, numărul de poziții de lucru etc. alegându-se schema de funcționare a acestuia.
Cerințele de funcționare ale dispozitivului de tăiere automată a tuburilor necesită curse de avans și revenire a cilindrilor pneumatici, care să poată fi întrerupte în funcție de starea în care se află elementele de execuție. Corespunzător acestei situații, tipurile de distribuitoare folosite sunt:distribuitor pneumatic cu trei poziții de funcționare distincte (0 – inițială, 1, respectiv 2), și patru orificii de racord cu circuitul acționării (Fig.3.13).
Fig.3.13 Distribuitor pneumatic cu trei poziții de funcționare
Cosoroabă V., Demetrescu Th. – Acționări pneumatice, Editura Tehnică, 1971, pag. 31;
Comanda distribuitorului este electrică, asigurată prin bobinele a și b. Sertarul de distribuție este menținut în poziția inițială (0) prin intermediul resoartelor de capăt.
Acest tip de distribuitor funcționează ca un bistabil, distribuitor cu două poziții de funcționare și trei orificii de lucru, cu comandă electrică (Fig.3.14).
Fig.3.14 Distribuitor cu două poziții de funcționare și trei orificii
Cosoroabă V., Demetrescu Th. – Acționări pneumatice, Editura Tehnică, 1971, pag. 31;
Poziția inițială este asigurată de resortul de capăt, comutarea pe poziția complementară efectuându-se la comanda bobinei. Distribuitor cu două poziții de funcționare și două orificii, normal închis (Fig.3.15).
Fig.3.15 Distribuitor cu două poziții de funcționare și două orificii
Cosoroabă V., Demetrescu Th. – Acționări pneumatice, Editura Tehnică, 1971, pag. 31;
În lipsa semnalului de comandă (electric) calea de curgere este obturată și nu se permite alimentarea elementului de execuție.
Se stabilește apoi deschiderea nominală a distribuitorului, în funcție de debitul de aer necesar pentru cilindrii alimentați. În tabelul de mai jos sunt redate valorile recomandate pentru debitele maxime de aer la trei presiuni de lucru.
Tabelul 3.3 Dechiderea Nominală
Deschiderea nominală constituie parametrul caracteristic și reprezintă diametrul, în mm, al secțiunii nominale de curgere.
Ca tip distribuitor, s-au ales distribuitoare pneumatice SMC, cu DN = 6 mm pentru care, se prezintă alăturat filele de catalog.
3.2.4 Alegerea rezistențelor pneumatice
Rezistențele pneumatice utilizate la realizarea schemei de acționare sunt reglabile.
Rezistența reglabilă sau droselul este rezistența pneumatică cu care se poate regla debitul de aer, la o anumită cădere de de presiune. Efectul de reglare se obține prin modificarea secțiunii de trecere a aerului comprimat prin drosel.
Orice drosel se compune, în principiu dintr-o piesă fixă prevăzută cu un orificiu și o piesă mobilă numită organ de reglare care prin acțiunea de reglare se deplasează și obturează orificiul. Droselul se reglează, de obicei, manual.
Simbolul utilizat în schemele de acționare este:
– drosel care realizează modificarea debitului, oricare ar fi sensul de curgere: A→B sau B→A
– drosel unidirecțional, care realizează modificarea debitului doar dacă lichidul circulă în sensul A→B
Qg – debit gravimetric
μ – este coeficient de scurgere
f – secțiunea minimă a rezistenței
g – accelerația gravitațională
p0 – presiunea absolută a aerului la intrarea în rezistență
γ0 – greutatea specifică a aerului la intrarea în rezistență
χ – exponent adiabatic = 1,4 – pentru aer
Relația de mai sus se poate aduce la o formă mai simplă, prin transformări succesive:
, unde
Valorile funcției sunt date în literatura de specialitate. Valorile coeficientului de scurgere μ sunt date pentru diverse forme constructive de drosele, dar se poate lua pentru μ cu suficientă precizie valorile μ = 0,8 ÷ 0,9. Cunoscând viteza maximă a elementului de execuție la care se montează se poate determina valoarea f a secțiunii minime.
Calculele practice echivalează secțiunea maximă de curgere au valoarea deschiderii nominale a distribuitorului care comandă cilindrul, aleasă în funcție de dimensiunile orificiilor de racord ale acestuia.
Ca tip de rezistențe pneumatice s-au ales rezistențe tip TELEMECANIQUE, pentru care se prezintă alăturat filele de catalog.
