Uploaded by baronmdl

Raspuns Examen

advertisement
1. Noţiuni generale despre acţionări pneumatice şi hidraulice
Performanţ ele maş inilor de lucru depind într-o mare măsură de tipul acţ ionării
lor, care transformă energia termică, electrică, pneumatică, sau hidraulică în energie
mecanică. Agentul energetic al acţ ionărilor pneumatice ş i hidraulice este aerul
comprimat, sau lichidul (uleiul) comprimat, care dezvoltă o forţ ă, care poate
deplasa liniar diferite organe de lucru. Aerul însă este compresibil, de aceea
presiunile pneumatice sunt limitate până la 10 bari. Uleiul practic nu este
compresibil, de aceea asigură presiuni ş i forţ e foarte mari de până la 300 bari, iar
masele, gabaritele ş i dimensiunile acţ ionărilor hidraulice sunt relativ mici.
Fiecare din aceste tipuri de acţ ionări posedă anumite particularităţ i ş i
proprietăţ i, precum ş i avantaje ş i dezavantaje. Cele mai simple, rapide ş i mai ieftine
sunt acţ ionările pneumatice, însă ele sunt limitate în presiune ş i posedă un
randament scăzut de circa 30-40%, datorat compresibilităţ ii aerului. Acţ ionările
hidraulice nu sunt limitate în presiune, de aceea asigură puteri mult mai mari,
posedă un randament mai înalt de circa 50-75%, însă sunt mai costisitoare, poluante
ş i mai lente (vitezele maxime de deplasare a uleiului nu depăş esc 3 m/s, iar de
deplasare a aerului – 30-40 m/s). Cele mai rapide, nepoluante ş i efective sunt
acţ ionările electrice, randamentul cărora variază între 70 – 97% , însă au o
fiabilitate mai scăzută ş i o temperatură limitată a mediului de funcţ ionare.
Miş carea naturală a acţ ionărilor electrice este rotativă, iar miş carea
acţ ionărilor pneumatice ş i hidraulice - liniară, realizată cu ajutorul unor cilindri cu
piston în interior, în calitate de motoare de acţ ionare. Forţ a statică , dezvoltată de un
cilindru pneumatic, sau hidraulic, este direct proporţ ională cu presiunea aplicată „p”
ş i cu suprafaţ a pistonului S : FS =pS.
2. Particularităţi şi aplicaţii ale acţionărilor pneumatice
Acţionările pneumatice au mai multe avantaje, decât dezavantaje. Ele asigură
o fiabilitate înaltă de funcţionare în condiţii grele de exploatare – umiditate sau
temperatură înaltă, vibraţii mari sau praf excesiv. Supraîncărcarea lor nu induce
pericol de avarii. Transmisiile pneumatice sunt relativ rapide, deoarece momentul
lor de inerţie este mic, ceea ce asigură porniri, opriri, schimbări de sens dese. În
plus, ele nu prezintă un pericol de incendii sau explozii, ceea ce este important, de
exemplu, în industria petrolieră şi minieră. În afară de aceasta aerul comprimat este
nepoluant, uşor de produs şi de transportat prin reţele. Aceste acţionări au obţinut o
utilizare largă şi în alte ramuri industriale cu condiţii grele de exploatare, de
exemplu în industriile: metalurgică, chimică, energetică, atomică, constructoare de
maşini, construcţiilor, militară, alimentară, cimentului, sticlei, hârtiei şi cartonului.
O clasă aparte de utilizare industrială în masă a acţionărilor pneumatice şi
hidraulice este robototehnica, sau roboţii industriali. Aceşti roboţi au fost elaboraţi
pentru a înlocui operatorul uman de executarea unor operaţii industriale monotone,
grele, agresive şi periculoase pentru sănătatea omului. Dintre aceste operaţii fac
parte : turnarea sau prelucrarea metalului şi a maselor plastice încălzite, sudarea şi
vopsirea prin pulverizare, ştanţarea şi presarea, împachetarea şi asamblarea,
încărcarea-descărcarea, ridicarea-coborârea, deservirea strungurilor şi a
conveierelor şi altele. Organul principal al roboţilor îl constituie manipulatorul cu
diferite grade de libertate pe diferite axe, care îndeplineşte aceleaşi funcţii ca şi
mâna operatorului uman. Fiecare grad de libertate este prevăzut cu sistemul său
propriu de acţionare, care trebuie să fie cât mai compact. Evident, că acţionările
pneumatice corespund acestei cerinţe, mai ales pentru mecanismul de apucare. De
aceea majoritatea roboţilor industriali cu o capacitate mică de ridicare au o
acţionare pneumatică, iar cu o capacitate mare – cu acţionare hidraulică.
Automatizarea şi poziţionarea roboţilor industriali cu ajutorul senzorilor,
controlerelor programabile şi computerelor industriale a condiţionat o automatizare
complexă a liniilor industriei constructoare de maşini, numite şi linii flexibile de
producţie. Ca exemple pot servi liniile de sudare robotizată a caroseriei
automobilelor tuturor companiilor mondiale.
O grupă asemănătoare de utilizare industrială în masă a mecanismelor cu
acţionări pneumatice o constituie ramurile, în care prevalează mişcările liniare, sau
oscilante. Dintre acestea fac parte industria textilă, poligrafică, farmaceutică,
precum şi liniile automatizate de îmbuteliere, împachetare, ambalare, asamblare,
ştanţare. În aceste linii sunt necesare multe operaţii de deplasare liniară, sau liniar rotativă cu unghiuri de 90°, precum şi de poziţionare a organelor de lucru.
Mecanismele auxiliare ale mijloacelor de transport maritim sau aeronautic, de
tracţiune urbană sau feroviară, sunt acţionate, de asemenea, cu echipamente
pneumatice sau hidraulice. Din această grupă fac parte mecanismele de
direcţionare, frânare şi deschidere – închidere a uşilor. Fiecare vehicul conţine un
compresor de obţinere a aerului comprimat de 7-8 bari şi un sistem pneumatic cu
resiver, care asigură o acţionare a acestor mecanisme.
Sistemele de acţionare pneumatică sunt constituite din mai multe
echipamente, care din punct de vedere energetic se împart în 2 părţi principale:
partea de forţă şi partea de comandă. Partea de forţă include, la rândul ei, mai multe
elemente :
- o sursă de generare a energiei pneumatice în forma aerului comprimat – un
compresor, notat printr-un cerc, cu filtru şi supapă de sens unic la intrare ;
- un resiver – rezervor cilindric de acumulare a aerului comprimat în scopul
stabilizării presiunii şi deconectării motorului compresorului în caz de reducere a
consumului de aer prin intermediul unui presostat;
- câteva aparate de preparare, reglare, stabilizare şi distribuire a fluxului
aerului comprimat, presiunea căruia este controlată de un manometru cu contact;
- câteva motoare pneumatice rotative, sau în forma unor cilindri cu piston
interior, care transformă energia pneumatică a aerului comprimat în energie
mecanică, aplicată mecanismului de lucru prin intermediul tijei (шток) pistonului.
Partea de comandă conţine diferite ventile cu acţionare electromagnetică, sau
pneumatică, limitatoare de presiune şi debit, supape proporţionale, de sens unic şi
de protecţii, regulatoare cu acţiune discretă sau continuă, relee de timp, traductoare
de poziţie şi presiune, controlere de automatizare.
