Capitolul 1

Utilizarea aerului comprimat in automatizarea proceselor tehnologice

1.1 Introducere

.Compozitia aerului din atmosfera terestra este: ~ 78% azot, ~ 21% oxigen si, in proportie

de ~ 1% un amestec format din hidrogen, gaz carbonic si alte gaze rare.

Presiunea constituie prima marime fundamentala a pneumaticii. Ea se exprima in practica

industriala curenta in bar si este rezultatul unei forte, exprimata in daN, aplicata pe o suprafata,

exprimata in cm2.

1 bar = = 105 Pa

Se mai utilizeaza ca unitate de masurare a presiunii pascalul (Pa)

1Pa =

In cazul pneumaticii, fluidul de lucru utilizat este aerul comprimat. Acesta este in mod natural

luat din atmosfera si redus in volum prin comprimare.

Aerul comprimat astfel definit este un fluid perfect elastic si anume:

moleculele sale nu opun nici o rezistenta la deplasarea unora in raport cu altele, fenomen

numit fluiditate ;

mentinut intr-o recipient inchis, el exercita asupra toturor elementelor peretilor care

limiteaza acest recipient o anumita presiune, fenomen numit elasticitate;

se preteaza la toate schimbarile de volume suferite, fenomen numit compresibilitate.

Debitul, este impreuna cu presiunea, o alta marime fundamentala in pneumatica. El

reprezinta cantitatea de aer comprimat care se scurge sau traverseaza o sectiune in unitatea de

timp.

Debitul se exprima in l /s, l /min, m3/min sau m3/h in conditii atmosferice normale de referinta

(simbol ANR) : 20°C, 65% umiditate relativa, 1013 mbar, conform normelor NFE 48100 si ISO

R554, R558.

1

1.2 Avantajele aerului comprimat

Cantitate: aerul este disponibil peste tot el fiind in cantitate nelimitata.

Transport : aerul comprimat poate fi usor transportat prin canalizari, la mari distante.

Stocaj: nu este necesara utilizarea in permanenta a compresoarelor. Aerul comprimat poate fi

stocat in rezervoare si poate fi transportat in recipienti cum sunt buteliile.

Temperatura: aerul comprimat este insensibil la variatiile de temperatura; el isi pastreaza intreaga

sa fiabilitate si la temperaturi extreme.

Antiexplozbil : nu exista nici un risc de explozii sau de incendii cu aerul comprimat. Este, deci,

inutil de a prevedea masuri de protectie a instalatiei.

Curatenie : aerul comprimat este curat; de asemenea, in cazul scurgerilor din instalatii nu exista

riscul de poluare. Aceasta caracteristica este indispensabila in industrii cum sunt industria

alimentara, industria textila, etc.

Constructia de echipamente : conceptia diferitelor echipamente de lucru cu aer comprimat este

simpla, dar costisitoare.

Viteza : aerul comprimat este un fluid de lucru care se scurge rapid, ceea ce permite viteze foarte

ridicate. Viteza de lucru a cilindrilor pneumatici se situeaza intre 1 si 2 m/s.

Reglaje : vitezele si fortele dezvoltate de echipamentele de lucru cu aer comprimat sunt reglabile

in mod progresiv.

Supraincarcare : uneltele si echipamentele cu aer comprimat sunt utilzabile pana la oprirea lor

completa, deci fara nici un risc de supraincarcare.

1.3 Dezavantajele aerului comprimat

Preparare: aerul comprimat trebuie preparat; nici un fel de impuritati sau umiditate nu sunt

admise (uzura componentelor).

Compresibilitate : aerul comprimat nu permite atingerea unor viteze (a pistonului) regulate si

constante.

Forta dezvoltata : presiunea de lucru normala admisibila este de 6 - 7 bar, forta dezvoltata

limitandu-se la 20.000 - 30.000 N, in functie de cursa si viteza.

2

Evacuare aer: evacuarea aerului este zgomotoasa, dar cu ajutorul amortizoarelor de zgomot

aceste probleme sunt astazi rezolvate in parte.

Cost: aerul comprimat este o energie relativ scumpa, dar acest cost ridicat compenseaza prin

buna functionare si prin randamentul ridicat al echipamentelor (cadenta ridicata).

