Pneumaatika ja hüdraulika alused - ekursus - Pneumaatilised juhtimiskomponendid

Selleks, et määratleda pneumojaoti avasid, kasutatakse järgnevaid avade

tähistussüsteeme:

Pneumojaoti tähistuses näitab esimene number pneumojaoti avade arvu

(väljaarvatud juhtimisavad) ja teine number pneumojaoti tööasendite arvu.

Näide:

3/2 pneumojaoti 3 ava 2 asendit

4/3 pneumojaoti 4 ava 3 asendit

6.2.3 Pneumojaotite juhtimist kajastavad tingmärgid

Juhtimisviisi poolest eristatakse:

Pideva juhtimisega. Pneumojaoti on rakendunud asendis nii kaua kuni kestab

juhttoime: kas manuaalne, pedaaliga, mehaaniline, pneumaatiline, elektriline

(lülitus lähteasendisse toimub kas manuaalselt või vedruga).

Neid pneumojaoteid nimetatakse ka monostabiilseteks.

Impulssjuhtimisega. Pneumojaoti viimiseks uude asendisse mõjutatakse jaotit

juhtsignaaliga suhteliselt lühikese aja vältel (impulsiga). Peale juhtsignaali

lõppemist jääb jaoti uude asendisse. Pneumojaoti muudab oma asendit alles uue

juhtimissignaali toimel. Neid pneumojaoteid nimetatakse ka bistabiilseteks.

Kokkuvõte pneumojaotite tingmärkidest:

6.2.4 Pneumojaotite konstruktsioone.

Pneumojaoti konstruktsioon määrab ära pneumojaoti tööea, tema juhtimise,

liidete konstruktsiooni ja mõõtmed. Kuigi pneumojaotite konstruktsioon areneb

pidevalt on praegu laiemalt kasutusel järgmist tüüpi pneumojaotid.

1. Klappjaotid: - kuulklapiga,

- plaatklapiga.

2. Siiberjaotid: - kolviga,

- plaadiga,

- pöördsiibriga jaotid.

Klappjaotid

Antud pneumojaotites toimub õhu liikumissuuna muutmine avatava ja suletava

kuulklapi või plaadi toimel. Klapi tihendamine toimub üldjuhul elastsete

tihendite kasutamisega. Seda tüüpi pneumojaotites on suhteliselt vähe liikuvaid

detaile, tänu millele on nende tööiga pikk, ning nad on suhteliselt tundetud

mehaanilistele lisanditele suruõhus.

Juhtimiseks vajalik jõud on suhteliselt suur, kuna pneumojaoti asendi

muutmiseks tuleb ületada sisseehitatud vedru ja juhitava õhuvoolu rõhust

tingitud jõud.

Kuulklapiga pneumojaotid on oma ehituselt lihtsad, väiksemõõtmelised ja

seetõttu ka odavad.

Kuulklapiga 3/2 pneumojaoti (normaalselt suletud)

Lähteasendis (sele 61) surub vedru kuuli pesasse, vältides sellega suruõhu

läbivoolu avast 1(P) tööavasse 2(A). Samal ajal on õhul vaba läbivool tööavast

2(A) väljavooluavasse 3(R). Juhttoimel avaneb kuulklapp, sulgedes samal ajal

õhu läbivoolu tööavast 2(A) väljavooluavasse 3(R), ning avades õhu läbivoolu

avast 1(P) tööavasse 2(A).

Analoogiliselt funktsioneerivad ka taldrikklapiga pneumojaotid

seledel 62 ja 63.

Antud pneumojaotite headeks omadusteks on hea ja lihtne klappide tihendus.

Samuti on nende rakendumisaeg lühike ja vaatamata tõukuri lühikesele

liikumisulatusele ka hea õhu läbivoolavus. Analoogiliselt kuulklappidele ei ole

nad eriti tundlikud õhu puhtuse suhtes ning omavad pikka tööiga.