3. Particularităţi principale ale acţionărilor hidraulice
Instalaţiile hidraulice au un domeniu de utilizare, de asemenea, larg. Ele
utilizează ca agent de lucru nu apa, ci uleiul, care are proprietăţi relativ mai bune,
inclusiv proprietăţi lubrifiante. În prezent acţionările hidraulice se utilizează cu
succes în transporturi terestre, maritime şi aeriene, de ştanţare, de tăiere în condiţii
grele de exploatare,
Echipamentele componente şi structura generală a acestor instalaţii sunt
asemănătoare cu cele pneumatice. Agregatul de compresare în acest caz este
înlocuit cu un agregat de pompare cu o pompă hidraulică de presiune înaltă, care se
alimentează cu ulei dintr-un rezervor acumulator închis. Pentru o răcire şi absorbţie
mai simplă, agregatul de pompare uneori este cufundat în acest rezervor.
Capacitatea lui depinde de debitul maxim al pompei, iar nivelul uleiului nu trebuie
să scadă sub limita minimă. Rezervorul serveşte totodată ca răcitor natural şi ca
decantor de depunere a impurităţilor. În multe cazuri din practică este necesar un
sistem adăugător de răcire a rezervorului.
Dintre cele mai răspândite aplicaţii ale acţionărilor hidraulice fac parte:
stivuitoarele de încărcare / descărcare şi depozitare a mărfurilor, camioanele
autobasculante, tractoarele universale, automacaralele pe roţi şi excavatoarele pe
şenile de săpat canale în pământ şi de extras minereuri.
Acţionările hidraulice speciale au obţinut o utilizare largă în dirijarea
volanului autocamioanelor grele, troleibuzelor şi altor vehicule, inclusiv avioanelor.
Forţa relativ mică de rotire a volanului este amplificată de o acţionare hidraulică,
capabilă să rotească roţi mari şi grele la un unghi, proporţional cu unghiul de rotire
al volanului. Aceste acţionări sunt relativ compacte şi uşoare, însă au şi unele
dezavantaje, de aceea la autoturisme uşoare în prezent ele sunt înlocuite cu acţionări
electrohidraulice, sau complet electrice.
4. Elemente principale de acţionare pneumatică şi hidraulică - principii
generale
Cilindrii cu pistoane constituie elementele principale de acţ ionare
pneumatică ş i hidraulică liniară discretă, care transformă energia aerului sau
uleiului comprimat în lucru mecanic de miş care liniară, sau unghiulară limitată,
ciclică a organelor de lucru, de aceea se numesc motoare pneumatice/hidraulice
liniare discrete. Există, de asemenea, ş i motoare pneumatice/hidraulice rotative ş i
continue, numite ş i turbine, însă acestea au o utilizare limitată, deoarece, după
randament ş i proprietăţ i, nu pot concura cu motoarele electrice rotative. Totuş i, la
centralele termoelectrice ş i hidroelectrice de puteri mari, turbinele transformă
energia termică a aburului de presiune înaltă, sau energia gravitaţ ională a fluxului
de apă căzătoare, în energie mecanică rotativă, care roteş te continuu generatorul
electric sincron. Însă randamentul general al acestor centrale electrice este relativ
scăzut.
Pentru rotirea continuă a motoarelor pneumatice/hidraulice de puteri mici ş i
medii este nevoie de o sursă de energie pneumatică/hidraulică de presiune medie
sau înaltă, generată de o pompă, sau compresor ca generator, rotit, la rândul său, de
un motor electric, sau un motor diesel. Ca urmare, acţ ionările pneumatice/hidraulice
prevăd o triplă transformare de energie, precum ş i un distribuitor-comutator
electropneumatic/electrohidraulic de comandă.
Datorită acestor transformări, randamentul general al acestor acţ ionări este,
evident, scăzut. În afară de aceasta, majoritatea forţ elor ş i cuplurilor organelor de
lucrusunt pasive, iar generatoarele sunt nereversibile, ceea ce înseamnă, că nu
permit o inversare ş i recuperare a energiei consumate.
5. Cilindri cu pistoane de acţionare liniară şi ciclică
Varietatea cilindrilor pneumatici ş i hidraulici este relativ mare. În particular,
ei pot avea:

Modificaţ ii constructive standardizate, sau speciale;
modificaţ ii cu 2,3,4,5 racorduri (orificii) de intrare-ieş ire;
 modificaţ ii cu 2-3 poziţ ii de lucru ale pistonului;
 modificaţ ii cu o singură acţ iune exterioară de presiune înaltă (revenirea
cilindrului în poziţ ia iniţ ială se face printr-un resort mecanic), sau cu dublă
acţ ionare pneumatică/hidraulică - din ambele părţ i;
 modificaţ ii cu 1-2 tije de cuplare la organul (organele) de lucru, sau fără tijă;
 modificaţ ii cu, sau fără frânare-amortizare la finele cursei de deplasare.
Randamentul cilindrilor pneumatici este scăzut (30-40)%, faţ ă de (50-75)% al
celor hidraulici, deoarece uleiul nu este compresibil, iar presiunea lui de lucru este
mult mai mare (50-250) bari.
Pentru ca aerul (uleiul) să nu treacă dintr-o parte în alta a pistonului, ş i nici să
nu iasă afară din cilindru, sunt prevăzute niş te garnituri elastice. La finele cursei
pistonului sunt amplasate niş te elemente elastice de amortizare a loviturii în
momentul opririi, precum ş i niş te ş uruburi de reglare intensităţ ii de frânare.

Aceş ti cilindri sunt simpli, însă prevăd o cursă relativ mică de deplasare
liniară (până al 100 mm), viteza căreia nu poate fi reglată. De aceste dezavantaje
sunt lipsiţ i cilindrii cu dublă acţ iune ş i cu 2 poziţ ii stabile.
În cazurile când este necesară o cursă mai lungă a tijei, se utilizează mai mulţ i
cilindri cu diametre diferite ş i coaxiale. Un astfel de principiu constructiv este numit
cilindru cu tijă telescopică. El se utilizează la automacarale ş i ascensoare hidraulice.
Cilindrii fără tije pot avea lungimi mai scurte, viteze ş i curse mult mai mari,
însă etanş area lor este mai dificilă. Pistonul în acest caz este cuplat cu
un suport exterior plat, pe care se fixează organul de lucru. Prin culoare roş ie
sunt evidenţ iate elementele elastice de etanş are.
În automatizări industriale este necesar un control al poziţ iilor extreme ale
pistonului cilindrilor, care se efectuează cu ajutorul senzorilor magnetici de
proximitate. Pentru aceasta pe piston se montează un magnet permanent de
comandă, iar la capetele cursei în exteriorul cilindrului se montează câte un senzor
magnetic.
Conectarea în serie a 2 cilindri pneumatici, sau hidraulici, cu diametre diferite
permite o multiplicare a presiunii, sau a forţ ei de deplasare a organului de lucru.
Un principiu asemănător are ş i multiplicatorul de forţ ă mecanică.
