Top Banner
ACTIONĂRI HIDRAULICE ŞI PNEUMATICE CUPRINS 1. Lucrarea Nr. 1 - Aparatura ce intră în componenţa siste hidrostatică şi simbolizarea ei................3 2. Lucrarea Nr. 2 - Pompe cu roţi dinţate...................... 3. Lucrarea Nr. 3 – Pompe şi motoare cu palete................... 4. Lucrarea Nr. 4 – Pompe şi motoare cu pistonaşe axiale......... 5. Lucrarea Nr. 5 – Analiza constructiv-funcţională şi calculul cilindrilor hidraulici....................................... 6. Lucrarea Nr. 6 – Analiza constructiv-funcţională a distribuitoarelor cu sertar........................................... 7 Lucrarea Nr.7 – Analiza constructiv-funcţională a aparaturii pentru reglarea presiunii....................................... 8 Lucrarea NR. 8 – Analiza constructiv-funcţională a aparaturii pentru reglarea debitului……………...……...................38 9 Lucrarea NR. 9 – Elemente de înmagazinare a energiei hidrostatice Acumulatoare.................................... 10 Lucrarea NR. 10 – Elemente pentru pregătirea aerului condiţion 11 Lucrarea NR.11 Scheme de acţionare cu un singur cil comandă directă………………53 12 Lucrarea NR. 12 – Scheme pneumatice funcţionale………..………58 13 Lucrarea NR. 13 Scheme de acţionare cu un singur c comandă indirectă…………….63 LUCRAREA NR. 1 www.refera
69

Www.referat.ro-actionari Hidraulice Si Pneumatice

Jul 22, 2015

Download

Documents

Voicu Nicodim
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript

www.referat.ro

ACTIONRI HIDRAULICE I PNEUMATICE

CUPRINS 1. 2. 3. 4. 5. 6. Lucrarea Nr. 1 - Aparatura ce intr n componena sistemelor de acionare hidrostatic i simbolizarea ei................3 Lucrarea Nr. 2 - Pompe cu roi dinate................................................10 Lucrarea Nr. 3 Pompe i motoare cu palete.....................................14 Lucrarea Nr. 4 Pompe i motoare cu pistonae axiale.....................20 Lucrarea Nr. 5 Analiza constructiv-funcional i calculul cilindrilor hidraulici.................................................................23 Lucrarea Nr. 6 Analiza constructiv-funcional a distribuitoarelor cu sertar.......................................................................29 7 Lucrarea Nr. 7 Analiza constructiv-funcional a aparaturii pentru reglarea presiunii..................................................34 8 Lucrarea NR. 8 Analiza constructiv-funcional a aparaturii pentru reglarea debitului......................38 9 Lucrarea 10 11 12 13 NR. 9 Elemente de nmagazinare a energiei hidrostatice Acumulatoare.......................................................43 Lucrarea NR. 10 Elemente pentru pregtirea aerului condiionat...46 Lucrarea NR.11 Scheme de acionare cu un singur cilindru pneumatic cu comand direct53 Lucrarea NR. 12 Scheme pneumatice funcionale..58 Lucrarea NR. 13 Scheme de acionare cu un singur cilindru pneumatic cu comand indirect.63 LUCRAREA NR. 1

Aparatura ce intr n componena sistemelor de acionare hidrostatic i simbolizarea ei 1.1. Obiectivul lucrrii Lucrarea prezint cele mai reprezentative elemente care intr n componena sistemelor de acionare hidrostatic, rolul acestora, precum i modul de simbolizare a lor prin semne convenionale. Lucrarea urmrete s permit studenilor nelegerea i interpretarea schemelor de acionare hidrostatic. 1.2. Aspecte teoretice Acionarea hidrostatic este acionarea care asigur o dubl conversie energetic, transformnd energia mecanic n energie hidraulic i apoi din nou n energie mecanic la ali parametri cinematici i dinamici fa de cei de la intrare. Scopul acestei transformri este acela de a realiza micarea, la ieirea din motorul hidraulic, n condiii de for sau cuplu impuse i cu viteze impuse. Sistemele de acionare hidraulice se mpart n dou mari categorii: - hidrostatice, care nmagazineaz n agentul motor energie potenial de tip hidrostatic caracterizat prin presiunea mediului hidraulic. n acest caz, energia potenial a agentului motor se dezvolt pe o suprafa crend micare i for; - hidrodinamice, care vehiculeaz agent motor ncrcat cu energie cinetic, materializat prin viteza acestuia, energie care se produce ntr-o pomp de tip centrifugal i care se transform n energie mecanic ntr-un motor de tip turbin. Prezenta lucrare va analiza doar structura i simbolurile elementelor ce alctuiesc sistemul de acionare hidrostatic. Sistemele de acionare hidrostatic se compun n general dintr-o pomp PH (figura 1.1.), elemente de distribuie, reglare, control i protecie (EDRCP) i un motor hidraulic MH. Pompa PH , antrenat de motorul electric ME la cuplul Mi i turaia ni, aspir agentul motor din rezervorul Rz trimindu-l spre elementele de direcionare i reglare cu presiunea pp i debitul Qp. Elementele de reglare modific presiunea i debitul agentului furnizat de pomp la ali parametri pm i Qm care sunt necesari acionrii motorului hidraulic MH pentru a se putea obine la ieire cuplul Me sau fora Fe cu turaia ne sau viteza ve, utile acionrii organului de lucru OL. De la motorul MH agentul motor este retransmis la rezervorul Rz. Practic, ntr-un astfel de sistem au loc trei conversii energetice: - electro-mecanic, la nivelul motorului electric ME; - mecano-hidraulic, la nivelul generatorului hidrostatic (pompa PH); - hidro-mecanic, la nivelul motorului hidrostatic MH.

Figura 1.1. Sistemul de acionare hidrostatic 1.3. Desfurarea lucrrii n cadrul lucrrii vor fi prezentate principalele elemente care intr n componena sistemelor de acionare hidrostatic. Pentru nelegere, va fi fcut o analiz de principiu a modului lor de funcionare i se va stabili simbolizarea utilizat n schemele de acionare. Terminologia folosit n domeniul sistemelor de acionare hidrostatic este reglementat de STAS 6965 iar semnele convenionale folosite la reprezentarea n scheme a elementelor de acionare sunt reglementate de STAS 7145. Principalele componente ale sistemelor de acionare hidrostatice sunt: Pompele volumice (PH) sunt ansamble care imprim mediului hidraulic de lucru energie hidrostatic caracterizat prin presiune (pP) i debit (QP). Ele recepioneaz energia mecanic produs de o main de for i caracterizat de momentul Mi i turaia ni i o transform n energie hidrostatic. Aproape toate pompele sunt acionate n micare de rotaie. Motoarele hidrostatice (MH) sunt ansamble care primesc energia hidrostatic produs de pomp (presiune X debit) i o transform n energie mecanic de rotaie (moment X turaie) la motoarele rotative sau de translaie (for X vitez) la motoarele hidraulice liniare (cilindri de for), pentru antrenarea mecanismului acionat (OL). Uneori aceleai ansamble pot fi att pompe ct i motoare, depinznd de modul n care sunt montate. Unele pot funciona ntr-un singur sens (nereversibile), altele n ambele sensuri (reversibile). Din punct de vedere a variabilitii debitului vehiculat se disting pompe i motoare cu debit constant i cu debit variabil. Simbolizarea pompelor i motoarelor rotative hidrostatice este n tabelul 1.1. Motoarele hidraulice rectilinii (cilindri hidraulici) sunt din punct de vedere constructiv de tip cilindru - piston, motiv pentru care se mai numesc i cilindri de for. Tabelul 1.1. Pompe i motoare rotative Pompe Motoare Pompe i motoare

Cu debit constant, nereversibile Cu debit constant, reversibile Cu debit variabil, nereversibile Cu debit variabil, reversibile Din punctul de vedere al modului n care se realizeaz acionarea, respectiv al modului n care agentul motor acioneaz pe feele pistonului, cilindri de for pot fi: cu simplu sau cu dublu efect. Din punct de vedere al raportului dintre diametrul tijei i a pistonului, pot fi: - cu diametrul pistonului mai mare dect diametrul tijei; - cu diametrul pistonului egal cu cel al tijei, adic cu pistoane plunjer. Simbolizarea cilindrilor hidraulici este indicat n tabelul 1.2. Tabelul 1.2. Cilindri hidraulici Cu simpl aciune, cu piston i tij unilateral Simbolizare n schem

Cu simpl aciune, cu piston plonjor

Cu dubl aciune i tij unilateral

Cu dubl aciune i tij bilateral

Elementele de distribuie au rolul de a dirija agentul motor spre diferitele conducte ale schemei hidraulice. Echipamentul de distribuie al acionrii hidrostatice este constituit din: robinete distribuitoare, distribuitoare cu bil, distribuitoare cu sertar (sertrae distribuitoare) i supape de sens unic (supape de blocare). Sertraele distribuitoare sunt cele mai rspndite elemente de distribuie din sistemele de acionare hidrostatic i se ntlnesc ntr-o gam variat de soluii constructive de aceea, simbolizarea lor va cuprinde pe lng simbolul propriu-zis i un cod numeric exprimat printr-o fracie ordinar unde la numrtor se va nscrie numrul cilor hidraulice racordate la distribuitor iar la numitor, numrul fazelor de lucru pe care le poate realiza distribuitorul. Astfel c 4/3 nseamn c distribuitorul are 4 ci de racordare i 3 faze de lucru.

n tabelul 1.3 este indicat simbolizarea distribuitoarelor. Tabelul 1.3. Sertrae distribuitoare Cu trei ci i dou poziii de lucru Simbolizare n schem

Cu patru ci i dou poziii de lucru

Cu patru ci i trei poziii de lucru, cu centrul nchis

Cu patru ci i trei poziii de lucru, cu centrul la pomp

Cu patru ci i trei poziii de lucru, cu centrul la tanc

Cu patru ci i trei poziii de lucru, cu centrul n tandem

Simbolizarea comenzii pentru comutarea distribuitoarelor n alt faz de lucru, se face printr-un dreptunghi alipit simbolului de baz (tabelul 1.4.), n dreapta sau n stnga lui. Tabelul 1.4.

Felul comenzii Manual cu arc Hidraulic Pneumatic Electromagnetic

Simbolul

Supapele de blocare asigur transmiterea debitului ntr-o singur direcie pe conductele pe care se monteaz. Sub aspect constructiv, supapele de blocare se ntlnesc n varianta cu scaun. Pe scaun poate presa o bil sau un taler conic. Simbolizarea acestor supape de sens este indicat n tabelul 1.5. Tabelul 1.5. Supape de sens Supap simpl de blocare cu arc Montajul Simbolizare n schem de traseu de panou Supap simpl de blocare fr arc de traseu de panou Supap de blocare cu comand fr arc hidraulic de deblocare cu arc

Supapele de presiune sunt destinate asigurrii presiunii dorite pe anumite circuite hidraulice. Ele pot fi n poziie normal, neacionate, normal nchise sau normal deschise. Cele normal deschise au rol de supape de deversare (de descrcare) iar cele normal nchise au rol de supape de siguran. Simbolizarea acestor supape este redat n tabelul 1.6. Tabelul 1.6. Supapa de presiune Supap de presiune normal nchis Supap de presiune normal deschis Supap de presiune cu comand diferenial Supap de siguran (limitator de presiune cu aciune direct) Simbolizare n schem

Supap de deversare (de descrcare)

Echipamentul de reglare a debitului pe circuitele hidraulice const n montarea unor rezistene fixe sau reglabile (drosele) pe circuit, care lamineaz debitul de agent motor, fracionndu-l i administrndu-l la valoarea dorit motorului hidraulic. Din punct de vedere constructiv i al poziiei de montare n schema hidraulic, droselele sunt de dou categorii: - drosele de traseu, care se monteaz direct pe conductele schemei hidraulice i care pot fi cu sau fr supap de sens; - drosele de panou, care se monteaz pe panoul de comand al instalaiei hidraulice i care sunt ntotdeauna nsoite de supape de sens. Simbolizarea acestor elemente de reglare a debitului este data n tabelul 1.7. Tabelul 1.7. Echipamentul de reglare a debitului Rezisten hidraulic fix Rezisten reglabil (drosel) de traseu Drosel de panou n paralel cu o supap de sens unic Simbolizare n schem