Pneumatica per automazione(automatizari pneumatice), SMC, pag. 51;
Structura sistemelor pneumatice de acționare depinde de o serie întreagă de factori și condiții funcționale. Caracteristica de bază a acestor sisteme constă în faptul că purtătorul de bază al informației și al energiei îl constituie gazul. Plecând de la această caracteristică, trebuie avut în vedere că, de exemplu, viteza de transmitere a informației în mediul fluid (lichid sau gaz) este mult mai redusă decât în circuitele electrice, de aceea asocierea cu sistemele electrice prezintă reale avantaje. Un alt factor de care trebuie să se țină cont este acela că informația, cât și energia, suferă transformări succesive în cursul derulării procesului. Mai mult decât atât, în unele situații se impune, pentru asigurarea unor performanțe optime, un grad de precizie extrem de ridicat al sistemului de acționare în ansamblul său. În general, structura sistemului este determinată de funcția concretă pe care trebuie să o realizeze .Pentru schema de principiu din Fig. 3.1, schema de comandă secvențială a acționării pneumatice a stației de sortare este cea indicată în Fig.3.16.
Funcționarea acesteia este următoarea :
A) Dacă dispozitivul de detectare DD indică prezența unei cutii de gabarit redus la capătul benzii transportoare BT1 (Cm), închiderea contactului Cm normal deschis din. circuitul 3 determină alimentarea bobinei K1. Contactul normal deschis al acesteia (circuitul 5) excită bobina „a” a distribuitorului D1 și permite ca cilindrul C1 – comandat – să execute mișcarea de avans. Cursa înainte a pistonului lui C1 are loc până la activarea limitatorului a2 (circuitul 7). Este alimentată în acest fel bobina K2 din circuitul 7, fapt ce conduce la următoarele efecte :
– excitarea bobinei distribuitorului blocator D2 (închiderea contactului K2 din circuitul 9), ceea ce conduce la comutarea acestuia pe poziția complementară și închiderea circuitului de retur al cilindrului C1 ;
– alimentarea bobinei „b” a distribuitorului D1 în așa fel încât acesta să permită cursa de revenire a lui C1 (închidere contact K2 – circuitul 10) ;
– alimentarea bobinei „a” distribuitorului D3 și demararea cursei de avans a cilindrului C2, care împinge cutia de gabarit redus pe banda BT2 (închiderea lui K2 în circuitul 12 determină alimentarea lui K4 și excitarea bobinei „a” – circuitul 13).
Cursa de avans a lui C2 continuă până la activarea limitatorului b1 (circuitul 14), a cărui închidere determină alimentarea bobinei K5 și apoi excitarea bobinei „b” a distribuitorului D3 (închiderea contactului normal deschis K5 din circuitul 16). Cursa de revenire a cilindrului C2 are loc până pe limitatorul b0, al cărui contact – prin deschiderea sa – determină revenirea distribuitorului D3 în poziția mediană – 0.
B) Dacă dispozitivul de detecție DD indică prezența unei cutii de gabarit mare (CM), în circuit este introdus un releu intermediar K3 ce împiedică activarea unor părți din secvența corespunzătoare situației anterioare. În acest caz, alimentarea lui K1 are loc prin închiderea contactului K3 din circuitul 2. Distribuitorul D1 comută pe poziția 1, cilindrul C1 începe mișcarea de avans, dar nu se mai oprește pe limitatorul a2, ci pe a3 (cursă completă).
Într-adevăr, bobina K2 este acum alimentată pe circuitul 6 (a3 este închis la capăt de cursă), dar, prin activarea inițială a bobinei K3, contactul normal închis K3 din circuitul 9 este acum deschis și distribuitorul D2 nu mai este comandat. Aceeași selecție operată de bobina K3 se regăsește și în structura circuitelor 11 și 12 (contactele K3 normal deschis și K3 normal închis din circuitele 11 și 12 nu permit alimentarea simultană a bobinelor K6 și K4, și, prin urmare, împiedică activarea în același timp a grupurilor formate din distribuitorul D3 – cilindrul C2, respectiv distribuitorul D3 – cilindrul C3).
În această situație intră în funcțiune distribuitorul D4 (prin închiderea contactului normal deschis K6 din circuitul 17 și alimentarea bobinei „a” a distribuitorului D4), care comandă cilindrul C3. Secvența avans – revenire a acestuia este similară celei corespunzătoare cilindrului C2, dar acum cutia de gabarit mare (CM) este transferată pe banda BT3.
CAPITOLUL 4: SCHEME
DE FORȚĂ ȘI COMANDĂ PENTRU STAȚIA ELECTROPNEUMATICA DE SORTARE
În schemele de mai jos vor fi prezentate întregul circuit electric atât pe partea de putere cât și pe partea de comandă. S reprezintă tabloul din care face parte schema electrică respetivă.
