Пневмоавтоматика. Применение пневмоавтоматики

1.

Пневмоавтоматика

2. Организационная структура тренинга

Цель тренинга: Освоить и технически грамотно
научиться понимать, решать и анализировать
проблемы по пневмоавтоматике
Структура обучения
Необходимые теоретические знания
Компоненты пневмоавтоматики
Практическая работа на пневматическом стенде
Получение и разъяснение задания для команды

3. Что мы можем получить зная пневмоавтоматику

Заменить ручной труд механизмом — давняя идея
человека. Выгоды - очевидны: улучшить условия
труда, сократить сроки, повысить качество и
эффективность выполнения работ. Пневматический
инструмент и оборудование как раз то самое средство
механизации, призванное облегчить физический труд
человека и увеличить эффективность производства.

4. Пневматика

Пневматика (от греч. πνεῦμα — дыхание, дуновение, дух)
— это научный раздел физики, изучающий равновесие и
движение газов, а также посвящённый механизмам и
устройствам использующим разность давления газа для
своей работы.
История появления пневматики
Первые устройства, демонстрировавшие принципы действия
пневматики, появились более 2300 лет назад в Древней
Греции. Ими считался Эолипил Герона, очень далекий
родственник современных паровой турбины
Промышленный старт пневматики состоялся чуть более
столетия назад в печатном деле (линотип).

5. Применение пневмоавтоматики

В пищевой
промышленности
В медицине
В автомобилестроении
В строительной
технике
В повседневной
жизни
В активном отдыхе

6. Сравнительные данные для выбора системы управления

Пневматическая
Гидравлическая
Электрическая
Общий КПД силовой части
привода
30 %
< 70 %
< 90 %
Потери энергии при её
передаче
Меньше, чем в
гидравлической
Большие
Наименьшие
Скорость передачи
управляющего сигнала
< 360 м/с
1000 м/с
300 000 м/с
Размер управляющей части
Сравним с электрической при
релейно-контактном
управлении
Наибольший
Наименьший при
электронном управлении
Размер
силовой части
Больше, чем у
гидравлических
Наименьший для высоких
значений давления
Больше, чем у
пневматической
Скорость исполнительных
устройств (ИУ)
Наивысшая
Ниже, чем у электрических
Ниже, чем у пневматических
Плавность движения и
точность позиционирования
ИУ
Только со специальными
устройствами
Высокая и легко
регулируемая
Лучше, чем у пневматических,
но хуже, чем у
гидравлических
Удары в конце хода ИУ
Гасятся только при
демпфировании
Практически отсутствуют
Гасятся только при
демпфировании
Чувствительность ИУ к
перегрузкам
При перегрузках просто
останавливаются
При перегрузках
останавливаются, но со
значительным нагревом
жидкости
Чувствительна. Перегрузки
выводят двигатель из строя

7.

Высокого давления до 40,
Частотные характеристики
среднего до 18, низкого до 250
управляющих устройств (УУ)
Гц
До 100 Гц
Релейно-контактные (РК) до
200Гц , электронные до 107
Гц
Срок службы УУ (число
циклов)
Высокого давления
(10…20) 106, среднего
(1…10) 106, низкого >109
До 5 106
РК 5 105… 2 106,
электронные – не ограничен
Размер УУ
Увеличивается с ростом
уровня давления
Больше, чем у
пневматических
РК сравнимы с
пневматическими,
наименьший размер у
электронных
Время срабатывания УУ
0,02 — 0,1 с
0,06—0,1с
0,05—0,15с
Пожаро- и
взрывобезопасность
Безопасна
Безопасна при использовании
негорючих жидкостей
Безопасна в специальном
исполнении
Влияние запылённости,
влажности и температуры
окружающей среды
Не влияют на
работоспособность
Существенно влияют на
работоспособность
Влияние магнитных полей
Не влияют на работоспособность
Накопление энергии
Легко осуществимо
(пневмоаккумуляторы)
Ограничено
(гидропневмоаккумуляторы)
Затраты на энергоснабжение
Очень высокие
7…10
Высокие
3…5
Существенно влияют на
работоспособность
Возможны ложные
срабатывания
Затруднено (электрические
аккумуляторы)
Низкие
1

