Манометр
Манометр (рис.38) – прибор измерения давления. Имеет один пневматический вход. Для подключения к определённой точке пневмосистемы применяется тройник.
Рис.38. Манометр и его условное обозначение на пневматических принципиальных схемах.
Правила выполнения лабораторной работы
Техника безопасности при выполнении работы
Сборку (разборку) схемы пневматической системы проводить только при закрытом главном вентиле, находящемся на блоке подготовки воздуха.
При сборке схемы для присоединения пластикового шланга следует до упора вставить его в цанговый штуцер.
При разборке схемы для извлечения шланга из штуцера следует нажать на зажимную цангу и аккуратно извлечь шланг. Категорически запрещается отсоединять шланг при наличии давления в системе.
Шланг разрезан на части разной длины. При соединении элементов следует подбирать шланги подходящей длины.
При необходимости разветвления потока сжатого воздуха следует использовать тройники.
Лёгкие, не испытывающие внешней нагрузки, элементы (распределители) крепятся при помощи стопора в паз монтажной плиты. Для удаления элемента следует нажать на голубой рычаг.
Элементы, испытывающие внешнюю нагрузку (цилиндры, конечные выключатели), закрепляются на монтажной плите с помощью Т-образных болтов. Закрепляются и освобождаются эти элементы с помощью голубой гайки.
Конечные выключатели следует располагать только с боковой стороны кулачка штока цилиндра.
Следует не допускать ситуацию, когда один из концов пневмошланга остаётся неподключенным. При подаче давления в систему неподключенный конец пневмошланга совершает хаотические движения под действием сжатого воздуха, что может привести к травме глаз.
После того, как схема собрана, разрешается открыть главный вентиль только после проверки схемы преподавателем. Следует помнить, что сразу же после открытия главного вентиля штоки цилиндров могут прийти в движение.
Компрессоры включаются в сеть преподавателем до начала работы. В процессе работы компрессоры запускаются и останавливаются автоматически.
Студентам запрещается изменять настройки регуляторов давления в компрессоре и в блоке подготовки воздуха.
Каждый элемент имеет своё место в тумбочке. Если элемент больше не используется в работе, следует убрать его в тумбочку на место.
Задания к лабораторной работе
В лабораторной работе необходимо собрать и исследовать несколько пневматических систем. Для некоторых систем пневматическая принципиальная схема будет задана1 , для других – необходимо сначала необходимо начертить схему.
1. Система управления устройством подачи деталей.
С помощью устройства подачи деталей (рис.39) алюминиевые корпуса клапанов подаются на станцию обработки. При нажатии пневмокнопки шток цилиндра одностороннего действия выдвигается и выталкивает деталь. При отпускании кнопки шток цилиндра втягивается. Следующая деталь опускается в магазин под действием силы тяжести.
Описание пневматической принципиальной схемы (рис.40).
При воздействии на кнопку 3/2-распределителя (1S) он переключается в левую позицию и соединяет питающую линию 1 с выходной линией 2. Сжатый воздух наполняет поршневую полость цилиндра одностороннего действия (1А). Шток цилиндра выдвигается и выталкивает деталь из магазина. Дроссель (1V1) осуществляет дросселирование потока воздуха, входящего в поршневую полость цилиндра, и тем самым регулирует скорость выдвижения штока. Возвратная пружина цилиндра сжимается и запасает энергию. Если продолжать удерживать кнопку распределителя (1S), то шток цилиндра остаётся в крайнем выдвинутом положении. При отпускании кнопки 3/2-распределитель (1S) переключается в правую позицию под действием пружины. Воздух выходит из поршневой полости цилиндра через клапан быстрого выхлопа (1V2). Шток цилиндра быстро втягивается.
Рис.39. Устройство подачи деталей.
Задание: Собрать систему на лабораторном стенде по заданной схеме (рис.40) и испытать её. Дроссель необходимо настроить таким образом, чтобы шток цилиндра выдвигался за 1 секунду. Построить примерные временные диаграммы давлений Р1 и Р2 при нажатии и при отпускании кнопки по показаниям манометров.
Рис.40. Система управления устройством подачи деталей. Схема пневматическая принципиальная.
2. Система управления устройством сортировки почтовых посылок.