Echipamentul auxiliar al schemelor hidraulice se compune din: conducte, filtre, acumulatoar, rezervor (tanc), schimbtor de cldur. Conductele asigur circulaia agentului motor ctre diferitele elemente ale schemei. Simbolizarea lor este redat n tabelul 1.8. Tabelul 1.8. Conducte Conduct de lucru Conduct de pilotare Intersecie de conducte cu racordare ntre ele Intersecie de conducte fr racordare Filtrele sunt elemente destinate purificrii agentului motor. Ele au rolul s rein att particulele mecanice ct i produsele de oxidare din agent. ntr-o schem hidraulic trebuie s existe minim trei filtre i anume: filtrul de umplere i aerisire, filtrul pe conducta de aspiraie a pompei i un alt filtru montat n schema hidraulic. Acumulatoarele sunt elemente care nmagazineaz o parte a energiei hidrostatice furnizat de pompe, constituind pentru schema hidraulic o rezerv de energie hidrostatic. Acestea se monteaz pe o derivaie a conductei de refulare a pompei. Scopul acumulatoarelor hidraulice este de a prelua volume de lichid sub presiune i de a le restitui ori de cte ori este necesar. Simbolizarea

Rezervorul (tancul) are rolul de a furniza agentul motor schemei hidrostatice precum i de a limita temperaturile de funcionare ale acesteia. Simbolizarea acestor elemente este redat n tabelul 1.9. Tabelul 1.9. Filtru Acumulator Rezervor (tanc)

Aparatele de msur i control au rolul de a msura i indica parametrii de lucru ai agentului motor: presiunea se msoar cu manometrul, debitul cu debitmetrul iar temperatura cu termometrul. Simbolizarea acestor aparate este indicat n tabelul 1.10. Tabelul 1.10. Manometru Debitmetru Termometru

n cadrul lucrrii se va analiza schema din figura 1.2. att ca poziie a elementelor n schem ct i a rolului lor.

Figura 1.2. Schema hidraulic a ciclului de lucru avans rapid avans lent retragere rapid

LUCRAREA NR. 2 Pompe cu roi dinate 1.1. Obiectivul lucrrii Lucrarea i propune s prezinte una dintre pompele cel mai des utilizate n instalaiile hidraulice de putere medie, pompa cu roi dinate. Larga ei utilizare se datorete simplitii constructive, a fiabilitii ridicate i a ntreinerii uoare. Este o pomp cu debit constant deoarece datorit construciei ei nu i poate modifica volumul specific. Pompa cu roi dinate realizeaz debite de pn la 1000 l/min i presiuni maxime de 250 bari. Ea nu se utilizeaz ca motor dect n cazuri rare datorit cuplului motor redus pe care l dezvolt. 1.2. Aspecte teoretice Dup numrul de roi dinate n angrenare i felul danturii pompele pot fi: - cu dou roi (rotoare), care pot avea dantur exterioar sau interioar; - cu mai multe roi dinate. Cele mai rspndite sunt pompele cu dou roi dinate (figura 2.1.), cu dantur exterioar.

Figura 2.1.Pompa cu dou roi dinate egale, cu dantur exterioar Pompa preia agentul hidraulic prin orificiul de aspiraie A i l transport prin golurile dintre dinii roilor spre orificiul de refulare R. Cele dou roi dinate, una antrenoare i cealalt antrenat, se rotesc cu turaia n n interiorul carcasei. Turaia de antrenare a pompelor cu roi dinate nu depete 3000 rot/min. De regul, pentru siguran i creterea duratei de funcionare, se recomand ca turaia de antrenare s fie de 1500 rot/min. Pentru calculul debitului se ia n considerare volumul de fluid ce este transportat ntre A i R la o rotaie, de ctre o roat dinat. Conform figurii 2.1 acesta este: V1=0,5 Dw1 h l [mm3] (1)

n care: Dw1 - diametrul de divizare al roii dinate conductoare [mm]; Dw1 = m z1 h - nlimea dintelui [mm]; h = 2 m l - limea roii [mm]; l = m m z1 - numrul de dini al roii conductoare; n1 - turaia roii conductoare [rot/min]; m - modulul roii dinate [mm]. Debitul pompei va fi: Q= Dw1 h z1 l n1 [l/min] (2) nlocuind n relaia (2) elementele geometrice ale roii, n funcie de modul i numrul de dini i innd seama de unitile de msur se obine: Q=2 10-6 m3 z1 m n1 (3) La pompele cu trei rotoare debitul se dubleaz. Pentru calculul aproximativ al momentului de antrenare al pompei se ia n considerare volumul de agent transportat la o rotaie: V=2 V1 (4) Iar momentul de antrenare va fi: p V M a = 10 4 [Nm] (5) 2 n care: p presiunea de lucru [bari]; V volumul [mm3] 1.3. Instalarea pompei volumice Antrenarea mecanic a pompei se face fie coaxial cu arborele de intrare, prin intermediul unui cuplaj elastic, fie lateral fa de arborele de ieire, cnd transmiterea micrii se face prin angrenaj, roi de curea sau lan. Conectarea pompei la reeaua hidraulic a instalaiei trebuie s respecte urmtoarele reguli: - montarea obligatorie n apropierea orificiului de refulare a unei supape de siguran pentru reglarea presiunii i deversarea excedentelor de debit ale pompei (figura 2.2); - la conectarea n serie a dou sau mai multe pompe este obligatorie ca cea din amonte s aib debitul ceva mai mare dect cea din aval, excedentul urmnd a fi eliminat continuu prin supap (figura 2.3); - la conectarea n paralel a dou sau mai multe pompe se vor folosi supape de sens la conectarea pompelor, supape care fac posibil reglarea pompelor la presiuni diferite,precum i oprirea uneia fr a perturba funcionarea celorlalte (figura 2.4).

Figura 2.2. Instalarea unei pompe

Figura 2.3. Pompe legate n serie

Figura 2.4. Pompe legate n paralel

1.4. Desfurarea lucrrii n cadrul lucrrii vor fi demontate, studiate i relevate diferite pompe cu roi dinate. n funcie de diametrul arborelui de antrenare al pompei se vor alege trei motoare de acelai diametru cu turaii diferite (na=750, 1000 i 1500 rot/min la mersul n gol). Se vor nota: tipul de motor, puterea i turaia la mersul n sarcin. Pentru fiecare motor se va calcula momentul de antrenare: 30 Pi Ma=103 [Nmm] (6) ni unde: Pi puterea la arborele motorului electric [W] ni turaia la arborele motorului electric la mersul n sarcin [rot/min] Considernd randamentul pompei p = 0,9 se va determina puterea la ieirea din pomp: Pe =Pi P [W] (7) Se vor msura dimensiunile roilor dinate ale pompei: diametrul exterior al roii conductoare (Da1); numrul de dini a roii conductoare (z1); limea roii (l). Se va stabili i standardiza modulul roilor, innd seama c: D m = a1 [mm] (8) z1 + 2 Conform STAS 822-82 modulul poate fi: 1; 1,125; 1,25; 1,375; 1,5; 1,75; 2; 2,25; 2,5; 2,75; 3; 3,5; 4 [mm] .a. Se vor calcula debitele furnizate de pomp n condiiile antrenrii ei cu cele trei motoare alese, cu relaia: Q=2 10-6 m2 z1 l ni [l/min] (9) Fcnd echilibrul puterilor la intrarea i ieirea din pomp: ni p Q Ma = (10) 30 p Presiunea fluidului la ieirea din pomp va fi: ni M a P P = i P 612 [bari] p= (11) Q 30 Q Pentru cele trei motoare alese (cu turaii diferite), avnd acelai diametru cu al pompei se va completa urmtorul tabel: Turaia motor electric la mers n gol 750 [rot/min] Tipul motorului Turaia motor electric la mers n sarcin [rot/min] Puterea motorului electric [W] Momentul de antrenare la motorul electric [N.mm] Debitul pompei [l/min] Presiunea de ieire din pomp [bari] 1000 1500

LUCRAREA NR. 3 Pompe i motoare cu palete 1.1. Obiectivul lucrrii Lucrarea i propune s prezinte o main cu palete ce poate fi utilizat att ca pomp ct i ca motor, poate fi construit n variant cu debit constant sau variabil, prezint gabarit redus, lucreaz la presiuni medii (200 bari) i are fiabilitate ridicat.

Se va urmri: cunoaterea constructiv a acestor pompe i motoare; calculul debitului i a turaiei ce se pot realiza n diverse condiii, n funcie de parametri lor geometrici; modul de montare n instalaie. 1.2. Aspecte teoretice Pompele i motoarele cu palete se construiesc n dou variante: cu debit vehiculat constant i cu debit variabil. a) La cele cu debit constant, n condiiile antrenrii rotorului pompei cu turaie constant, debitul refulat va fi constant iar n cazul alimentrii motorului cu palete cu debit constant, el furnizeaz o turaie constant la ieirea din motor. Dup poziia paletelor, pot fi: cu palete n rotor (cel mai des) sau cu palete n stator. Pompele i motoarele cu palete n rotor pot fi cu dubl aciune, cnd au dou perechi de camere de admisie i refulare (figura 3.1) sau cu aciune multipl cnd prezint mai multe perechi de camere de admisie i refulare.

Figura 3.1.Pompe cu palete cu debit constant La aceste maini, statorul 1 are un alezaj oval iar n centrul lui se afl rotorul 2 prevzut cu paletele 3, antrenat n micare de rotaie. n micarea lor, paletele mtur un spaiu variabil cuprins ntre stator i rotor. Acest spaiu se mrete n dreptul camerelor de aspiraie A1 i A2 creindu-se depresia necesar aspiraiei agentului motor i se micoreaz n dreptul camerelor R1 i R2 realizndu-se refularea agentului din pomp. Funcionarea ca motor se obine alimentnd sub presiune camerele R1 i R2 i punnd n comunicaie cu rezervorul camerele A1 i A2. Forele de presiune care acioneaz pe o suprafa mai mare n dreptul camerei de refulare vor creia un cuplu motor care antreneaz rotorul n micare de rotaie n sens contrar celui indicat pe figura 3.1. Meninerea paletelor n contact cu statorul se asigur prin arcuri sau cu presiune de ulei introdus n spaiul de sub palete: camerele a1 i a2 primesc ulei sub presiune, iar camerele b1 i b2 sunt cuplate la rezervor. Camerele sunt plasate n flanele frontale ale

pompei i comunic cu spaiile de sub palete. La motoare este invers, camerele a1 i a2 au comunicaie cu rezervorul. Debitul refulat de pompa cu dubl aciune: Q=2 l(r1-r2)[ (r1+r2)b z/cos ] n (1) unde: r1 i r2 - sunt cele dou raze (minim i maxim) ale alezajului oval; l limea paletei; b grosimea paletei; z numrul de palete; - unghiul de nclinare a paletei (Figura 3.2); n turaia primit de la motorul electric.

Figura 3.2.Schema de calcul al debitului pompei cu palete cu debit constant n cazul cnd maina funcioneaz ca motor, turaia furnizat va fi: Q n= (2) 2 l (r1 r2 )[ (r1 + r2 ) b z / cos ] b) Cele cu debit variabil, se deosebesc de cele cu debit constant prin faptul c axa rotorului este deplasat fa de cea a statorului cu excentricitatea e. Uleiul este aspirat de pomp, prin camera de aspiraie A (figura 3.3), datorit depresiunii create, ca urmare a faptului c volumul mturat de palete crete i este refulat n camera de refulare R, unde spaiului dintre rotor i stator descreste. Debitul refulat de pomp se regleaz prin modificarea excentricitii e.

