Actionari Hidraulice Si Pneumatice

42
ACŢIONĂRI HIDRAULICE ŞI PNEUMATICE 1. Aspecte generale Într-o transmisie hidraulică, o pompă transformă energia mecanică furnizată de maşina de forţă în energie hidraulică; aceasta este retransformată în energie mecanică de un motor hidraulic care antrenează maşina de lucru. Structura transmisiilor pneumatice este similară: un compresor antrenat de maşina de forţă alimentează cu gaz un motor pneumatic care acţionează maşina de lucru. Există şi sisteme de acţionări pneumatice formate în esenţă din generatoare de gaze şi motoare pneumatice (de ex. cele utilizate pentru dirijarea unor rachete). Parametrii energiei mecanice furnizate de aceste transmisii pot fi reglaţi continuu şi în limite largi prin mijloace relativ simple. Flexibilitatea constituie un avantaj esenţial al transmisiilor hidraulice şi pneumatice faţă de cele mecanice, asigurându-le o largă utilizare, deşi principiul lor de funcţionare implică randamente relativ mici. În funcţie de tipul maşinilor hidraulice utilizate, transmisiile hidraulice pot fi: hidrostatice (volumice), hidrodinamice sau hidrosonice. Dacă maşinile hidraulice (pompa şi motorul), care constituie elementele fundamentale ale transmisiei hidraulice, sunt de tip volumic, transmisia se numeşte uzual hidrostatică sau volumică, deoarece energia mecanică furnizată de maşina de forţă este utilizată de o pompă volumică practic numai pentru creşterea energiei de presiune a lichidului vehiculat; aceasta este retransformată în energie mecanică de un motor hidraulic volumic. Transmisiile "pneumostatice" utilizează maşini pneumatice volumice, iar cele "pneumodinamice" - turbomaşini pneumatice, existând şi soluţii mixte (compresor volumic - turbină pneumatică). Notarea aparatelor pneumatice în circuite Notarea elementelor într-un circuit se poate face utilizând următoarea notaţie: toate elementele care concură la funcţionarea unui element de execuţie aparţin aceleiaşi grupe, şi poartă un număr. Separat de acest număr printr-un punct urmează numărul de ordine al aparatului la care se face referire. Exemplu: Aparatul 4.3 este aparatul numărul 3 din grupa 4. Clasificarea grupelor 0 - toate elementele ce aparţin alimentării cu energie; 1, 2, 3,…. - notarea lanţurilor de comandă (a grupelor) pentru fiecare element de execuţie din schemă. Semnificaţia cifrei care urmează punctului 0 - element de execuţie; 1 - elemente de comandă finală; 2, 4, (numere pare) - toate elementele care influenţează cursa de avans a elementului de execuţie; 1

description

Actionari Hidraulice Si Pneumatice (CURS)Actionari Hidraulice Si Pneumatice

Transcript of Actionari Hidraulice Si Pneumatice

Page 1: Actionari Hidraulice Si Pneumatice

ACŢIONĂRI HIDRAULICE ŞI PNEUMATICE

1. Aspecte generaleÎntr-o transmisie hidraulică, o pompă transformă energia mecanică furnizată de maşina de forţă în

energie hidraulică; aceasta este retransformată în energie mecanică de un motor hidraulic care antrenează maşina de lucru.

Structura transmisiilor pneumatice este similară: un compresor antrenat de maşina de forţă alimentează cu gaz un motor pneumatic care acţionează maşina de lucru. Există şi sisteme de acţionări pneumatice formate în esenţă din generatoare de gaze şi motoare pneumatice (de ex. cele utilizate pentru dirijarea unor rachete).

Parametrii energiei mecanice furnizate de aceste transmisii pot fi reglaţi continuu şi în limite largi prin mijloace relativ simple. Flexibilitatea constituie un avantaj esenţial al transmisiilor hidraulice şi pneumatice faţă de cele mecanice, asigurându-le o largă utilizare, deşi principiul lor de funcţionare implică randamente relativ mici. În funcţie de tipul maşinilor hidraulice utilizate, transmisiile hidraulice pot fi: hidrostatice (volumice), hidrodinamice sau hidrosonice.

Dacă maşinile hidraulice (pompa şi motorul), care constituie elementele fundamentale ale transmisiei hidraulice, sunt de tip volumic, transmisia se numeşte uzual hidrostatică sau volumică, deoarece energia mecanică furnizată de maşina de forţă este utilizată de o pompă volumică practic numai pentru creşterea energiei de presiune a lichidului vehiculat; aceasta este retransformată în energie mecanică de un motor hidraulic volumic.

Transmisiile "pneumostatice" utilizează maşini pneumatice volumice, iar cele "pneumodinamice" - turbomaşini pneumatice, existând şi soluţii mixte (compresor volumic - turbină pneumatică).

Notarea aparatelor pneumatice în circuiteNotarea elementelor într-un circuit se poate face utilizând următoarea notaţie: toate elementele care

concură la funcţionarea unui element de execuţie aparţin aceleiaşi grupe, şi poartă un număr. Separat de acest număr printr-un punct urmează numărul de ordine al aparatului la care se face referire.

Exemplu: Aparatul 4.3 este aparatul numărul 3 din grupa 4.Clasificarea grupelor0 - toate elementele ce aparţin alimentării cu energie;1, 2, 3,…. - notarea lanţurilor de comandă (a grupelor) pentru fiecare element de execuţie din schemă.Semnificaţia cifrei care urmează punctului

0 - element de execuţie;1 - elemente de comandă finală;2, 4, (numere pare) - toate elementele care influenţează cursa de avans a elementului de execuţie;3, 5, (numere impare) - toate elementele care influenţează cursa de revenire a elementului de execuţie;01, 02,…. - elementele de reglare aflate între elementele de execuţie şi cele de comandă finală.

Acest sistem de notare are avantajul că în practică personalul de întreţinere poate identifica efectul unui semnal pornind de la numărul alocat fiecărui aparat; de exemplu, dacă se constată o perturbare în funcţionarea cilindrului 2.0, cauza trebuie căutată în grupa 2 şi, de aceea, trebuie verificate în primul rând elementele a căror primă cifră din cod este 2. Trebuie subliniat că nu întotdeauna este posibilă această notare, deoarece există cazuri când un aparat oarecare are funcţii în cadrul mai multor grupe sau/şi pe avans şi pe revenirea unui element de execuţie.

Notarea aparatelor în circuite utilizând litereAcest mod de notare nu asociază aparatele unei grupe ce poartă numărul elementului de execuţie

acţionat, ci alocă respectivului element de execuţie elemente de semnalizare pe care acesta le acţionează:A, B, C,….. elemente de execuţie;a0, b0, c0,….. elemente de semnalizare acţionate de cilindrii A, B, C la capăt de cursă pe retragere;a1, b1, c1,….. elemente de semnalizare acţionate de cilindrii A, B, C la capăt de cursă pe avans;Deseori, în practică pot fi întâlnite combinaţii ale celor două moduri de notare.În cazul schemelor pneumatice, mai ales a celor complexe, de multe ori se renunţă la reprezentarea

traseelor ce leagă diferite componente din două motive:- schema ar fi mult prea încărcată, făcând dificilă interpretarea ei;- un singur capăt al traseului se află pe pagina respectivă, celălalt, datorită întinderii schemei, aflându-

se pe altă pagină.

1

Page 2: Actionari Hidraulice Si Pneumatice

Pentru a se păstra claritatea reprezentării schemei, se notează doar terminalele traseelor respective, utilizând codificarea de mai jos:

Figura 1.1. Schema unei transmisii hidrostaticeÎn figura 1.1. este prezentată schema unei transmisii hidrostatice pentru acţionarea unui motor hidraulic

liniar, compusă din: 0Z1- grupul hidraulic (compus din rezervor, pompa hidraulică, motorul electric de acţionare a pompei, supapa de siguranţă, manometru); 0V- supapa de siguranţă; 0Z2, 1Z- manometre; 1V1- distribuitorul hidraulic de tipul 4/2 cu acţionare electrică şi revenire prin arc; 1V2- drosel reglabil cu supapă de sens; 1B- convertor de semnal hidraulic (switch); 1A- cilindru hidraulic.

Figura 1.2. Schema unei transmisii pneumostatice

2

Page 3: Actionari Hidraulice Si Pneumatice

În figura 1.2 este prezentată schema unei transmisii pneumostatice pentru acţionarea unui motor pneumatic liniar, compusă din: 0Z- unitatea de preparare a aerului comprimat; 1S1, 1S2- distribuitoare pneumatice 3/2 cu comandă mecanică prin rolă; 1S3- distribuitor pneumatic 3/2 cu comandă manuală prin buton de apăsare; 1V1- supapă cu două presiuni (element logic şi); 1V2- distribuitor pneumatic 5/2 cu comandă pneumatică sau manuală în ambele sensuri; 1V3- supapă de evacuare rapidă cu amortizor, 1V4- drosel reglabil cu supapă de ocolire; 1A- cilindru pneumatic.

