Copyright by: Krzysztof Serafin. Brzesko 2007 Na podstawie skryptu 1220 AGH Temat: Układy pneumatyczno - hydrauliczne
1. Siłownik z zabudowanym blokiem sterującym Ten ruch wahadłowy tłoka siłownika jest utrzymywany dopóki do urządzenia doprowadzane jest sprężone powietrze. Jednostka ta (siłownik + zawór sterujący) nazywana czasem siłownikiem o ruchu wahadłowym charakteryzuje się tym, że po osiągnięciu przez tłok siłownika skrajnego położenia następuje natychmiastowa zmiana kierunku ruchu tłoka na przeciwny.
Zastosowania: Siłowniki te mogą mieć zastosowanie w maszynach i urządzeniach pracujących w ruchu ciągłym. Przykładami zastosowań są: doprowadzanie lub wyrzucanie pojedynczych detali, napęd taśm montażowych o stałym takcie produkcyjnym. W tej jednostce sterującej siłownik może być sterowany bezpośrednio lub pośrednio, a przez zastosowanie odpowiedniego zaworu można osiągać prędkości od 3 do 60 m/min. Długość skoku można regulować bezstopniowo. Wbudowane dławiki pozwalają na regulację prędkości w obu kierunkach. Tłumienie szumu powietrza odprowadzanego do atmosfery uzyskuje się przez wbudowanie tłumików hałasu.
2. Układy pneumatyczno-hydrauliczne Napędy pneumatyczne stosuje się wtedy, gdy wymagane są szybkie ruchy, a siła nie przekracza 30000 N. Powyżej tego zakresu użycie siłowników pneumatycznych staje się nieekonomiczne. Dalsze ograniczenia zastosowań pneumatycznych napędów występuje w przypadku konieczności uzyskania stałych powolnych ruchów posuwowych. Czysto pneumatyczny napęd nie może być wtedy zastosowany. Uniemożliwia to ściśliwość powietrza, która w wielu innych przypadkach jest korzystna.
J Z pomocą przychodzi tu hydraulika i mamy tu do czynienia z układami łączącymi zalety hydrauliki i pneumatyki. Proste pneumatyczne elementy sterujące, równomierna prędkość, a w niektórych przypadkach duże siły, przy małych średnicach siłownika oto cechy tych układów. Pneumatyczny układ sterujący działa na siłownik pneumatyczny, a regulacja prędkości roboczej odbywa się poprzez siłownik hydrauliczny. Układy te znajdują najczęściej zastosowanie w procesach obróbki wiórowej jak wiercenie, frezowanie i toczenie oraz również przy wzmacniaczach docisku, prasach i urządzeniach mocujących.
3. Pneumatyczno-hydrauliczny przetwornik ciśnienia Przetwornik ciśnienia jest urządzeniem, w którym czynnikami roboczymi jest olej i sprężone powietrze. Poprzez oddziaływanie sprężonego powietrza na lustro oleju w zbiorniku olejowym wypierany jest z niego olej.
Symbol pneumo-hydraulicznego przetwornika ciśnienia. Przez nastawiany opór zwrotno-dławiący przepływa olej do siłownika roboczego. Tłoczysko siłownika przemieszcza się dzięki temu z równomierną prędkością. Ruch powrotny siłownika następuje pod wpływem sprężonego powietrza działającego z drugiej strony tłoka, przy równoczesnym odpowietrzeniu zbiornika oleju, umożliwiającym szybki przepływ do niego oleju. Przy przetwarzaniu obydwa czynniki pracują przy tym samym ciśnieniu.
co to jest? 4. Wzmacniacz ciśnienia Wzmacniacz ciśnienia składa się z dwóch komór ciśnieniowych o różnych powierzchniach. Przez podłączenie (1) podawane jest powietrze do siłownika pneumatycznego, powodując przemieszczanie tłoka w dół i wytłaczanie oleju z drugiej komory. Olej przez przyłącze (2) przepływa poprzez zawór zwrotno-dławiący do elementu roboczego
Symbol pneumohydraulicznego wzmacniacza ciśnienia Różnica powierzchni obu tłoków powoduje podwyższenie ciśnienia oleju. Normalne wzmocnienia wynoszą: 4:1, 8:1, 16:1, 32:1. Jako maksymalne ciśnienie sprężonego powietrza przyjmuje się 1000 kpa (10 bar). Znaczny wzrost ciśnienia oleju powoduje, że dla osiągnięcia stosunkowo dużej siły można użyć siłownika o małej średnicy.