Aerul comprimat se utilizeaza in instalatiile de automatizare in aplicatii ca:

- ambalare;- alimentare;- masurare, dozare; contorizare;- blocare, inchidere;- actionarea elementelor de executie;- inchiderea si deschiderea usilor;

- transfer de materiale;- rotirea si inversarea pieselor;- sortarea pieselor;- stivuirea pieselor;- marcare sau tiparire a pieselor;

In Fig.1.1 se prezinta aplicatii ale utilizarii aerului comprimat.

a)

b)

Fig.1.1 Utilizari ale aerului comprimat: a) punct de schmbare a directiei de alimentare cu piese; b) tairea pneumatica a

hartiei.

3

1.4 Tratarea aerului comprimat

Asa cum se stie, aerul atmosferic transporta fie pulbere, fie umiditate. Dupa comprimare,

umiditatea condenseaza in postul refrigerant si in rezervor. Totusi, o mica parte va fi transportata si

mai departe. Pe langa umiditate mai raman si particile fine de ulei carbonizat, de rugina de pe

conducte si alte materiale straine. Toate acestea sunt daunatoare echipamentului pneumatic, marind

uzura garniturilor, al componentelor, ingrosarea etansarilor, coroziunea si blocarea supapelor.

Pentru evacuarea acestor materiale contaminate, aerul trebuie sa fie curatat pana la punctul

de utilizare. Tratamentul aerului mai include reglarea presiunii si, daca este cazul, ungerea.

Buna funcţionare a unei sistem pneumatic este asigurată numai în condiţia pregătirii

corespunzătoare a aerului comprimat înainte de a-l introduce în circuit. Pentru aceasta, aerul

comprimat furnizat de compresor la cca. 4...6 bari trebuie supus unui proces de purificare pentru a se

elimina impurităţile, iar pentru buna funcţionare a  instalaţiei de acţionare, i se va mări capacitatea

de ungere prin pulverizarea în masa sa a unor particule de ulei. Totodată se va regla atent valoarea

presiunii de lucru, necesară în instalaţia de acţionare, în vederea atingerii parametrilor ceruţi. Toate

aceste operaţii, efectuate cu elemente specifice, constituie procesul de preparare a aerului.

Pentru efectuarea operaţiilor de mai sus, se asamblează în sensul de curgere a aerului, în

ordine: un filtru, un regulator de presiune şi un ungător cu ceaţă de ulei. Aceste elemente

formează un tot unitar cunoscut sub denumirea de staţie de preparare a aerului comprimat

In Fig. 1.2 se arata o schema a unei statii de preparare a aeruluii comprimat.

Fig.1.2 Schema unei statii de preparare a aerului comprimat.

4

Compresor

Rezervor Rezervor intermediar

Consumator

Condensator

Rezervor intermediar

Condensator

Centrala de producere a aerului comprimat are urmatoarele functiuni :

Aspirarea aerului la presiunea atmosferica, epurare si filtrare ;

Admisia acestui aer in primul etaj, apoi trecerea lui in al doilea etaj pentru atingerea presiunii

dorite in retea de 6 – 7 bari.

Aerul sub presiune este racit si uscat, apoi este trimis intr-un rezervor. De la rezervor, prin

conducte, aerul este distribuit in diferite instalatii.

Dimensiunile conductelor de aer comprimat sunt definite de numarul de consumatori.

1.4.1 Filtrarea

Aerul comprimat este adus la locul de utilizare printr-o retea de disitributie, constituita in

general din conducte de otel. O cantitatea de vapori de apa existenta in aerul comprimat se

transforma in apa prin condensare. Aceasta apa se amesteca cu particulele solide rezultate prin

coroziune sau datorate sudurii, formand un amestec periculos pentru componentele pneumatice

daca nu sunt eliminate la intrarea aerului comprimat in instalatia masinii.

Aceasta functie de purificare a aerului este asigurata de filtrul de aer. În Fig.1.3 este

prezentată o astfel de unitate în componenţa căreia intră: un filtru de aer, un regulator de presiune,

prevăzut cu manometrul 4 şi un ungător  de aer cu ceaţă de ulei.

a)

b)

Fig. 1.3 Unitate de preparare a aerului comprimat :a) A - filtru ; B - regulator de presiune; C – ungator ; b) simbolizare..