По наклонному конвейеру почтовые посылки поступают в зону сортировки (рис.41). При нажатии пневмокнопки шток цилиндра быстро втягивается вместе с прикреплённым к нему лотком для почтовых пакетов. После того как кнопка отпущена, шток выдвигается вместе с почтовым пакетом. Время выдвижения должно составлять 1,5 секунды.
Рис.41. Устройство сортировки почтовых посылок.
Задание: Начертить принципиальную пневматическую схему системы. Собрать систему на лабораторном стенде и испытать её.
Указания к выполнению: Применить цилиндр одностороннего действия.
Применить дроссель для ограничения скорости выдвижения штока.
Подключить манометры аналогично схеме на рис.40. Построить примерные временные диаграммы давлений Р1 и Р2 при нажатии и при отпускании кнопки по показаниям манометров.
3. Система управления устройством распределения брикетов.
С помощью устройства распределения (рис.42) брикеты с углём избирательно поступают на верхнюю или на нижнюю ленту конвейера. С помощью распределителя с переключателем устанавливается верхнее или нижнее положение качающегося лотка. Лоток приводится в движение штоком цилиндра двустороннего действия. Движение штока цилиндра вверх должно происходить в течение 2 секунд, движение вниз – за 1,5 секунды. Исходным является положение цилиндра с втянутым штоком.
Рис.42. Устройство распределения брикетов.
Описание пневматической принципиальной схемы (рис.43).
На схеме показаны: 5/2-распределитель с управлением от переключателя с фиксацией (1S), дроссели с обратным клапаном (1V1, 1V2), манометры (1Z1, 1Z2), пневмоцилиндр двустороннего действия (1A).
В исходном положении 5/2-распределитель (1S) находится в правой позиции. Сжатый воздух через линии 1 и 2 подаётся в штоковую полость цилиндра (1А). Поршневая полость цилиндра свободна от сжатого воздуха, поскольку соединена с атмосферой через линии 4 и 5 распределителя (1S). Шток цилиндра втянут. При повороте переключателя распределителя (1S) он переключается в левую позицию и фиксируется в ней. Сжатый воздух через линии 1 и 4 подаётся в поршневую полость цилиндра (1А). В штоковой полости давление падает, поскольку она соединяется с атмосферой через линии 2 и 3 распределителя (1S). Шток цилиндра выдвигается. Скорость выдвижения штока зависит от настройки дросселя (1V2). Дросселирование в данном случае происходит при выходе воздуха из штоковой полости цилиндра. Воздух, входящий в поршневую полость проходит через обратный клапан (1V1), минуя дроссель. Благодаря такому способу дросселирования, поршень цилиндра оказывается между двумя воздушными подушками, что позволяет получить самые малые скорости перемещений. Обратный поворот переключателя распределителя (1S) обеспечивает возврат штока цилиндра. Скорость обратного хода регулируется дросселем (1V1).
Рис.43. Система управления устройством распределения брикетов. Схема пневматическая принципиальная.
Задание: Собрать систему на лабораторном стенде по заданной схеме (рис.43) и испытать её. Дроссели необходимо настроить таким образом, чтобы шток цилиндра выдвигался за 2 секунды и втягивался за 1,5 секунды. Построить примерные временные диаграммы давлений Р1 и Р2 при включении и выключении распределителя 1S.
4. Система управления устройством распределения брикетов (вариант 2).
Задание: Изменить способ управления устройством распределения брикетов из предыдущего задания. Вместо переключателя с фиксацией использовать две пневмокнопки. При нажатии на одну из кнопок шток цилиндра должен выдвигаться. При отпускании кнопки шток остаётся в выдвинутом положении. При нажатии на другую кнопку шток цилиндра должен втягиваться. При отпускании кнопки шток остаётся во втянутом положении. Проверить, как будет работать система при одновременном нажатии на обе кнопки.
Начертить принципиальную пневматическую схему системы. Собрать систему на лабораторном стенде и испытать её.
5. Система управления гибочным устройством.
При одновременном нажатии кнопок двух клапанов резко выдвигается молоточек гибочного устройства (рис.44), приводимый в движение от цилиндра двустороннего действия, и загибает плоскую пластину. Если отпустить хотя бы одну кнопку, то шток цилиндра медленно возвращается в исходное положение (время возврата 2 секунды).
Рис.44. Гибочное устройство.
Описание пневматической принципиальной схемы (рис.45).