Figura 4.1.1 Schemă Forță S1 1
S1 este compus din: CVS2; CVR; TB 19; TB 25L; POMPA; TB 24; TB 25; TB 26.
Mod de funcționare(fig.4.1.1):
Alimentarea se face pe cele 3 conductore R-S-T și nulul de protecție N cu împământare. Fiecare motor este legat la pământ și acestea la rândul lor fiind protejate de câte un întrerupător tripolar cu mecanism de comutare, cu trei relee termice la supracircuit , cu trei declanșatoare electromagnetice de protecție.
Pe lângă asta, fiecare motor mai are un separator tripolar pentru închiderea rapidă în cazul în care celălalt întrerupător se oprește din funcționat.
Spre finalul schemei sunt și 3 siguranțe fuzibile + un contactor de compensare.
Figura 4.1.2 Schemă Forță S1 2
Mod de funcționare (fig.4.1.2):
La fel ca și în schema electrică precendă, alimentarea se face in continuare pe aceleași conductoare, fiecare motor fiind protejat de întrerupător tripolar cu mecanism de comutare, cu trei relee termice la supracircuit , cu trei declanșatoare electromagnetice de protecție iar apoi de separator. Pe lângă asta este legat la nulul de protecție + are propria împământare pentru protecție.
Figura 4.1.3 Schemă Forță S1 3
Mod de funcționare (fig.4.1.3):
În această schemă electrică este reprezentată alimentarea atât a calculatorului și modulelor, cât și iluminatului local.
Alimentarea calculatorului și modulelor se face cu ajutorul a unui întrerupător de circuit cu 2 poli și a unui întrerupător cu un singur pol, aceste 2 întrerupătoare fiind legate la un transformator cu 2 înfășurări, acesta la rândul lui alimentând o baterie de 10A.Alimentarea iluminatului local se face printr-un întrerupător de circuit cu 1 pol și o linie pentru contact auxiliar.
Figura 4.1.4 Schemă Comandă S1 1
Mod de funcționare (fig.4.1.4):
Schema electrică de comandă începe cu un întrerupător de acționare prin rotire NI, apoi într-un întrerupător ND, de acolo intr-un comutator cu întrerupere cu acționare prin rotire de la Distanță la Local.
d1,d2,d3 și d4 sunt traductoare.
Fiecare circuit are un LEDV pentru a marca întrerupătoarele daca funcționează corect sau nu. De asemenea, intrerupatoarele sunt mai departe compuse din 2 întrerupătoare paralele, unul cu ND cu acționare manuală și unul ND. Apoi urmează un contact NI acționat prin împingere cu revenire + traductoare. După ce trece de aceste comutatoare, trece din HARD în SOFT, urmând astfel un comutator termin ND și un limitator de bandă.
Figura 4.1.5 Schemă Comandă S1 2
Mod de funcționare (fig.4.1.5):
Liniile conducătoare:
-108 (220v), alimentează un limitator de bandă trecând prin 2 comutatoare paralele, unul acționat manual ND și celălalt acționat automat ND. Urmând mai apoi un contact NI acționat prin împingere cu revenire, un comutator termin ND iar apoi un limitator de bandă. – Distanță, accesează INTER 2, acesta are 2 împământări.
-Local, realizează acționările secundare, având avand rolul ca în cazul in care distanța are anumite defecțiuni, cu ajutorul acționarilor manuale circuitul poate fi deschis sau închis.
-24vcc, alimentează LEDV H7, H8 și H9, un comutator termin ND ce acționează TEMPERATURA DULAP. Alimentează partea de SOFT a MD1 și MD2, mai departe alimentând și calculatorul de proces. Calculator de proces primește informații și le transmite mai departe sub formă de comenzi pe sistemul Distanță. De asemenea, 24vcc alimentează și o baterie, baterie care este legată mai apoi de un limitator de cursă cu contact normal deschis. La finalul acestui circuit având un contact pentru stopul de urgență pe sistemul Distanță.
Figura 4.1.6 Schemă Forță S2 1
Mod de funcționare (fig.4.1.6):
Modul de funcționare este asemănătoare cu fig. 4.1.1, deosebirea se face prin faptul că doar 3 din 5 motoare seamănă între ele ca șiputere și intensitate.