Figura 3.3.Pompe cu palete cu debit variabil Paletele sunt meninute n contact cu statorul prin ghidare forat sau fiind mpinse cu arcuri plasate sub palete. Ghidarea se asigur cu cepuri laterale, care culiseaz n flanele laterale. Camerele de sub palete, din rotor, au comunicaie cu spaiul dintre rotor i stator pentru evitarea depresiunii la aspiraie, sau comprimrii uleiului la refulare. Recircularea uleiului de sub palete se poate asigura prin practicarea n capacul pompei a unor camere care fac legtura ntre spaiul de sub palet i spaiul dintre rotor i stator. Debitul unei pompe cu palete cu debit variabil are expresia: Q=2( Db z) l n e (3) unde: D diametrul interior al alezajului statorului; b grosimea paletei; l limea paletei; z numrul de palete; e excentricitatea; n turaia primit de la motorul electric. Aceste pompe se folosesc, n general, pentru debite mari i presiuni relativ mici, parametrii lor caracteristici fiind: Q = (1501500) [l/min]; p = (5070) [daN/cm2] n = (5001500) [rot/min]; P = (250) [kW]. La funcionarea ca motor, turaia motorului poate fi reglat, pentru un debit constant de alimentare, prin varierea excentricitii e. Turaia motorului este dat de expresia:

Q (4) 2( D b z ) l e unde: Q debitul administrat motorului; celelalte notaii rmnnd ca la relaia (3). Pompele cu debit variabil pot beneficia de o serie de caliti i performane deosebite n condiiile cnd sunt construite cu regulatoare de putere. Pompele cu palete cu regulator de putere au scopul de a acorda debitul refulat de pomp cu presiunea din sistem. Astfel, cnd n sistemul hidraulic nu mai este necesar a se furniza debit de ulei (la capetele de curs ale motoarelor de acionare, n fazele ciclului de lucru fr deplasare etc.) datorit creterii presiunii n regulator se comand reducerea debitului pompei aproape de valoarea zero. Pompele cu palete cu debit variabil prevzute cu regulator de putere au urmtoarele avantaje principale: - se mbuntete bilanul energetic al sistemului de acionare prin acordarea automat a debitului refulat la necesitile reale ale consumatorului; - se micoreaz temperatura uleiului ca urmare a reducerii debitului vehiculat; - se simplific sistemul de protecie al schemei hidraulice, prin supapa de presiune trecnd un debit mai mic; - capacitatea rezervorului de ulei poate fi micorat, reducndu-se cantitatea medie de ulei vehiculat. Pompele cu regulator de putere se construiesc n dou variante: folosind deplasarea cu arc a statorului sau folosind deplasarea hidraulic a statorului. Pompa cu regulator folosind deplasarea cu arc a statorului (figura 3.4.) are statorul (4) format dintr-un inel deplasabil iar camera de refulare dispus asimetric n raport cu axa pompei. Fora rezultant F a presiunii din dreptul camerei de refulare se descompune n componentele F1 i F2 . Fora F2 este preluat de reazimele fixe ale arborelui rotorului iar fora F1 preseaz statorul deplasabil asupra resortului (2). Cnd fora F1 depete fora de pretensionare a resortului, atunci statorul este deplasat, reducndu-se excentricitatea e. urubul (1) regleaz fora de pretensionare a resortului (2), reglnd astfel presiunea la care are loc reducerea excentricitii. n repaos, cnd pompa nu refuleaz ulei, arcul (2) deplaseaz statorul la excentricitatea reglat iniial prin urubul (3). n=

Figura 3.4.Pompa cu palete cu regulator de putere folosind deplasarea cu arc a statorului 1.3. Desfurarea lucrrii n cadrul lucrrii vor fi demontate, studiate i relevate diferite pompe cu palete. Se vor msura dimensiunile paletelor (b, l) i ale alezajului statoric (r1; r2- pentru pompele cu debit constant i D- pentru pompele cu debit variabil), numrul paletelor (z) i nclinarea lor. Considernd c pompa poate fi antrenat de trei motoare cu turaii diferite (n=750, 1000 i 1500 rot/min la mersul n gol), se vor calcula debitele furnizate de pomp n condiiile antrenrii ei cu cele trei motoare, cu relaia: - pentru pompa cu debit constant: Q=2 10-6 l (r1-r2)[ (r1+r2) b z/cos ] n (5) - pentru pompa cu debit variabil: Q=2 10-6( D b z) l n e (6) n cazul reglrii excentricitii e la trei valori ntre maxim i minim. Fcnd echilibrul puterilor la intrarea i ieirea din pomp: ni p Q Ma = (7) 30 P unde: P =0,9 randamentul pompei. Presiunea fluidului la ieirea din pomp va fi: ni M a P Pi = P 612 [bari] p= (8) 30 Q Q

Pentru cele trei motoare de antrenare alese (cu turaii diferite), avnd acelai diametru cu al pompei se va completa urmtorul tabel: Turaia motor electric la mers n gol 750 [rot/min] Tipul motorului Turaia motor electric la mers n sarcin [rot/min] Puterea motorului electric [W] Momentul de antrenare la motorul electric [Nmm] Debitul pompei [l/min] Presiunea de ieire din pomp [bari] 1000 1500

LUCRAREA NR. 4 Pompe i motoare cu pistonae axiale 1.1. Obiectivul lucrrii Lucrarea i propune s prezinte pompele i motoarele cu pistonae axiale, maini hidraulice care au o mare rspndire datorit comportrii bune n exploatare, a fiabilitii ridicate i a posibilitilor de implementare n categorii de instalaii de mare diversitate. Pot realiza presiuni de pn la 700 bari i debite de peste 800 l/min. De asemenea, datorit echilibrrii radiale i axiale foarte bune, turaiile de antrenare pot depi 3000 rot/min, iar n cazuri speciale pot ajunge la 20000 rot/min. 1.2. Aspecte teoretice Pompele i motoarele cu pistonae axiale se construiesc n dou variante: cu debit, respectiv turaie constant sau cu debit respectiv turaie variabil. Dup modul de antrenare al blocului pistonaelor n raport cu discul antrenor se disting dou categorii principale de astfel de maini: - cu bloc nclinat; - cu disc nclinat. n ambele cazuri, blocul cilindrilor este antrenat n micare de rotaie i datorit nclinrii dintre axa blocului cilindrilor i axa discului, pistonaele sunt obligate s descrie o curs h aspirnd ulei din camera A i refulndu-l n camera R. La construciile cu debit variabil, se poate modifica unghiul de nclinare a discului i astfel cursa h a pistoanelor. La pompa cu pistonae axiale cu bloc nclinat (figura 4.1.) antrenarea se realizeaz prin arborele 6, care rotete discul 5 i acesta prin axul cardanic 4 pune n micare de rotaie blocul pistonaelor 1. Pistoanele 2 sunt legate de discul 5 prin tijele 3 terminate cu articulaii sferice. Blocul pistonaelor 1 este etan fa de discul de distribuie fix 7, n care se afl practicate camerele de aspiraie A i refulare R.

Figura 4.1. Pompa cu pistonae axiale cu bloc nclinat

Figura 4.2. Construcia unei pompe cu pistonae axiale cu bloc nclinat i debit constant Debitul pompei cu pistonae axiale cu bloc nclinat este dat de expresia: d2 . . Q= hzn (1) 4 unde: h - cursa pistoanelor; h = 2R.sin z - numarul de pistoane; n - turaia pompei; d - diametrul unui pistona. La pompa cu pistonae axiale cu disc nclinat (figura 4.3) blocul pistonaelor 1 se rotete cu turaia n. Pistoanele 2, presate de arcuri asupra discului nclinat 5, execut o curs de lungime h. Discul de distribuie fix 6, conine camerele A i R.

Figura 4.3. Pompa cu pistonae axiale cu disc nclinat Debitul acestei pompe, cu notaiile din figura 4.3., se scrie:

Q=

d2 . . . D tg z n 4

(2)

1.3. Desfurarea lucrrii n cadrul lucrrii vor fi demontate, studiate i relevate pompe cu pistonae axiale. Dup efectuarea msurrii dimensiunilor elementelor componente vor fi calculate debitele cu relaiile prezentate anterior (1 sau 2). Volumul de ulei refulat la o rotaie a blocului va fi: V=hz d2/4[mm3] (3) Iar debitul se va calcula n cazul acionrii cu motoare avnd turaia la mersul n gol de 3000 rot/min. Q=10-6hzn d2/4 [l/min] Adoptnd pentru presiune valori de 500, 600 i 700 bari, se va calcula momentul de antrenare al pompei cu relaia: p V -4 2 Ma=10 [Nm] (4) unde: p- presiunea [bar] ; V- volumul [mm3]. Puterea necesar pentru dezvoltarea presiunii p se va calcula cu relaia: p.Q P= [KW] (5) 612 Se consider randamentul =0,9. Cu rezultatele obinute se va completa tabelul de mai jos: Mrimi caracteristice Volumul de ulei refulat la o rotaie [mm] Debitul [l/min] Valoarea presiunii [bari] 500 600 700 Momentul de antrenare a pompei [Nm] Puterea necesar pentru dezvoltarea presiunii P [KW] Motorul electric de antrenare a pompei Turaia motorului la mers n sarcin

LUCRAREA NR. 5 Analiza constructiv-funcional i calculul cilindrilor hidraulici 1.1. Obiectivul lucrrii Lucrarea i propune s analizeze soluiile constructiv - funcionale ale cilindrilor hidraulici i cum trebuie fcut instalarea lor mecanic i hidraulic. Se va urmri: cunoaterea constructiv a unor cilindri hidraulici, calculul debitului de fluid necesar deplasrii pistonului cu o anumit vitez, presiunea necesar pe piston pentru dezvoltarea unei anumite fore axiale, realizarea diverselor scheme de acionare i varierea parametrilor de lucru. 1.2. Aspecte teoretice Cilindri hidraulici, cunoscui i sub denumirea de motoare hidraulice liniare sau cilindri de for, sunt elemente cu rol de execuie. Ei realizeaz conversia energetic invers: din energie hidrostatic n energie mecanic, caracterizat de doi parametri, for i vitez. Aceste motoare au o larg rspndire datorit simplitii constructive i a posibilitii de realizare a unor fore mari i foarte mari de acionare. Datorit marii diversiti de motoare hidrostatice rectilinii, clasificarea acestora trebuie fcut din mai multe puncte de vedere, astfel: 1. Din punctul de vedere al modului n care agentul motor acioneaz pe feele pistonului, se disting: cilindri cu simplu efect (figura 5.1. j); - cilindri cu dublu efect (figura 5.1. a, b, c, d). 2. Din punctul de vedere al mobilitii elementelor ele pot fi: cu cilindru fix i piston mobil (figura 5.1. a, c, e, g, l, j, k); cu cilindru mobil i piston fix (figura 5.1. b, d, f, h). 3. Din punct de vedere al raportului dintre diametrul tijei i al pistonului: cu diametrul pistonului mai mare dect diametrul tijei (figura 5.1.a,b,c, d, g); - cu diametrul tijei egal cu diametrul pistonului, numite i pistoane plonjoare (figura 5.1. e, f). 4. Din punct de vedere al numrului de motoare ce acioneaz acelai organ de lucru: hidromotoare singulare (figura 5.1. a, b, c, d, h); - hidromotoare multiple, care pot fi cuplate n serie (figura 5.1. h, i, k) sau n paralel (figura 5.1. e, f, g). Cilindri de for se leag n serie sau n paralel pentru a mri fora de acionare sau cursele de deplasare ale organului acionat.

-

-

Figura 5.1. Tipuri de cilindri hidraulici Soluiile de instalare mecanic pentru cilindri hidraulici sunt variate, depinznd de rolul funcional n ansamblul din care acetia fac parte. Ei pot fi legai de organele pe care le acioneaz sau de batiu prin: -capete filetate (figura 5.2. a); -capete cu ochei (figura 2. b i c); -suport de legtur (figura 5.2. e);

-flane (figura 5.2. g); -articulaii pe corpul motorului (figura 5.2. d).

Figura 5.2. Instalarea mecanic a cilindrilor hidraulici Soluiile de instalare hidraulic ale cilindrilor sunt n funcie de numrul cilindrilor ce se alimenteaz. Astfel, se disting: 1. Alimentare individual a cilindrului (figura 5.3.) cu mai multe variante:

Figura 5.3. Soluii de instalare hidraulic a cilindrilor de for a. Cilindrul alimentat de la pomp printr-un distribuitor cu dou poziii (figura 5.3. a). Soluia nu permite pistonului s staioneze dect la captul de curs, n poziiile extreme. b. Cilindrul este alimentat de la pomp printr-un distribuitor cu trei poziii (figura 5.3. b). Soluia permite blocarea pistonului n orice poziie, pe toat lungimea cursei. c. Cilindrul este alimentat de la pomp printr-un distribuitor cu trei poziii i dou supape antioc (4 i 5), figura 5.3. c. Supapele montate ntre camerele cilindrului evit crearea suprapresiunii n conductele de legtur dintre distribuitor i cilindru. Suprapresiunea se poate datora unor fore externe care continu s acioneze n momentul opririi brute a pistonului. La depirea presiunii ntr-una din camerele cilindrului, supapa se deschide spre cealalt camer, n care exist tendina invers, de vidare. d. Pistonul cilindrului poate fi deplasat mecanic (figura 5.3. d), ntr-un sens sau altul, prin intermediul tijei, n momentul cnd distribuitorul (7) este n poziie median. n aceast poziie, ambele camere ale cilindrului comunic cu rezervorul. e. Soluia permite mrirea vitezei pistonului prin recircularea lichidului de la camera mic a cilindrului spre camera mare, lucru posibil datorit distribuitorului (8) cu patru poziii (figura 5.3. e).