6. Cilindri pneumatici ai companiei germane FESTO și dimensionarea lor
Există diferite modificaţ ii ale cilindrilor companiei germane FESTO cu
diferite forme ale corpului: a) rotundă; b) compactă; c) dreptunghiulară; d) plată;
e) –micro; f) –silfon (cu corp deformabil). Ele pot asigura lungimi de cursă de la 1
mm ş i până la 1000 mm, fiind necesare pentru aceasta forţ e (50-5000) N la o
presiune medie de 6 bari. Amortizarea loviturilor pistonului în poziţ iile extremale se
efectuează cu ajutorul unor inele elastice. Reglarea lor se efectuează cu ajutorul
unei mufe axiale filetate ş i a unei piuliţ e, sau cu ş uruburi obiş nuite de la colţ urile
flanş ei. În variantele dreptunghiulare senzorii magnetici de proximitate sunt
integraţ i complet în canelura carcasei, iar în cele rotunde sunt fixaţ i de corp printrun inel din material plastic, pe piston fiind montat un magnet permanent inelar de
comandă. Senzorii magnetici se utilizează în sistemele de automatizare ale
acţ ionărilor pneumatice.
Mai există alte 2 variante de cilindri fără tijă DGP FESTO, ceea ce micş orează
cu 50% gabaritele echipamentului de acţ ionare, dând posibilitate pentru o mărire a
cursei până la 3000 mm. Legătura pistonului cu organul de lucru în acest caz se face
printr-un suport central in formă de cărucior, care alunecă pe niş te ghidaje , sau bile
cu recirculare. Forţ a de împingere poate atinge deja valori până la 7300 N. O altă
particularitate importantă a acestor motoare pneumatice liniare este alimentarea lor
cu aer comprimat la un singur capăt al cilindrului, precum ş i sistemul special de
etanş are. Pe piston se află un magnet permanent, al cărui câmp magnetic este sesizat
de senzori exteriori de proximitate fără contact direct.
În cazurile, când organele de lucru trebuie să execute miş cări rotative cu
unghiuri până la 270o, se folosesc cilindri cu un mecanism de transmisie mecanică,
sau un cilindru circular, în care se deplasează o paletă din poliuretan în calitate de
piston. Aceş ti cilindri sunt numiţ i ş i motoare pneumatice oscilante, care au la ieş ire
un cap de arbore cu pană.
Producătorii de cilindri au elaborat mai multe variante practice de fixare cuplare a tijei cilindrilor pneumatici la organul de lucru. Ele se aleg în funcţ ie de
lungimea tijei, a masei ş i configuraţ iei organului de lucru , deoarece la o tijă lungă
ş i masă mare capătul liber poate să se îndoaie în jos, sau la mijloc. Această îndoire
mai depinde, ş i de modul de fixare a însuş i cilindrului.
Pentru o alegere mai exactă, majoritatea companiilor producătoare recomandă
în cataloage niş te diagrame experimentale, pe baza cărora pot fi selectaţ i parametrii
principali ai cilindrilor.
Un alt parametru principal al cilindrilor este debitul necesar de aer, deoarece
acesta determină viteza liniară de deplasare a pistonului.
7. Motoare şi pompe pneumatice/hidraulice cu rotaţie continuă
Motoarele rotative continue (turbinele), atât pneumatice, cât ş i hidraulice,
transformă energia aerului, sau uleiului comprimat, generat de o anumită sursă
(pompă, sau compresor, ca generator), în energie mecanică a unui organ de lucru.
Principiul de funcţ ionare al acestor maş ini constă în preluarea, sau aspirarea
periodică a unor anumite porţ ii de aer, sau ulei comprimat, de la intrare ş i
transmiterea lor la ieş ire, punând în miş care niş te palete, sau pistoane ş i utilizând
energia pneumatică/hidraulică a acestor porţ ii în regim de motor, sau ridicând
presiunea ş i energia în regim de pompă/compresor, rotită de un motor. Cantitatea de
aer/ulei, aspirat de motor, sau refulat de pompă, într-o singură rotaţ ie se numeş te
Cilindree Cyl, măsurată în [cm3/rot]. Acest parametru determină debitul volumic al
maş inilor rotative pneumatice/hidraulice, împreună cu turaţ ia rotorului.
Există mai multe tipuri constructive de motoare ş i pompe rotative pneumatice
ş i hidraulice, de exemplu: cu palete culisante, cu pistoane axiale sau radiale, cu roţ i
dinţ ate. Numărul de palete (pistoane) determină stabilitatea debitului. Performanţ ele
acestor maş ini pot fi apreciate după anumite criterii:
 - Valoarea presiunii nominale de absorbţ ie (la motoare)
 - Cilindreea constantă, sau variabilă;
 - Diapazonul de variaţ ie a vitezei;
 - Fiabilitatea ş i durata de funcţ ionare;
 - Nivel zgomotului produs în timpul funcţ ionării nominale;
 - Frecvenţ a ş i pulsaţ iile debitului consumat, sau refulat;
 - Pierderile interioare de presiune ş i randamentul global;
 - Inerţ ia mecanică ş i rapiditatea regimurilor dinamice;
 - Posibilitatea de poluare a mediului înconjurător.
Motoarele/pompele pneumatice/hidraulice cu palete radiale culisante pe rotor
se rotesc în interiorul unui corp cilindric excentric. Volumul dintre stator ş i rotor
este fracţ ionat de palete. Aceste motoare pot fi ş i reversibile, sensul de rotaţ ie fiind
schimbat prin direcţ ia de acţ ionare a aerului comprimat asupra paletelor. Drept
exemplu de un astfel de motor, conectat la ieş irea unui compresor, poate servi
înş urubătorul pneumatic reversibil al piuliţ elor roţ ilor automobilelor, utilizat la
centre de deservire auto.
Dezavantajul acestei construcţ ii constă în presiunea (forţ a) neuniformă, pe
care o exercită aerul comprimat asupra rotorului. Pentru a exclude acest dezavantaj,
s-a propus o dublare a racordurilor de intrare-ieş ire. În acest caz forţ ele de acţ ionare
asupra rotorului se compensează reciproc.
Bielele - manivelele cilindrilor sunt cuplatel a rotor, încât fazele lor sunt
decalate cu 90°. Ca urmare, în fiecare moment de timp presiunea înaltă a aerului
(uleiului) comprimat periodic împinge 2 pistoane spre rotor, condiţ ionând o rotaţ ie
a acestuia, iar celelalte 2 pistoane, aflate în alte faze ale unui ciclu complet,
evacuează aerul (uleiul) din ceilalţ i cilindri.
Pompele hidraulice cu pistoane axiale pot să se rotească cu viteze mai mari
faţ ă de pompele cu pistoane radiale. Ele pot avea diferite principii constructive,
precum ş i debite constante, sau variabile. Pistoane axiale sunt acţ ionate de arborele
unui motor electric, sau termic, printr-un platou înclinat rotitor, sau fix, care
determină cursa orizontală a acestor pistoane. La unele pompe pistoanele axiale
îndeplinesc rolul unor biele.
În sistemele pneumatice ş i hidraulice moderne se utilizează pompe ş i
compresoare elicoidale performante. Pompa cu 3 ş necuri are un debit de 1,5-ori mai
mare, faţ ă de pompa cu 2 ş necuri. Dinţ ii acestor ş necuri nu se ating unul de altul, de
aceea rotirea sincronă a lor se efectuează prin transmisii dinţ ate la un capăt al
ş necurilor. Şnecul condus sau ş necurile laterale, servesc pentru dinţ ii ş necului
central de acţ ionare ca camere de compresie ş i de separare a presiunii înalte de
ieş ire faţ ă de presiunea joasă de intrare. Spaţ iul dintre aceste ş necuri ş i copul
cilindric al pompei este minim posibil. În afară de aceasta, ş necurile laterale se
rotesc datorită presiunii uleiului (aerului) comprimat, fără un contact direct cu dinţ ii
ş necului central ş i fără a exercita un cuplu de sarcină asupra motorului de acţ ionare.