Antud pneumojaotid võivad olla kahte eri tüüpi: normaalselt suletud ja

normaalselt avatud.

Normaalselt suletud pneumojaoti puhul (sele 62) on juhttoime puudumisel

suruõhu läbivool tööavast 2(A) väljavooluavasse 3(R) avatud, õhu läbivool

sissevooluavast 1(P) tööavasse 2(A) aga suletud.

Juhttoimel sulgub suruõhu läbivool tööavast 2(A) väljavooluavasse 3(R) ja

avaneb õhu läbivool sissevooluavast 1(P) tööavasse 2(A) .

Normaalselt avatud pneumojaoti puhulon juhttoime puudumisel õhu

läbivool sissevooluavast 1(P) tööavasse 2(A) avatud. Samal ajal on suletud õhu

läbivool tööavast 2(A) väljavooluavasse 3(R). Juhttoimel sulgub õhu läbivool

sissevooluavast 1(P) tööavasse 2(A) ja avaneb õhu läbivool tööavast 2(A)

väljavooluavasse 3(R).

Kahepoolse toimega pneumosilindrite juhtimiseks on vajalikud juba keerukama

konstruktsiooniga pneumojaotid (nt. 4/2 jne.). Üks võimalikest 4/2 pneumojaoti

konstruktsioonidest on esitatud (lähteasendis) ja (rakendunud

asendis).

Siiberjaotid

Võrreldes klappjaotitega iseloomustab siiberjaoteid suurem läbivool, kuid samal

ajal on neil suurem ümberlülitumise aeg. Samuti ei ole nad nii hea tihendusega

kui klappjaotid. Antud pneumojaotites on kasutusel liuguvad tihendid. Selleks,

et vähendada tihendite kulumisest põhjustatud suruõhu leket, kasutatakse nendes

pneumojaotites ühelt poolt õhuvoolu juhtimist siibriga, kuid tihenduses

kasutatakse klappjaotite juures kasutatavaid konstruktsioonipõhimõtteid. Seledel

69, 70, 71, 72, 73, 74 on esitatud mitmeid erineva ehitusega siiberjaoteid.

Toodud pneumojaotis toimub õhuvoolu suuna juhtimine küll siibriga,

kuid tihendamisel kasutatakse klappide põhimõtteid

Pneumojaotite juhtimine

Pneumojaotites kasutatakse väga erinevaid juhtimismeetodeid: mehaaniline,

pneumaatiline, elektromagnetiga või kombineeritud (kasutatakse erinevaid

meetodeid nt. juhtimine pneumaatiliselt ja mehaaniliselt).

Kasutaja vaatevinklist on oluline eristada vahetut juhtimist ja võimendusega

juhtimist (vt. Pneumojaotite juhtimist kajastavad tingmärgid).

Vahetu juhtimise korral kantakse juhttoime pneumojaoti klappidele või siibritele

üle vahetult. Antud juhtimise puuduseks on see, et suuremate pneumojaotite

juhtimiseks vajalik juhtimisenergia peab olema suhteliselt suur (jõud nuppude

või tõukurite liigutamiseks, elektromagneti võimsus jne). Samal ajal on aga

plussiks see, et nad on tundetud tüüritava õhu rõhu suhtes (vt. eelnevatel seledel

esitatud pneumojaotid).

Võimendusega juhtimise korral juhitakse nn abijaotit, mille kaudu omakorda

toimub pneumojaoti juhtimine.

Antud pneumojaotis juhitakse rullikuga abipneumojaotit, mis omakorda juhib

pneumaatiliselt juhitavat 3/2 pneumojaotit.

Sellise konstruktsiooni korral väheneb märgatavalt juhtimiseks vajalik energia.