2. Alimentarea mai multor cilindri de la o singur pomp (figura 5.4.) cu mai multe variante:

Figura 5.4. Alimentarea mai multor cilindri de la o pomp a. Soluia este denumit legare n paralel (figura 5.4. a). Ea ofer posibilitatea acionrii simultane a doi sau mai muli cilindri prin comenzi aferente date de distribuitoare. n acest caz, n condiiile unei comenzi simultane, cilindri vor aciona n ordinea descresctoare a presiunilor de lucru. b. Soluia este denumit legare n serie (figura 5.4. b). Este cazul unui multiplu de cilindri n care primul este alimentat de pomp iar urmtorii de ctre cilindrul imediat anterior. Soluia ofer posibilitatea deplasrii sincrone a cilindrilor cu viteze ce variaz n funcie de caracteristicile lor dimensionale. 1.3 Desfurarea lucrrii Se va proiecta un cilindru hidraulic care trebuie s dezvolte la tij o for de mpingere Fi=200 daN, s mping obiectul acionat cu o vitez de lucru vi=0,5 m/min pe o distan c=300 mm i s se retrag cu o vitez vt=2m/min. Presiunea dezvoltat de pomp este p=3 MPa. Schema de funcionare este dat n figura 5.5.

Figura 5.5. Schema hidraulic Fora axial pe piston: F=pSp unde: Sp- este suprafaa efectiv a pistonului: D2 (D 2 d 2 ) Sp1= sau Sp2= 4 4 D- diametrul interior al cilindrului; d- diametrul tijei pistonului. Din relaia (1) va rezulta diametrul interior D: 4 Fi D= p m (1)

(2)

n care: m - randamentul mecanic: m = 0,85...0,9 Se recomand ca raportul dintre diametrul pistonului i diametrul tijei s fie: D 32 40 50 60 110 120 145 152 160 180 200 = , , , , , , , , , , d 16 20 25 35 40 50 50 57 70 85 100 Cursa acestor motoare este cuprins ntre valorile c=87,5...865 mm. n figura 5.6 este prezentat construcia unui cilindru hidraulic cu dublu efect.

Figura 5.6. Cilindru hidraulic cu dublu efect Debitul de lichid necesar n cilindru se calculeaz cu relaia: S p .v Q= [l/min] v n care: v - este randamentul volumetric: v =0,9 Puterea hidraulic de intrare n motor: p.Q Pm= [KW] 612 unde: p [bari] ; Q [l/min]. Timpul necesar pentru parcurgerea cursei c: c c ti= [min] sau tt= [min] vi vt Diametrul orificiilor de intrare-ieire: 4Q vu di [mm] Pentru vu se adopt valorile: p [bar] 25 50 100 200 vu [m/min] 1,50 2,00 2,50 3,00

(3)

(4)

(5) 300 3,50

Se va reprezenta cilindrul hidraulic la dimensiunile obinute i se vor compara aceste dimensiuni cu cele date pentru cilindri standardizai. LUCRAREA NR.6 Analiza constructiv-funcional a distribuitoarelor cu sertar 1.1. Obiectivul lucrrii

Sertraele distribuitoare sunt cele mai rspndite elemente de distribuie din sistemul de acionare hidrostatic deoarece, pot fi folosite pentru game largi de debite i presiuni, permit frecvene ridicate de comutare, asigur o multitudine de funcii de comand, au form constructiv i tehnologic simpl. Din acest motiv, lucrarea i propune s prezinte n detaliu aceast aparatur precum i principalele probleme ce apar la proiectarea i la execuia lor. 1.2. Aspecte teoretice Echipamentul de distribuie este destinat distribuirii sau dirijrii agentului motor spre diferite conducte ale schemei hidraulice. El trebuie s prezinte siguran n exploatare, rezistene locale i pierderi prin frecare minime, pierderi de debit reduse, comand uoar i sensibilitate mare la schimbarea regimului de lucru, s realizeze inversarea fr ocuri a micrii ntr-un timp ct mai scurt. Echipamentul de distribuie al acionrii hidrostatice este constituit din: robinete distribuitoare, distribuitoare cu bil si distribuitoare cu sertar. Dintre toate aceste elemente de distribuie, distribuitoarele cu sertar ocup cel mai important loc, ele difereniindu-se n funcie de o serie de criterii cum ar fi: numrul de canale, schema de distribuie i natura comenzii de comutare. Un distribuitor cu sertar se compune dintr-o parte fix - corp -, o parte mobil sertar - i anumite elemente de acionare. Funcionarea lor se bazeaz pe translatarea i oprirea sertarului n corp, n anumite poziii care asigur o coresponden precis a cilor de comunicaie prin care se face trecerea fluidului conform schemei de distribuie. n figura 6.1. este prezentat schema unui distribuitor cu sertar cu rol de inversare a sensului de micare a unui organ de lucru solidar cu pistonul motorului hidraulic. n figura 6.1. a poziionarea sertarului permite fluidului refulat de pompa PH s alimenteze camera 1 a motorului hidraulic MH producnd micarea cu viteza v1 ca urmare a trecerii prin orificiile P i A. Trecerea spre rezervorul Rz a fluidului din camere 2 a motorului MH se face liber prin orificiile B i R2 . Comutnd n poziia din figura 6.1. b, pompa PH alimentez camera 2 producnd deplasarea cu viteza v2, datorit refulrii fluidului prin orificiile P i B. n acest timp, scurgerea fluidului din camera 1 a motorului se face prin orificiile A i R1 ctre rezervor.

Figura 6.1. Sertra distribuitor pentru inversarea sensului de micare Ca rezultat al combinaiei dintre numrul de orificii i poziii ale sertraului, exist o gam larg de distribuitoare. Conform STAS 7145 simbolizarea distribuitoarelor se face sub forma unei fracii ordinare: numrtorul, reprezint numrul cilor hidraulice racordate la distribuitor iar numitorul, numrul fazelor pe care le realizeaz distribuitorul. La noi n ar sunt tipizate opt scheme de baz pentru distribuitoarele hidraulice notate 01...08, ase realizate pentru patru ci i dou pentru cinci ci hidraulice (figura 6.2).

Figura 6.2. Poziii de comutare la distribuitoarele cu sertar Comanda acestor distribuitoare poate fi realizat n variant: manual (figura 6.3), mecanic, hidraulic, pneumatic (figura 6.4) i electro-magnetic(figura 6.5).

Figura 6.3. Comanda manual

Figura 6.4. Comanda pneumatic

Figura 6.5. Comanda electro-magnetic Comanda manual cu indexare asigur o poziie stabil dup comutare. Comenzile hidraulic i pneumatic sunt similare, numai c agentul de lucru este altul. Comanda electromagnetic este ns cea mai rspndit datorit avantajelor ei: prezint posibilitatea automatizrii electrice a ciclurilor de lucru, asigur o frecven mare a comutrilor. Comanda electromagnetic se poate face cu curent continuu sau curent alternativ. Distribuitoarele ce funcioneaz la debite mari (DN 13 mm) nu mai pot fi comandate cu manet sau cu electromagnei, deoarece forele dinamice axiale sunt mari, de aceea, deplasarea plunjerului n vederea comutrii se face printr-un alt sistem hidraulic. Aceast comand hidraulic ce se face prin intermediul altui distribuitor poart denumirea de pilotare. Pilotarea sertraelor poate fi obinut n dou variante: prin autopilotare (figura 6.6) sau prin pilotere exterioar.

Figura 6.6. Sertra distribuitor autopilotat. 1.3. Desfurarea lucrrii Vor fi analizate constructiv i funcional mai multe tipuri de distribuitoare pilotate i nepilotate. n conformitate cu cataloagele tehnice pentru aparatura hidraulic de distribuie, se va urmri sistemul de simbolizare i de codificare pentru trei dintre tipurile de distribuitoare cu sertar analizate. Vor fi evideniate traseele agentului hidraulic n funcie de cele trei poziii ale distribuitoarelor analizate. Se va realiza montajul din figura 6.7. i se va descrie rolul celor dou sertrae n diversele lor poziii.

Figura 6.7. Ciclul AR-AL-RR cu reciclarea debitului

LUCRAREA NR. 7 Analiza constructiv-funcional a aparaturii pentru reglarea presiunii 1.1. Obiectivul lucrrii

n cadrul sistemelor de acionare hidrostatic, aparatele pentru controlul presiunii, cunoscute sub denumirea de supape de presiune ocup unul din primele locuri n ordinea importanei. Acest lucru este datorat faptului c presiunea este unul din cei doi parametri prin care se exprim cantitativ puterea transmis de ctre acionarea hidraulic respectiv. Lucrarea i propune s analizeze cele mai cunoscute tipuri de supape hidrostatice, att din punct de vedere constructiv i funcional, ct i din punct de vedere al modului n care ele realizeaz anumite funcii n cadrul sistemului. 1.2. Aspecte teoretice Supapele ce deservesc sistemele de acionare hidrostatice i se pot mpri, dup rolul lor n sistem, n dou mari categorii: supape de presiune i supape de blocare (supape de sens unic). Supapele de presiune sunt destinate asigurrii presiunii dorite pe anumite circuite hidraulice. Din punct de vedere funcional, se mpart n: - Supape de limitare a presiunii; - Supape de cuplare - decuplare; - Supape de reducere a presiunii. Supapele de limitare a presiunii asigur protecia instalaiei fa de suprapresiuni. Ele se ntlnesc n dou variante: Supape de deversare, care funcioneaz normal deschise, ele deversnd la tanc diferena dintre debitul constant al pompei i debitul variabil necesar motorului hidraulic. Supapa de deversare se monteaz n paralel cu pompa de debit constant (figura 7.1.).

-

Figura 7.1. Montarea n schem a Figura 7.2. Montarea n schem a supapei de deversare supapei de siguran Supape de siguran, funcioneaz n general normal nchise i se monteaz n paralel cu o pomp cu debit variabil (figura 7.2). n acest caz, pompa va administra un debit corespunztor necesitilor motorului hidraulic, dar cnd motorul ajunge la capt de curs sau intr n suprasarcin, depindu-se n sistem presiunea nominal, supapa de siguran SS se deschide i deverseaz la tanc tot debitul pompei. Din punctul de vedere al comenzii, supapele de presiune se clasific n: - Supape cu comand direct; - Supape cu comand pilotat. Din punct de vedere constructiv, supapele de presiune se realizeaz n urmtoarele variante: supape cu bil;

- supape cu taler; - supape cu plunjer. Supapele de cuplare decuplare sunt subordonate unui circuit hidraulic n care, atunci cnd se atinge presiunea impus, se comand alimentarea unui alt circuit hidraulic. Supapele de reducere a presiunii au drept scop reducerea presiunii la o valoare mai mic dect cea din sistem i meninerea ei constant indiferent de fluctuaia presiunii principale. Constructiv, n componena supapelor de presiune (figura 7.3.) exist trei elemente importante: corpul supapei (1), elementul de nchidere (2) care poate fi de tip bil, taler sau plunjer i elementul elastic (3) prevzut sau nu cu mecanism de reglare a forei (4).

a) normal nchis b) normal deschis Figura 7.3. Supape de presiune La supapele normal nchise (figura 7.3. a), elementul de nchidere obtureaz complet trecerea de la un orificiu la altul, fiind apsat pe scaunul din corp de ctre un element elastic. La supapele normal deschise (figura 7.3. b), exist constructiv fanta h0 care permite scurgerea unui anumit debit de ulei de la un orificiu al supapei la cellalt. Aceast fant se poate modifica la valoarea h, n funcie de nivelul presiunii controlat de supap. Diversitatea soluiilor constructive ale supapelor deriv din preocuparea productorilor de a realiza cele mai avantajoase variante privind asigurarea funciilor, a siguranei n exploatare, a manevrabilitii comode i a mbuntirii tehnicilor de racordare. n figura 7.4, este reprezentat o supap de presiune normal nchis, cu pilot de comand. Canalul Cx al acestei supape poate fi obturat, caz n care pilotarea se realizeaz prin comand intern sau poate fi conectat la un circuit de comand extern, caz n care diuza (5) se nlocuiete cu un dop filetat. n cazul pilotrii prin comand intern, la un anumit nivel al presiunii se deschide supapa conic a pilotului (9), scade presiunea

deasupra plunjerului (3) i schimbndu-se echilibrul forelor pe cele dou fee ale sale el este mpins n sus, realizndu-se legtura direc P-T.