Forţ ele axiale ş i radiale în acest caz se compensează reciproc de
contrapresiunea uleiului (aerului) comprimat. De aceea această variantă
constructivă este relativ fiabilă ş i durabilă. Însă pentru a refula presiuni înalte, este
necesară o viteză de rotaţ ie a arborelui principal mai mare de 3000 rot/min, ceea ce
este posibil prin alimentarea motorului electric printr-un variator de frecvenţ ă.
8. Agregate şi centrale hidraulice industriale cu rotire continue
Ca exemplu voi vorbi despre un agregat Motor-Pompă hidraulică KW999 al
companiei Hydrokit de direcţ ionare a volanului camioanelor autobasculante grele
din cariere de piatra sau nisip. Motorul de c. c. este alimentat de la bateria de bord
12V (24V). Acţ ionarea mecanismului de direcţ ie este comandată de un distribuitor,
un bloc hidraulic cu limitator de presiune, presostat, clapetă ş i un bloc electronic.
Exista si un agregat mai puternic GH10RD, cu un motor de c.c. de
1,6kW(12V), sau 2,2 kW (24V), ce este prevăzut pentru bascularea materialelor
camioanelor. Pompa se alimentează dintr-un rezervor orizontal de ulei din masă
plastică. Un agregat asemănător au camioanele cu lopată flotantă de curăţ ire a
zăpezii iarna.
Acţ ionarea pompelor (centralelor) hidraulice staţ ionare ş i standardizate GH1
ş i GH14 au la bază un motor electric monofazat, sau trifazat de 0,75 -7,5 kW.
Presiunea lor poate fi reglată cu limitatoare reglabile incorporate în diapazonul 110190 bari, iar debitul este cuprins între 3,8 l/min ş i 15,8 l/min. Volumul rezervorului
de ulei constituie 18,5, sau 30 litri. Aceste centrale sunt prevăzute cu o comandă
manuală, sau electromagnetică, care acţ ionează asupra distribuitoarelor 6/3.
9. Distribuitoare pneumatice şi hidraulice - destinație și clasificare
generală
Aceste distribuitoare reprezintă niş te ventile, sau comutatoare discrete de
comandă ş i distribuţ ie a fluxurilor de aer/ulei ale oricărui sistem de acţ ionare
pneumatică, sau hidraulică discretă, în particular a cilindrilor. Cu alte cuvinte,
distribuitoarele reprezintă niş te elemente de interfaţ ă dintre elementele electronice
de comandă discretă, sau continuă, ş i pneumatica/hidraulica de putere. De aceea
sunt constituite din 2 părţ i principale: partea de comandă ş i partea de putere. Prima
parte include, în caz general, mai multe intrări de comandă locală, sau la distanţ ă:
 mecanică manuală;
 pneumatică/hidraulică directă, sau cu amplificare;
 electromagnetică;
 combinată.
Ca aparate de comandă, distribuitoarele discrete pot realiza diferite funcţ ii:
 de demarare/blocare a oricărui circuit pneumatic, sau hidraulic;
 de inversare a debitelor de aer/ulei de la intrările ş i ieş irile cilindrilor de
acţ ionare pneumatică/hidraulică discretă,
 de amplificare pneumatică/hidraulică a forţ ei insuficiente a semnalului
de
 comandă electromagnetică;
 de realizare a unor funcţ ii logice de comutare;
 de reglare a debitului aerului/uleiului în cazul distribuitoarelor continue.
Partea de putere prevede 2-5 intrări/ieş iri a fluxurilor de aer/ulei, care se
notează prin litere majuscule, sau prin cifre impare (intrările) ş i pare (ieş irile). Din
punct de vedere constructiv, această parte reprezintă un mini-cilindru cu câteva
pistoane mici, legate printr-o tijă, care se deplasează orizontal ş i discret, dintr-o
poziţ ie în alta, sub acţ iunea elementelor de comandă, comutând într-un anumit mod
intrările ş i ieş irile.
10. Principii de bază ale distribuitoarelor pneumatice discrete
În schemele pneumatice ventilele de distribuţ ie ş i direcţ ionare a fluxului de
aer au o notare standardizată. În această notare fiecare poziţ ie este notată printr-un
pătrat, în partea de jos a căruia sunt aplicate intrările, iar în partea de sus ieş irile cu
cifre pare, aplicate către cilindrii de acţ ionare. Canalele interioare de cuplare
deschisă dintr-o intrare ş i o ieş ire în fiecare poziţ ie se notează printr-o săgeată
interioară, iar celelalte intrări ş i ieş iri blocate se notează printr-o liniuţ ă scurtă
orizontală.
Distribuitorul hidraulic poate avea 4 stări posibile în poziţ ia de mijloc: 1) toate
intrările-ieş irile sunt blocate; 2)toate intrările-ieş irile sunt deschise; 3)ambele ieş iri
blocate ş i ambele intrări deschise; 4)intrarea de presiune blocată ş i celelalte 3
orificii deschise.
Poziţ iile extreme ale pistonului cilindrilor sunt controlate de senzori magnetici
de proximitate, care se notează printr-un dreptunghi cu un romb în interior, tăiat pe
diagonala verticală, ş i un simbol de comandă, care în cazul dat reprezintă un magnet
permanent. Curentul contactului senzorilor magnetici este relativ mic, de aceea
conectarea lui în schemele exterioare se efectuează prin intermediul unui releu
intermediar, care îndeplineş te câteva funcţ ii: amplifică curentul, face o separare
electrică între senzor ş i circuitul de sarcină ş i măreş te totodată numărul contactelor
de ieş ire.
11. Simboluri standardizate ale distribuitoarelor pneumatice şi hidraulice
Simbolurile schematice ale distribuitoarelor pneumatice ş i hidraulice sunt
practic identice, cu excepţ ia notaţ iilor intrărilor ş i ieş irilor: la cele pneumatice
intrările-ieş irile sunt notate prin cifre impare/pare, iar la cele hidraulice – prin litere.
La unele ventile este indicat canalul interior de amplificare, sau printr-un triunghi
interior gol/haş urat, respectiv la ventilele pneumatice/hidraulice. Tipul elementelor
de comandă, precum ş i combinaţ iile lor, sunt indicate în părţ ile laterale ale
poziţ iilor ventilelor, conform standardului european DIN ISO 1219-1 din 03.1996.
Simbolurile standardizate ale elementelor de comandă ale distribuitoarelor
pneumatice ş i hidraulice sunt clasificate în următoarele grupe:
 comandă manuală: generală, prin buton, manetă, pedală;
 mecanică: de împingere (poussoir), resort, rotativă (galet); prin tragere;
 cu electromagneţ i: cu o singură înfăş urare (enroulement) ş i cu 2
înfăş urări;
 cu amplificator (pilot) de comandă: pneumatic ş i hidraulic;
 cu comandă pur pneumatică;
 cu comandă pur hidraulică;
Simbolurile de amplificare ş i acţ ionare pneumatică se notează prin triunghiuri
nehaş urate, iar simbolurile de amplificare ş i acţ ionare hidraulică – prin triunghiuri
haş urate. În mod analogic, intrarea sursei pneumatice de presiune înaltă se notează
printr-un cerc gol, cu punct în interior, iar intrarea sursei hidraulice de presiune
înaltă –printr-un cerc haş urat.