2. Clasificarea transmisiilor hidraulice şi pneumaticeIn cadrul transmisiilor hidrostatice şi pneumostatice se disting, din punctul de vedere al teoriei

sistemelor automate, sisteme de acţionare, sisteme de comandă şi sisteme de reglare automată. Sistemele de acţionare şi comandă hidrostatice şi pneumostatice sunt sisteme cu circuit deschis, în

sensul că mărimea de intrare, care impune regimul de funcţionare al sistemului, nu este influenţată de efectul acţiunii sale; datorită perturbaţiilor inerente, mărimea de ieşire nu poate fi corelată în mod univoc cu mărimea de intrare.

Sistemele de acţionare hidrostatice şi pneumostatice transmit în general puteri mari, randamentul lor fiind un parametru important, utilizat obligatoriu în comparaţia cu alte tipuri de transmisii.

Sistemele de comandă hidrostatice şi pneumostatice transmit în general puteri mici, iar motoarele acestora acţionează asupra elementelor de comandă ale altor transmisii care vehiculează puteri mult mai mari.

Sistemele de reglare automată hidrostatice şi pneumostatice sunt sisteme cu circuit închis, deci conţin o legătură de reacţie care permite compararea, continuă sau intermitentă, a mărimii de intrare cu cea de ieşire; diferenţa dintre acestea (eroarea) constituie semnalul de comandă al amplificatorului sistemului, care alimentează elementul de execuţie în scopul anulării erorii; astfel, precizia acestor sisteme este ridicată (în regim staţionar, relaţia dintre mărimea de intrare şi cea de ieşire este practic biunivocă).

Parametrii reglaţi uzual sunt: poziţia, viteza unghiulară (liniară), momentul arborelui (forţa tijei) motorului hidrostatic sau pneumostatic, puterea consumată de transmisie de la maşina de forţă etc.

În general, transmisiile hidrostatice sunt numite "hidraulice", iar transmisiile pneumostatice "pneumatice".

3. Avantaje şi dezavantaje ale utilizării transmisiilor hidraulice şi pneumaticeTransmisiile hidraulice şi pneumatice au câteva caracteristici specifice, care le diferenţiază de alte

tipuri de transmisii, explicând atât larga lor răspândire cât şi restricţiile de utilizare. Locul transmisiilor hidraulice şi pneumatice în cadrul transmisiilor poate fi stabilit pe baza mai multor criterii de natură practică.

Avantaje - Posibilitatea amplasării motoarelor hidraulice volumice într-o poziţie oarecare faţă de maşinile de

forţă.- Elementele de comandă ale transmisiilor hidraulice solicită operatorilor forţe sau momente reduse şi

pot fi amplasate în locuri convenabile.- Cuplul dezvoltat de motoarele hidraulice volumice rotative este proporţional cu diferenţa de presiune

dintre racordurile energetice, fiind limitat numai de eforturile admisibile ale materialelor utilizate.- Căldura generată de pierderile interne, care limitează performanţele oricărei maşini, este preluată de

lichidul vehiculat şi cedată mediului ambiant printr-un schimbător de căldură amplasat convenabil; ca urmare, maşinile volumice au frecvent puteri specifice mai mari de 1 kW/kg.

- Lichidele utilizate în transmisiile hidraulice tipice îndeplinesc şi rolul de lubrifiant, asigurându-le o funcţionare îndelungată.

- Motoarele volumice rotative pot funcţiona într-o gamă largă de turaţii; valoarea turaţiei minime stabile depinde de tipul mecanismului utilizat pentru realizarea camerelor de volum variabil, de tipul sistemului de distribuţie şi de precizia execuţiei.

- Datorită scurgerilor relativ mici, randamentul volumic al acestor motoare are valori ridicate, iar caracteristica mecanică (M-n) are o pantă redusă; aceasta conferă motoarelor volumice rotative o mare rigiditate statică (scăderea turaţiei la creşterea momentului rezistent este mică). În sistemele de reglare automată a poziţiei, această calitate asigură o precizie deosebită şi o sensibilitate redusă la perturbaţii.

- Motoarele volumice rotative oferă o legătură liniară între debit şi viteza unghiulară, iar raportul dintre momentul activ şi cel de inerţie al părţilor mobile are o valoare foarte mare. Aceste motoare pot realiza porniri, opriri şi inversări de sens rapide. În ansamblu, transmisiile hidraulice asigură o amplificare mare în

3

Page 4: Actionari Hidraulice Si Pneumatice

putere (putere utilă/putere de comandă) şi un răspuns bun în frecvenţă, suficient pentru aplicaţiile practice uzuale.

- Motoarele hidraulice volumice liniare permit obţinerea unor forţe considerabile cu un gabarit redus, datorită presiunilor mari de lucru. Raportul dintre forţele active şi forţele de inerţie ale părţilor mobile are valori ridicate, asigurând o viteză de răspuns mare, specifică sistemelor de poziţionare rapidă. Scurgerile interne ale acestor motoare sunt foarte mici, astfel că randamentul lor volumic este apropiat de unitate, viteza minimă stabilă este foarte redusă, iar rigiditatea statică este foarte mare.

- Reglarea parametrilor funcţionali ai motoarelor volumice se face relativ simplu, utilizând fie pompe reglabile, fie rezistenţe hidraulice reglabile. Transmisiile hidraulice pot fi conduse cu automate programabile sau calculatoare industriale prin intermediul amplificatoarelor electrohidraulice (conver-toare electrohidraulice cu factor mare de amplificare în putere). Stocarea energiei hidraulice se realizează simplu, în acumulatoare hidropneumatice

- Motoarele pneumatice volumice sunt compacte, acest avantaj fiind valorificat îndeosebi în cazul sculelor portabile

- Viteza şi forţa sau cuplul motoarelor pneumatice volumice pot fi reglate simplu şi în limite largi. Funcţionarea în ciclu automat este favorizată de existenţa elementelor logice pneumatice, precum şi a amplificatoarelor electropneumatice discrete sau continue. Fiind nepoluante, motoarele pneumatice volumice sunt larg utilizate în instalaţiile nepoluante sau antiexplozive, specifice industriei alimentare, chimice, miniere, petroliere, energetice etc.

- Utilizarea pe scară largă a transmisiilor hidraulice şi pneumatice, creează posibilitatea tipizării, normalizării şi unificării elementelor acestora.

Dezavantaje- Transmisiile hidraulice sunt scumpe deoarece includ, în afara pompelor şi motoarelor volumice,

elemente de comandă, reglare şi protecţie, elemente de stocare, filtrare şi transport al lichidului. Majoritatea acestor componente necesită o precizie de execuţie ridicată (specifică mecanicii fine), materiale şi tehnologii neconvenţionale, necesare asigurării preciziei, randamentului şi siguranţei funcţionale impuse.

- Pierderile de putere care apar în cursul transformărilor energetice din maşinile hidraulice volumice, precum şi în elementele de legătură, reglare şi protecţie, afectează semnificativ randamentul global al maşinilor de lucru echipate cu transmisii hidraulice.

- Transmisiile hidraulice sunt poluante, deoarece au scurgeri, existând întotdeauna pericolul pierderii complete a lichidului datorită neetanşeităţii unui singur element.

- Ceaţa de lichid care se formează în cazul curgerii sub presiune mare prin fisuri este foarte inflamabilă, datorită componentelor volatile ale hidrocarburilor care constituie baza majorităţii lichidelor utilizate în transmisiile hidraulice.

- Pericolul autoaprinderii lichidului sau pierderii calităţii sale lubrifiante limitează superior temperatura de funcţionare a transmisiilor hidraulice. Acest dezavantaj poate fi evitat prin utilizarea lichidelor de înaltă temperatură sau a celor neinflamabile concepute relativ recent.

- Contaminarea lichidului de lucru constituie principala cauză a uzurii premature a transmisiilor hidraulice. În cazul în care contaminantul este abraziv, performanţele transmisiei se reduc continuu datorită creşterii jocurilor. Înfundarea orificiilor de comandă ale elementelor de reglare furnizează semnale de comandă false care pot provoca accidente grave.

- Pătrunderea aerului în lichidul de lucru generează oscilaţii care limitează sever performanţele dinamice ale transmisiilor hidraulice.

- Întreţinerea, depanarea şi repararea transmisiilor hidraulice necesită personal de calificare specifică, superioară celei corespunzătoare altor tipuri de transmisii.