5

A

B

C

Construcţia unui filtru care elimină impurităţile mai mari de 3 μm, cât şi condensul, este

redată în Fig.1.4. Aerul este introdus prin orificiul I, apoi printr-un canal îngust intră în filtru, unde

filtrarea se face în două etape:

 - filtrarea prin centrifugare, produsă de o rampă elicoidală (12), care prin lovirea aerului de

pereţii paharului (4), produce decantarea apei şi a particulelor solide în partea de jos a acestuia.

Sub acţiunea forţei centrifuge şi datorită răcirii aerului ca urmare a destinderii lui în zona de

deasupra deflectorului superior (6), se produce condensarea particulelor foarte fine de apă, care

antrenează şi microparticulele rămase în suspensie care cad pe deflectorul inferior (14), de unde

ajung în partea inferioară a paharului transparent (4) formând împreună cu apa condensată reziduul

(3);

- filtrarea fină, care se realizează cu ajutorul unui cartuş filtrant (13), format din straturi de

materiale sinterizate, care reţine particulele foarte fine de impurităţi. Aerul astfel filtrat iese prin

orificiul E. După o perioadă de folosinţă cartuşul filtrant trebuie înlocuit deoarece căderea de

presiune pe filtru devine mult prea mare şi randamentul instalaţiei scade.

a)

b)

6

Fig.1.4 Filtru de aer: a) sectiune ; b) simbolizare.

          Nivelul condensului din pahar nu trebuie să depăşească limita maximă, de aceea paharul este

prevăzut în partea de jos cu un robinet de golire (2).

          Montarea filtrelor în instalaţie se face întotdeauna în poziţie verticală, adică cu paharul în

jos.

1.4.2 Reglarea presiunii

Aerul comprimat trebuie dupa aceea mentinut la o presiune constanta, deoarece exista

fluctuatii pe retea si variatii datorate consumatorilor din retea. Astfel reglarea automata a presiunii

de lucru se va face cu ajutorul regulatorului de presiune.

Reglarea presiunii optime este absolut necesară, deoarece de valorile acestui reglaj depinde

fiabilitatea elementelor ce compun instalaţia. Creşterea presiunii peste valoarea optimă conduce la

uzura rapidă a elementelor de acţionare, iar scăderea presiunii sub aceste valori determină

ineficienţa instalaţiei.

          Regulatorul de presiune este o supapă normal deschisă cu o cameră interioară, care are un

dublu rol: reducerea presiunii aerului comprimat până la o valoare optimă şi menţinerea acestei

valori cât mai constantă. Cel mai des întâlnit regulator este cel cu membrană, prezentat în Fig.1.5.

Are o construcţie relativ simplă ce constă dintr-un corp (7) asamblat prin şuruburi cu

capacul (1). Între cele două piese se fixează ansamblul de comparare compus din membrana

elastică (9), executată din cauciuc cu inserţie textilă, discul (3) şi talerul (2). Arcul (10) este

pretensionat între talerele (2) şi (11) de şurubul (12).

Aerul pătruns în regulator prin orificiul I, la presiunea pi, va trece spre ieşirea E prin

droselul format de organul de reglare în formă de taler (6). Poziţia talerului (6) este determinată de

poziţia membranei (9) pe care o urmăreşte prin intermediul tijei (4), datorită forţei din arcul (10).

Din echilibrul forţelor provenite din presiunea aerului ajuns prin orificiul (8), care acţionează

asupra talerului (3) şi membranei (9), a forţelor provenite din arcurile (5) şi (10) şi a forţei elastice a

membranei (9), se realizează o fantă f de trecere a aerului, între talerul (6) şi scaunul lui, spre

conducta de ieşire E, la presiunea pe.

7

a)

b)

Fig.1.5 Regulator de presiune: a) sectiune; b) simbolizare.