12. Distribuitoare pneumatice industriale discrete
Compania germană FESTO produce o nomenclatură mare de ventile
distribuitoare. Unul din cele mai simple ventile monostabile 3/2 este de tipul CPE
cu o singură acţ ionare electropneumatică interioară ş i o singură comandă manuală
exterioară, care deschide canalul de acţ ionare prin orificiul de iesire. Revenirea în
starea de repaus se face printr-un arc interior, simbolizat în partea dreaptă prin
triunghi cu vârful prelungit. Intrarea de presiune în stare de repaus este blocată,
deoarece este deschis canalul de evacuare. Orificiul de evacuare nu are nevoie de
fiting pentru conexiuni exterioare, deoarece evacuarea aerului se face direct în
mediul înconjurător.
Compania FESTO a elaborat nu numai ventile pneumatice individuale, ci ş i
module compacte cu 4,6,8,10,12 ventile integrate într-un singur corp, iar în cazuri
cu debite mici – până la 16-32 de ventile, deoarece intrarea colectoare a aerului
comprimat este comună pentru toate ventilele. Aceste module se mai numesc insule
de ventile, care permit diferite funcţ ii adăugătoare ş i sunt raţ ionale ş i deosebit de
flexibile în automatizări complexe cu diferite reţ ele de automatizare. Comanda lor
este asemănătoare ventilelor individuale.
O varietate foarte mare de ventile pneumatice de distribuţ ie produce ş i
compania franceză PARKER.
Comanda manuală a distribuitoarelor ş i cilindrilor se efectuează cu diferite
butoane ş i comutatoare pneumatice, care reprezintă niş te ventile pneumatice
simplificate, cu un diametru 22mm ş i cu un contact electric adăugător.
Comanda electromagnetică ş i electropneumatică se efectuează prin
electrovane pneumatice simple ş i direcţ ionale cu simboluri asemănătoare.
Electromagneţ ii acestor electrovane pot avea diferite tensiuni de curent continuu 12,
24V CC, sau 24, 48, 115, 230 V CA, 50/60 Hz.
Pentru automatizări industriale complexe compania PARKER a elaborat un
set de module de distribuitoare în diferite serii: P,S,T,V, primele dintre care sunt
cele mai simple, constituite dintr-un modul periferic dublu de distribuţ ie, completat
cu regulatoare de presiune ş i de debit, supape anti-tur, generator de vid. Seria T
include mai multe astfel de module individuale, care pot funcţ iona ş i într-o reţ ea
centralizată de automatizare. Aceste serii se completează cu modul de reţ ea ş i se
montează pe o axă orizontală de 3mm.
13. Distribuitoare hidraulice discrete
Avem un distribuitor hidraulic cu comandă manuală directă ş i fără amplificare
a semnalului de comandă. În acest distribuitor cele 2 intrări de evacuare T de
presiune joasă sunt ş untate de un canal interior, care are ca scop să asigure o
schemă de evacuare mai simplă – printr-o singură intrare T. Ca urmare ventilul nu
are 3 intrări, ci numai 2: P ş i T.
În poziţ ie iniţ ială de mijloc a manetei de comandă, determinată de cele
resorturi laterale, ambele intrări ş i ieş iri sunt blocate, adică ventilul este NormalÎnchis. Dacă maneta se deplasează în dreapta, tija cu 2 pistoane se deplasează în
stânga, deschizând canalul de evacuare ş i canalul de acţ ionare. Când maneta revine
în poziţ ia de mijloc, resorturile readuc tija în poziţ ie iniţ ială, blocând ambele canale.
Acest distribuitor poate însă funcţ iona normal doar la presiuni joase de
acţ ionare. Presiunile înalte opun o rezistenţ ă mare la deplasarea manetei de
comandă, de aceea în aceste cazuri este nevoie de o amplificare a forţ ei de
comandă. Această amplificare, după cum a fost menţ ionat mai sus, se numeş te
pilotare, care se realizează cu ajutorul unui ventil mai mic de distribuţ ie (pilot),
montat separat deasupra ventilului principal, asupra căruia acţ ionează maneta de
comandă.
14. Distribuitoare hidraulice proporţionale
Aceste distribuitoare au ca scop principal reglarea continuă ş i proporţ ională a
debitului uleiului comprimat la ieş irile distribuitoarelor cu 3 poziţ ii, în funcţ ie de
semnalul lor de comandă de la intrare. Evident, că pentru aceasta este necesar de a
deplasa corespunzător sertarul principal al ventilelor de distribuţ ie, ceea ce este
posibil prin utilizarea unui pilot adăugător de pre-amplificare ş i stabilizare a poziţ iei
sertarului de comandă acestuia din urmă. Stabilizarea poziţ iei liniare a sertarului de
comandă al pilotului, conform principiilor fundamentale ale sistemelor de
automatizare, este posibilă, la rândul ei, doar printr-o reglare automată în buclă
închisă cu traductor ş i regulator de poziţ ie liniară a acestui sertar. Ca element de
execuţ ie al regulatorului de poziţ ie al acestei bucle, poate servi aceleaş i bobine de
acţ ionare electromagnetică a distribuitoarelor, cu excepţ ia că ele trebuie să fie
alimentate numai în curent continuu. Miezul feromagnetic al acestor bobine, legat
cu sertarul pilotului de amplificare, poate fi deplasat liniar ş i continuu, reglând în
buclă închisă curentul bobinelor prin semnalul de prescriere a regulatorului de
poziţ ie ş i măsurând această poziţ ie printr-un traductor liniar. Acest principiu a fost
propus de compania germană BOSCH.
Simbolurile standardizate ale distribuitoarelor proporţ ionale se deosebesc de
simbolurile distribuitoarelor discrete prin mai multe particularităţ i. În primul rând,
dreptunghiul pătrăţ elelor poziţ ionale au câte 2 lini paralele în partea intrărilor ş i
ieş irilor. În al doilea rând, electromagneţ ii de comandă reglabilă în buclă închisă
sunt întretăiaţ i de o săgeată înclinată.
