UNIVERSITATEA POLITEHNIC DIN BUCURETIFACULTATEA DE MECANIC I MECATRONIC

Proiect Actionari Hidropneumatice

Sistem de franare pneumatic

Indrumator: Student:Gheorghe Viorel Mucenic George-Octavian 532 B

Cuprins

1. Capitol - Introducere1.1 Pneumatica Generalitati1.2 Sisteme de actionare pneumatice1.3 Generatoarele de energie pneumatica1.4 Grupul de pregatire al aerului1.5 Motoarele pneumatice1.6 Distribuitoarele pneumatice1.7 Supape de sens1.8 Drosele de cale2. Capitol - Dimensionarea motoarelor liniare3. Capitol - Proiectarea solutiei proprii4. Capitol - Asamblarea in 3D

Capitolul I - Introducere

Pneumatica GeneralitatiUtilizarea aerului comprimat in scopul mecanizarii proceselor de productie, este cunoscuta de peste un secol. In intelesul sau mai vechi, pneumatica era definita ca fiindstiinta ce studia miscarea aeruluisi fenomenele atmosferice, insa odata cu dezvoltarea tehnicii, aceasta a imprimat semnificatii noi notiunii de pneumatica, in sensul ca efectele suprapresiunii sau ale depresiunii au capatat utilizare practica. Instalatiile pneumatice inglobeaza masinile si aparatele ce folosesc in calitate de agent de energie aerul comprimat.Generarea energiei pneumatice se face dupa un ciclu deschis. Un asemenea ciclu presupune aspirarea din atmosfera, comprimarea, tratarea, distributia la utilizatori si refularea in atmosfera. Fiind un ciclu deschis, aerul care alimenteaza sistemul de actionare se reimprospateaza continuu, fiind supus de fiecare data unui process complex de filtrare. Avantajul tipului de sistem cu circuit deschis consta in simplitatea sa, nefiind necesar un circuit de intoarcere a mediului de lucru la statia de compresoare. Fiabilitatea, durata de viata si nu in ultimul rand performantele unui sistem pneumatic de actionare depend in cea mai mare masura de calitatea agentului folosit.Sistemele de actionare pneumaticeDatorita usurintei cu care se controleaza parametrii mecanici, sistemele de actionare pneumatice, concureaza cu alte sisteme hidraulice, mecanice sau electrice. Sistemele pneumatice sunt recomandate atunci cand trebuie actionate forte medii, in aplicatii unde viteza nu trebuie sa respecte cu strictete o anumita lege, sau mai pot fi intalnite unde pozitionarea sarcinii nu depinde de precizie. Aceste sisteme pot totodata sa functioneze in conditii de mediu severe. Conditii impuse agentului de lucruIn sistemele pneumatice, aerul intra in contact cu elementele constructive care pot fi fixe sau mobile. Acestea pot fi confectionate din materiale foarte diverse, cum ar fi otel, aluminiu, bronz sau material plastic. Totodata in anumite situatii, aerul trebuie sa curga prin sectiuni de curgere mici, uneori calibrate. Din aceste consideratii, mediului de lucru ii se impun anumite conditii. Mediul de lucru sa fie cat mai curat posibil, sa se asigure filtrarea aerului cat mai bine, prin anumite filtre ce se pozitioneaza in anumite zone de filtrare, sa se asigure lubrifierea sistemului de actionare, sis a contina cat mai putini vapori de apa. Aparitia apei determina corodarea pieselor metalice. In anumite poate ingheta si determina proasta functionare a echipamentelor. Pentru a impiedica aparitia condensului, temperatura aerului din instalatie trebuie sa ramana apropiata de cea a mediului in care sistemul actioneaza.Generatoarele de energie pneumaticaAceste generatoare, au rolul de a transforma energia mecanica de intrare, furnizata de un motor electric sau termic, in energie pneumatica.Compresorul lucreaza dupa un ciclu deschis: aspira aerul din atmosfera, il comprima, dupa care aerul este tratat si distribuit sistemelor deservite de compresor, dupa care este refulat in atmosfera. Fiind un ciclu deschis, mediul de lucru se reimprospateaza incontinuu, fiind supus de fiecare data unui proces complex de filtrare. Compresoarele pot fi de doua tipuri: Dinamice VolumiceCompresoarele dinamice realizeaza cresterea presiunii agentului de lucru prin transmiterea unei energii cinetice ridicate, unui curent de aer, si apoi transformarea acestei energii in presiune statica. Aici, aspiratia aerului si refulatia se face in mod continuu.Compresoarele volumice au un principiu de functionare asemanator cu al pompelor, aerul este preluat de la admisie, prin intermediul unor supape, transportat catre evacuare, unde in urma reducerii volumului, aerul este refulat in sistem.