Antud tüüpi juhtimisega pneumojaotite kasutamisel tuleb arvestada, et nad on

tundlikud juhitava õhu rõhu väärtusele, sest et juhtimiseks vajalik õhk on sama

mis juhitav õhk. Rõhu langemisel alla kriitilise piiri ei piisa sellest enam

pneumojaoti juhtimiseks. Selleks, et seda vältida on mõningatel seda tüüpi

pneumojaotitel võimalus sisestada juhtrõhk pneumojaotisse eraldi kanalist.

Drosselid ehk vooluventiilid

Drosseleid (paralleelselt on käibel ka terminid „kägiventiil“ ja vooluventiil“)

kasutatakse läbivoolava õhu vooluhulga reguleerimisel, näiteks pneumaatilise

täituri liikumiskiiruse (pneumosilinder) ja pöörlemissageduse (pneumomootor ja

pöördsilinder) vähendamiseks. Drosselid võivad olla nii mittereguleeritavad kui

ka reguleeritavad.

Üks võimalikest drosseli konstruktsioonidest on esitatud.

Suruõhu läbivoolu reguleerimiseks kasutatakse ka erinevaid drosselite

konstruktsioone, kus lisaks drosselile on kasutusel ka möödavooluklapp, mis

annab võimaluse reguleerida õhu läbivoolu ainult ühes suunas ja laiendab

drosselite kasutamismeetodeid.

Sageli tekib vajadus reguleerida õhu läbivoolu sõltuvalt muutuvatest

tingimustest süsteemis. Üks võimalus selleks on esitatud , kus läbivoolu

reguleerimine toimub mehaaniliselt hoova asendi muutmisega.

Praktikas võib kohata ka muid kombinatsioone drosseli kasutamisega, näiteks

heli summuti koos drosseliga, drossel pneumaatilises taimeris jne.

Mittetagasivooluklapp

Tagasilöögiklapid on pneumaatikakomponendid, mis võimaldavad õhu liikumist

ainult ühes suunas, liikumissuuna muutumisel vastupidiseks klapp sulgub ja

suleb õhu läbivoolu. Õhu teekonna sulgemine võib toimuda kuuliga, klapiga või

membraaniga, kas tänu rõhuvahele või täiendava vedru abil.

Üks võimalikke vedruga tagasilöögiklapi konstruktsioone on esitatud.

6.5 Loogikafunktsioonide realiseerimine pneumaatikas

Loogikaelementide funktsioneerimise kirjeldamiseks kasutatakse tõeväärtus-

tabelit, milles kajastuvad seosed antud funktsiooni realiseeriva elemendi

sisendite ja väljundi vahel. Tinglikult tähistatakse tõeväärtustabelis signaali

(suruõhu) olemasolu "1"-ga ja puudumist "0"- ga.

Pneumaatiline "JA" ( "AND") element

"JA" funktsiooni realiseeriva pneumaatilise loogikaelemendi struktuur on

toodud pildil, ning tema funktsioneerimist kajastav tõeväärtustabel on esitatud pildil.

Kokkuvõtlikult tähendab see seda, et "JA" elemendi väljundis on signaal ainult

siis kui signaal on mõlemal tema sisendil.

"JA" elemendi kasutamise näide on esitatud selel 83, kus pneumoskeemil

esitatud pneumosüsteemis toimub pneumosilindri 1.0 liikumine plusssuunas

ainult siis, kui pneumojaotid 1.2 ja 1.4 on rakendunud asendis.

Pneumaatiline "VÕI" ("OR") element

Kokkuvõtlikult tähendab see et "VÕI” elemendi väljundis on signaal siis, kui

signaal on vähemalt ühel või mõlemal tema sisendil.

"VÕI” elemendi kasutarnise näide on esitatud selel 86, kas pneumoskeemil

esitatud pneumossüsteemis toimub pneumosilindri 1.0 liikumine plusssuunas

ainult siis kui pneumojaotid 1.2 või 1.4 eraldi või mõlemad korraga on

rakendunud asendis.