8. Основные преимущества и недостатки пневматических систем

Преимущества
► Экологическая чистота
(любая утечка не загрязнит атмосферу)
► Доступность (атмосферный воздух)
Недостатки
► Ограниченное
максимальное давление –
до 16 Bar (в следствии этого –
усилие на штоке можно увеличить
только за счет увеличения площади
поршня)
► Безопасность
► Сложность обеспечения
(меньшая пожароопасность и лучшая
равномерного движения
защищенность от перегрузок – следствие
штока пневмоцилиндра
сжимаемости воздуха)
(как следствие остановку в
определенном месте с высокой
точностью)

9. Основные параметры характеризующие состояние сжатого воздуха

Давление
Температура
Давление р представляет собой отношение
Температура— физическая
силы, действующей по нормали к
величина, характеризующая
поверхности тела к единице площади этой
интенсивность хаотического,
поверхности.
теплового движения всей
Атмосферным давлением условно принято совокупности частиц системы и
считать давление, которое
пропорциональная средней
уравновешивается столбом ртути высотой
кинетической энергии
760 мм, что соответствует среднему
поступательного движения одной
давлению атмосферы на уровне моря.
частицы.
Давление, отсчитываемое от величины
Для измерения температуры
атмосферного давления, называют
наибольшее
распространение
избыточным или манометрическим. Его
получила международная
измеряют манометрами и указывают в
технических характеристиках пневматических стоградусная шкала — шкала
Цельсия (в которой 0°С — точка
устройств.
плавления льда, а 100°С— точка
В системе СИ единицей измерения давления кипения воды при атмосферном
служит Паскаль (Па). Паскаль равен
давлении), применяют и другие
давлению, вызываемому силой в 1 Н
шкалы
(ньютон), равномерно распределенной по
нормальной к ней поверхности площадью 1
м². 1 Па = 1 Н/м ².

10. Основные единицы измерения давления

11. Соотношение между единицами измерения давления

12.

Компоненты
Пневмоавтоматики

13. Структура пневматического привода с ручным управлением

14. Структура пневматического привода с автоматическим управлением

15. Компрессор

► Компрессор - это устройство для сжатия и подачи воздуха или другого
газа под давлением.
Компрессор впервые стали применяться в России с начала 20 в.
► Область применения компрессорной техники
Нефтедобывающая
промышленность
Пищевая
промышленность
► Компрессоры подразделяют на:
Химическая
промышленность
Передвижные
Установки
Металлургическая
промышленность
Стационарные

16. Типы компрессоров

Винтовые
Поршневые
Радиальные
Пластинчатые
Осевой
Мембранные
Рутса

17. Поршневые компрессоры

Условное
обозначение
1. Нагнетательная полость 1 стадия сжатия 2. Охладитель 3. Нагнетательная полость 2 стадия сжатия
Поршневой компрессор — это компрессор, у которого поршень в
цилиндре совершает возвратно-поступательные движения. Движение
поршня обеспечивается кривошипношатунным механизмом от вала с
приводным двигателем.

18. Мембранные компрессоры

.
Процесс сжатия газа в мембранных компрессорах происходит в
порцессе уменьшения объема камеры сжатия, вследствие
поступательного движения поршня. В роли поршня выступает
круглая гибкая мембрана, зажатая по периметру между крышкой и
цилиндром.

19. Винтовые компрессоры

Принцип работы винтового компрессора достигается с помощью двух
сцепленных между собой роторов с винтовыми зубьями. Воздух,
заполняющий винтовые впадины ведомого ротора, проталкивается
зубьями ведущего ротора со стороны всасывания к стороне нагнетания
и таким образом сжимается.