Figura 7.4. Supap de presiune normal nchis, pilotat 1-corp; 2-buc; 3-plunjer; 4-arc; 5-diuz; 6-corp pilot; 7-dop filetat; 8-scaun supap pilot; 9-supap pilot; 10-arc;11-ghidaj arc; 12-bil; 13-urub de reglare Soluiile de instalare n schem a supapelor de presiune sunt prezentate n figura 7.5. Supapele normal nchise pot controla presiunea unui singur circuit (figura 7.5. a), sau a mai multor circuite nseriate (figura 7.5. b i c). n schema din figura 7.5. d, supapa normal nchis (3) cu drenaj intern, nu servete la reglarea presiunii din cilindrul (1) ce se afl n amonte de ea, ci la asigurarea unei anumite succesiuni de deplasare, dup cum urmeaz: cilindrul (1) va intra n lucru numai dup epuizarea cursei cilindrului (2), atunci cnd presiunea p depete valoarea de reglaj a supapei (3).

Fig.7.5. Soluii de instalare n schem a supapelor 1.3. Desfurarea lucrrii Se vor analiza soluiile constructive ale supapelor prezentate n figurile 7.3 i 7.4 pe modelele fizice similare. Se vor analiza soluiile de instalare n schem ale supapelor, prezentate n figura 7.5 i vor fi fcute pentru fiecare caz n parte aprecieri asupra realizrii funciei supapei n cadrul sistemelor. Se va realiza montajul din figura 7.6 unde supapele au rolul de a crea presiuni diferite, care s conduc la dezvoltarea de fore diferite, cnd pistonul cilindrului hidraulic se deplaseaz ntr-un sens sau n cellalt.

Figura 7.6. Reglarea presiunii n funcie de sensul deplasrii LUCRAREA NR. 8 Analiza constructiv-funcional a aparaturii pentru reglarea debitului 1.1. Obiectivul lucrrii Echipamentul de reglare a debitului este destinat reglrii vitezei sau turaiei motoarelor hidraulice, reglare realizat prin modificarea debitului administrat acestora. n schemele hidraulice, reglarea debitului se poate face n dou moduri: volumic (prin pompe cu debit variabil) i rezistiv. Dei are un randament energetic mai sczut, reglarea rezistiv este de preferat n instalaiile de puteri mici i mijlocii, datorit simplitii constructive, a sensibilitii sporite n ce privete reglarea vitezei de deplasare a organului de lucru, manevrabilitii uoare a aparaturii i uurinei efecturii controlului. Lucrarea i propune s prezinte construcia celor mai folosite aparate pentru reglarea rezistiv a debitului, montarea lor n schemele hidraulice, nelegerea rolului pe care l au, precum i modul de alegere a lor pentru a corespunde scopului propus. 1.2. Aspecte teoretice Reglarea rezistiv a debitului const n montarea n circuitul de alimentare al hidromotorului a unei rezistene hidraulice reglabile, cunoscut sub denumirea de drosel. De obicei, la aceast reglare pompa instalaiei este cu debit constant. Ea este nsoit de o supap de deversare normal deschis, care deverseaz la tanc diferena dintre debitul pompei i debitul furnizat motorului, reglat prin drosel. n cazul droselelor, modificarea debitului se face prin mrirea sau micorarea unei fante de o anumit form. Ecuaia de debit a unui drosel este de forma: Q= k S p (1) n care: - coeficient de debit; =0,6...0,7

k - constant n funcie de tipul agentului hidraulic (pentru uleiuri minerale k=0,885); k= 2 / p - cderea de presiune pe drosel; p=1,5...3 bari S - suprafaa fantei de trecere. Teoretic, debitul ce trece printr-un drosel variaz liniar cu suprafaa fantei de trecere. Practic ns, el se corecteaz cu o valoare datorat frecrii vscoase a agentului motor n timpul curgerii. Exist mai multe criterii de clasificare a droselelor, cel de baz fiind forma fantei de reglare (tronconic, circular, inelar, dreptunghiular, elicoidal). Dup modul de montare n instalaie, ele pot fi: Drosele de traseu (figura 8.1) care se monteaz direct pe conductele schemei hidraulice i pot fi cu sau fr supap de sens. Modificarea fantei de trecere a agentului (b), se realizeaz prin nurubarea manonului (2) pe corpul droselului (1). n interiorul corpului este prevzut supapa (3), presat pe scaunul ei de ctre resortul (5).

Figura 8.1.Drosel de traseu 1- corp; 2- element de reglare; 3- taler; 4- inel O; 5- arc; 6- limitator de curs Drosele de panou (figura 8.2) se monteaz pe panoul de comand al instalaiei hidraulice i sunt nsoite de obicei de supape de sens unic. Spre deosebire de droselele de traseu, droselele de panou asigur o reglare mai sensibil a debitului de trecere pe conducta pe care acestea sunt montate. Droselul de panou din figura 8.2 realizeaz modificarea suprafeei de trecere a fantei de droselare prin deplasarea axial a plunjerului (4), care constituie elementul de reglare, fa de corpul (3). Droselul este prevzut cu o supap de sens unic (5), care permite circulaia liber a agentului hidraulic n sens contrar celui controlat de drosel.

Figura 8.2. Drosel de panou 1- tambur gradat; 2- organ de indexare cu bil i arc; 3- corp; 4- element de reglare; 5- supapa de sens; 6- element pentru numrarea rotaiilor Droselele prezentate au dezavantajul c nu menin constant viteza sau turaia organului de lucru antrenat. Ele se folosesc doar cnd rezistena opus organului de lucru este constant sau dac modificarea vitezei sau turaiei cu sarcina variabil nu are o importan deosebit. mbuntirea stabilitii vitezei motoarelor hidraulice alimentate cu pompe cu debit constant se realizeaz cu ajutorul regulatoarelor de debit (de vitez). Construcia regulatoarelor se realizeaz dac la un drosel simplu se ataeaz o supap compensatoare (figura 8.3.)

Figura 8.3. Regulator de debit cu dou ci 1-tambur gradat; 2- capac; 3- corp; 4- element de reglare a debitului; 5- capac; 6- supap compensatoare; 7- limitator de curs Regulatoarele de debit se ntlnesc n dou variante: - cu dou ci (RD2), la care cele dou ci sunt pompa i motorul iar supapa compensatoare este normal deschis; - cu trei ci (RD3), la care cele trei ci sunt P, MH i tancul iar supapa compensatoare este normal nchis. La regulatorul de debit cu dou ci, fanta f a supapei compensatoare joac rolul de drosel autoreglabil, deschiderea ei fiind determinat de cderea de presiune pe drosel care trebuie s rmn constant. Dac rezistena opus la deplasarea organului de lucru crete, viteza lui va avea tendina s scad, astfel crete presiunea n MH. Aceast presiune crescut, va aciona asupra plunjerului supapei (6), mrind fanta f, astfel c un debit mai mare refulat de pompa P va trece prin fant spre drosel la motorul hidraulic MH. Tendina de scdere a vitezei este anulat de debitul sporit de ulei ce intr n MH i viteza se va menine astfel constant. Schemele de instalare a droselelor pentru reglarea vitezei sau turaiei motoarelor hidraulice sunt prevzute n figura 8.4.

Figura 8.4. Instalarea droselelor n schemele de acionare a motoarelor hidraulice

a. Drosel pe conducta de admisie n motor - soluie simpl, permite motorului s lucreze la presiunea efectiv dictat de sarcin. Nu este asigurat ns concordana debitului util (Q-q) cu sarcina S, pierznd total controlul vitezei n cazul apariiei unei sarcini de sens contrar; b. Drosel pe conducta de evacuare din motor - se pstreaz controlul vitezei la apariia sarcinii negative, dar solicit permanent sistemul la presiunea maxim a supapei de siguran. Este ns de preferat primei soluii; c. Drosel montat n derivaie - soluie eficient energetic, deoarece descrcarea debitului excedentar nu se face prin supapa de siguran la presiunea maxim de reglaj a acesteia, ci prin droselul nsui, la presiunea efectiv dat de sarcina S. Variaia debitului util cu sarcina este ns i mai pronunat ca n cazurile precedente; d. Regulator cu trei ci pe conducta de admisie n motor - soluie cu randament energetic bun (descrcarea excedentului de debit fcndu-se prin supapa stabilizatoare la presiunea dat de sarcin). Spre deosebire de cazul prezentat n figura 8.4.a, se asigur meninerea aproximativ constant a debitului util la variaia sarcinii S pozitiv; e. Regulator de debit cu dou ci montat pe conducta de evacuare din motor - dei cu randament energetic mai slab dect n cazul precedent (sistem mai solicitat, debitul q trecnd prin supapa de siguran), este recomandat la sarcini pozitive ct i la sarcini negative. f. Regulator mixt - mbin calitile regulatoarelor prezentate n figurile 8.4. d i 8.4. e, punnd ns probleme dificile de natur constructiv. 1.3. Desfurarea lucrrii n cadrul lucrrii de laborator se vor analiza din punct de vedere constructiv cele trei tipuri de aparate prezentate n figurile 8.1, 8.2 i 8.3, identificndu-se elementele componente, rolul lor n ansamblu i funcionarea lor, pe modelele fizice existente n laborator. Pe standul de laborator, a crui schem este prezentat n figura 8.5, se va determina experimental caracteristica Qdr=f(pdr). Cderea de presiune pe drosel va fi determinat cu ajutorul manometrelor (3) i (5), pentru diferite deschideri ale fantei de trecere a droselului. Debitul respectiv va fi stabilit cu ajutorul debitmetrului (8). Rezultatele msurtorilor vor fi centralizate n tabelul 1 i vor fi reprezentate grafic.

Figura 8.5. Stand de laborator 1- pomp; 2- supap de siguran; 3 i 5 manometre; 4 drosel; 6 distriduitor; 7 supap; 8 debitmetru; 9 termometru; 10 filtru; 11 schimbtor de cldur Tabelul 1 Nr. crt. 1 2 3 4 p1 [bar] p2 [bar] pdr [bar] Qdr [l/min]

LUCRAREA NR. 9 Elemente de nmagazinare a energiei hidrostatice Acumulatoare 1.1. Obiectivul lucrrii Acumulatoarele sunt elemente ce nmagazineaz o parte a enrgiei hidro-statice furnizat de pompe, constituind pentru schema hidraulic o rezerv de energie hidrostatic. Acestea se monteaz pe o derivaie a conductei de refulare a pompei. Acumulatoarele pot ndeplini urmtoarele funcii: - constituie o rezerv de lichid sub presiune furniznd instalaiei hidraulice un surplus de debit n cazul n care pompa folosit are un debit mai mic dect debitul necesar; - aplatizeaz vrfurile de presiune n schema hidraulic; - amortizeaz pulsaiile de presiune i debit ale pompelor, fapt ce conduce la un regim stabil de funcionare al motoarelor hidraulice; - recupereaz energia de frnare: la frnarea motoarelor hidraulice energia poate fi stocat n acumulator.

Lucrarea i propune s prezinte cteve dintre cele mai folosite acumulatoare hidrostatice, precum i anumite particulariti legate de construcia i calculul acumulatoarelor cu camer elastic. 1.2. Aspecte teoretice Dup modul n care se realizeaz acumularea energiei, acumulatoarele se mpart n dou categorii: mecano-hidraulice i pneumo-hidraulice. Din prima categorie fac parte urmtoarele tipuri: cu greuti (gravitaionale) (figura 9.1) i cu arc (figura 9.2). Cele pneumo-hidraulice pot fi: cu piston (figura 9.3), cu burduf (cu camer elastic) (figura 9.4) i cu membran (figura 9.5).

Figura 9.1.Acumulator cu greuti: 1-greuti; 2-pistonae; 3-cilindru.