Fanta f joacă rolul unui drosel autoreglabil, prin care se limitează valoarea presiunii din

conducta de ieşire. Valoarea presiunii de ieşire se stabileşte în funcţie de forţa din resortul (10),

reglată manual de către şurubul (12), prin care se variază fanta de droselare F. Menţinerea constantă

a presiunii de ieşire se realizează automat prin forţele care acţionează asupra membranei.

Dacă presiunea de ieşire creşte, creşte şi presiunea care acţionează asupra membranei, iar

sub acţiunea forţei din resortul (5), membrana şi talerul coboară închizând fanta f. Astfel se măreşte

căderea de presiune pe fantă şi presiunea la ieşire scade până la valoarea reglată. Valoarea presiunii

de ieşire se va citi la un manometru, asamblat direct în corpul regulatorului. Având în vedere

modul de reglare a presiunii, prin intermediul ansamblului de comparare, regulatorelor de

presiune li se mai spune şi balanţe de presiune.

8

                   Alegerea unui regulator de presiune se face pe baza debitului necesar reglat în

instalaţia de acţionare proiectată. Diametrul nominal sau mărimea racordurilor este o

caracteristică care se determină cu relaţia:

Dcalc=2 [m]                                                            (1.1)

                           

în care: Qnec - debitul de aer comprimat ce tranzitează regulatorul [m3/s];

             w - viteza aerului, se acceptă w=6 m/s;

          Alegerea se face în condiţia Dn Dcalc, unde Dn este diametrul nominal al regulatorului ales din

catalogul producătorului.

1.4.3 Ungerea

Ultima etapa in tratarea aerului la intrarea intr-o masina, ungerea, permite efectuarea ungerii

unor piese mobile ale componentelor pneumatice pentru a le asigura o mai mare longevitate.

Aparatul care realizeaza aceasta functie de ungere este ungatorul. Aerul comprimat care a

fost filtrat şi uscat, nu are capacitate de ungere şi din acest motiv este necesară dispersarea în masa

sa a unor particule de ulei cu dimensiuni de cca.5 μm şi chiar mai mici. Aceste particule asigură

ungerea elementelor componente ale instalaţiei de acţionare. Pulverizarea particulelor se realizează

cu ajutorul ungătoarelor, cunoscute sub denumirea de ungătoare cu ceaţă de ulei.

           Instalaţiile moderne de acţionare pneumatică nu au nevoie de ungătoare deoarece elementele

componente sunt livrate unse cu lubrifianţi care îşi fac serviciul pe toată durata de funcţionare.

          Cu toate acestea, sunt instalaţii care necesită lubrifierea aerului deoarece au componente ce nu

pot fi unse pe viaţă.

          Toate ungătoarele se bazează pe acelaşi principiu de funcţionare, şi anume: creerea unei

căderi de presiune prin trecerea curentului de aer, ce urmează a fi îmbogăţit în ulei, printr-o

porţiune de diametru mai mic (Fig.1.6).

9

a)

b)

Fig.1.6 Ungător cu ceaţă de ulei: a) sectiune; b) simbolizare.

          Aerul pătrunde în ungător prin orificiul I şi suferă o primă accelerare ca urmare a spaţiului

îngust prin care trebuie să treacă între corpul (9) şi piesa specială (10), prevăzută cu o porţiune

eliptică. Această piesă se poate roti în jurul axei verticale şi astfel să varieze secţiunea de trecere,

ceea ce are drept consecinţă creşterea sau scăderea vitezei de curgere a aerului (secţiunea B-B).

          Totodată piesa (10) este prevăzută cu un canal radial, oblic faţă de axa verticală, care este în

comunicare cu orificiul de intrare şi prin care circulă o mică parte din aerul comprimat şi care suferă

o nouă accelerare în spaţiul îngust  creat între piesa (10) şi diuza (11) şi de aici prin orificiile radiale

ale piesei (12), pătrunde în partea superioară a paharului (1). Ca urmare a depresiunii ce se produce,

prin orificiul central al piesei (11) se extrage ulei din rezervorul secundar aflat sub capacul (7).