Figura 4.1.7 Schemă Forță S2 2
S2 este compus din: CVS1 ; CVN
Mod de funcționare (fig.4.1.7):
Modul de funcționare este asemănătoare cu fig. 4.1.2, deosibirea se face prin faptul că doar 2 din 4 matoare sunt asemănătoare ca si putere și intensitate. Pe lângă acest lucru, schema electrică (fig.4.1.7) mai are și o instalație pentru iluminat exterior la sortare.
Figura 4.1.8 Schemă Forță S2 3
Mod de funcționare (fig.4.1.8):
Circuitul cuprinde o instalație de 3 întrerupătoare de circuit cu un singur pol pentru exipamentul de sudură.2 circuite pentru 2 prize, prima fiind trifazată iar cea dea doua fiind monofazată. Apoi o instalație petru iluminatul local, aceasta făcându-se printr-un întrerupător de circuit cu un pol cu linie pentru contactul auxiliar.
La finalul circuitului, instalația mai cuprinde și un circuit asemănător iluminatului local, acesta numindu-se tensiunea de comandă, tensiune care alimentează modulele.
Figura 4.1.9 Schemă Comandă S2 1
Mod de funcționare (fig.4.19):
Modul de funcționare este aceeași cu cea din fig. 4.1.4 cu excepția ciurului CV1, acesta având 2 poziții atât de deschidere, cât si de închidere, pornirea să se face strict pe local.
Figura 4.2.1 Schemă Comandă S2 2
Mod de funcționare (fig.4.2.1):
Liniile conductoare: – 104, alimentează iluminatul la sortare, acesta trecând prin 2 întreruptoare puse in paralel (un întreruptor ND și un întreruptorND acționat prin împingere cu revenire) și un contact NI acționat prin împingere cu revenire.
– Distanța 220~, alimentează modulul INTER2
– Local, alimentează SNEC-ul și TB (bandă) prin două scheme electrice identice, ambele tipuri de scheme având sistemul clasic, acesta având 2 soluții: una este de alimentare a limitatorului de bandă, iar acealalta fără limitator de bandă.
– 24vcc, 2 întreruptoare ND puse în parale la început de sistem, urmând după ele un LEDV. Apoi un 2 comutatoratoare cu întrerupere. Un întrerupător, iar apoi alimentarea LEDV H9. Alimentează modulele de proces MD1, MD2. Spre final această linie alimentează o baterie, mai departe acesta trecând printr-un limitator al ușei ajunge la stopul de urgență strict Distanță.
Figura 4.2.2 Schemă Forță S3 1
S3 este compus din: TB 23L; TB 23S; TB 22; TB 21L; TB 21S; TB 20.
Mod de funcționare (fig.4.2.2):
Schema electrică are același principiu de funcționare ca și figurile 4.1.1 și 4.1.6.
Figura 4.2.3 Schemă Forță S3 2
Mod de funcționare (fig.4.2.3):
Principiul de funcționare al schemei electrice este similar cu cel al fig 4.1.8 Pe lângă acest principiu, aceasta mai are și alimentarea unui motor al benzii transportoare TB 20.
Figura 4.2.4 Schemă Forță S3 3
Mod de funcționare (fig.4.2.4): Principiul de functionare este acelasi ca cel din fig. 4.1.4.
Figura 4.2.5 Schemă Comandă S3 1
Figura 4.2.6 Schemă Comandă S3 2
4.1 Intreruptoare modulare Multi 9:
Sunt utilizate pentru comanda și protecția circuitelor terminale împotriva suprasarcinilor și scurtcircuitelor în instalații electrocasnice, în instalații de distribuție industriale și șiterțiare. Pentru aceste întreruptoare curentul declanșatorului termic nu poate fi reglat : Ir= In
Curentul declanșatorului magnetic este corelat cu cel al declanșatorului termic funcție de tipul curbei de declanșanșare: B, C, D, M.
Tabelul 4.1 Alegerea intrerupatoarelor modulare Multi 9
4.2 Sigurante de uz general, cu filet, gG (Catalog ELTIM):
LS –legaturi spate, LF – legaturi fata ; cu inel .
Tabelul 4.2 Alegerea sigurantelor fuzibile
Calibru (A)si culoarea indicatorului de fuziune : 63 (aramiu)
4.3 Alegerea motoarelor asincrone trifazate cu rotorul in scurtcircuit:
Tabelul 4.3 Alegerea motoarelor
Motoarele electrice ce functioneazã în serviciu continuu pot fi încãrcate cu sarcini constante sau variabile în timp, în functie de natura mecanismului de lucru actionat.
Motorul trebuie astfel ales încât sã functioneze o perioadã oricât de îndelungatã, fãrã ca supratemperatura pãrtilor lui componente sã depãseascã valorile admisibile. Alegerea motorului în acest serviciu se face în functie de caracterul sarcinii: constantã sau variabilã în timp.