Figura 9.2.Acumulator cu arc: 1-capac; 2-arc; 3-corp; 4-piston

Figura 9.3. Acumulator cu piston: Figura 9.4. Acumulator cu membran: 1-gaz; 2-piston; 3-corp; 4-lichid. 1 i 3-corp; 2-membran; 4-supap.

Figura 9. 5.Acumulator cu burduf 1-burduf; 2-corp; 3-element de protecie; 4-racord; 6-supap. Acumulatoarele pneumo-hidraulice sunt cele mai rspndite i se bazeaz pe principiul comprimrii unei mase de gaz, de obicei azotul, deasupra unui piston, ntr-un burduf, sau deasupra unei membrane. Acumulatoarele cu piston au avantajul unei fiabiliti ridicate la presiuni i temperaturi nalte. Nu se recomand a fi folosite ca amortizoare de vibraii. Acumulatoarele cu burduf au avantajul unei sensibiliti ridicate i a unei construcii simple i compacte. Acumulatoarele cu membran prezint avantajul frecrilor reduse i pot avea form cilindric sau sferic. Presiunea gazului din acumulatorul pneumo-hidraulic se afl n raport cu volumul acestuia n relaia dat de legea transformrii politropice: pVn=const. (1) n care: p presiunea gazului; V volumul gazului; n exponent politropic (n=1,25). 1.3. Desfurarea lucrrii Utiliznd o schem ca cea din figura 9.6, adoptnd anumite valori pentru parametrii de lucru din sistem (p, Q) i pentru dimensiunile funcionale ale motoarelelor, se va face calculul de dimensionare pentru acumulatorul A.

Figura 9.6. Schema de alimentare a trei motoare hidraulice liniare Presiunea de prencrcare trebuie aleas astfel ca presiunea de lucru s fie folosit ct mai eficient. n condiii politropice, ncrcarea maxim se calculeaz cu relaia: p1=p20,2.p30,8 [bar] (2) unde: p1 presiunea de prencrcare a acumulatorului; p2, p3 presiunea maxim respectiv minim din sistem. Volumul acumulatorului V1 se calculeaz cu relaia: ( p3 / p1 )1 / n V x [litri] V1= (3) 1 ( p 3 / p 2 )1 / n unde: Vx- volumul fluidului descrcat din acumulator [litri], se calculeaz cu: n n 2 [ D1 si N i + ( D12 d 2 ) s j N j ] Q p t c Vx= (4) j 4 i =1 j =1 unde: Di,j - diametrul cilindrului oarecare [dm]; dj - diametrul tijei motoarelor difereniale [dm]; si,j cursa motoarelor [dm]; Ni,j - numrul de curse pe ciclu; Qp debitul pompei [l/min]; tc durata ciclului [min]. Volumul total al acumulatorului va fi dat de relaia: Vt =1,133V1 [litri] (5)

LUCRAREA NR.10 Elemente pentru pregtirea aerului condiionat 1.1 Obiectivul lucrrii Lucrarea urmrete s iniieze studenii n cunoaterea elementelor necesare preparrii aerului comprimat. Prepararea aerului comprimat prezint etapele: curirea de impuriti mecanice i de umezeal - n acest scop se folosesc filtrele de aer; mbogirea fluxului de aer cu o anumit cantitate de ulei pulverizat n toat masa sa n acest scop se folosesc ungtoarele de aer; reglarea presiunii aerului i meninerea la o valoare constant a ei n acest scop se folosesc regulatoarele de presiune. Lucrarea are i scopul de a obinui studenii cu alegerea i codul de comand pentru elementele necesare preparrii aerului. 1.2 Aspecte teoretice Buna funcionare a unei sistem pneumatic este asigurat numai n condiia pregtirii corespunztoare a aerului comprimat nainte de a-l introduce n circuit. Pentru aceasta, aerul comprimat furnizat de compresor la cca. 4...6 bari trebuie supus unui proces de purificare pentru a se elimina impuritile, iar pentru buna funcionare a instalaiei de acionare, i se va mri capacitatea de ungere prin pulverizarea n masa sa a unor particule de ulei. Totodat se va regla atent valoarea presiunii de lucru, necesar n instalaia de acionare, n vederea atingerii parametrilor cerui. Toate aceste operaii, efectuate cu elemente specifice, constituie procesul de preparare a aerului.

Pentru efectuarea operaiilor de mai sus, se asambleaz n sensul de curgere a aerului, n ordine: un filtru, un regulator de presiune i un ungtor cu cea de ulei. Aceste elemente formeaz un tot unitar cunoscut sub denumirea de staie de preparare a aerului comprimat. n figura 10.1 este prezentat o astfel de staie n componena creia intr: un filtru de aer 1, un regulator de presiune 5, prevzut cu manometrul 4 i un ungtor de aer cu cea de ulei 6. Construcia unui filtru care elimin impuritile mai mari de 3 m , ct i condensul, este redat n figura 10.2. Aerul este introdus prin orificiul I, apoi printr-un canal ngust intr n filtru, unde filtrarea se face n dou etape: - filtrarea prin centrifugare, produs de o ramp elicoidal (12), care prin lovirea aerului de pereii paharului (4), produce decantarea apei i a particulelor solide n partea de jos a acestuia. Sub aciunea forei centrifuge i datorit rcirii aerului ca urmare a destinderii lui n zona de deasupra deflectorului superior (6), se produce condensarea particulelor foarte fine de ap, care antreneaz i microparticulele rmase n suspensie care cad pe deflectorul inferior (14), de unde ajung n partea inferioar a paharului transparent (4) formnd mpreun cu apa condensat rezidul (3); - filtrarea fin, care se realizeaz cu ajutorul unui cartu filtrant (13), format din straturi de materiale sinterizate, care reine particulele foarte fine de impuriti. Aerul astfel filtrat iese prin orificiul E. Dup o perioad de folosin cartuul filtrant trebuie nlocuit deoarece cderea de presiune pe filtru devine mult prea mare i randamentul instalaiei scade.

Figura 10.1. Staie de preparare a aerului comprimat

Figura 10.2. Filtru de aer Nivelul condensului din pahar nu trebuie s depeasc limita maxim, de aceea paharul este prevzut n partea de jos cu un robinet de golire (2). Montarea filtrelor n instalaie se face ntotdeauna n poziie vertical, adic cu paharul n jos. Alegerea filtrelor se face, determinnd diametrul nominal innd cont de doi parametri principali: - debitul maxim de aer comprimat, necesar acionrii pneumatice; - cderea de presiune maxim acceptat, n instalaia de acionare. De obicei constructorii de elemente pneumatice furnizeaz caracteristica de debit pentru dimensionarea corect a filtrelor (figura 10.3).

Figura 10.3. Caracteristica de debit a unui filtru Orice staie de preparare a aerului comprimat are dup filtru un regulator de presiune. Reglarea presiunii optime este absolut necesar, deoarece de valorile acestui reglaj depinde fiabilitatea elementelor ce compun instalaia. Creterea presiunii peste

valoarea optim conduce la uzura rapid a elementelor de acionare, iar scderea presiunii sub aceste valori determin ineficiena instalaiei. Regulatorul de presiune este o supap normal deschis cu o camer interioar, care are un dublu rol: reducerea presiunii aerului comprimat pn la o valoare optim i meninerea acestei valori ct mai constant. Cel mai des ntlnit regulator este cel cu membran, prezentat n figura 10.4 Are o construcie relativ simpl ce const dintr-un corp (7) asamblat prin uruburi cu capacul (1). ntre cele dou piese se fixeaz ansamblul de comparare compus din membrana elastic (9), executat din cauciuc cu inserie textil, discul (3) i talerul (2). Arcul (10) este pretensionat ntre talerele (2) i (11) de urubul (12). Aerul ptruns n regulator prin orificiul I, la presiunea pi, va trece spre ieirea E prin droselul format de organul de reglare n form de taler (6). Poziia talerului (6) este determinat de poziia membranei (9) pe care o urmrete prin intermediul tijei (4), datorit forei din arcul (10). Din echilibrul forelor provenite din presiunea aerului ajuns prin orificiul (8), care acioneaz asupra talerului (3) i membranei (9), a forelor provenite din arcurile (5) i (10) i a forei elastice a membranei (9), se realizeaz o fant f de trecere a aerului, ntre talerul (6) i scunul lui, spre conducta de ieire E, la presiunea pe. Fanta f joac rolul unui drosel autoreglabil, prin care se limiteaz valoarea presiunii din conducta de ieire. Valoarea presiunii de ieire se stabilete n funcie de fora din resortul (10), reglat manual de ctre urubul (12), prin care se variaz fanta de droselare f. Meninerea constant a presiunii de ieire se realizeaz automat prin forele care acioneaz asupra membranei. Dac presiunea de ieire crete, crete i presiunea care acioneaz asupra membranei, iar sub aciunea forei din resortul (5), membrana i talerul coboar nchiznd fanta f. Astfel se mrete cderea de presiune pe fant i presiunea la ieire scade pn la valoarea reglat. Valoarea presiunii de ieire se va citi la un manometru , asamblat direct n corpul regulatorului, aa cum se vede n figura 10.1. Avnd n vedere modul de reglare a presiunii, prin intermediul ansamblului de comparare, regulatorelor de presiune li se mai spune i balane de presiune.

Figura 10.4 Regulatorul de presiune Alegerea unui regulator de presiune se face pe baza debitului necesar reglat n instalaia de acionare proiectat. Diametrul nominal sau mrimea racordurilor este o caracteristic care se determin cu relaia: Qnec Dcalc=2 [m] (1) w n care: Qnec - debitul de aer comprimat ce tranziteaz regulatorul [m3/s] w - viteza aerului, se accept w=6 m/s. Alegerea se face n condiia Dn Dcalc, unde Dn este diametrul nominal al regulatorului ales din catalogul productorului. Aerul comprimat care a fost filtrat i uscat, nu are capacitate de ungere i din acest motiv este necesar dispersarea n masa sa a unor particule de ulei cu dimensiuni de cca.5 m i chiar mai mici. Aceste particule asigur ungerea elementelor componente ale instalaiei de acionare. Pulverizarea particulelor se realizeaz cu ajutorul ungtoarelor, cunoscute sub denumirea de ungtore cu cea de ulei. Instalaiile moderne de acionare pneumatic nu au nevoie de ungtoare deoarece elementele componente sunt livrate unse cu lubrifiani care i fac serviciul pe toat durata de funcionare. Cu toate acestea, sunt instalaii care necesit lubrifierea aerului deoarece au componente ce nu pot fi unse pe via.

Toate ungtoarele se bazeaz pe acelai principiu de funcionare, i anume: creerea unei cderi de presiune prin trecerea curentului de aer, ce urmeaz a fi mbogit n ulei, printr-o poriune de diametru mai mic (figura 10.5).

Figura 10.5.Ungtor cu cea de ulei Aerul ptrunde n ungtor prin orificiul I i sufer o prim accelerare ca urmare a spaiului ngust prin care trebuie s treac ntre corpul (9) i piesa special (10), prevzut cu o poriune eliptic. Aceast pies se poate roti n jurul axei verticale i astfel s varieze seciunea de trecere, ceeace are drept consecin creterea sau scderea vitezei de curgere a aerului (seciunea B-B). Totodat piesa (10) este prevzut cu un canal radial, oblic fa de axa vertical, care este n comunicare cu orificiul de intrare i prin care circul o mic parte din aerul comprimat i care sufer o nou accelerare n spaiul ngust creat ntre piesa (10) i diuza (11) i de aici prin orificiile radiale ale piesei (12), ptrunde n partea superioar a paharului (1). Ca urmare a depresiunii ce se produce, prin orificiul central al piesei (11) se extrage ulei din rezervorul secundar aflat sub capacul (7). Totodat, aceeai depresiune determin absorbia uleiului din pahar prin tubul imersat (13), supapa de sens unic (8) i tubul (6). Uleiul preluat din rezervorul secundar, este pulverizat n jetul de aer i ptrunde sub form de cea n perna de aer aflat deasupra uleiului din pahar. Particulele mai mari de ulei se precipit datorit destinderii i numai aerul cu microparticule este antrenat n jetul de aer ce provine din circuitul principal spre orificiul de ieire E.