Występujące w układach hydraulicznych przecieki wymagają regularnych zabiegów konserwatorskich jak dopełnianie oleju, odpowietrzanie. Ze względu na ograniczoną objętość oleju we wzmacniaczu nie można zasilać równocześnie kilku układów. Dla każdego układu sterowania względnie napędu siłownika należy osobno obliczyć niezbędną objętość oleju i wybrać odpowiedni wzmacniacz. Przykład obliczeń Dane: A 1 =100 cm 2 - powierzchnia tłoka siłownika 1 A 2 =10 cm 2 - powierzchnia tłoka siłownika 2 p 1 =600 kpa (6bar) wejściowe ciśnienie sprężonego powietrza Oblicz: Ciśnienie powietrza na wyjściu wzmacniacza?
Obliczenia: Parcie sprężonego powietrza: F 1 =p 1 A 1 = 6 10 5 N/m 2 100 10-4 m 2 = 6000 [N] Parcie na olej: F 1 =F 2 Stąd ciśnienie oleju: P 2 =F 2 /A 2 = 6000N / 10 10-4 m 2 = 60 10 5 N/m 2 = 6000kPa (60bar)
5. Pneumatyczno-hydrauliczna jednostka posuwowa Urządzenie to znajduje głównie zastosowanie tam, gdzie wymagana jest równomierna szybkość posuwu. Siłownik pneumatyczny, hamujący siłownik hydrauliczny i blok sterujący stanowią zwarty zespół. Tłoczyska siłowników są ze sobą połączone za pomocą łącznika. Elementem roboczym jest siłownik pneumatyczny.
Gdy siłownik pneumatyczny zostanie zasilony powietrzem, to również tłok hydraulicznego siłownika hamującego zostaje napędzany i przetłacza olej z jednej komory siłownika do drugiej poprzez zawór zwrotno-dławiący.
Prędkość wysuwu można regulować poprzez zawór zwrotno-dławiący. To olej nie dopuszcza, aby przy zmianie sił oporu były nierównomierności ruchu. Przy ruchu powrotnym olej szybko przedostaje się przez zawór zwrotno-dławiący na drugą stronę tłoka i dlatego ruch powrotny jest przyspieszony. Za pomocą nastawnego zderzaka na tłoczysku siłownika hamującego ruch do przodu można podzielić na dwa odcinki ruch przyspieszony (dobieg) i ruch roboczy. Tłok tego siłownika zostanie przemieszczany dopiero wtedy, gdy łącznik dosunie się do zderzaka. Prędkość posuwu można regulować w zakresie od około 30 do 6000 mm/min. Hydrauliczny siłownik hamujący ma zamknięty obieg oleju. Przy tym rozwiązaniu występują niewielkie straty spowodowane przeciekiem oleju, ujawniające się w postaci filmu olejowego na tłoczysku. Przez wbudowanie zbiorniczka te ubytki oleju można uzupełniać. W przypadku jednostki pokazanej na rysunku przy szczególnie dużym dławieniu powstaje duży moment gnący na tłoczysku siłownika pneumatycznego. Dla uniknięcia odkształcenia tłoczyska wykonuje się go jako dwustronne o odpowiednio zwiększonej średnicy
Inny rodzaj jednostki posuwowej. Pomiędzy dwoma siłownikami pneumatycznymi znajduje się hydrauliczny siłownik hamujący. Wtedy naprężenia zginające na tłoczyskach siłowników pneumatycznych ulegają zrównoważeniu. Jednostki posuwowe można również samemu montować. Zespół siłownik-zawór jako olejowy siłownik hamujący połączony razem z siłownikiem pneumatycznym jako jednostką posuwową.
6. Pneumatyczno-hydrauliczna jednostka posuwowa o ruchu wahadłowym Przez połączenie hydraulicznego siłownika hamującego z pneumatycznym siłownikiem wahadłowym uzyskuje się urządzenie przeznaczone do napędu wrzecion w wiertarkach stołowych i kolumnowych. Ruch postępowy siłownika zostaje zamieniony na ruch obrotowy wahadłowy wykazujący opisane poprzednio zalety układów pneumo-hydraulicznych.