Grupul de pregatire al aeruluiAcest grup de echipamente este obligatoriu a fi folosit, fiind interpus intre compresor si sistemul de actionare propriuzis. Acest grup de pregatire, contine in componenta sa un filtru, un regulator de presiune si un ungator. Cele trei echipamente ale sistemului de pregatire, al aerului, pot fi intr-o structura comuna, sau pot fi inseriate obligatoriu in ordinea precizata.

Filtrele au rolul de a asigura etape: Filtrarea grosiva in care sunt retinute picaturile de apa, si puritatea mediului de lucru, prin retinerea particulelor existente in aerul aspirat din atmosfera. Filtrarea se realizeaza in doua particulele grele. Se realizeaza din inertie, sub efectul gravitatiei. Filtrarea mecanica aerul este silit sa treaca printr-un cartus filtrant.Regulatoarele de presiune indeplinesc doua functii:1. Regleaza presiunea de iesire la orice valoare se doreste2. Mentine constanta presiunea reglata, atunci cand presiunea variaza, si/sau debitul la iesire este variabilUngatoarele au rolul de a pulveriza in masa de aer comprimat furnizata sistemului, particule de ulei, in scopul de a realiza lubrifierea sistemului.

Motoarele pneumaticeMotoarele pneumatice au rolul de a transforma energia pneumatica in energie mecanica, pe care o furnizeaza prin organul de iesire, tija sau arbore, mecanismului antrenat. Motoarele pneumatice se impart in doua categorii: Motoare pneumostatice Volumice Motoare pneumodinamice TurbineMotoarele volumice. Procesul de transformare are loc pe baza modificarii permanente a unor volume de lucru, delimitate de partile mobile si partile fixe ale motorului. Acestea sunt si cele mai folosite in structura sistemelor de actionare.Motoarele dinamice. Intr-o prima etrapa, transforma energia pneumostatica a mediului de lucru in energie dinamica, apoi energia cinetica este cedata rotorului aflat in constructia motorului. Suporta turatii foarte mari, 500.000 - 600.000 rot/min.Un alt criteriu dupa care se clasifica motoarele pneumatice, il reprezinta tipul miscarii ce o are organul de iesire, si anume, sunt motoare liniare si motoare rotative.Motoarele pneumatice liniare au ca organ de iesire o tija, ce se deplaseaza intre doua pozitii extreme. Ele pot fi motoare cu o simpla actiune, si revenire prin arc, sau motoare cu dubla actiune. Motoarele liniare sunt compuse din doua subansamble principale, camasa si pistonul, la care se adauga tija. Unul din aceste subansamble este fix, iar celalalt este mobil, de regula camasa fiind fixa, iar pistonul si tija fiind mobile. Motoarele pneumatice clasice sunt realizate de catre firmele producatoare intr-o mare varietate de tipuri si dimensiuni. Alegerea motoarelor pentru diverse aplicatii, se face dupa urmatoarele criterii: Legea de variatie a fortei Legea de variatie a vitezei Cursa de lucru Mediul de montaj si restrictii privind gabaritul/greutatea