Practic, pentru alegerea puterii motorului, functionând în serviciu continuu cu sarcinã constantã se procedeazã astfel:
în care s-a notat cu i raportul de transmisie al reductorului si cu randamentul transmisiei.
Se determinã puterea de calcul Pc, corespunzãtoare cuplului Msr:
unde nc [rot/min] reprezintã turatia de calcul.
Din cataloagele de motoare electrice destinate serviciului continuu se alege un motor ai cãrui parametri nominali sã verifice relatiile:
4.4 Alegerea conductoarelor:
Tabelul 4.4.1 Intensitățile maxime admise ale curenților în regim permanent pentru conducte din cupru sau aluminiu cu izolație din PVC sau cauciuc (FY, F 750, AFY, AF 750)
Tabelul 4.4.2 Coeficienți de corecție a intensității maxime admise la conducte și bare, în funcție de temperatura admisă pe conductor și temperatura mediului ambiant
Dacă pe un traseu există porțiuni mai mari de 10 m care trec prin medii cu temperaturi diferite, se va aplica coeficientul de corecție corespunzător mediului cu temperatura cea mai ridicată.
Tabelul 4.4.3 Pierderi de tensiune maxim admise
Tabelul 4.4.4 Coeficienți de corecție în funcție de modul de pozare
CAPITOLUL 5: CONCLUZII
În proiect s-a abordat o structură de sistem electromecanic care se regăsește în componența unei stații automate de sortare automată după dimensiunea de gabarit, în care s-au utilizat acționări electropneumatice corespunzătoare configurației considerate. Elementele de interfață sunt electrice și permit comanda ciclurilor tehnologice după protocolul de funcționare impus. Structura sistemului pneumatic de acționare din componenta stației conferă o flexibilitate sporită în funcționare, secvențele de lucru putând fi organizate în diferite moduri: cicluri secvențiale, cicluri paralele, cicluri mixte.
Unul dintre avantajele majore ale acționării pneumatice în comparație cu acționarea de tip electric constă în posibilitatea obținerii unor mișcări rectilinii alternative, de cursă mică, de ordinul centimetrilor, sau zecilor de centimetri.
Viteza de deplasare a elementelor de execuție poate fi ușor reglată, iar sensul mișcării se poate schimba cu ajutorul aparaturii de distribuție.
Modulele logice de secvență reprezintă „coloana vertebrală” a automatizării pneumatice a unui ciclu secvențial. Astfel, fiecărei faze a unui ciclu îi corespunde un modul logic de secvență „fază”. Acesta emite un semnal pneumatic pentru comanda unei faze a ciclului, după care primește un alt semnal, prin care se confirmă execuția fazei comandate.
Modulele sunt astfel concepute încât să se poată interconecta între ele, fiecare modul fiind alcătuit din:
celule logice pneumatice;
două orificii de racord extern;
– un indicator pneumatic, pentru vizualizarea fazei active;
– comenzi manuale pentru înscrierea "1" sau ștergerea "0" a semnalului pneumatic ce iese din modulul de secvență;
– o etichetă pentru reperarea fazei ciclului secvențial.
Pentru un ciclu secvențial, modulele de secvență se înseriază, în ordinea fazelor de lucru. Rezultă astfel un bloc modular de secvențe. În dialogul "BLOC MODULAR – MAȘINĂ UNEALTĂ", pentru fiecare fază a ciclului, blocul modular eliberează un semnal de comandă, trecerea la faza următoare făcându-se numai după execuția fazei comandate, prin primirea unui semnal de la traductorul (microlimitator sau alt tip de senzor) de pe mașină.
BIBLIOGRAFIE
1. Cosoroabă V., Demetrescu Th. – Acționări pneumatice, Editura Tehnică, 1971.
2. Manolea Gh., ș.a. – Acționări Electromecanice, Vol2. Reprografia Universității din Craiova, 1991.
3. Stănescu A.M., ș.a. – Sisteme pneumatice de automatizare, Editura tehnică, București, 1987.
4. *** – Constituants d’automatismes electropneumatiques (Constituenți de automatizare electropneumatice), Telemecanique.
5. *** – Pneumatica per automazione(automatizari pneumatice), SMC.
6. https://www.diploma.ro/licente/proiectarea-actionarilor-electropneumatice-din-componenta-unei-statii-de-sortare-automata-4066
7. http://documents.tips/documents/rezumat-licenta.html
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Xsadsad Copy (autosaved) [304039] (ID: 304039)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.