- Complexitatea metodelor de analiză şi sinteză a transmisiilor hidraulice nu permite elaborarea unei metodologii de proiectare accesibilă fără o pregătire superioară.

- Principalul dezavantaj al transmisiilor pneumatice este randamentul foarte scăzut.- Nivelul redus al presiunii de lucru limitează forţele, momentele şi puterile transmise.- Compresibilitatea gazelor nu permite reglarea precisă, cu mijloace simple, a parametrilor funcţionali

ai transmisiilor pneumatice, îndeosebi în cazul sarcinilor variabile.- Aerul nu poate fi complet purificat, contaminanţii provocând uzura şi coroziunea continuă a

elementelor transmisiilor pneumatice.- Apa, prezentă totdeauna în aer, pune în mare pericol funcţionarea sistemelor pneumatice prin

îngheţare.

4

Page 5: Actionari Hidraulice Si Pneumatice

Transmisiile pneumatice le concurează pe cele electrice la puteri mici, îndeosebi în cazurile când sunt necesare deplasări liniare realizabile simplu cu ajutorul cilindrilor pneumatici.

Alegerea tipului optim de transmisie, pentru condiţii concrete date, reprezintă, în principiu, o problemă de natură tehnico-economică, a cărei soluţionare corectă necesită cunoaşterea detaliată a caracteristicilor tuturor soluţiilor posibile.

4. Elemente de acţionare cu simplă şi dublă acţiuneÎntr-o instalaţie acţionată pneumatic, elementele de execuție ale respectivei instalații sunt motoarele

pneumatice. Acestea transformă energia pneumatică în energie mecanică ce servește la antrenarea mecanismelor instalației.

Alimentarea elementelor de execuţie pneumatice se face cu energie de la regulatoarele pneumatice (0.2 ÷ 1 bar), sau electronice, prin intermediul convertorului electro-pneumatic.

Utilizarea motoarelor de execuţie pneumatice prezintă următoarele avantaje:- fluidul folosit (aerul) nu prezintă pericol de incendiu;- după utilizare, aerul este evacuat în atmosferă, nefiind necesare conducte de întoarcere ca la cele

hidraulice;- pierderile de aer în anumite limite, datorate neetanşietăţii, nu produc deranjamente;- sunt simple, robuste, sigure în funcţionare şi necesită cheltuieli de întreţinere reduse.

Dezavantajele acestor motoare sunt următoarele:- viteza de răspuns este mică (în medie 1/3 – 1/4 din viteza de răspuns a motoarelor hidraulice);- precizia motoarelor pneumatice este redusă.Utilizarea servomotoarelor pneumatice este indicată în următoarele cazuri:

- necesitatea unui sistem de acţionare cu greutate redusă;- temperatura mediului ambiant este ridicată şi cu variaţii mari;- mediul ambiant este exploziv;- nu se cere precizie mare;- nu se cer viteze de lucru mari.

Motoarele pneumatice pot fi: rotative și liniare (cu piston sau cu membrană). Motoarele liniare (cilindrii) au aplicaţii foarte largi si se construiesc într-o gamă tipo-dimensională extrem de diversificată.

După tipul constructiv, se poate face o clasificare generală a cilindrilor:- cilindri cu simplă acţiune (simplu efect):

- cu revenire cu arc;- cu revenire sub acţiunea unei forţe rezistente.

- cilindri cu dublă acţiune (dublu efect):- cu tijă unilaterală;- cu tijă bilaterală.

- cilindri în tandem:- cu amplificare de forţă;- având cursa în două trepte.

Fig. 4.1. Cilindru cu simplă acţiune

5

Page 6: Actionari Hidraulice Si Pneumatice

− cilindri cu simplă acțiune (figura 4.1) sau cilindrii cu simplu efect se utilizează acolo unde doar pe cursa de avans (sau cea de retragere) este necesară dezvoltarea forței motoare: dispozitive de prindere și fixare, împingerea pieselor, opritoare, ștanțe, etc. Astfel, doar o cameră a cilindrului este alimentată cu aer comprimat, revenirea în poziția inițială realizându-se sub acțiunea resortului. Forța teoretică de avans (neglijând frecările interne) este dată de presiunea ce acționează pe suprafața pistonului din care se substrage forța de reacțiune a arcului. Forţa arcului este calibrată de aşa natură încât aduce înapoi pistonul fără sarcină până la poziţia sa iniţială. Se utilizează de regulă pentru curse de pana la 100 mm.

- cilindri cu dublă acțiune (figura 4.2) sau cilindrii cu dublu efect sunt utilizați cu precădere acolo unde ambele curse trebuie să dezvolte forță motoare. Din punct de vedere constructiv prezintă două orificii pentru aer comprimat, prevăzute în capacele cilindrului. Pentru deplasarea pistonului într-un sens (extindere) se conectează racordul A la presiune iar racordul B la atmosferă. Pentru a efectua cursa de retragere se inversează modul de conectare al racordurilor.

Fig. 4.2. Cilindru cu dublă acţiune

- cilindri cu dublă acţiune și frânare la capăt de cursă (figura 4.3). Frânarea ansamblului mobil la capăt de cursă este necesară pentru a evita socurile ce pot avaria cilindrii sau mecanismele puse în miscare de acestia. Se poate observa că pentru ambele curse, de avans si de revenire, este prevăzut un circuit suplimentar de evacuare a camerei pasive printr-o secţiune droselizată.

Fig. 4.3. Cilindru cu dublă acţiune şi frânare la capăt de cursă

Pentru cursa de avans, de exemplu, în momentul în care mansonul ajunge în dreptul etansării, evacuarea camerei din dreapta nu se mai poate face prin spaţiul dintre tija si capac. Aerul este obligat să curgă prin orificiul a cărui secţiune este reglată de drosel. Această secţiune fiind mult micsorată, debitul de aer evacuat este mai mic.Rezultatul este apariţia unei contrapresiuni în zona capătului de cursă ce se opune deplasării pistonului spre dreapta, deci îl frânează. În funcţie de reglajul efectuat asupra droselului se obţine un efect de frânare mai redus sau mai puternic. Reglând în mod diferit cele două drosele, se obţin efecte de frânare diferite pe capetele de cursă.

- cilindri în tandem (figura 4.4), reprezintă un ansamblu (tandem) compus din doi cilindri dublă acţiune într-o singură unitate cu scopul amplificării forţei exercitate de cilindru (până la dublu). Acest cilindru este folosit acolo unde este nevoie de putere mărită şi gabarit diametral relative redus impus de condiţiile de instalare.

6

A B

Page 7: Actionari Hidraulice Si Pneumatice

Fig. 4.4. Cilindru dublu

Fig. 4.5. Cilindru oscilant cu tijă-cremalieră

-motoare liniar oscilant cu tijă-cremalieră (figura 4.5) se utilizează atunci când sunt necesare momente de torsiune mari și unghiuri de rotație fixe. Mișcarea de rotație se obține la axul de ieșire datorită angrenării dintre cremalieră ce unește cele două pistoane și pinionul montat pe ax. Rotirea în sens orar a axului se realizează prin alimentarea cu aer comprimat a racordului A și ventilarea racordului B. Frânarea la capăt de cursă este similară cu soluția tehnică întâlnită la cilindri, folosind un traseu ocolitor droselizat. Patina are rolul de a ghida cremaliera și a asigura angrenarea cu pinionul.

5. Elemente de comandă şi distribuţie hidraulice şi pneumatice comandate electric şi mecanicSistemele de actionare hidraulică sau pneumatică necesită dispozitive de reglare a debitului şi control a

direcţiei curgerii fluidului de la pompă sau compresor la diferitele dispozitive de execuţie. Deşi există diferenţe semnificative de ordin practic între dispozitivele pneumatice şi cele hidraulice (în

principal datorate unor diferenţe de presiuni de funcţionare şi tipuri de etanşări necesare pentru gaz sau lichid), principiile de funcţionare sunt foarte similare.

Distribuitoarele sunt elemente hidraulice sau pneumatice ce pot îndeplini următoarele funcţii:a) realizează diferite conexiuni hidraulice între racorduri (funcţia de distribuţie);b) reglează debitul pe circuitele realizate între racorduri (funcţia de reglare).Elementele care îndeplinesc numai prima funcţie se numesc "distribuitoare direcţionale" şi trebuie să

introducă pierderi de presiune minime între racorduri pentru a nu afecta randamentul transmisiilor din care fac parte.

Elementele care realizează şi funcţia de reglare se numesc "distribuitoare de reglare", iar din punctul de vedere al teoriei sistemelor sunt amplificatoare mecanohidraulice (raportul dintre puterea hidraulică comandată şi puterea mecanică necesară pentru comandă este mult mai mare ca unitatea).