Distribuitoarele pneumaticeAceste echipamente au rolul de a directiona aerul pe anumite trasee, in functie de comenzi externe, ce pot fi de diferite tipuri.In timpul lucrului, elementul mobil al acestor echipamente ocupa un numar finit de pozitii, in aceste pozitii, fortele ce actioneaza asupra elementului fiind in echilibru. In aceste pozitii de echilibru, intre corpul echipamentului si elementul mobil, se genereaza valori ale debitului. Intr-un sistem de actionare, distribuitorul poate avea 2 functii: Principal se ataseaza motorului, si are functia de a stabili sensul de miscare, sau de a opri ansamblul Auxiliar butoane, sesizoare de capat de cursa, limitatoare de cursa.Din punct de vedere constructiv, exista o mare varietate de echipamente, care se diferentieaza prin tipul elementului de reglare (sertar cilindric, sertar plan), miscarea (translatie, de rotatie), numarul stabil de pozitii, numarul de orificii. Cele mai intalnite constructii, sunt cele cu sertar cilndric si miscare de translatie.Distribuitarele sunt formate din doua subansamble, subansamblul de comanda, si subansamblul de executie. Cele mai raspandite sunt cele cu comanda electrica, iar in actionarea directa nu este de cele mai multe ori posibila. Din acest motiv se apeleaza la distribuitoare cu comanda electrica pilotate.

Supapele de sensAu rolul de a stabili sensul de curgere pe circuitul pe care sunt montate. In anumite situatii, pot insuma sau diviza debite, sau pot realiza functii logice. Supapele de sens pot fi simple (comandate, sau necomandate) sau duble (selectoare de circuit, de descarcare rapida).Drosele de caleDroselele au rolul de a regla debitul la valoarea dorita printr-o actionare manuala, prin care se modifica o sectiune locala de curgere, pe un anuit sens, iar pe celalalt, debitul va fi cel normal. Acestea sunt compuse dintr-un drosel, si o supapa de sens montata in paralel cu acesta. Aerul comprimat va circula de la P catre A, supapa de sens fiind blocata, agentul de lucru va circula prin drosel, care ii va modifica debitul, iar la evacuare, va circula ocolii droselul, si va circula prin supapa de sens, care ii va permite trecerea.

Capitolul IIDimensionarea motoarelor lineare

Capitolul IIIProiectarea solutiei proprii

Schema principala de principiu a dispozitivului de franare

Functionarea schemei de principiuIn momentul apasarii butonului, aerul comprimat ajunge in valva functie logica Si, unde impreuna cu sesizorul de capat, A0, activat de tijei pistonului cilindrului in A0 trimite o comanda pneumatica distribuitorului DP1, tija acestuia avansand in pozitia A1. Odata ajunsa in aceasta pozitie, sesizorul de capat A1, activeaza distribuitorul DP2, ce lanseaza o comanda cilindrului 2, facand ca tija acestuia sa avanseze in pozitia B1. In momentul in care tija cilindrului ajunge in aceasta pozitie, o comanda pneumatica este lansata de sesizorul de capat B1 ce face ca tija cilindrului sa se retraga in pozitia B0, de unde sesizorul B0 trimite un semnal distribuitorului DP1, tija acestuia retraganduse in pozitia A0. In momentul in care tija cilindrului 1 ajunge in pozitia aceasta, ciclul se reia automat pana la eliberarea butonului cu retinere B.

Schema de particularitate propriePentru a putea opri si reseta instalatia este necesara actionarea butonului pneumatic cu retinere. Instalatia se opreste dupa care revine in stare intiala gata pentru a relua activitatea.Schema finalaPentru schema finala, am integrat un buton pneumatic cu retinere ce permite oprirea fortata a instalatiei si resetarea acesteia..

Alegerea cilindrilorCilindrul 1, este un cilindru cu tija unilaterala si dubla actiune, ce are diametrul de 25mm, si lungimea cursei de 310 mm. El are rolul de a antrena intreg ansamblul pe planul inclinat.

Cilindrul 2 este un cilindru cu tija unilaterala, si dubla actiune, cu diametrul de 32mm si o cursa de 29 mm. Scopul acestui cilindruu este acela de actiona asupra fredoului, astfel incat ansamblul sa franeze.

Capitolul IV - Asamblarea in 3DAsamblarea structurala a fost realizata in Autodesk Inventor

Biliografie:1. Avram M. Actionari Hidraulice si pneumatice, Editura Universitara Bucuresti2. Festo AG & Co. KG3. SMC Corporation4. FluidSim - Art Systems Software Ltd.

- 1 -