Kiirväljalaskeklapp

Kiirväljalaskeklappi kasutatakse juhul, kui on vaja suurendada pneumo-silindri

kolvi liikumiskiirust. Antud klappide kasutamine kiirendab kolvi liikumiskiirust

sellel teel, et pneumosilindrist väljajuhitav õhk juhitakse takistavatest

elementidest ( lõdvik, pneumojaoti ) mööda.

Kiirväljalaskeklapp ühendatakse võimalikult lähedale pneumosilindrile

(vahetult pneumosilindri korpusele), nii et klapi ava 2(A) ühendatakse

pneumosilindri avaga ja avasse 1(P) juhitakse silindrisse antav õhk. Suruõhu

liikumisel pneumosilindrisse sulgeb taldrikklapp õhu väljavoolu avasse 3(R)

võimaldades sama1 ajal õhu läbipääsu avasse 2(A). Õhu liikumisel

pneumosilindrist välja avaneb õhu väljavool avasse 3(R).

Kiirväljalaskeklapi kasutamist illustreerib sele 89, kus esimeses näites

kiirendatakse ühepoolse toimega pneumosilindri kolvi miinussuunalist liikumist,

teisel juhul aga kahepoolse toimega pneumosilindri kolvi plusssuunalist

liikumist.

Pneumaatilised taimerid

Selleks et pneumoseadmetes oleks võimalik muuta seadme töö ajalisi

parameetreid nagu ajalist viivitust, pneumosignaalide ajalisi parameetreid jne.,

kasutatakse pneumaatilisi taimereid.

Pneumaatiline taimer koosneb pneumojaotist (tavaliselt 3/2), möödavoolu-

klapiga reguleeritavast drosselist ja väikesest suruõhu reservuaarist.

Taimeri töödiagrammi määrab ära pneumojaoti tüüp ja möödavooluklapi

ühendamise viis.

Järgnevalt vaatame erinevate pneumaatiliste taimerite töödiagramme ja

töötamispõhimõtteid.

Suruõhk juhitakse taimeri sisendisse 1 (P). Sõltuvalt taimeris

asetsevast pneumojaotist väljundis 2 (A) suruõhk puudub või on suruõhk (seled

93, 94). Juhtrõhk antakse taimeri sisendile 10 (Z). Läbi drosseli toimub suruõhu

sissevool suruõhu reservuaari, mille tagajärjel rõhk reservuaaris hakkab tõusma

kiirusega, mille määravad ära reservuaari maht ja reguleeritava drosseli

parameetrid. Rõhu tõustes lülitumiseks vajaliku väärtuseni p1 toimub

pneumojaoti ümberlülitus. Juhtrõhu eemaldamisel taimeri sisendilt

10(Z) toimub taimeri lülitumine algasendisse.

NB! Aja ∆t jooksul ei tohi juhtrõhku sisendilt 10 (Z) eemaldada, sest sellisel

juhul lülitub taimer algasendisse tagasi enne ajavahemiku ∆t lõppemist.

Möödavooluklapi ühendussuuna muutmisel vastupidiseks muutub pneumaatilise

taimeri töödiagramm selliselt, et taimeri sisselülitumine toimub koheselt peale

juhtrõhu andmist taimeri sisendile 10 (Z), kuid lülitumine algasendisse toimub

aja ∆t möödumisel.

Muudetava rakendumislävega rõhutundlik element

Selleks, et oleks võimalik juhtida pneumoajamit sõltuvalt ajamile rakendatud

koormusest, kasutatakse pneumojaoteid, millede rakendumislävi on reguleeritav.

Signaaliks sellisele elemendile kasutatakse pneumoajamisse antavat suruõhku,

mille rõhk on otseses sõltuvuses ajamile rakendatud koormusest. Kui koormus

pneumoajamile suureneb, kasvab ka rõhu väärus, mille jõudmisel reguleeritud

tasemeni toimub pneumojaoti asendi muutus. Lähteasendisse läheb pneumojaoti

siis, kui juhtrõhk eemaldada. Antud elemendi konstruktsioon ja skeemitähis on

esitatud.