15. Distribuitoare hidraulice industriale
Distribuitoarele hidraulice sunt mai complicate, voluminoase ş i mai grele,
deoarece operează cu presiuni relativ mari (100-300 bari). Unele din cele mai
simple serii de distribuitoare hidraulice cu comandă manuală sunt distribuitoarele
companiei Hydrokit . Poziţ iile 2 ş i 3 sunt prevăzute pentru 2 viteze diferite ale
pistonului cilindrului de acţ ionare. În poziţ ia iniţ ială 0 ieş irile A,B sunt blocate, de
aceea pompa hidraulică funcţ ionează în circuit închis P-T prin intrările/ieş irile
centrale, fiind astfel pregătită în permanenţ ă pentru acţ ionarea cilindrului. În toate
celelalte poziţ ii intrările centrale sunt blocate. Poziţ ia 1 este prevăzută pentru
reîntoarcerea pistonului în cilindru, fiind deschis canalul de acţ ionare a cilindrului
P-B ş i canalul de evacuare A-T. În poziţ ia 2 intrarea de acţ ionare P se conectează la
ambele ieş iri A,B, însă în momentul iniţ ial camera stângă B a cilindrului se află
deja sub presiunea P, deoarece în poziţ ia 0 ea nu a fost evacuată. De aceea pistonul
cilindrului în acest caz se va deplasa cu o viteză mai mică, întrucât contra presiunea
din camera stângă B se opune creş terii presiunii în camera dreaptă A. Dacă
operatorul deplasează apoi maneta manuală în poziţ ia 3, atunci viteza pistonului va
creş te, deoarece în acest caz se deschide canalul B-T, prin care se evacuează uleiul
din camera B în rezervor, micş orând astfel contrapresiunea din această parte a
cilindrului. Când maneta de comandă se deplasează din poziţ ia 3 în poziţ ia 2, viteza
de deplasare a pistonului cilindrului din nou se va micş ora, deoarece în acest caz
deja contra presiunea din camera A se va opune creş terii presiunii în camera B,
când ambele camere sunt conectate paralel la sursa P.
Compania Hydrokit a elaborat, de asemenea, distribuitoare hidraulice
integrate DM0 6/3 cu 2 ş i 3 manete de comandă într-un singur bloc ş i principii de
funcţ ionare asemănătoare, însă cu viteză constantă de deplasare a pistonului
cilindrului.
17. Aparate de preparare şi stabilizare a presiunii aerului
Aerul de la ieş irea compresorului poate să conţ ină un anumit grad de
umiditate, precum ş i unele impurităţ i abrazive, sau rămăş iţ e de ulei. Din aceste
motive, după comprimare, aerul trebuie separat de lichide, filtrat de particule solide,
ceea ce se face cu ajutorul unor dispozitive speciale de preparare. Aceste dispozitive
mai realizează, de regulă, ş i alte funcţ ii necesare de pregătire a aerului, consumat de
diferite acţ ionări pneumatice. În particular, pentru diferite sarcini ale acestor
acţ ionări, sunt necesare diferite valori ale presiunii de lucru, ceea ce condiţ ionează
funcţ ia de reglare – acordare a valorilor prescrise. Însă la o funcţ ionare periodică a
cilindrilor cu piston, presiunea reală din reţ ea nu rămâne constantă, ci oscilează
puternic în jurul valorii prescrise. De aici rezultă o altă funcţ ie a unităţ ilor de
preparare a aerului – cea de stabilizare a presiunii de lucru de la intrarea acţ ionărilor
liniare, sau rotative. Evident, că pentru a asigura această stabilizare, presiunea de
intrare a regulatorului trebuie să fie mai mare.
O altă funcţ ie a unităţ ilor de preparare este cea de măsurare ş i indicare a
presiunii curente, care se realizează, de obicei, de un manometru cu precizie.
Unitatea de preparare FRCS-1/4-D-MINI a companiei germane FESTO cu
filtru, ungător de ulei, manometru, regulator de presiune cu membrană ş i acţ iune
directă, care permite o acordare a presiunii de ieş ire în diapazonul 0,5-12 bari la o
presiune de intrare până la 16 bari. Aceste componente se produc ş i separat. Şurubul
de acordare a presiunii este amplasat în partea de sus a dispozitivului, fiind prevăzut
cu o posibilitate de fixare-blocare a valorii alese. Filtrul ş i pulverizatorul de ulei au
o construcţ ie cilindrică ş i amplasare în partea de jos, cu posibilitate de curăţ ire
manuală.
18. Supape mecanice automate de control a presiunii
Aceste supape îndeplinesc mai multe funcţ ii automate, necesare în majoritatea
instalaţ iilor pneumatice ş i hidraulice, în particular: de comandă, reducere,
multiplicare, reglare, limitare, decuplare, blocare, direcţ ionare, divizare, echilibrare
și frânare. De aceea au fost elaborate mai multe variante constructive ş i de comandă
ale acestor supape: Normal-Închise sau Normal-Deschisă; cu comandă internă, sau
externă; cu comandă discretă, sau proporţ ională ş i altele.
Voi vorni despre o supapă pneumatică de limitare automată a presiunii la o
valoare prescrisă, de aceea se conectează în serie cu elementele de funcţ ionare la o
presiune redusă, faţ ă de valoarea de intrare. Ea are la bază un principiu funcţ ional
inversat, faţ ă de multiplicatorul de presiune, descris în punctul precedent, efectuat
prin modificarea suprafeţ ei pistoanelor cuplate ale orificiilor de intrare ş i ieş ire.
Conform acestui principiu, pentru a micş ora presiunea, suprafaţ a pistonului
orificiului de intrare trebuie să fie mai mică. De aceea pistonul forţ ei de prescriere a
presiunii necesare la ieş ire este reprezentat printr-o membrană cu o suprafaţ ă, mai
mare decât suprafaţ a pistonului de intrare. Ca urmare, această membrană determină
abaterea forţ ei presiunii de ieş ire de la forţ a resortului de referinţ ă, comprimarea
căruia se reglează cu ajutorul unui ş urub.
La axa membranei este cuplat capătul tijei pistonului orificiului de intrare,
asupra căruia acţ ionează presiunea de intrare cu o forţ ă F1 ş i forţ a uni resort mic,
numit diferenţ ial, care are ca scop să fixeze ş i să stabilizeze poziţ ia verticală a
pistonului, când presiunea de intrare este 0 ş i când el este împins în sus de resortul
de prescriere. Însă acest diferenţ ial măreş te eroarea de limitare automată.
Odată cu creş terea presiunii de ieş ire , se micş orează eroarea. Când aceasta
din urmă se apropie de valoarea 0, membrana începe să se deplaseze în jos,
împreună cu pistonul de intrare, închizând orificiul debitului de intrare ş i
deschizând orificiul central al membranei. Presiunea de ieş ire se stabilizează la
valoarea constantă, deoarece surplusul presiunii trece prin canalul central al
membranei în camera resortului, iar de acolo se elimină în atmosferă prin orificiile
laterale de avarie. Ca urmare, deplasarea în jos a membranei se opreş te, deoarece se
schimbă echilibrul forţ elor de acţ ionare asupra ei.
Aş adar, orificiul central al membranei joacă rolul unui amplificator (pilot) de
presiune, ceea ce reduce forţ a necesară a resortului de referinţ ă (prescriere).
19. Supape de limitare şi de reglare a debitului
Unele din cele mai simple supape de direcţ ionare a aerului, sau lichidului, sunt
cele de sens unic, numite ş i supape anti-retur, deoarece blochează sensul invers de
deplasare. Debitul direct este însoţ it de o presiune, capabilă să învingă forţ a inversă
de rezistenţ ă a unui resort interior, la vârful căreia se află o bilă, sau o clapetă în
forma unui arc de cerc. Însă debitul invers coincide cu sensul direct al forţ ei
resortului, de aceea bila este împinsă până la capăt, blocând astfel returul fluxului.
Există ş i supape anti-retur comandate.
Scopul principal al supapelor de limitare a debitului instalate între ventilul de
distribuţ ie ş i cilindrul de acţ ionare pneumatică, constă în reglarea vitezei de
deplasare a pistonului cilindrului, realizată prin micş orarea debitului aerului
comprimat. Această micş orare se efectuează printr-o strangulare reglabilă a
secţ iunii lui, care cauzează o cădere de presiune. Debitul volumic limitat este
proporţ ional cu aria secţ iunii transversale strangulate ş i cu rădăcina pătratică a
diferenţ ei de presiune.