10

Totodată, aceeaşi depresiune determină absorbţia uleiului din pahar prin tubul imersat (13), supapa

de sens unic (8) şi tubul (6). Uleiul preluat din rezervorul secundar, este pulverizat în jetul de aer şi

pătrunde sub formă de ceaţă în perna de aer aflată deasupra uleiului din pahar. Particulele mai

mari de ulei se precipită datorită destinderii şi numai aerul cu microparticule este antrenat în jetul de

aer ce provine din circuitul principal spre orificiul de ieşire E.

          Prin manevrarea droselului (4), aflat în corpul (9), se reglează presiunea în rezervorul

secundar aflat sub capacul (7), care are efect asupra debitului de ulei. La închiderea droselului (4),

debitul de ulei este la maxim, iar la deschiderea completă, debitul este nul.

Pentru o bună funcţionare a ungătoarelor se recomandă ca: ungătoarele să funcţioneze în

poziţie verticală; nivelul de instalare să fie superior elementelor pe care le deserveşte; locul de

montaj să fie vizibil şi uşor accesibil în vederea umplerii cu ulei şi a efectuării reglajelor; trebuie ca

la montaj să fie respectat sensul de curgere indicat de fabricant.

1.5 Notarea aparatelor pneumatice in circuite

In practica se utilizeaza doua moduri de notare a aparatelor pneumatice in circuite :

notarea literala si notarea numerica. In Tabelul 1.1 se prezinta cateva notatii mai des intalnite.

Tabelul 1.1 Notarea aparatelor pneumatice in circuite.

0Z1, 0Z2, etc. Elemente ce apartin alimentarii cu energie

1A, 2A, etc. Elemente de executie

1V1, 1V2, etc. Elemente de comanda

1S1, 1S2, Comutatoare activate la capetele cursei de retragere si avansare a pistonului cilindrului pneumatic

1A.

2S1, 2S2, Comutatoare activate la capetele cursei de retragere si avansare a pistonului cilindrului pneumatic

2A.

Pentru distribuitoare se folosesc notatii care sunt prezentate in Tabelul 1.2

11

Tabelul 1.2 Notarea racordurilor pentru distribuitoare.

Linii de lucru

Notatie numerica

(ISO 5599-3)

Notatie literala Functia racordului

1 P Orificiu de conectare la presiune p

2, 4 A, B Orificii de conectare la consumatori

3. 5 R, S Orificii de evacuare

Linii de pilotare

10 Z Orificiu de resetare

12 Y, Z Orificiu de pilotare pentru A

14 Z Orificiu de pilotare pentru B

81, 91 Pz Orificii de comanda auxiliare

In paginile urmatoare sunt prezentate simbolurile principalelor tipuri de aparate

pneumatice, precum si a celor mai cunoscute moduri de actionare (comanda) a acestora.