Distribuitoarele direcţionale pot asigura, în funcţie de soluţia constructivă adoptată, pornirea, oprirea, alegerea căii de curgere, diviziunea şi reuniunea fluxului de lichid. Ele pot fi construite după principiul supapei sau al sertăraşului.

Distribuitoarele de tip supapă pot fi cu bile, cu scaune conice sau supape propriu-zise. Distribuitoarele cu sertăraşe pot avea sertăraşe plane, rotitoare sau de tip piston (plunjere). Distribuitoarele cu sertăraşe de tip piston au cea mai mare răspândire, cu ele putând fi comandate debite şi presiuni mari dar cu gabarit redus.

Cel mai simplu distribuitor are două racorduri şi două poziţii, fiind de fapt un drosel întrebuinţat pentru întreruperea circuitelor hidraulice sau ca element de reglare a debitului.

Distribuitoarele cu trei căi sunt utilizate pentru comanda motoarelor hidraulice unidirecţionale cu simplu efect, a căror revenire se face gravitaţional sau sub acţiunea unei forţe elastice. De asemenea, ele pot comanda motoare hidraulice liniare cu dublu efect diferenţiale, ale căror pistoane au arii utile inegale.

7

AB

Page 8: Actionari Hidraulice Si Pneumatice

O simbolizare foarte concisă a unui distribuitor presupune indicarea cel puţin a numărului de căi, a numărului de poziţii, a racordurilor şi a modului de comandă. Prima cifră din notare arată numărul de căi, iar a doua numărul de poziţii pe care poate comuta distribuitorul; cele două indicaţii sunt despărţite printr-o bară înclinată.

Pentru a putea interpreta notarea racordurilor este necesar să fie cunoscută semnificaţia notaţiilor. Există două tipuri de notare: numerică şi literală. În practică poate fi întâlnită una din cele două tipuri sau chiar amândouă, combinate.

În tabelul de mai jos este dată corespondenţa şi semnificaţia notării racordurilor:

Tabelul 5.1 Funcţia racordului Notaţie literală Notaţie numerică

Orificiu de conectare la sursa de presiune P 1Orificiu de conectare la consumatori A, B, C 2, 4, 6Orificiu de drenaj sau ventilare R, S, T 3, 5, 7Orificiu de comandă (pilotare) x,z,y 12, 14Orificiu de comandă la resetare L(*) 10Orificii de commandă auxiliare - 81, 91Orificiu de ventilare a piloţilor - 82, 84

Comanda unui distribuitor poate fi: manuală, mecanică, hidraulică, pneumatică, electromecanică, electrohidraulică, electropneumatică sau combinată. Simbolul comenzii se ataşează lateral simbolului distribuitorului; în general există o corespondenţă între simbolul comenzii şi conexiunile realizate de căsuţa alăturată acesteia.

Comenzile pot fi "reţinute" sau "nereţinute"; dacă legăturile generate de o comandă se menţin şi după dispariţia acesteia, comanda se numeşte "reţinută". O comandă "nereţinută" are efect numai cât timp este aplicată. Revenirea obturatorului în poziţia neutră se face sub acţiunea unui resort montat într-o casetă sau cu ajutorul a două resoarte simetrice.

La debite mici este posibilă comanda directă (manuală, mecanică, electromagnetică etc.). La debite mari se utilizează comanda indirectă, distribuitoarele având două sau trei etaje.

Exemplu: distribuitor 3/2 (figura 5.1): distribuitor cu 3 căi şi 2 poziţii, normal închis, comandat pneumatic indirect (cu pilot), iar revenirea pe poziţie (resetarea) se face pneumatic, direct (fără pilot).

Fig. 5.1. Reprezentarea schematizată a unui distribuitor 3/2

- Distribuitoare cu supape. Sunt acele distribuitoare la care conexiunile interne se realizează cu ajutorul unor elemente de etanșare de tip supapă. Comanda este de obicei mecanică, cu ajutorul unui plunjer.

Fig. 5.2. Distribuitor 3/2 cu supapă sfericăa) în poziţie neacţionat; b) în poziţia acţionat.

8

a) b)

Page 9: Actionari Hidraulice Si Pneumatice

În figura 5.2.a. este prezentat un distribuitor cu 3 căi și 2 poziții (3/2) cu supapă sferică. Dacă plunjerul este neapăsat (fig. 5.2.b) atunci racordul 2 se ventilează în atmosferă prin orificiul 3 din plunjer. Legătura între racordurile 1 și 2 este blocată de supapa închisă. La apăsarea plunjerului orificiul 3 este izolat, supapa este apasată și se deschide legătura 1-2.

Fig. 5.3. Distribuitor 3/2 normal închis cu supapă disc.a) în poziţie neacţionat; b) în poziţia acţionat.

Dacă în poziţia neacţionat distribuitorul are legătura dintre intrare şi ieşire întreruptă, se numeşte că este de tipul normal închis. În caz contrar (dacă în poziţia neacţionat distribuitorul permite trecerea fluidului de la portul de intrare la cel de ieşire), distribuitorul este de tipul normal deschis.

În figurile 5.3 şi 5.4 se prezintă un distribuitor 3/2 normal închis respectiv normal deschis cu supapă disc. Funcționarea acestora este asemănătoare cu cea a distribuitorului anterior.

Fig. 5.4. Distribuitor 3/2 normal deschis cu supapă disc.a) în poziţie neacţionat; b) în poziţia acţionat.

Fig. 5.5. Distribuitor 3/2 normal închis cu supapă disc, comandat pneumatic.a) în poziţie neacţionat; b) în poziţia acţionat.

9

a) b)

a) b)

a) b)

Page 10: Actionari Hidraulice Si Pneumatice

Fig. 5.6. Distribuitor pilot pentru comanda unui distribuitor principal(prezentat în poziţia acţionat).

Un tip de distribuitor des întâlnit este cel din figura 5.7. Este tot de tipul 3/2 normal închis și se folosește ca senzor de capăt de cursă. Datorită faptului că forța de apăsare pe rolă trebuie să fie cât mai mică, acest distribuitor este unul pilotat. Rola apasă plunjerul supapei de comandă (care necesită forță mică) pemițând accesul aerului comprimat în spatele pistonului de pilotare care are suprafața mai mare pentru a putea dezvolta forța necesară apăsării supapei principale a distribuitorului. Supapa de comandă și pistonul de pilotare realizează astfel un etaj de amplificare pneumatic.

Fig. 5.7. Distribuitor 3/2 pilotat (cu comandă mecanică prin rolă)a) în poziţie neacţionat; b) în poziţia acţionat.

Fig. 5.8. Distribuitor 4/2 cu comandă mecanicăa) în poziţie neacţionat; b) în poziţia acţionat.

10

a) b)

a) b)

Page 11: Actionari Hidraulice Si Pneumatice

În figura 5.9 se prezintă un distribuitor 4/3 cu sertar rotativ, acționat manual cu manetă. În corpul sertarului sunt practicate două canale de forma unor arce de cerc care au rolul de a realiza legăturile între orificii.

Fig. 5.9. Distribuitor 4/3 cu sertar rotativ (comandă manuală)În figura 5.10 este prezentat un distribuitor cu sertar cilindric, pilotat. La aceste distribuitoare

comutarea funcțiilor se realizează datorită secțiunilor diferite ale sertarului care (prin deplasare) astupă sau deschide legăturile dintre cavitățile practicate în corpul distribuitorului, corespunzătoare orificiilor de racordare. Comanda acestui distribuitor este realizată de către piloții (elementele de tip piston) montate la capetele sertarului. La alimentarea racordului de pilotare 12 sertarul este deplasat spre stânga realizându-se legătura între racordurile 1 și 2 respectiv 4 și 5. Pentru comutarea poziției distribuitorului este necesară ventilarea racordului 12 și alimentarea racordului 14. Datorită faptului că distribuitorul nu revine în poziția inițială după dispariția comenzii, spunem că este cu reținere sau bistabil.

Fig. 5.10. Distribuitor 5/2 cu sertar cilindric comandat pneumatic

Fig. 5.11. Distribuitoare 5/3 cu sertar cilindric (comandă pneumatică şi revenire cu arc)

11

a)

a) b) c)

a)

b)

c)

Page 12: Actionari Hidraulice Si Pneumatice

Fig. 5.12. Distribuitor 5/2 cu sertar cilindric comandat pneumatic şi mechanic

Drosele sunt elemente ce permit reglarea vitezei motoarelor rotative sau a cilindrilor prin reglarea debitului de alimentare.