На схеме показаны: два 3/2-распределителя с кнопочным управлением (1S1, 1S2), клапан двух давлений (1V1), 5/2-распределитель с односторонним пневматическим управлением (1V2), дроссель с обратным клапаном (1V3), клапан быстрого выхлопа (1V4), манометры (1Z1, 1Z2), пневмоцилиндр двустороннего действия (1A).
В исходном положении 5/2-распределитель (1V2) находится в правой позиции, поскольку давление в управляющей линии 14 отсутствует, а с другой стороны на распределитель воздействует пружина. Шток цилиндра (1A) втянут. При одновременном нажатии двух кнопок 3/2-распределителей (1S1, 1S2) на выходе клапана двух давлений (1V1) возникает давление воздуха, которое поступает в управляющую линию 14 5/2-распределителя (1V2). Распределитель (1V2) переключается в левую позицию. Сжатый воздух проходит через линии 1 и 4 распределителя (1V2) и обратный клапан (1V3) без дросселирования в поршневую полость цилиндра. В то же время, воздух быстро выходит из штоковой полости цилиндра через клапан быстрого выхлопа (1V4). Шток цилиндра быстро выдвигается. Если отпустить хотя бы одну кнопку (1S1 или 1S2), то на распределитель (1V2) перестанет поступать пневматический сигнал, и пружина вернёт его в правую позицию. Сжатый воздух проходит через линии 1 и 2 распределителя (1V2) и клапан (1V4) в штоковую полость цилиндра. В то же время, воздух выходит из поршневой полости через дроссель (1V3) и линии 4 и 5 распределителя (1V2) в атмосферу. Регулируя степень открытия дросселя (1V3), можно установить необходимую скорость возврата штока.
Замечание: Клапан двух давлений (1V1) обеспечивает логическую функцию (И). Давление на выходе этого клапана будет только при условии наличия давления в обеих входных линиях.
Рис.45. Система управления гибочным устройством. Схема пневматическая принципиальная.
Задание: Собрать систему на лабораторном стенде по заданной схеме (рис.45) и испытать её. Дроссель необходимо настроить таким образом, чтобы шток цилиндра втягивался за 2 секунды. Построить примерные временные диаграммы давлений Р1 и Р2 при нажатии и при отпускании кнопок по показаниям манометров.
6. Система управления устройством подачи штифтов.
При помощи устройства подачи (рис.46) цилиндрические штифты подаются на измерительное устройство. В исходном положении шток цилиндра двустороннего действия втянут. При нажатии на кнопку шток цилиндра выталкивает штифт. В крайнем выдвинутом положении шток нажимает на ролик конечного выключателя, после чего втягивается.
Рис.46. Устройство подачи штифтов.
Описание пневматической принципиальной схемы (рис.47).
На схеме показаны: 3/2-распределитель с роликовым рычагом, выполняющий функцию концевого выключателя (1S2), 3/2-распределитель с кнопочным управлением (1S1), 5/2-распределитель с двусторонним пневматическим управлением (1V1), дроссели с обратным клапаном (1V2, 1V3), пневмоцилиндр двустороннего действия (1A).
В исходном положении распределитель (1V1) находится в правой позиции. Шток цилиндра 1А втянут. При нажатии кнопки распределителя (1S1), сжатый воздух поступит в управляющую линию 14 распределителя (1V1). Распределитель (1V1) переключается в левую позицию. Сжатый воздух проходит в поршневую полость цилиндра через обратный клапан (1V2) без дросселирования и выходит из штоковой полости через дроссель (1V3) и линии 2,3 распределителя (1V1) в атмосферу. Шток выдвигается, выталкивая штифт. В крайнем выдвинутом положении шток своим кулачком нажимает на роликовый рычаг (1S2). Сжатый воздух поступает в управляющую линию 12 распределителя (1V1). Распределитель (1V1) переключается в правую позицию. Сжатый воздух проходит в штоковую полость цилиндра через обратный клапан (1V3) без дросселирования и выходит через дроссель (1V2) и линии 4,5 распределителя (1V1) в атмосферу. Шток цилиндра возвращается в крайнее втянутое положение.
Рис.47. Система управления устройством подачи штифтов. Схема пневматическая принципиальная.
Задание: Собрать систему на лабораторном стенде по заданной схеме (рис.47) и испытать её. Дроссели необходимо настроить таким образом, чтобы шток цилиндра выдвигался и втягивался за 1 секунду.
7. Система управления устройством подачи штифтов (вариант 2).