Supapaa de reglare a secţ iunii transversale a unui orificiu, prin intermediul
unui ş urub filetat mobil, cu capătul inferior în formă de con, care reglează astfel
debitul aerului comprimat. Înş urubând ş urubul, aria ş i debitul se micş orează, iar
deş urubând - cresc. Notarea lui în schemele pneumatice este arătată printr-o
strangulare cu săgeată înclinată, care are semnificaţ ia reglării corspunzătoare, O
astfel de supapă reglează viteza de deplasare a pistonului simetric în ambele sensuri.
Principiile constructive ş i simbolul unei supape de evacuare rapidă a aerului
dintr-un cilindru. Dacă presiunea înaltă este aplicată la intrarea , discul interior
blochează racordul de evacuare a aerului R ş i deschide canalul interior de debitare a
aerului comprimat spre ieş ire. În poziţ ia a 2-a presiunea de la intrarea se anulează,
iar discul interior blochează deja această intrare, deschizând canalul de evacuare
rapidă direct în atmosferă, ceea ce permite o ridicare a vitezei de retur a pistonului
cilindrului de acţ ionare.
Supapele hidraulice de limitare a debitului uleiului comprimat au o construcţ ie
puţ in diferită. Reglajul secţ iunii transversale în sens direct se efectuează cu
ajutorului cilindrului exterior cu filet interior, numit strangulator, care coboară, sau
ridică spre clapeta superioară partea mobilă de jos a supapei. Căderea de presiune în
sens direct este mai mare, deoarece clapeta este ridicată în sus. Supapele
bidirecţ ionale de limitare a debitului în ambele sensuri sunt mai complicate,
deoarece strangulatorul are o configuraţ ie specială.
20. Supape pneumatice şi hidraulice industriale
Cunosc ca compania Parker produce întrerupătoare, limitatoare ş i regulatoare
pneumatice de debit PW (R,A,B,E,L), utilizate pentru comanda cilindrilor de
acţ ionare pneumatică.
Compania produce diferite relee regulatoare mecanice ş i electronice de
presiune cu contacte Normal-Închise, Normal-Deschise ş i comutatoare, destinate
pentru controlul presiunilor prescrise. Senzorul de măsurare a presiunilor
diferenţ iale ale presostatelor mecanice este realizat pe bază de membrană, iar la cele
electronice – pe bază de piezorezistenţ e relativ compacte. Diapazonul presiunilor
acestor presostate cuprinde intervalele utilizate des în practică, căderea de presiune
pe ele este mică iar contactele de ieş ire sunt prevăzute la 1A.
Compania franceză Hydrokit produce o gamă foarte largă de supape, clapete,
gicloare, limitatoare, regulatoare, presostate, divizoare hidraulice de presiune ş i
debit. Se produc, de asemenea, blocuri integrate de reglare a debitului ş i presiunii
într-un singur corp, precum ş i supape duble, proporţ ionale ş i altele.
21. Supape pneumatice de obținere a vacuumului și ridicare a greutăților
22. Automatizarea acţionărilor pneumatice - principii generale de
automatizare
Automatizarea acţ ionărilor pneumatice ş i hidraulice se efectuează, la fel ca ş i
la acţ ionările electrice: în regim Manual ş i în regim Automat, precum ş i în funcţ ie
de criteriile:
 În variantă discretă (pe paş i consecutivi), sau continue (cu viteză
variabilă);
 În funcţ ie de poziţ ia organelor de lucru (tijei pistoanelor cilindrilor de
 acţ ionare) , controlată de senzori magnetici (limitatoarele de cursă);
 În funcţ ie de senzori inductivi, capacitivi, sau optici de proximitate;
 În funcţ ie de presiune, sau de timp;
 În combinaţ ia acestor principii;
Această automatizare se realizează mai larg pentru acţ ionările pneumatice,
utilizând elementele descrise în paragrafele precedente, precum unele elemente
electrice - electronice tipice de comandă: butoane, comutatoare, relee, Controlere
(automate) Programabile Logice (PLC), care sunt mai compacte ş i mai simple. De
aceea majoritatea acţ ionărilor pneumatice sunt de fapt electropneumatice, fiind
constituie dintr-o schemă de putere ş i o schemă electronică de automatizare.
Comanda manuală a cilindrilor pneumatici, realizată cu diferite butoane ş i
distribuitoare, asigură o fixare a pistonului în una din poziţ iile extreme. În acţ ionări
industriale ea se foloseş te, de regulă, doar pentru cele mai simple aplicaţ ii, când
poziţ iile extreme ale pistonului nu sunt controlate de senzori magnetici de
proximitate, precum ş i ca o rezervă a regimului de automatizare. Acţ ionările
hidraulice ale camioanelor, tractoarelor, excavatoarelor ş i altor maş ini mobile, au o
comandă, de regulă manuală, impusă de operatorul uman în executarea lucrărilor.
Automatizarea în funcţ ie de timp se realizează ,în cele mai simple cazuri, cu
relee electropneumatice de timp. Aceste relee au la bază principiul unei supape
consecutive de comandă a unui distribuitor simplificat 3/2, în funcţ ie de presiunea
de la intrare, determinată de un rezervor-acumulator relativ mic cu un regulatorlimitator de debit la intrare. Reglarea debitului acestuia din urmă condiţ ionează o
creş tere liniară (temporizată, sau rampă) a presiunii aerului, sau lichidului
comprimat, până la valoarea de acţ ionare a distribuitorului (releului pneumatic de
timp) 1V2.
Automatizarea a 2 cilindri necesită, de regulă, o comandă coordonată ş i
secvenţ ială a acestora, efectuată, de asemenea, cu ajutorul senzorilor magnetici de
control a poziţ iilor extreme ale pistoanelor. Algoritmul de comandă secvenţ ială a
cilindrilor în aceste cazuri poate fi diferit. De aceea în fiecare caz el se prescrie cu
ajutorul unei diagrame secvenţ iale relativ simple, care indică consecutivitatea
miş cărilor pistoanelor în fiecare pas.
Unii cilindri de acţ ionare (la preţ uri mai reduse) nu sunt incorporaţ i de uzina
producătoare cu senzori magnetici interiori de poziţ ii extreme. În aceste cazuri
automatizarea lor poate fi efectuată cu senzori inductivi exteriori.
23. Elemente principale ale machetei de laborator ElectroPneumatica
24. Scheme de automatizare, realizate cu elemente ale machetei
ElectroPneumatica
24. Automatizarea cilindrilor cu controlere programabile logice PLC
În automatizările proceselor tehnologice industriale acţ ionările pneumatice ş i
hidraulice trebuie să execute mai multe funcţ ii ş i să realizeze un algoritm mai
complex. În aceste cazuri sunt utilizate, de obicei, Controlere (automate)
Programabile Logice (PLC) modulare, completate cu panouri digitale, sau grafice de
vizualizare ale operatorului. Majoritatea companiilor de profil produc mai multe
tipuri de astfel de controlere simplificate, de exemplu: LOGO (Siemens), ZELIO
LOGIC (Schneider Electric), ZEN (Omron), ALPHA (Mitsubishi Electric), KINCO
(Lovato Electric) ş i altele. Modulele de bază ale acestor microcontrolere includ
minimum 8 intrări ş i 4 ieş iri discrete, care pot fi completate cu diferite module
analogice ş i discrete de multiplicare a intrărilor ş i ieş irilor, cu module de comunicare
în diferite reţ ele de automatizare ş i panouri de vizualizare ale operatorului. Ele se
programează prin 6 taste incorporate, sau printr-un soft specializat, în limbaje relativ
simple: LAD (LD) – limbajul releelor, sau FBD – limbajul elementelor electronice
logice.