Funcţionarea droselelor se bazează pe variaţia secţiunii de curgere a fluidului, ceea ce duce la modificarea debitului vehiculat prin drosel.

Fig. 5.13. Drosel reglabil

Fig. 5.14. Drosel reglabil cu supapă de ocolire (drosel de cale)

Variaţia căderii de presiune determină variaţia debitului ce traversează droselul, deci variaţia vitezei de mişcare a elementului de execuţie alimentat. Droselele sunt de obicei reglabile şi se întâlnesc în două variante:

- drosele simple (fig. 5.13) reglează debitul de fluid indiferent de sensul de curgere al acestuia; - drosele de cale (fig.5.14) permit variaţia debitului pentru un singur sens de curgere.

Droselul de cale are următorul principiu de funcționare: când curgerea are loc de la stânga la dreapta, aerul este obligat să treacă prin secţiunea reglată de obturatorul droselului (supapa de sens este blocată). La curgere inversă elementul elastic de etanşare se deformează opunând o rezistenţă minimă. Ca urmare, debitul de aer ocoleşte secţiunea îngustată şi traversează secţiunea creată prin deformarea elementului elastic (supapa de sens este deblocată).

Supapele sunt elemente pneumatice care pot avea funcţii de reglare şi control a parametrilor agentului de lucru din circuit .

După funcţiile pe care le au, supapele se clasifică: supape de selectare și supape de sens.Supape de selectare sunt cele care selectează fie căile de transmitere a agentului de lucru, fie agentul de

lucru caracterizat de anumiţi parametri. Supapa de selectare cu două presiuni sau element logic ŞI

Se poate vedea o secţiune din supapa cu element logic ŞI în figura 5.15.a. Dacă racordul 1 sau 3 este alimentat, sub efectul forţei de presiune supapa blochează accesul din racordul respectiv la racordul 2. Dacă ambele orificii sunt alimentate la aceeaşi presiune, orificiul 2 va fi alimentat, de la orificiul 1 sau 3 sau şi 1 şi

12

Page 13: Actionari Hidraulice Si Pneumatice

3 (poziţia elementului mobil este indiferentă). Dacă ambele racorduri de comandă vor fi alimentate, dar la presiuni diferite, racordul 2 va fi alimentat la presiunea cea mai mică.

Fig. 5.15. Supape cu funcţii logicea) supapa ŞI; b) supapa SAU

Tabelul de adevăr al acestei supape arată astfel:

Supapa de selectare sau element logic SAUDacă orificiile 1 şi 3 sunt alimentate la aceeaşi presiune, prin orificiul 2 va curge fluid având presiunea

respectivă, orificiile de alimentare putând fi 1 sau 3 sau 1 şi 3 (fig.5.15.b). Dacă este alimentat numai orificiul 1 sau numai orificiul 3, orificiul nealimentat este obturat, iar orificiul alimentat este conectat la orificiul 2. Dacă sunt alimentate ambele orificii de comandă 1 şi 3, dar la presiuni diferite, conectorul 2 va fi la presiunea cea mai mare dintre acestea (funcţia de selectare). Funcţionarea acestei supape este descrisă în tabelul de adevăr de mai jos:

Supapa de sens. Conform figurii 5.16 dacă apare o curgere de fluid de la stânga la dreapta, forţa de presiune împinge elementul mobil (talerul), arcul se comprimă, iar agentul de lucru trece prin spaţiul dintre elementul mobil, arc şi corpul supapei. La o curgere inversă, forţa de presiune, se însumează cu forţa din arc şi se opun deschiderii supapei, deci agentul de lucru nu poate traversa supapa.

Fig. 5.16. Supapă de sens unic cu arc

Supapa cu descărcare rapidă se utilizează pentru golirea rapidă a camerelor cilindrului, permiţând reducerea considerabilă a timpilor de răspuns ai cilindrilor.

Funcționarea supapei: în figura 5.17 presiunea aerului pătrunde prin orificiul 1 blocând orificiul 3 și este evacuat prin orificiul 2. Dacă aerul intră prin orificiul 2, orificiul 1 este blocat și este evacuate prin orificiul 3

1 3 20 0 00 1 01 0 01 1 1

1 3 20 0 00 1 11 0 11 1 1

13

a) b)

Page 14: Actionari Hidraulice Si Pneumatice

Fig. 5.17. Supapă de evacuare rapidă cu amortizor

Fig. 5.18. Supapă secvenţială reglabilă

Supapa de succesiune (secvenţială), prezentată în figura 5.18 are rolul de a conecta (deconecta) două circuite pneumatice atunci când în unul din ele sau într-un alt circuit presiunea atinge o anumită valoare, prestabilită. Supapa de succesiune este echivalentul presostatului din circuitele electro-pneumatice şi poate fi întâlnită atât în etajele de comandă cât şi în cele de forţă. Când presiunea pe racordul 12 depăşeşte valoarea prestabilită, supapa reglabilă se deschide şi permite alimentarea pilotului distribuitorului, respectiv comutarea distribuitorului în cealaltă poziţie funcţională. Supape regulatoare de presiune. Supapele regulatoare de presiune (fig. 5.19), permit reglarea presiunii într-un circuit pneumatic în aval la valoarea dorită (în domeniul de lucru al aparatului) şi menţin constantă această valoare. La creşterea presiunii în aval (portul 2) ca urmare a scăderii consumului, membrana elastică se deformează deplasându-se în sus împreună cu plunjerul, reducând astfel secţiunea de intrare a aerului, respectiv debitul de aer prin supapă şi implicit se reduce presiunea în aval.

Fig. 5.19. Regulator de presiune

14

Page 15: Actionari Hidraulice Si Pneumatice

Dacă presiunea din aval scade, membrana elastică se deformează în jos sub efectul forţei din arc, plunjerul coboară iar secţiunea de intrare a aerului în amonte creşte, crescând debitul de aer prin regulator, ceea ce conduce la creşterea presiunii în aval.

Temporizatoarele sunt aparate a căror funcţie este realizarea unei temporizări în cadrul ciclului de funcţionare al unei instalaţii.

Temporizarea se poate face în mai multe moduri:- Temporizare între momentul t0 al iniţierii comenzii până în momentul t1 al execuţiei acestei comenzi.- Temporizare între momentul t1 când comanda a fost anulată şi momentul t2 când temporizatorul

generează în sistem semnalul de anulare a comenzii, deci de încetare a execuţiei acestei comenzi.În figura 5.20 este prezentat schematic un temporizator din primul tip, compus din următoarele

elemente: distribuitorul 3/2 monostabil (normal închis sau normal deschis), droselul de cale şi rezervorul pneumatic.

Modul de funcţionare: Racordul 1 este alimentat cu aer comprimat. În momentul t 0 când racordul 12 este alimentat, prin droselul de cale începe umplerea lentă a rezervorului. Când în rezervor este atinsă presiunea minimă necesară comutării distribuitorului, la momentul t1, acesta comută şi conectează orificiu 1 la 2, după ce orificiul 2 a fost izolat faţă de 3, generând o comandă în instalaţie. În momentul în care dispare semnalul de comandă, la t2, din racordul 12, rezervorul se goleşte rapid prin supapa de sens şi distribuitorul comută rapid în poziţia iniţială.

fig. 5.20. TemporizatorDiferenţa dintre cele două temporizatoare de mai sus constă în modul de conectare a droselului

de cale (respectiv poziţionarea supapei acestuia).Amortizorul de zgomot se motează direct pe orificiile de refulare ale distribuitoarelor sau la capatul

unei canalizări care colectează toate refulările. El determină o scadere importantă a nivelului de zgomot la refularea aerului în atmosferă. Rezultatul este obținut prin difuzia aerului la traversarea materialului poros, (bronz) de granualație apropiată. Amortizorul de zgomot se comportă ca un regulator de debit permițând astfel cotrolarea descărcării.

15

Page 16: Actionari Hidraulice Si Pneumatice

6. Scheme de acţionare pneumatică

Cea mai simplă schemă de acţionare pneumatică a unui cilindru liniar este cea indicată în figura 6.1.a, compusă doar din sursa de presiune, distribuitorul 1S1 cu 3 căi şi două poziţii şi cilindrul pneumatic 1A1. În stare de repaus, cilindrul nu este presurizat şi se află în poziţia retras. Prin acţionarea manuală de la butonul de apăsare a distribuitorului, acesta comută în cealaltă poziţie, cilindrul este presurizat şi are loc cursa activă a pistonului (deplasarea spre dreapta). Deplasarea pistonului în cursa de lucru are loc cât timp butonul distribuitorului este menţinut apăsat (comandă nereţinută) şi numai până la limita cursei maxime admise a cilindrului. Imediat ce încetează apăsarea asupra butonului distribuitoruluitorului, distribuitorul comută pe poziţia iniţială sub efectul resortului elastic şi cilindrul este scos de sub presiune şi pus în legătură cu atmosfera. Sub efectul arcului cilindrului pneumatic are loc retragerea pistonului până la poziţia iniţială de start. Această schemă de acţionare nu permite reglarea vitezei de deplasare a cilindrului şi nici a cursei acestuia. La capetele cursei oprirea se face cu şoc, motiv pentru care este recomandată pentru viteze mici de deplasare şi pentru mase inerţiale mici.