Задание: Изменить способ управления устройством подачи штифтов. Ввести кнопку подтверждения возврата. Шток цилиндра должен втягиваться при нажатии кнопки возврата только при условии, что шток уже выдвинут (сработал конечный выключатель). Ввести дополнительную кнопку запуска. Запуск цикла может осуществляться любой из двух кнопок запуска. Вместо конечного выключателя для контроля достижения крайнего выдвинутого положения штока применить пневмогеркон.
Начертить принципиальную пневматическую схему системы. Собрать систему на лабораторном стенде и испытать её.
8. Система управления устройством подачи штифтов (вариант 3).
Задание: Изменить способ управления устройством подачи штифтов. Вместо кнопок ввести в систему переключатель с фиксацией. При включении переключателя цилиндр должен непрерывно повторять рабочий цикл – выдвижение штока, пауза 2,5 секунды, втягивание штока. Использовать два пневмогеркона для контроля крайних положений штока. Выдержку 2,5 секунды обеспечить с помощью пневматического реле времени. Время выдвижения и время втягивания установить равными 1 секунде. При выключении переключателя система должна закончить текущий цикл и после втягивания штока цилиндра новый цикл не начинать.
Начертить принципиальную пневматическую схему системы. Собрать систему на лабораторном стенде и испытать её.
Система управления барабаном для сварки листов.
С помощью цилиндра двустороннего действия электронагреваемая сварочная рейка прижимается к барабану и приваривает свободный конец плёнки (рис.48). Выдвижение штока цилиндра начинается после поступления сигнала от пневмокнопки. Сварочная рейка поднимается, когда достигнуто необходимое усилие прижатия. Новый цикл можно начать только после того, как шток вернулся во втянутое положение.
Рис.48. Барабан для сварки листов.
Пневматическая принципиальная схема (рис.49).
На схеме показаны: два 3/2-распределитель с кнопочным управлением (1S1), пневмогерконы (1S2, 1S3), 5/2-распределитель с двусторонним пневматическим управлением (1V1), клапан двух давлений (1V2), регулятор давления (1V3), реле последовательности (1V4), дроссели с обратным клапаном (1V5, 1V6), манометры (1Z1, 1Z2), пневмоцилиндр двустороннего действия (1A).
Прямой ход штока начинается при выполнении двух условий: шток полностью выдвинут (определяется по срабатыванию пневмогеркона 1S2), и нажата пневмокнопка 1S1. Обратный ход штока начинается при выполнении двух условий: шток полностью выдвинут (определяется по срабатыванию пневмогеркона 1S3), и давление в поршневой полости цилиндра превысило величину уставки (определяется по срабатыванию реле давления).
Задание: Собрать систему на лабораторном стенде по заданной схеме (рис.49) и испытать её.
Подобрать с помощью регулировочного винта максимально возможную уставку, при которой происходит гарантированное срабатывание реле давления.
Исследовать, как влияют дроссели на время нахождения штока цилиндра в выдвинутом состоянии.
Построить примерные временные диаграммы давлений Р1 и Р2 при выполнении рабочего цикла.
Рис.49. Система управления барабаном для сварки листов. Схема пневматическая принципиальная.
Система управления передаточной станцией.
С помощью передаточной станции (рис.50) блоки перемещаются из магазина на станцию обработки. Блоки выталкиваются из магазина цилиндром А, а затем передаются на станцию обработки цилиндром B. Система управления непрерывно повторяет рабочий цикл (рис.51) при включенном управляющем выключателе. Сначала выдвигается шток цилиндра А. При достижении конечного положения штока цилиндра A, он сразу начинает втягиваться. Шток цилиндра B начинает выдвижение после того, как шток цилиндра А вернулся в исходное положение. При достижении конечного положения штока цилиндра B, он сразу начинает втягиваться. Новый цикл начинается после паузы в 2 секунды.
Задание: Начертить пневматическую принципиальную схему системы. Собрать систему на лабораторном стенде и испытать её.
Оба цилиндра должны быть двустороннего действия. Второй цилиндр двустороннего действия взять из учебного комплекта TP-102.
Рис.50. Система управления передаточной станцией.
Рис.51. Временные диаграммы работы цилиндров в системе управления передаточной станцией.
1 В лабораторной работе использованы примеры пневматических систем и задания из сборника упражнений «Пневмоавтоматика. Основной курс TP-101». Издание Festo Didactic.