20. Пластинчатый компрессор

Принцип работы пластинчатого компрессора основан на вращении
ротора, эксцентрично размещённого в цилиндрическом корпусе, и
перемещении пластин (лопаток), подвижных в этом роторе
Всасывание в компрессор происходит в процессе изменения его
рабочего объёма от минимального до максимального, а нагнетание,
после заданного сжатия воздуха и до момента уменьшения
рабочего объёма до минимума.

21. Компрессор Рутса

Газодувка Рутса относится к компрессорам с внешним типом сжатия в самой газодувке газ не сжимается, а лишь переносится со стороны
всасывания, на сторону нагнетания лопастями роторов газодувки, где
смешивается со сжатым газом из сети, за счет чего и происходит
сжатие

22. Радиальный компрессор

В процессе работы вращающиеся лопатки приводят к ускорению воздуха
до высокой скорости, после чего скорость воздуха при расширении
преобразуется в давление.

23. Осевой компрессор

Осевой компрессор имеет ротор , состоящий обычно из нескольких
рядов рабочих лопаток . На внутренней стенке корпуса располагаются
ряды направляющих лопаток . Всасывание газа происходит через
канал, а нагнетание через другой канал . Одну ступень осевого
компрессора составляет ряд рабочих и ряд направляющих лопаток.
При работе осевого компрессора вращающиеся рабочие лопатки
оказывают на находящиеся между ними частицы газа силовое
воздействие, заставляя их сжиматься, а также перемещаться
параллельно оси (откуда его название).

24. Ресивер

Предназначение ресивера:
Ресивер служит для создания в сети запаса сжатого воздуха.
От этого запаса какое то время может работать
пневмооборудование в случае каких-либо перебоев в работе
компрессора
Ресивер сглаживает (гасит) пульсацию сжатого воздуха и к
тому же в ресивере выпадает значительная часть
конденсата из сжатого воздуха
Условное
обозначение

25. Осушитель

Осушитель – это устройство предназначенное для
очистки воздуха от конденсата
Осушка и очистка сжатого воздуха позволяет избежать:
– выпадение конденсата в пневмотических магистралях
– повреждение пневмоустройст механическими частицами и
воздействие коррозии
– повышает качество проведения работ с применением сжатого
воздуха и выпускаемой продукции.

26. Осушители рефрижераторного типа

Осушители рефрижераторного типа применяют когда требуется
получить точку росы +2 - 3°С.
В процессе работы фреон циркулирует по контуру, забирает
тепло сжатого воздуха (который заполнен осушитель), тем
самым частицы конденсата оседают на дно.
Условное
обозначение

27. Осушители абсорбционного типа

Осушители абсорбционного типа применяют когда требуется
получить точку росы – 40ºC
Осушение воздуха происходит за счет поглощения влаги
из воздуха абсорбентом
Условное
обозначение

28. Осушители адсорбционного типа

Осушители адсорбционного типа применяют когда требуется
получить точку росы минус 40С, минус 70С
Принцип работы адсорбционного осушителя состоит в адсорбции влаги,
содержащейся в воздухе десикантом при прохождении влажного воздуха
через рабочую колонну осушителя. Вторая колонна в это время
находится на регенерации
Условное
обозначение

29. Блок подготовки воздуха

Блоки подготовки воздуха предназначены для
подготовки сжатого воздуха в пневмоприводах :
– для очистки сжатого воздуха от капельной влаги и твердых
частиц;
– удаления конденсата;
– автоматического поддержания величины давления на заданном
уровне;
– для подвода смазочного материала из резервуара в поток
сжатого воздуха к элементам пневмосистемы.