CONVERSIA ENERGIEI

1 COMPRESOR

2 POMPA VACUUM

MOTOARE ROTATIVE SI LINIARE

1 MOTOR CU CAPACITATE CONSTANTA SI DOUASENSURI DE ROTATIE

2 MOTOR CU CAPACITATE VARIABILASI UN SENS DE ROTATIE

3 MOTOR CU CAPACITATE VARIABILASI DOUA SENSURI DE ROTATIE

12

4 MOTOR OSCILANT

5 CILINDRU CU DUBLU EFECT

6 CILINDRU CU DUBLU EFECTCU FRINARE LA AMBELE CAPETE DE CURSA

7 CILINDRU CU DUBLU EFECTCU DOUA TIJE

8 CILINDRU TELESCOPIC CU SIMPLU EFECT

9 CILINDRU TELESCOPIC CU DUBLU EFECT

10 AMPLIFICATOR DE PRESIUNE PENTRU ACELASI FLUID

11 AMPLIFICATOR DE PRESIUNE PENTRU AER SI LICHID

DISTRIBUITOARE1 DISTRIBUITOR 2/2 NORMAL DESCHIS

2 DISTRIBUITOR 2/2 NORMAL INCHIS

3 DISTRIBUITOR 3/2 NORMAL DESCHIS

13

4 DISTRIBUITOR 4/2

5 DISTRIBUITOR 5/2

67

DISTRIBUITOR 4/3 CU RACORDUL P INCHIS SICONSUMATORII VENTILATI

8 DISTRIBUITOR 4/3 CU RACORDUL P CONECTAT LACONSUMATORI. (CU CENTRUL FLOTANT)

9 DISTRIBUITOR 4/3 CU CENTRUL INCHIS

10 DISTRIBUITOR 4/3 CU CENTRUL VENTILAT

11 DISTRIBUITOR 4/3 CU RACORDUL P VENTILAT

12 DISTRIBUITOR 6/3

13 DISTRIBUITOR PROPORTIONAL CUDOUA POZITII FINALE

14 DISTRIBUITOR, REPREZENTARE SIMPLIFICATA. INEXEMPLU, CU PATRU CAI

14

SUPAPE DE SENS SI DERIVATE1 SUPAPA DE SENS FARA ARC

2 SUPAPA DE SENS CU ARC

3 SUPAPA DE SENS PILOTATA

4 SUPAPA DE SENS PILOTATA

5 SUPAPA SELECTOARE.(ELEMENT LOGIC SAU )

6 SUPAPA DE EVACUARE RAPIDA

7 SUPAPA CU DOUA PRESIUNI.(ELEMENT LOGIC SI )

SUPAPE PENTRU CONTROLUL PRESIUNII1 SUPAPA DE SUPRAPRESIUNE,

REGLABILA

15

2 SUPAPA REGULATOR DE PRESIUNE, FARAEVACUARE IN ATMOSFERA

3 SUPAPA REGULATOR DE PRESIUNE, CUEVACUARE IN ATMOSFERA

4 SUPAPA SECVENTIALA REGLABILA

5 SUPAPA SECVENTIALA REGLABILA

APARATE PENTRU CONTROLUL DEBITULUI1 DROSEL NEREGLABIL

2 DROSEL REGLABIL

3 DROSEL REGLABIL ACTIONAT MANUAL

4 DROSEL REGLABIL ACTIONAT MANUAL

5 DROSEL REGLABIL ACTIONAT MECANIC

16

6 DROSEL REGLABIL ACTIONAT MECANIC

7 DROSEL REGLABIL CU SUPAPA DE OCOLIRE

8 DIAFRAGMA

TRANSMISIA ENERGIEI1 SURSA DE PRESIUNE

2 SURSA DE PRESIUNE

3 LINIE (CIRCUIT ) DE LUCRU

4 LINIE (CIRCUIT ) DE COMANDA

5 LINIE (CIRCUIT ) DE VENTILARE