2

1 3

1A1

1S1

2

1 3

12

2

1 3

1A1

1V1

1S1

Fig. 6.1. Scheme de acţionare a unui cilindru cu simplu efectSchema prezentată în figura 6.1.b se deosebeşte de precedenta prin utilizarea unui distribuitor

pilot 1S1 pentru comanda distribuitorului principal 1V1. Prin aceasta schema din figura 6.1.b permite trecerea unor debite de fluid mai mari prin distribuitorul principal şi implicit sarcini de lucru mai mari la cilindrul pneumatic.

1

2

3

1

2

34 2

5

1

3

2

1 3

1A1 2A1

1V1 2V1

1S1 2S1

Fig. 6.2. Scheme de acţionare cu supapă de evacuare rapidă cu amortizor

Schemele de acţionare din figura 6.2 utilizează supape de evacuare rapidă a aerului cu amortizor pentru cursa de revenire a cilindrului cu simplă acţiune (fig. 6.2.a), respectiv pentru cursa directă a unui cilindru cu dublă acţiune şi frânare la capete de cursă (fig. 6.2.b).

16

a)b)

a) b)

Page 17: Actionari Hidraulice Si Pneumatice

1 1

2

2

1 3

2

1 3

1S2

4 2

5

1

3

14

1V1

1A1

1V2

1S1

1Z1

Fig. 6.3. Acţionarea a unui cilindru cu dublu efect utilizând supapă ŞI50%

50%

4 2

5

1

3

14 12

2

1 3

2

1 3

1V1

1A1

1V2

1V3

1S1 1S2

1Z1

50%

50%

v=0

4 2

5

1

3

14 12

2

1 3

2

1 3

1V1

1A1

1V2

1V3

1S1 1S2

1Z1

50%

50%

v=0

4 2

5

1

3

14 12

2

1 3

2

1 3

1V1

1A1

1V2

1V3

1S1 1S2

1Z1

Fig. 6.4. Schemă de acţionare cu reglarea vitezelor

17

a)

b) c)

Page 18: Actionari Hidraulice Si Pneumatice

Schema din figura 6.3 utilizează un cilindru cu dublu efect şi cu frânare la capetele cursei pentru realizarea unor opriri line la capetele curselor iar pilotarea distribuitorului principal 1V1 este realizată prin supapa 1V1 (element logic ŞI) de distribuitoarele 1S1, 1S2 comandate manual, respective mecanic. Prepararea aerului este realizată de grupul de preparare 1Z1. Pentru a putea funcţiona, la ambele capete ale cursei cilindrului trebuie să fie montate nişte came (limitatori) care să apese pârghia cu rolă a distribuitorului 1S2 astfel încât acest distribuitor să fie pe poziţia trece.

2

12 1

3

50%

4 2

5

1

3

14 12

2

1 3

1A1

1Z1

1V1

1V2

1S1

1Z2

1V3

1S2

2

12 1

3

2

1 3

2

1 3

1S2

4 2

5

1

3

14 12

1A1

1V1

1V2

1S1

1Z1

Fig. 6.5. Scheme de acţionare cu supapă de succesiune

18

a)

b)

Page 19: Actionari Hidraulice Si Pneumatice

În stare de repaus, cilindrul se află în poziţia retras. La o simplă apăsare a butonului distribuitorului 1S1 prin supapa 1V1 este comandată schimbarea poziţiei distribuitorului principal 1V1 şi prin aceasta presurizarea camerei din stânga a cilindrului care începe cursa directă. La capătul cursei directe un limitator atinge rola distribuitorului 1S2, acesta comută iar pe poziţia trece şi permite reluarea cursei în sens invers la o nouă apăsare pe butonul distribuitorului 1S1.

În figura 6.4.a este prezentată schema de acţionare a unui cilindru cu dublă acţiune cu posibilitatea reglării independente a vitezelor de deplasare a cilindrului pneumatic pe cursa directă şi respective pe cursa de revenire. Astfel prin droselul de cale 1V2 se reglează viteza de deplasare a cilindrului pe cursa de destindere iar prin droselul de cale 1V1 pe cursa de retragere. Pentru comanda cilindrului 1A1 se utilizează distribuitorul principal 1V3 comandat pneumatic prin distribuitoarele pilot 1S1 şi 1S2. După cum se poate observa, îşi conservă poziţia comandată de unul ditre piloţi chiar dacă acţiunea acestuia încetează, până când primeşte o nouă comandă de la celălalt distribuitor pilot. Poziţia distribuitorului 1V3 se schimbă în urma unor impulsuri de scurtă durată aplicate succesiv şi alternant de distribuitoarele pilot.

Presurizarea elementelor de legătură ale sistemului (conductele) pentru cursa directă, respectiv pentru cursa de retragere este prezentată în figurile 6.4.b, respectiv 6.4.c (conductele presurizate sunt prezentate mai intens colorate decât cele nepresurizate).

Schemele de acţionare din figura 6.5 permit schimbarea sensului de deplasare a cilindrului la capătul cursei directe utilizând supape de succesiune.

Pentru schema din figura 6.5.a, la apăsarea butonului distribuitorului pilot 1S1, distribuitorul principal 1V2 trece pe poziţia ce permite alimentarea cilindrului prin camera din stânga şi deplasarea tijei acestuia către dreapta (destindere). Supapa de ocolire a droselului de cale 1V1 permite trecerea aerului cu minimă rezistenţă către cilindru, respective permite viteza maximă pe cursa directă. La capătul cursei directe, tija se opreşte şi are loc creşterea presiunii în camera din stânga a cilindrului până la valoarea presiunii de alimentare prin grupul de preparare a aerului. Atunci când presiunea în aval de droselul de cale atinge valoarea prestabilită de comandă a supapei de succesiune (portul 12), aceasta comută şi permite conectarea porturilor 1 şi 2 aplicând astfel un impuls de comandă distribuitorului principal care comută permiţând alimentarea cilindrului prin camera din stânga, respectiv începe cursa de retragere a acestuia. Un neajuns a acestei scheme constă în faptul că nu permite reglarea cursei cilindrului.

Schema de acţionare din figura 6.5.b elimină acest neajuns prin introducerea în circuitul de comandă al supapei de succesiune distribuitorul 1S2 comandat mecanic printr-o camă limitatoare de cursă montată solidar cu tija cilindrului.

1 1

2

13%

2

1

12

3

50%

50%

1S2 1S3

4 2

5

1

3

14 12

2

1 3

2

1 3

1S2

2

1 3

1S3

1A1

1V1 1V2

1V3

1V5

1V4

1S1

1Z1

Fig. 6.6. Schemă de acţionare cu temporizare la cursa de retragere

19

Page 20: Actionari Hidraulice Si Pneumatice

În figura 6.6 este prezentată schema de acţionare cu temporizare la cursa de retragere a cilindrului pneumatic 1A1. Pentru comanda în cursa directă a cilindrului, distribuitorul principal 1V3 este pilotat prin intermediul supapei 1V4 după logica şi de distribuitoarele pilot 1S1 şi 1S2 cu comandă manuală, respectiv mecanică. Pentru comanda temporizată pe cursa de retragere distribuitorul principal este pilotat prin supapa temporizatoare 1V5 de distribuitorul pilot 1S3 cu comandă mecanică. Pentru comanda mecanică distribuitoarelor pilot 1S2 şi 1S3, solidar cu tija cilindrului se montează came limitatoare de cursă.