30. Блок подготовки воздуха может включать в себя

Фильтр-влагоотделитель
Манометр
Маслораспылитель
Фильтр-регулятор
Редукционный
клапан
Коалесцентный

31. Фильтр- влагоотделить

Условное
обозначение

32. Фильтр-регулятор

Условное
обозначение

33. Коалесцентный фильтр

Условное
обозначение

34. Пневматический манометр

Условное
обозначение

35. Маслораспылитель

Условное
обозначение
1.Колпачек-капельница
2.Винт регулирования
расхода
3.Обратный клапан
4.Стакан
5.Маслозаборная
трубка
6.Эжектирующая трубка

36. Редукционный клапан

Условное
обозначение

37. Устройство регулирования расхода

Устройство регулирования расхода называются
пневмодросселями
Пневмодроссели используются для регулирования
скорости пневмодвигателей и скорости заполнения или
опорожнения емкостей в целях создания временных
задержек.
Пневмодроссели разделяются на:
– пневмодроссели постоянные (нерегулируемые), сопротивление которых
(величина проходного сечения, форма или длина канала) не может быть
изменено в процессе эксплуатации;
– переменные (регулируемые), сопротивление которых можно изменять
настройкой.

38. Пневмодроссель постоянный / переменный

Постоянный
пневмодроссель
Переменный
пневмодроссель
Условное
обозначение
Условное
обозначение

39. Пневмодроссель с обратным клапаном

Условное
обозначение

40. Пневмораспределители

Пневмораспределители предназначены для изменения
направления, пуска, остановки потоков сжатого воздуха в
пневматической системе
По способу управления пневмораспределители могут быть с
электромеханическим, механическим, пневматическим и ручным управлением.
– При электромеханическом управлении электромагнит
пневмораспределителя непосредственно перемещает
распределительный элемент.
– Пневматическое управление осуществляется воздухом, поданным в
управляющий канал пневмораспределителя.
– Механическое управление осуществляется концевыми выключателями.
Управление пневмораспределителем может быть одностороннее или
двухстороннее.
► При одностороннем управлении возврат распределительного элемента
осуществляется с помощью механической пружины
► При двустороннем управлении на пневмораспределитель подается два
управляющих сигнала.
Существуют понятия «нормально открытого» и «нормально закрытого»
распределителя.
• «Нормально открытый» распределитель – при отсутствии
управляющего воздействия питание «открыто», т.е. сжатый воздух
проходит к выходному каналу распределителя.
• «Нормально закрытый» распределитель – при отсутствии
управляющего воздействия питание «закрыто».

41. Виды пневмораспределителей

42. 3/2 Пневмораспределитель нормально закрытые с механическим управлением и пневматическим усилием управляющего сигнала

Условное
обозначение

43. 4/2 Пневмораспределитель Бистабильный с пневматическим управлением

Условное
обозначение

44. 3/2 Пневмораспределитель нормально закрытый с электромагнитным управлением и ручным дублированием

Условное
обозначение

45. 3/2 Пневмораспределитель Бистабильный нормально закрытый с электромагнитным управлением и ручным дублированием

Условное
обозначение

46. Пневмоцилиндр

Пневмоцилиндры являются исполнительными механизмами
пневмосистем и предназначены для преобразования энергии
сжатого воздуха в механическое линейное перемещение.
Пневмоцилиндры разделяются на:
• цилиндры одностороннего и двухстороннего действия
В пневмоцилиндрах одностороннего действия поршень может перемещаться под
действием сжатого воздуха только в одну сторону (воздух подается только с
одной стороны от поршня), возврат поршня осуществляется за счет действия
возвратной пружины или внешними силами..
В пневмоцилиндрах двухстороннего действия перемещение штока происходит под
действием сжатого воздуха в прямом и обратном направлениях. Для таких
пневмоцилиндров и прямой, и обратный ход являются рабочими. Однако,
усилие, развиваемое пневмоцилиндром двустороннего действия при обратном
ходе, ниже усилия, развиваемого цилиндром при прямом ходе.
• с односторонним или двухсторонним (проходным) штоком.