6 CONDUCTA FLEXIBILA

7 LINIE (CIRCUIT ) PENTRU ENERGIE ELECTRICA

1 CONEXIUNE DE CONDUCTE

2 SUPRAPUNERE DE CONDUCTE

3 PUNCT DE EVACUARE (VENTILARE)PE CONDUCTA

17

4 PUNCT DE EVACUARE (VENTILARE)PE APARAT, FARA CONEXIUNE

5 PUNCT DE EVACUARE (VENTILARE)PE APARAT, CU CONEXIUNE

6 PUNCT DE CONECTARE, INCHIS

7 CUPLA RAPIDA CU SUPAPA DE SENS, CUPLATA

8 CUPLA RAPIDA FARA SUPAPA DE SENS,CUPLATA

9 CUPLA RAPIDA FARA SUPAPA DE SENS,DECUPLATA

10 CUPLA RAPIDA CU SUPAPA DE SENS,DECUPLATA

11 CONECTARE LA ROTATIE INTR-UN SENS

12 CONECTARE LA ROTATIE IN AMBELE SENSURI

13 AMORTIZOR DE ZGOMOT

14 REZERVOR DE AER

15 FILTRU

16 COLECTOR DE APA CU DRENARE MANUALA

18

17 COLECTOR DE APA CU DRENARE AUTOMATA

18 FILTRU CU DRENARE AUTOMATA

19 USCATOR

20 UNGATOR

21 UNITATE DE PREPARARE A AERULUI COMPRIMAT(SIMBOL SIMPLIFICAT)

22 RACITOR

MECANISME DE COMANDA (COMPONENTE MECANICE)1 ARBORE, ROTATIE INTR-UN SINGUR

SENS

2 ARBORE, ROTATIE IN AMBELE SENSURI

3 RETINERE PE POZITIE

19

4 DISPOZITIV DE BLOCARE

5 DISPOZITIV DE CENTRARE

6 ARTICULATIE CILINDRICA SIMPLA

7 ARTICULATIE CILINDRICA CU PIRGHIE

8 ARTICULATIE CU REAZEM FIX

METODE DE COMANDA MANUALA1 COMANDA MANUALA, SIMBOL

GENERAL

2 BUTON DE APASARE

3 BUTON DE TRAGERE

4 BUTON DE TRAGERE SI APASARE

5 PIRGHIE

6 PEDALA

20

COMENZI MECANICE1 PLUNJER

2 ARC

3 ROLA

4 ROLA ARTICULATA

5 ELEMENT SESIZOR (NESTANDARDIZAT)

COMENZI ELECTRICE1 SOLENOID CU O INFASURARE

2 SOLENOID CU DOUA INFASURARI

3 MOTOR ELECTRIC CU ROTATIE CONTINUA

COMANDA PNEUMATICA1 DIRECTA CU PRESIUNE

2 DIRECTA PRIN ANULAREA PRESIUNII

3 CU PRESIUNE DIFERENTIALA

4 COMANDA SI CENTRARE CU PRESIUNE

5 COMANDA CU PRESIUNE SI CENTRARE CU ARCURI

21

6 COMANDA INDIRECTA (PILOTATA)

7 COMANDA INDIRECTA (PILOTATA) PRIN ANULAREAPRESIUNII

8 COMANDA PRIN AMPLIFICATOR

9 COMANDA PRIN AMPLIFICATOR, INDIRECTA

10COMANDA ALTERNATIVA

COMENZI COMBINATE1 COMANDA ELECTRICA, CU PILOT

PNEUMATIC

2 COMANDA ELECTRICA SAU PNEUMATICA

3 COMANDA ELECTRICA SAU MANUALA CUARC DE REVENIRE

4GENERALA: EXPLICAREA SIMBOLULUI SEFACE SEPARAT (IN SUBSOLUL PAGINII)