50%

2S2 2S1

50%

1S3 1S2

4 2

5

1

3

14 12

2

1 3

1S2

2

1 3

2S1

2

1 3

2S2

4 2

5

1

3

14 12

2

1 3

2

1 3

1S3

1A1 2A1

1V1 2V1

1V2 2V2

1S1

0Z1

1S3 2S1 1S2 2S2

4 2

5

1

3

14 12

4 2

5

1

3

14 12

2

1 3

1S2

2

1 3

2S1

4 2

5

1

3

14 12

2

1 3

2

1 3

1S3

2

1 3

2S2

1A1 2A1

1V1 2V1

1S1

1V2

Fig. 6.7. Scheme pentru acţionarea secvenţială a doi cilindri pneumaticiAcţionarea succesivă a doi cilindri cu dublă acţiune se poate realiza cu schemele prezentate în figura 6.7. În figura 6.7.a, cei doi cilindri au circuite distincte de comandă compuse din

20

b)

a)

Page 21: Actionari Hidraulice Si Pneumatice

distribuitorul principal 1V2 şi piloţii acestuia 1S2, 1S3 pentru cilindrul 1A1, respectiv distribuitorul principal 2V2 şi piloţii acestuia 2S1, 2S2 pentru cilindrul 2A1. Comanda de start se dă prin butonul distribuitorului 1S1 inclus în circuitul de comandă al cilindrului 1A1. Camele limitator de cursă sunt solidare cu tijele cilindrilor şi comandă distribuitoarele pilot după cum urmează: distribuitoarele 2S2 şi 2S1 din circuitul cilindrului 2A1 sunt comandate în poziţiile retrasă respectiv destinsă ale cilindrului 1A1; distribuitoarele 1S3 şi 1S2 din circuitul cilindrului 1A1 sunt comandate în poziţiile retrasă respectiv destinsă ale cilindrului 2A1. În stare de repaus ambii cilindrii se află în poziţia retras. Distribuitorul de start 1S1 este cu comandă manuală prin buton de apăsare şi permite conectarea la sursa de presiune a pilotului 1S3.

La apăsarea butonului distribuitorului 1S1 începe cursa directă a cilindrului 1A1. La capătul cursei cilindrului 1A1 este comandat distribuitorul pilot 2S1 care dă startul cursei directe pentru cilindrul 2A1. La capătul cursei cilindrului 2A1 este comandat distribuitorul pilot 2S2 care dă startul cursei de retragere pentru cilindrul 1A1. La finalul cursei de retragere a cilindrului 1A1, distribuitorul pilot 2S2 dă startul cursei de retragere pentru cilindrul 2.

Faţă de schema precedentă, în figura 6.7.b apare în plus un distribuitor 5/2 cu comandă pneumatică ce alimentează succesiv sub presiune cele două conducte ale unei magistrale la care sunt conectaţi prin distribuitorii principali cei doi cilindri. Conform acestei scheme, ordinea de acţionare a cilindrilor este următoarea: start prin distribuitorul 1S1; alimentarea camerei din stânga a cilindrului 1A1 prin distribuitorul principal 1V1, comandat de distribuitorul pilotat 1V2 prin pilotul acestuia 1S3. La capătul cursei directe a tijei cilindrului 1A1 este acţionat distribuitorul pilot 2S1 din circuitul de comanda a distribuitorului principal 2V1 şi este alimentată camera din stânga a cilindrului 2A1 pentru iniţierea cursei directe a pistonului acestuia. La finalul cursei directe a pistonului cilindrului 2A1 este comandat distribuitorul principal 1V2 prin distribuitorul pilot 2S2 şi inversate presiunile pe magistrală (conducta aflată iniţial sub presiune înaltă este adusă la presiunea atmosferică iar cea aflată iniţial la presiunea atmosferică este conectată la sursa de presiune înaltă). Astfel, distribuitorul principal 2V1 comută şi începe cursa de retragere a pistonului cilindrului 2A1. La capătul cursei de retragere a pistonului cilindrului 2A1 este comandat distribuitorul rincipal 1V1 prin pilotul 1S2 şi începe practic cursa de retragere a pistonului cilindrului 1A1.

1S2 1S3 1S4

1 1

2

2

12 1

3

4 2

5

1

3

14 12

4 2

5

1

3

14 12

2

1 3

2

1 3

1S3

2

1 3

1S4

2

1 3

1S2

Fig. 6.8. Acţionare cu supapă de succesiune pentru doi cilindri pneumatici

21

Page 22: Actionari Hidraulice Si Pneumatice

Pentru acţionarea a doi cilindri printr-o schemă cu supapă de succesiune (figura 6.8) succesiunea fazelor este următoarea: la acţionarea manuală a distribuitorului de start, este comandat distribuitorul principal al cilindrului din stânga prin intermediul distribuitorului pilot 1S2 şi începe cursa directă a pistonului acestui cilindru. La capătul cursei directe a cilindrului din stânga este comandat mecanic distribuitorul pilot 1S3 care comută starea distribuitorului principal al cilindrului din dreapta şi începe cursa directă a acestuia. La capătul cursei directe este acţionat distribuitorul 1S4 şi concomitant are loc creşterea presiunii la portul 12 al supapei de succesiune peste valoarea prestabilită, producând conectarea prin supapă a porturilor 1 cu 2. Supapa SAU este conectată la presiune pe ambele porturi de intrare şi transmite prin portul 2 către distribuitoarele principale ale cilindrilor comanda de comutare pe poziţia de retragere simultană a pistoanelor acestora.

1S1 1S2

50%

2S1 2S2

50%

2

1 3

1 12

1 12

44%

2

1

12

3

4 2

5

1

3

14 12

4 2

5

1

3

14 12

2

1 3

2

1 3

1S1

2

1 3

2

1 3

2S1

2

1 3

1S2

2

1 3

2S2

4 2

5

1

3

14 12

1 A 2 A

1 Z 2 Z

1V2 2V2

1V1 2V1

0V3

0V1

0Z4

0V2

0S1 0S2

0Z3

. Fig. 6.9. Acţionare simultană cu elemente logice şi temporizator a doi cilindri pneumatici

Schema de acţionare simultană a doi cilindri pneumatici din figura 6.9 este întrucâtva asemănătoare cu cea prezentată în figura 6.6. Distribuitoarele principale 1V1 şi 2V1 ale celor doi cilindri sunt conectate în parallel la aceeaşi sursă de presiune prin regulatorul de presiune 0Z4 şi comandate simultan prin acelaşi distribuitor pilot 0V3. Pentru cursa directă a cilindrilor, distribuitorul pilot este comandat prin supapa 0V1 (supapă ŞI) de către distribuitorul de start cu comandă manuală 0S1 şi distribuitoarele cu comandă mecanică 1S1 şi 2S1. La capetele curselor directe sunt comandate distribuitoarele 1S2 şi 2S2 montate în serie pe circuitul de comandă al temporiratorului (conectorul 12). Comanda pentru cursa de retragere simultană a cilindrilor este aplicată distribuitorului pilot 0V3 prin supapa 0V2 (supapă SAU) conectată la distribuitorul cu comandă manuală 0S2 şi temporizator.

Temă: Să se explice funcţionarea schemelor de acţionare prezentate în figurile de mai jos.

22

Page 23: Actionari Hidraulice Si Pneumatice

1 12

1S3 1S4

37%

2

1

12

3

46%

2

1 3

2

12 1

3

1 12

2

1 3

2

1 3

1S3

2

1 3

1S4

4 2

5

1

3

14 12

2

1 3

1 A

1 Z

1V2

1V1

0Z4

0V2

0Z5

0Z3

1S1 1S2

0V1

Fig. 6.10

54%

2

1

12

3

1 1

2

1S1 1S2

37%

2

1

12

3

1 12

2

1 3

2

1 3

2

1 3

12

2

1 3

1S2

2

1 3

1S1

4 2

5

1

3

14 12

1A1 1A2

1 V

0V3

0Z3 0Z4

0V2

0V1

0S1 0S2

Fig. 6.11.

23

Page 24: Actionari Hidraulice Si Pneumatice

1S2 1S1 2S

57% 1

2

3

62%

13%

2

1

12

3

1

1

2

1

1

2

1 12

4 2

5

1

3

14 12

4 2

5

1

3

14 12

2

1 3

1S2

4 2

5

1

3

14 12

2

1 3

2

1 3

2S

2

1 3

1S1

1 A 2 A

1V2 2V2

1V1 2V1

0Z5

0Z4

2V3

0V2 0V4

0V3

0V10Z3

0 S

Fig. 6.12.

1S2 1S1 2S57% 1

2

3

62%

13%

2

1

12

3

4 2

5

1

3

14 12

4 2

5

1

3

14 12

2

1 3

1S2

4 2

5

1

3

14 12

2

1 3

1S1

2

1 3

2

1 3

2S

1 A 2 A

1V2 2V2

2V3

1V1 2V1

0Z5

0Z4

0 V

0Z3

0 S

Fig. 6.13.

24

Page 25: Actionari Hidraulice Si Pneumatice

1S2 1S3

2

1 3

1 12

44%

2

1

12

3

1 12

1 12

1 12

60%

50%

4 2

5

1

3

14

4 2

5

1

3

14 12

4 2

5

1

3

14 12

4 2

5

1

3

14 12

2

1 3

2

1 3

1S2

2

1 3

1S3

2

1 3

1 A

1V2 1V3

1V1

1S4

0Z6

0V7

0Z4

0Z50V6

0V5

0V4

0V1

1S1

0Z30V2 0V3

Fig. 6.14.