Prin manevrarea droselului (4), aflat n corpul (9), se regleaz presiunea n rezervorul secundar aflat sub capacul (7), care are efect asupra debitului de ulei. La nchiderea droselului (4), debitul de ulei este la maxim, iar la deschiderea complet, debitul este nul. Pentru o bun funcionare a ungtoarelor se recomand ca: ungtoarele s funcioneze n poziie vertical; nivelul de instalare s fie superior elementelor pe care le deservete; locul de montaj s fie vizibil i uor accesibil n vederea umplerii cu ulei i a efecturii reglajelor; trebuie ca la montaj s fie respectat sensul de curgere indicat de fabricant. 1.3. Desfurarea lucrrii n cadrul lucrrii vor fi demontate, studiate i analizate elementele de preparare a aerului. Dup msurarea dimensiunii conductei de alimentare cu aer se va indica seria grupului F.R.C. modular, folosind catalogul pentru Echipamente pneumatice pentru automatizri industriale produs de SMC (pag. 1.19 - 1.55). Se va urmri realizarea montrii lor n sistemul de acionare pneumatic.

LUCRAREA NR.11 Scheme de acionare cu un singur cilindru pneumatic cu comand direct 1.1. Obiectivul lucrrii La realizarea unei instalaii de automatizare cu acionare pneumatic, o prim etap const n ntocmirea unei scheme de principiu care s redea n mod clar succesiunea operaiilor i fazelor care compun ciclul de funcionare. Se stabilesc condiiile de pornire i oprire, condiiile de oprire n caz de avarie, precum i alte condiii specifice ciclului de lucru (temporizri, semnalizare optic sau sonor, posibiliti de reglaj a unor parametri etc.). Pe aceast baz se trece la realizarea schemei funcionale, n care sunt reprezentate cu ajutorul simbolurilor toate elementele care compun schema, precum i conexiunile dintre acestea, fr a se ine seama de amplasamentul real al acestor elemente.

n general, orice problem de acionare, simpl sau complex, poate fi soluionat n mai multe moduri. Schema optim este aceea care ndeplinete toate condiiile funcionale impuse i este alctuit dintr-un numr minim de elemente. Acionrile cu un singur motor pneumatic sunt utilizate frecvent pentru automatizarea unor operaii de prindere i alimentare cu piese, pentru deplasarea unor organe de lucru sau scule, precum i la dispozitivele de prehensiune ale manipulatoarelor i roboilor industriali. Lucrarea i propune s obinuiasc studenii cu ntocmirea schemelor funcionale de acionare pneumatic, n cazul cnd acestea se realizeaz cu un singur cilindru pneumatic. Prin realizarea practic i studierea unor scheme reprezentative i module funcionale tip se urmrete s se nsueasc metodologia, regulile de reprezentare i principiile generale ce stau la baza realizrii acestor scheme. 1.2. Aspecte teoretice Pentru realizarea schemelor pneumatice, descrierea i nelegerea ct mai uoar a funcionrii acestora, se folosesc unele notaii i reguli de reprezentare specifice. Se folosesc pentru identificarea elementelor, litere i numere n diverse combinaii, care s ilustreze ct mai clar elementul respectiv. Din consideraii didactice, pentru diversele scheme s-au adoptat urmtoarele notaii: GPA - grup de preparare a aerului, compus din filtru + regulator (FR) sau filtru + regulator + lubrificator (FRL); C1, C2, C3....- motoare pneumatice liniare (cilindri cu piston sau cu membran); MR1, MR2... - motoare pneumatice oscilante; DP1, DP2.....- distribuitoare pneumatice principale; D1, D2.... - distribuitoare pneumatice auxiliare; BP1, BP2...- distribuitore pneumatice cu comand manual de tip impuls (butoane pneumatice). ao, a1, bo, b1 - senzori de curs: i=1,2..- numrul motorului; a1, b1 sau j=1 - senzorul pentru cursa maxim; ao, bo sau j=0 - senzorul pentru cursa minim (tij complet retras); DR1, DR2... - drosele simple; DC1, DC2... - drosele de cale; m1, m2... - comenzi manuale; x - semnale de intrare produse de senzori de curs. Poziionarea elementelor n schemele pneumatice se poate realiza n dou moduri: a) Dispunerea topografic - elementele sunt poziionate n schem astfel nct s sugereze dispunerea real n instalaie. Aceast dispunere se folosete n cazul schemelor simple, cu numr redus de elemente, la care circuitele pot fi urmrite uor; b) Dispunerea pe nivele elementele sunt grupate pe nivele astfel nct fluxul energetic i informaional s mearg de la partea inferioar a schemei ctre partea superioar, iar secvenele (fazele) ciclului de funcionare s se deruleze de la stnga la dreapta (figura 11.1). Nivelul superior este nivelul de putere (subsistemul de acionare) i cuprinde motoarele pneumatice, distribuitoarele principale i elementele de reglare a vitezelor (drosele). Motorul din stnga efectueaz prima curs activ a ciclului, iar cel din dreapta ultima faz. Nivelul inferior cuprinde elementele de intrare (butoane, sesizore de

curs etc.). ntre aceste dou nivele sunt amplasate pe nivelul logic elemente logice (SI, SAU etc.) i distribuitoare auxiliare care materializeaz diferite funcii logice.

Figura 11.1. Dispunerea pe nivele a elementelor n schemele pneumatice Pentru alimentarea unui motor cu simpl aciune (simplu efect) schema 1este necesar un distribuitor principal cu cel puin dou poziii de lucru i trei orificii active (DP 3/2), notate cu P sau 1 sursa de presiune, A sau 3 atmosfera si C sau 3 consumatorul, n acest caz camera activ a motorului. n cazul motoarelor cu dubl aciune (dublu efect), distribuitorul principal trebuie s aib minim dou poziii de lucru i patru orificii active P (1), A (3), C1 (4), C2 (2). Majoritatea distribuitoarelor pneumatice sunt de tipul 5/2, cu dou orificii de atmosfer, notate cu A1 i A2. Pentru oprirea pistonului motorului pneumatic liniar n poziii intermediare pe curs este necesar ca distribuitorul principal s aib trei poziii de lucru (4/3 sau 5/3), iar n poziia central toate orificiile s fie nchise (centru nchis). Reglarea vitezelor de deplasare se realizeaz cu ajutorul rezistenelor reglabile, denumite i drosele, care permit modificarea local a seciunii de curgere a aerului. La amplasarea acestora n scheme trebuie avute n vedere urmtoarele reguli: Pentru fiecare vitez reglat este necesar un drosel care se conecteaz n schem astfel nct s nu influeneze i alte viteze; Se recomand ca reglarea vitezelor s se realizeze prin controlul debitului de evacuare i numai dac acest lucru nu este posibil, prin controlul debitului de admisie n motor. Controlul debitului de evacuare permite o regla-re mai stabil a vitezei, dar aceast soluie conduce la creterea contrapresiunii n camera de evacuare a motorului i n consecin la diminuarea forei utile. 1.3. Desfurarea lucrrii Lucrarea este mprit n dou pri: n prima parte se studiaz schemele existente pe standurile de laborator, care evideniaz principiile de baz i modul de utilizare a diferitelor module funcionale; n cea de-a doua parte, se concep schemele, care s rspund cerinelor impuse, se realizeaz i se testeaz practic.

Acionrile pneumatice cu un singur motor se pot realiza cu comand direct sau indirect (pilotat) pentru fiecare faz, n ciclu automat unic cu impuls de iniiere sau cu funcionare continu (ciclu repetat). Aceste variante de utilizare sunt prezentate n exemplele urmtoare. Comanda direct se utilizeaz n cazul cnd distana dintre punctul de comand (n care se gsete operatorul) i motorul pneumatic este relativ mic. Distribuitorul principal DP, cu poziie preferenial (monostabil figura 11.2) sau cu memorie (bistabil figura 11.3 i figura 11.4), este acionat prin buton, prin manet, prin pedal sau de ctre un organ de main.

Figura 11.2. Cilindru cu simpl aciune i revenire cu arc

Figura 11.3. Cilindru cu dubl aciune cu comand manual direct prin distribuitor bistabil i reglarea vitezei n ambele sensuri

Figura 11.4. Cilindru cu dubl aciune cu comand manual direct prin distribuitor cu centru nchis, cu reglarea vitezei n ambele sensuri n cazul schemei din figura 11.2 viteza pe cursa activ v1 este reglat prin controlul debitului admis, iar viteza de revenire v0 poate fi reglat, prin controlul debitului evacuat din motor. n schema din figura 11.3 distribuitorul principal de tip 4/2 impune pentru reglajul vitezelor folosirea droselelor de cale, montate pe circuitele dintre motor i distribuitor. n schema din figura 11.4 pistonul poate fi oprit n poziii intermediare ale cursei deoarece distribuitorul care deservete motorul este de tipul 5/3 cu centru nchis. Reglarea vitezei n ambele sensuri se realizeaz cu drosele simple montate pe orificiile de atmosfer ale distribuitorului. Pistonul poate fi oprit n poziii intermediare pe curs. Dac distana dintre cilindru i distribuitor este relativ mare, este totui de preferat ca pentru reglarea vitezelor s fie utilizate drosele de cale montate ca n figura 11.3. Se vor realiza schemele menionate mai sus cu aparatura existent n laborator i se va urmri funcionarea instalaiei.

LUCRAREA NR. 12 Scheme pneumatice funcionale 1.1. Obiectivul lucrrii Acionrile pneumatice particip funcional n agregatele sau instalaiile deservite, ele oferind posibiliti de SELECTARE de semnal, SUCCESIUNE de operaii, MEMORARE .a. n cadrul schemelor complexe pneumatice se ntlnesc asamblate ntre ele scheme funcionale de sine stttoare care au rolul de a realiza anumite funcii pneumatice de baz. Lucrarea i propune s deprind studenii cu posibilitile de folosire a schemelor ce pot realiza pneumatic diverse funcii (I, SAU, NU, MEMORIE .a.). 1.2. Aspecte teoretice Comanda i alimentarea elementelor de execuie cilindri pneumatici, camere cu membran etc. se face cu ajutorul distribuitoarelor pneumatice. Prin combinarea acestor elemente i legarea lor n anumite moduri, se pot obine diverse scheme FUNCIONALE, astfel: a) Funcia I (Fig.12.1) este un circuit pneumatic n care aciunea unui motor pneumatic liniar (MPL) se produce numai cnd alimentarea se face comandnd distribuitoarele D1 I D2 montate n serie. Aceast schem se utilizeaz n cazurile: cnd vrem s obligm un operator de la o main s comande o operaie att cu mna stng ct i cu mna dreapt; cnd condiionm comanda manual i de nchiderea unei ui de protecie; cnd se execut o aciune pe baza unor comenzi simultane din mai multe puncte, adic din punctul 1 i din punctul 2 i din 3 etc.

Fig.12.1. Funcia I

Fig.12.2. Funcia SAU

b) Funcia SAU (figura 12.2) const dintr-un circuit n care acionarea cilindrului MPL poate fi fcut comandnd un distribuitor D1 SAU un alt distribuitor D2. Cele dou distribuitoare se monteaz n paralel iar ntre ele supapa dubl de sens SD, supap ce permite alimentarea cilindrului prin distribuitorul D1 SAU prin distribuitorul D2. Aplicarea acestei scheme se utilizeaz cnd acionarea MPL se comand dintr-un loc fix de munc sau din alte puncte disparate n jurul mainii. De exemplu o u de la un garaj poate fi comandat local cu mna sau poate fi comandat de la distan clcnd cu piciorul sau cu un vehicul peste un prag de comand. c) Funcia NU (figura 12.3) se aplic n cazul ntreruperii unei aciuni. Cilindrul MPL la captul cursei NU va mai fi alimentat deoarece limitatorul de curs montat pe tij acioneaz asupra distribuitorului D2, care la rndul su va comanda schimbarea poziiei lui D1, astfel c MPL nu va mai fi alimentat. Aceast funcie se aplic n toate cazurile de oprire automat a unei aciuni la un anumit moment, de exemplu n scopul evitrii unei avarii la apariia unei presiuni sau a unei temperaturi peste limitele admise.