47. Пневмоцилиндры

48. Пневмоцилиндры одностороннего действия

Пневмоцилиндры
Условное
одностороннего действия обозначение
В пневмоцилиндрах одностороннего
действия давление сжатого воздуха
действует на поршень только в
одном направлении, в другую
сторону поршень со штоком
перемещается под действием
внешних сил или пружины.

49. Пневмоцилиндры двухстороннего действия

В пневмоцилиндрах двустороннего
действия перемещение поршня со
штоком под действием сжатого
воздуха происходит в двух
противоположных направлениях.
Условное
обозначение

50. Пневмоцилиндры двухстороннего действия с демпфированием в конце хода

Условное
обозначение

51. Тандем-пневмоцилиндр

Условное
обозначение

52. Пневмоцилиндры с проходным штоком

Условное
обозначение

53. Пневмоцилиндр с ленточным уплотнителем (с круглым поршнем)

Условное
обозначение

54. Пневмоцилиндр с ленточным уплотнителем (с овальным поршнем)

55. Пневматические соединительные элементы

Фитинги применяются для соединения
пневматических приборов, цилиндров и
другого пневматического промышленного
оборудования

56. Разновидность фитингов

Соединительные
Резьбовые
Вращения
С
пневмодросселем

57. Как правильно произвести монтаж пневматического шланга с фитингом

58. Монтаж гибких трубопроводов

Правильно
Неправильно
Условные обозначения трубопроводов

59. Пневматические компоненты на фабрике

60.

Практическая работа
Пневмоавтоматики

61. Организационная структура проведения практических работ

Цель практической работы: Освоить и разобрать
работу типовых компонентов пневмоавтоматики
применяемые в производственной деятельности
Структура практической работы
Проведение инструктажа по технике безопасности
Выполнение практических упражнений
Знакомство с учебным пневматическим стендом
Практическая работа 1
Практическая работа 2

62. Техника безопасности

Краткий вводный курс по технике безопасности при
проведении практических работ на стенде

63. Порядок выполнения практических работ

При выполнении практической работы
необходимо:
1.
Внимательно прочитать задание, при этом следует обратить
внимание:
– на задействованные пневмотические компоненты в задании
– порядок и цикл работы пневмотических компонентов
2.
Нарисовать пневматическую схему
3.
Нарисовать электрическую схему
4.
Показать тренеру пневматическую и электрическую схему
5.
Приступить к выполнению задания на пневматическом
стенде.
6.
Показать тренеру выполненную практическую работу на
пневматическом стенде

64. Знакомство с пневматическим стендом

65. Практическая работа 1

Описание работы 1
С помощью передаточной станции блоки нужно
перемещать из магазина на станцию обработки. Блок
выталкивается из магазина цилиндром А, а затем
передается на станцию обработки цилиндром В. Шток
цилиндра В может вернуться в исходное положение
только после того, как втянется шток цилиндра А.
24V
11
11
11
В0
А0
11
А1
14
В1
K1
11
8
А1
K4
0
А1
K1
А1
K2
14
14
K3
K2
11
3
11
9
14
K4
11
4
А1
K3
Y1
Y2
Y3
Y4

66. Практическая работа 2

Описание работы 2
С помощью стола подачи деревянная планка перемещается под
ленточную наждачную машину.
При нажатии на кнопочный переключатель стол подает деревянную планку
под ленту наждачной машины. При нажатии на другой кнопочный
переключатель стол с обработанной планкой возвращается в исходное
положение.
24V
14
14
S1
11
K1
11
12
S2 11 A1
K1
A2
0
2
Y1

67. Задание для команды

На основании полученного тренинга команде необходимо:
1.
Определить пневматические компоненты задействованные
в работе машины, на вверенной территории
2.
Понять и описать (пневматическая схема) связь между
пневматическими компонентами
3.
Определить критические точки и внести в план инспекции