2S

37%

2

1

12

3

1

1

2

1

1

2

1

1

2

1S3 1S2

60%

55%

4 2

5

1

3

14 12

2

1 3

12

2

1 3

1S3

4 2

5

1

3

14 12

4 2

5

1

3

14 12

2

1 3

2

1 3

2S

2

1 3

1S2

1 A 2 A

1V2 1V32 V

1V1

0V3

0V2

0V1 0V4

0V5

0Z3

1S1

0Z4 0Z5

Fig. 6.15.

25

Page 26: Actionari Hidraulice Si Pneumatice

1S1 1S2 2S1 2S2

1 1

2

1 1

2

1 1

2

1 1

2

1 1

2

1 1

2

30%

2

1

12

3

1 1

2

11

2

1 1

2

4 2

5

1

3

14 12

4 2

5

1

3

14 12

2

1 3

1S1

2

1 3

1S2

2

1 3

2S1

2

1 3

2S2

2

1 3

2

1 3

4 2

5

1

3

14

1 A 2 A

1 V 2 V

3V5 3V6

3V1 3V2 3V3 3V4

0V4

0Z3

0S2

0V2

0V1

0S1

0V3

Fig. 6.16.1S2 1S1 2S

57% 1

2

3

62%

13%

2

1

12

3

1

1

2

4 2

5

1

3

14 12

4 2

5

1

3

14 12

2

1 3

2

1 3

1S1

2

1 3

1S2

2

1 3

2S

1 A 2 A

1V2 2V2

2V3

1V1 2V10Z4 0Z5

0V2

0Z6

0Z3

0 S

Fig. 6.17.

26

Page 27: Actionari Hidraulice Si Pneumatice

7. Simboluri grafice utilizate în schemele de comandă şi acţionare pneumatice

Conversia energiei1 Compresor 2 Pompă de

vacuum

Motoare rotative şi liniare1 Motor cu capacitate

constantă şi două sensuri de rotaţie

7 Cilindru cu dublu effect cu acţiune bilaterală

2 Motor cu capacitate variabilă şi un sens de rotaţie

8 Cilindru telescopic cu simplu efect

3 Motor cu capacitate variabilă şi două sensuri de rotaţie

9 Cilindru telescopic cu dublu efect

4 Motor oscilant 10 Amplificator de presiune pentru acelaşi fluid

5 Cilindru cu dublu efect

11 Amplificator de presiune pentru aer şi lichid

6 Cilindru cu dublu efect cu frânare la ambele capete de cursă

Distribuitoare1 Distribuitor 2/2 normal

închis8 Distribuitor 4/3 cu

racordul P conectat la consumatori (cu centrul flotant)

2 Distribuitor 2/2 normal deschis

9 Distribuitor 4/3 cu centrul închis

3 Distribuitor 3/2 normal închis

10 Distribuitor 4/3 cu centrul ventilat

4 Distribuitor 3/2 normal deschis

11 Distribuitor 4/3 cu racordul P ventilat

5 Distribuitor 4/2 12 Distribuitor 6/3

6 Distribuitor 5/2 13 Distribuitor proporţional cu două poziţii finale

7 Distribuitor 4/3 cu racordul P închis şi consumatorii ventilaţi

14 Distribuitor cu patru căi (reprezentare simplificată)

27

Page 28: Actionari Hidraulice Si Pneumatice

Supape de sens şi derivate1 Supapă de sens fără arc 5 Supapă selectoare

(element logic sau)

2 Supapă de sens cu arc 6 Supapă de evacuare rapidă

3 Supapă de sens pilotată 7 Supapă cu două presiuni (element logic şi)

4 Supapă de sens pilotată

Supape pentru controlul presiunii1 Supapă de

suprapresiune reglabilă4 Supapă secvenţială

reglabilă

2 Supapă regulator de presiune fără evacuare în atmosferă

5 Supapă secvenţială reglabilă

3 Supapă regulator de presiune cu evacuare în atmosferă

Aparate pentru controlul debitului1 Drosel nereglabil 5 Drosel reglabil

acţionat mecanic

2 Drosel reglabil 6 Drosel reglabil acţionat mecanic

3 Drosel reglabil acţionat manual

7 Drosel reglabil cu supapă de ocolire

4 Drosel reglabil acţionat manual

8 Diafragmă

Senzori de proximitate1 Senzor cu reflexie 4 Duză cu reacţie de

presiune

2 Duză, emiţător pentru bariera de aer

5 Sensor pneumatic acţionat de magnet permanent

3 Duză, receptor pentru bariera de aer, cu sursă de alimentare

6 Sensor cu barieră de aer

28

Page 29: Actionari Hidraulice Si Pneumatice

Convertoare de semnal1 Electro-pneumatic 3 Pneumo-electric

2 Pneumo-electric (nestandardizat)

Amplificatoare1 Amplificator 3 Distribuitor 3/2 cu

amplificator

2 Amplificator de debit

Echipamente auxiliare1 Conexiune de conducte 11 Amortizor de zgomot

2 Suprapunere de conducte 12 Rezervor de aer

3 Punct de evacuare (ventilare) pe conductă

13 Filtru

4 Punct de evacuare (ventilare) pe aparat, fără conexiune

14 Collector de apă cu drenare manuală

5 Punct de evacuare (ventilare) pe aparat, cu conexiune

15 Collector de apă cu drenare automată

6 Punct de conectare închis 16 Filtru cu drenare automată

7 Cuplă rapidă cu supapă de sens, cuplată

17 Uscător

8 Cuplă rapidă fără supapă de sens, cuplată

18 Ungător

9 Cuplă rapidă fără supapă de sens, decuplată

19 Unitate de preparare a aerului comprimat (simbol simplificat)

10 Cuplă rapidă cu supapă de sens, decuplată

20 Răcitor

Comenzi manuale1 Comandă manuală

(simbol general)4 Buton de tragere şi

apăsare2 Buton de apăsare 5 pârghie

3 Buton de tragere 6 Pedală

29

Page 30: Actionari Hidraulice Si Pneumatice

Comenzi mecanice1 Plunjer 4 Rolă articulată

2 Arc 5 Element sesizor (nestandardizat)

3 Rolă

Comenzi electrice1 Solenoid cu o înfăşurare 3 Motor electric cu rotaţie

continuă

2 Solenoid cu două înfăşurări

Comenzi pneumatice1 Directă prin

presiune6 Comandă indirectă

(pilotată)2 Directă prin

anularea presiunii

7 Comandă indirectă (pilotată) prin anularea presiunii

3 Cu presiune diferenţială

8 Comandă prin amplificator

4 Comandă şi centrare cu presiune

9 Comandă prin amplificator, indirectă

5 Comandă cu presiune şi centrare cu arcuri

10 Comandă alternativă

Comenzi combinate1 Comandă electrică cu pilot

pneumatic3 Comandă electrică sau manuală

cu arc de revenire

2 Comandă electrică sau pneumatică

4 Comandă generală (explicarea simbolului se face separat)

Bibliografie[1] Mazilu, I., Marin, V., Sisteme hidraulice automate. Editura Academiei R.S.R., Bucureşti, 1982.[2] Vasiliu, N., Vasiliu, D., Catană, I., Theodorescu, C., Servomecanisme hidraulice şi pneumatice. vol.I (Litografiat). Universitatea "Politehnica" din Bucureşti, 1992.[3] Vasiliu, D., Vasiliu, N., Acţionări şi comenzi hidropneumatice în energetică. (Litografiat). Universitatea "Politehnica" din Bucureşti, 1993. [4] Merrit, H.E., Hydraulic Control Systems. John Wiley and Sons Inc., New York, London, Sydney, 1967.[5] Landau, I.D., System Identification and Control Design. Prentice-Hall, 1990.[6] Lewis, E.E., Stern, H., Design of Hydraulic Control Systems. Mc Graw Hill Book Company, New York, 1962.[7] Ciupe V., Maniu I., Flow Control Capabilities of a Standard Pneumatic Valve, The 18th International DAAAM Symposium, 24-27 october 2007, Zadar, Croatia[8] Dolga V., Maniu I., Sisteme de acționare, Ed. Orizonturi Universitare, Timișoara 2003[9] Festo Didactic GMBH & Co, Pneumatics, Workbook, Basic level, 2002[10] Festo Didactic GMBH & Co, TP101 Transparency set, 2000[11] Festo Didactic GMBH & Co, FluidSim 4 Pneumatics, User Guide, 2007

30