Figura 12.3. Funcia NU permanent

Figura 12.4. Funcia Memorie

d) Funcia Memorie permanent (figura 12.4) realizeaz meninerea unei comenzi dat sub forma unui impuls. Cilindrul MPL rmne alimentat, dup ce distribuitorul D a primit o comand scurt C1. Caracteristic acestui circuit este prezena supapei duble de sens SD care, dup ntreruperea comenzii C1, menine distribuitorul D n poziia 2, astfel fcndu-se

alimentarea n continuare a cilindrului pneumatic, deci supapa dubl SD a memorat permanent comanda C1. Datorit neetaneitilor, aceast stare se menine totui o perioad limitat de timp dar suficient pentru a fi considerat practic PERMANENT. Ieirea din starea de acionare, adic ntreruperea memoriei, se poate face prin diverse circuite suplimentare astfel: Distribuitorul D poate primi o comand suplimentar C2 (figura 12.4); Pe conducta c se monteaz un al doilea distribuitor care la o comand manual s pun MPL n legtur cu atmosfera i s ntrerup comanda distribuitorului D1; n circuitul primar de alimentare se monteaz un distribuitor D2 care la comanda manual ntrerupe MEMORIA, oprind alimentarea MPL i a distribuitorului D. e) Funcia Memorie temporar (figura 12.5) urmrete meninerea (MEMORAREA) unei comenzi pe o perioad de timp limitat (TEMPORAR). Cilindrul pneumatic MPL este pus sub presiune att timp ct presiunea aerului din rezervorul R se menine superioar presiunii aerului din distribuitorul D1 de alimentare, altfel spus, MPL este sub aciune TEMPORAR, att timp ct circuitul poate pstra (MEMORA) o comand. Funcionarea circuitului ncepe prin comanda mecanic a distribuitorului D2. Aerul comprimat trece prin D2, supapa de sens SS i umple rezervorul R. Cnd presiunea aerului a crescut peste presiunea din distribuitorul D1 se produce comutarea lui D1 i alimentarea cu aer a MPL. Dup oprirea comenzii lui D2, droselul Dr permite temporizarea evacurii aerului n atmosfer din rezervorul R, iar n momentul cnd presiunea a sczut sub presiunea aerului din distribuitorul D1, acest distribuitor i pierde comanda (MEMORIA) i ntrerupe alimentarea cilindrului MPL. Aceast funcie are multiple aplicaii, de exemplu: o pies apucat de mna unui robot nu poate fi prelucrat att timp ct ea nu este suficient de bine strns, att timp ct instalaia nu MEMOREAZA un efect de presiune datorat strngerii pneumatice a piesei.

Figura 12.5.Funcia Memorie temporar Interblocare

Figura 12.6.Funcia

f) Funcia Interblocare Unele operaii sau procese tehnologice INTERZIC categoric efectuarea simultan a dou sau mai multe operaii. De exemplu: este interzis efectuarea operaiei de desfacere a unei piese n timpul operaiei de prelucrare a acesteia. Operatorul poate grei i uita s respecte aceast condiie. n sprijinul securitii omului i a procesului tehnologic, comanda pentru aciunea primei operaii BLOGHEAZ comanda celui de al doilea element de execuie, de asemenea i comanda celui de al doilea element de execuie BLOCHEAZ

aciunea primului element. Aceast blocare reciproc dintre cele dou comenzi reprezint funcia de INTERBLOCARE. n figura 12.6 pentru realizarea funciei de INTERBLOCARE sunt dou linii de execuie A1 i A2, comandate de comenzile C1 i C2 prin distribuitoarele D1 i D2. n poziia normal distribuitoarele sunt pregtite pentru primirea comenzii. n momentul efecturii comenzii C1 aerul comprimat acioneaz elementul de execuie A1 i comand distribuitorul D2, blocnd calea comenzii C2 spre acionarea A2 (D2 pe poziia 2). Situaia este similar i cnd se emite, din starea de repaos, comanda C2 care produce blocarea comenzii C1 spre acionarea A1 (D1 pe poziia 2). Astfel, cele dou comenzi C1 i C2 fiind INTERBLOCATE, schema nu permite efectuarea unei comenzi n timpul executrii celeilalte comenzi. n practic funciile descrise anterior sunt combinate ntre ele n cadrul unei scheme pneumatice. Schema efectuat trebuie s corespund funcionrii instalaiei pe care o deservete. 1.3. Desfurarea lucrrii Pentru a nelege cu uurin aplicarea funciilor pneumatice se propune realizarea practic a schemei pneumatice care deservete un agregat cu regim periculos de lucru: un cilindru pneumatic, montat pe batiul unei maini, urmeaz s preseze ntr-o matri o pies din material granulos. Procesul de presare fiind periculos, operatorul trebuie obligat n acest timp s prseasc acest spaiu. Pentru aceasta, comanda operaiei trebuie efectuat de operant n alt ncpere. n cele ce urmeaz este propus schema de acionare pneumatic (figura 12.7) a agregatului.

Figura 12.7. Schema de acionare pneumatic a unui agregat periculos Fazele procesului tehnologic, n care se vor recunoate FUNCIILE pneumatice sunt: Faza I Scoaterea de ctre operant a piesei prelucrate i alimentarea matriei cu materialul brut.

Faza II Ieirea operatorului din camera de presare, nchiderea uii care la sfritul cursei sale comand distribuitorul 3 SAU distribuitorul 4 (figura 12.7), care prin intermediul supapei duble de sens 12 alimenteaz distribuitorul limitator de curs 11. Fiind la nceput de curs, cilindrul pneumatic 13 ine distribuitorul 11 acionat, permind aerului comprimat s comande distribuitorul 6 anulnd starea de siguran n alimentare. Faza III Operatorul execut comanda cu mna stng asupra distribuitorului 1 I cu mna dreapt asupra distribuitorului 2. Se trimete astfel o comand sub form de impuls distribuitorului 7 prin intermediul unei supape de sens unic 8. Distribuitorul 7 MEMOREAZ PERMANENT comanda pe care o transmite distribuitorului 9. Distribuitorul 9 avnd funcia de releu amplific comanda primit, ntr-o aciune de alimentare a cilindrului pneumatic 13 cu aer comprimat la puterea necesar operaiei de presare. Faza IV Are loc operaia de presare, n care timp tija cilindrului pneumatic i continu cursa activ pn la limita dinainte stabilit, prin poziionarea unui distribuitor limitator de curs 5. Faza V La captul cursei active, cama tijei cilindrului pneumatic 13, comand distribuitorul limitator de curs 5 i acesta anuleaz starea de alimentare permanent a distribuitorului 10, care fiind nseriat cu distribuitorul 7 ntrerupe starea de comand MEMORAT PERMANENT de distribuitorul 9. Distribuitorul 9 schimb sensul de alimentare al cilindrului, urmnd s se desfoare cursa de revenire a acestuia, pn la poziia de repaos, stare n care este meninut de alimentarea permanent cu aer comprimat. Faza VI Operatorul deschide ua i intr n camera matriei pentru pregtirea unei noi operaii. Ua elibereaz comanda distribuitoarelor 3 SAU 4 i prin aceasta pune n legtur cu atmosfera conductele de comand, permind distribuitorului 6 s asigure securitatea operatorului care lucreaz la matri, anulndu-se astfel orice comand a cilindrului pneumatic 13, de ctre alte persoane din afar.

LUCRAREA NR. 13 Scheme de acionare cu un singur cilindru pneumatic cu comand indirect 1.1. Obiectivul lucrrii n cadrul lucrrii se urmrete ca prin realizarea practic i studierea unor scheme reprezentative i s se nsueasc metodologia, regulile de reprezentare i principiile generale ce stau la baza realizrii acestor scheme. 1.2. Aspecte teoretice Comanda indirect se utilizeaz n cazul cnd punctul de comand este mai deprtat de punctul de lucru. Pentru a nu se utiliza conducte de lungime mare, distribuitorul principal se plaseaz n apropierea motorului pneumatic, iar pentru comanda acestora se folosesc distribuitoare pilot de dimensiuni mai mici (de tipul butoanelor pneumatice BP) sau se folosete comanda electric. 1.3. Desfurarea lucrrii Se vor realiza practic schemele din figurile de mai jos, se va analiza funcionarea lor i parametrii ce pot fi reglai.

Figura 13.1. Cilindru cu dubl aciune cu comand manual indirect prin impulsuri, att pentru cursa de avans ct i pentru cursa de retragere n cazul din figura 13.1, distribuitorul cu memorie (bistabil) DP 5/2 memoreaz comenzile manuale de tip impuls. Funcionarea este similar cu cea din figura 11.3, dar pentru obinerea cursei de avans este necesar s fie acionate simultan butoanele BP1 i BP2 (condiie de pornire).

Figura 13.2. Cilindru cu dubl aciune cu comand indirect prin impuls de iniiere din dou puncte diferite Cilindrul din figura 13.2 efectueaz un ciclu unic de funcionare avans-retragere, cu comand indirect prin impuls de iniiere din dou puncte diferite (funcia SAU) BP1 sau BP2. Retragerea pistonului este comandat de sesizorul SC1, care la atingere va comanda schimbarea fazei de lucru a distribuitorului DP.

Figura 13.3. Cilindru cu dubl aciune cu pornire prin impuls manual i temporizare n poziia avansat Cilindrul din figura 13.3 efectueaz un ciclu unic de funcionare avans-retragere, pornirea fcndu-se prin impuls manual de la butonul m. Semnalul produs de sesizorul SC1 atinge valoarea necesar comutrii distribuitorului DP dup un timp prestabilit prin reglarea seciunii de umplere a capacitii C din cadrul temporizatorului pneumatic de tip R-C.

Figura 13.4. Cilindru cu dubl aciune, cu ciclu automat repetat continuu, cu reglarea vitezelor pe ambele curse Pistonul cilindrului din figura 13.4 efectueaz cursa de avans cu viteza v1, reglarea fcndu-se prin droselul DC1 i pe cea de retragere cu viteza v0, reglarea fcndu-se prin droselul DC0. Micarea se iniiaz cnd se acioneaz pe pedala distribuitorului bistabil DB trecndu-l pe poziia START. Ciclurile se repet continuu pn ce distribuitorul bistabil este trecut pe poziia STOP cnd pistonul se oprete n poziia iniial (retras). Opritorii SC0 i SC1 limiteaz cursa pistonului, ei acionnd prin intermediul distribuitoarelor la care sunt conectai.

Figura 13.5. Cilindru cu dubl aciune pentru realizarea ciclului automat unic, avans rapid AR- avans de lucru AL- retragere rapid RR Cilindrul din figura 13.5 realizeaz un ciclu automat unic AR-AL-RR, cu pornire prin impuls manual de la butonul BP. Astfel sunt comutate simultan distribuitoarele DP i D, iar pistonul ncepe micarea de avans cu viteza vAR controlat de droselul DR1. Prin activarea sesizorului SC2, distribuitorul D este comutat pe poziia iniial. Viteza de avans este acum controlat de droselul DR2, reglat la o seciune de curgere mai mic dect cea a lui DR1. La sfritul cursei de avans este activat sesizorul SC1. Aceast comand comutarea distribuitorului principal DP pe poziia iniial i nceperea cursei de revenire cu viteza reglabil vRR controlat de droselul de cale DC. Aplicaia 1. Studentul va stabili schema de acionare pneumatic a unui cilindru C cu dubl aciune i frnare la sfritul curselor, aflat n poziia superioar n stare de repaos (figura 13.6). Cilindrul acioneaz capul de tanare al unei prese i el trebuie s execute o micare de coborre cu vitez reglabil numai dac operatorul apas simultan, cu ambele mini (condiie de securitate) butoanele pneumatice BP1 i BP2 de tip 3/2 NC i s revin automat, imediat ce operatorul a eliberat unul sau ambele butoane. Se va realiza practic schema i se va testa funcionarea.

Figura 13.6. Schia mainii de tanat piese cu acionare pneumatic Aplicaia 2. Studentul va stabili schema de acionare pneumatic a unui cilindru C care comand nchiderea i deschiderea unei ui de la garaj (figura 13.7). Cnd ua este nchis, tija cilindrului este retras. Deschiderea uii se realizeaz prin apsarea butonului pneumatic BP1, aflat pe o parte a uii, sau prin apsarea butonului pneumatic BP2, aflat pe cealalt parte a uii. nchiderea uii se realizeaz automat la eliberarea butoanelor, dup un timp de staionare reglabil n poziia deschis. Vitezele sunt reglabile pe toate cursele. Se va realiza practic schema i se va testa funcionarea ei.

Figura 13.7. Schia sistemului de nchidere-deschidere automat a unei ui de garaj

Powered by http://www.referat.ro/ cel mai tare site cu referate