Modulul de bază al unuia dintre cele mai performante PLC-uri modulare
simplificate LOGO (Siemens) - ultima Versiune (a 8-a). Aceasta se deosebeş te de
versiunile precedente prin faptul, că are un display mai mare cu 6 linii câte 16
caractere ş i o intrare de funcţ ionare în reţ eaua INTERNET, ceea ce îi permite
comunicarea directă cu controlere superiore din clasele SIMATIC S7, precum ş i cu
panourile operatorului TDE. Programarea se efectuează în Logo Soft Confort V8,
care include 8 funcţ ii logice de bază ş i 36 de funcţ ii speciale. Modulul de bază include
în partea de sus 8 intrări discrete, dintre care 4 fi analogice, iar în partea de jos - 4
ieş iri discrete DO de tip tranzistor(releu).
26. Automatizarea unui prese pneumatice industriale de stoacere a
mustului la SA CRICOVA cu controler SIMATIC C7 Siemens
Presele electromecanice clasice aveau un principiu de comprimare axială prin
intermediul unui ş nec, rotit printr-un reductor de un motor de 10kW, care presa
mustuiala într-un cilindru perforat (la fel ca ş i la un storcător casnic de suc).
Reductorul micş ora viteaza motorului de 200 de ori (până la 3-5 rot/min), mărind tot
de atâtea ori cuplul ş necului. Un astfel de cuplu mare, odată cu stoarcerea mustului,
mărunţ ea adăugător pieliţ ele bobiţ elor de poamă, ba chiar ş i seminţ ele lor. Ca urmare,
calitatea gustativă a mustului scădea, iar procentul de impurităţ i (burbă) în el creş tea,
ceea ce impunea o filtrare obligatorie.
Presele pneumatice moderne cu tambur orizontal asigură o stoarcere mai
calitativă a mustului din boş tina (mustuiala), obţ inută după eliminarea
ciorchinelor ş i zdrobirea bobiţ elor de poamă. Calitatea înaltă este datorată presării
radiale (nu axiale), cu valori mult mai mici ale presiunii aerului comprimat (1-3 bari),
precum ş i divizării ciclului de presare în mai multe faze cu diferite valori ale presiunii,
rotirii tamburului între faze în scopul amestecării boş tinei ş i automatizării complexe.
Singurul dezavantaj al acestor prese îl constituie funcţ ionarea lor ciclică, însă
utilizarea a mai multor prese paralele, cu cicluri decalate de stoarcere, înlătură acest
dezavantaj.
Schema pneumatică include 2 circuite pneumatice cu presiuni diferite (2 ş i 4
bari), stabilizate de 2 preparatoare- regulatoare diferite, conectate la ieş irea
compresorului C4 cu o presiune de 10 bari:
1) Circuitul de presare a boş tinei cu o presiune de 2 bari, stabilizată de
regulatorul PR1, comutată de ventilul Normal-Închis 2/2 CV5, măsurată de
traductorul continuu de presiune P/I 2 cu semnal electric de ieş ire 4-20mA ş i limitată
de presostatul PSH1;
2) Circuitul cilindrilor de acţ ionare cu o presiune de 4 bari, reglată de PR2,
include: robinetul CV1 de evacuare a aerului prin pompa de vid M1, comandat de
distribuitorul 5/2 Y1; robinetul de încărcare axială a boş tinei CV12, comandat de
distribuitorul 5/2 Y12(A,B); cilindrului de descărcare a tescovinei CP56 cu supapele
3/2 V4-V5, reglat de limitatoarele de debit S5-S6 ş i comandat de distribuitorul 5/3
Y56(A,B); robinetelor de spălară interioară a tamburului cu apă CV7-CV8,
comandate de distribuitoarele 3/2 Y7, Y8.
Compresorul elicoidal de 9kW se răceş te cu ajutorul uleiului, reprezentat în
schema panoului frontal prin culoare galbenă, care se aplică la racordul de intrare
împreună cu aerul atmosferic. Acest ulei este separat de aerul comprimat de la ieş ire
prin intermediul unui filtru special, însă înainte de a fi aplicat din nou la intrarea
compresorului, el se răceş te într-un schimbător de căldură, răcit, la rândul său, de
către un ventilator axial. O parte din acest schimbător de căldură este utilizată, de
asemenea, pentru răcirea aerului de ieş ire al compresorului (fig. 1.5,12
Programul de automatizare tehnologică a acestui controler asigură funcţ ionarea
ciclică a preselor EPCP ş i o presare optimă a boş tinei de poamă. Regimul automat al
unui ciclu principal include 5 operaţ ii de bază :
1) Încărcarea axială (axial filling);
2) Presarea prealabilă (pre-pressing); 3) Presarea principală (pressing);
4) Presarea finală (post-pressing);
5) Descărcarea (discharge);
Panoul de comandă mai prevede următoarele operaţ ii ş i regimuri de
funcţ ionare Spălarea tamburului (washing);
 Programul special (custom );
 Presarea după un grafic special (graph);





Setarea (seting) parametrilor constanţ i; Setarea semnalelor de alarmă (alarm );
Setarea semnalelor măsurate (probes).
Fiecare din operaţ iile principale menţ ionate, include algoritmul (sub meniul)
său de funcţ ionare, care prevede setarea unor parametri optimi, reieş ind din condiţ ii
reale. Operaţ ia de încărcare axială, de exemplu, presupune alegerea:
 a) timpului maximal al unui ciclu de încărcare;
 b) presiunii maxime a boş tinei, după atingerea căreia se dă comanda
„Start” de începere a ciclului principal ,înainte de terminarea timpului
maximal;
 c) numărului de rotaţ ii a tamburului;
 d) temporizării dintre două rotaţ ii ale lui.
Presarea prealabilă se efectuează în regim intermitent, aplicând în tambur niş te
impulsuri de presiuni mici de 0,15 bar, când supapa pompei de vid este deschisă,
urmate apoi de niş te pauze de timp, când supapa respectivă se închide. În regimurile
de pauză are loc rotirea tamburului, de aceea această fază impune setarea următorilor
parametri:
 a) Numărul de impulsuri de presare;
 b) Valoarea presiunii respective;
 c) Temporizarea dintre 2 impulsuri;
 d) Numărul de rotaţ ii al tamburului în timpul unei pauze. Presarea de
bază este împărţ ită, la rândul ei, în trei faze:
1) Regim intermitent de impulsuri de presiune de o valoare mică, dar
constantă;
2) Regim intermitent de impulsuri de presiune cu o amplitudine crescătoare;
3) Regim intermitent de impulsuri de presiune maximă ş i constantă 2,0 bar.
Presare finală decurge într-un regim intermitent, analogic cu operaţ ia a treia,
însă la o valoare maximă posibilă ş i constantă a impulsurilor de 2,86 bari.
Download