22

ALTE ECHIPAMENTE1 INSTRUMENT PENTRU MASURAREA

PRESIUNII

2 INSTRUMENT PENTRU MASURAREAPRESIUNII DIFERENTIALE

3 INDICATOR DE PRESIUNE

4 INSTRUMENT PENTRU MASURAREATEMPERATURII

5 INSTRUMENT PENTRU MASURAREADEBITULUI

6 INSTRUMENT PENTRU MASURAREAVOLUMELOR

7 COMUTATOR DE PRESIUNE, REGLABIL

SENZORI DE PROXIMITATE

23

1 SENZOR CU REFLEXIE

2 DIUZA, EMITATOR PENTRU BARIERA DE AER

3 DIUZA, RECEPTOR PENTRU BARIERA DEAER, CU SURSA DE ALIMENNTARE

4 DIUZA CU REACTIE DE PRESIUNE

5 SENZOR PNEUMATIC ACTIONAT DE MAGNETPERMANENT

6 SENZOR CU BARIERA DE AER

7 SENZOR ELECTRIC ACTIONAT DE MAGNETPERMANENT

AMPLIFICATOARE

24

1 AMPLIFICATOR

2 AMPLIFICATOR DE DEBIT

3 DISTRIBUITOR 3/2 CU AMPLIFICATOR

CONVERTOARE DE SEMNAL

1 ELECTRO-PNEUMATIC

2 PNEUMO-ELECTRIC (NESTANDARDIZAT)

3 PNEUMO-ELECTRIC

CONTOARE

1 NUMARATOR DE IMPULSURI CU RESET

25

PNEUMATIC SAU ELECTRIC2 NUMARATOR DE IMPULSURI CU

SCADERE

3 NUMARATOR DE IMPULSURI CUADUNARE SI SCADERE

4 NUMARATOR DE IMPULSURI CUADUNARE

MISCARI

1 MISCARE IN LINIE DREAPTA, IN DIRECTIA SAGETII

2 MISCARE IN LINIE DREAPTA, IN AMBELE DIRECTII

3 MISCARE IN LINIE DREAPTA, IN DIRECTIA SAGETII,LIMITATA

4 MISCARE IN LINIE DREAPTA, IN DIRECTIA SAGETII,LIMITATA, O SINGURA RECIPROCITATE

5 MISCARE IN LINIE DREAPTA, IN DIRECTIA SAGETII,LIMITATA, CONTINUA RECIPROCITATE

6 ROTATIE IN AMBELE SENSURI

7 ROTATIE INTR-UN SENS, LIMITATA

26

8 ROTATIE INTR-UN SENS

9 ROTATIE-CICLU CONTINUU

10 ROTATIE-UN SINGUR CICLU

11 ROTATII PE MINUT (FRECVENTA)

SIMBOLURI GENERALE

1 MANOMETRU (DIN 2481)

2 INSTRUMENT ELECTRIC (DIN 40716)

ELEMENTE DE COMANDA, LINII DE SEMNALIZARE SIOPERATII LOGICE PENTRU REPREZENTAREA

DIAGRAMELOR DE MISCARE1 PORNIRE ON

27

2 OPRIRE OFF

3 PORNIRE /OPRIRE ( ON / OFF)

4 PORNIRE AUTOMATA

5 STAREA DE COMUTARE SE MENTINE CIT TIMPBUTONUL ESTE APASAT

6 OPRIRE DE URGENTA (CULOARE ROSIE)

7 COMUTATOR DE CAPAT DE CURSA

8 COMUTATOR DE PRESIUNE

28

9 ELEMENT DE TIMP (TEMPORIZATOR)

10 CONDITIA SI

11 CONDITIA SAU

12 CONDITIA NU

13 RAMIFICARE

14 VINE DE LA O ALTA MASINA

15 MERGE LA O ALTA MASINA

1.6 Structura unei scheme pneumatice

29

Comanda executiei Elemente de executieCilindri pneumatici

MotoareIndicatori vizuali

Semnal de iesire Elemente de comandaDistribuitoare pneumatice

Semnal de procesare Elemente de procesareDistribuitoare pneumatice

Valve de sens unicValve de control a presiunii

TemporizatoareSemnal de intrare Elemente de intrare

Butoane de apasareValve cu rola

Comutatoare de proximitateBariere de aer

Alimentare cu aer comprimat Elemente de alimentare cu aer comprimat

CompresoareRezervoare

Regulatoare de presiune

Schema pneumatica este reprezentarea grafica a instalatiei pneumatice care echipeaza o

masina oarecare si are rolul de a facilita intelegerea functionarii masinii, in primul rand din punct

de vedere pneumatic.

Aparatele pneumatice si conexiunile dintre ele, precum si functiile pe care acestea le

indeplinesc sunt redate prin simboluri si notatii specifice, cuprinse si descrise in norme unanim

acceptate, numite standarde.

Schema pneumatica poate fi privita ca o structura formata din 5 niveluri (Fig.1.7), fiecare

etaj continand o anumita categorie de elemente pneumatice. Toate elementele din schema sunt

interconectate astfel incat sa realizeze functiile cerute de utilizator.

1 – Elementele care asigura alimentarea instalatiei cu energie pneumatica la parametri ceruti de

sistem: presiune, debit, filtare, ungere.

30

2 – Elementele de comanda, care permit dialogul om – masina: comenzi de pornire-oprire,

selectare pentru diferite functii sau moduri de lucru, etc. De obicei, toate aceste elemente sunt

grupate intr-un panou (tablou) de comanda, separat sau alipit instalatiei.

3 – Elementele de procesare: sunt echipamentele care asigura procesarea - interpretarea si

distribuirea - semnalelor primite in instalatie, atat a celor de comanda provenite de la tabloul de

comanda, cat si a celor de reactie, care sunt de obicei semnale ce ofera informatii despre starea

masinii si/sau a procesului tehnologic desfasurat.

Elementele de procesare prelucreaza toate aceste semnale fie unitar, fie in anumite combinatii,

realizand diferite functii logice: DA, NU, SI, SAU, NON SI, temporizare, memorie, etc.

4 – Elementele de comanda finala: sunt echipamente de distributie a energiei pneumatice si

reprezinta etajul din care semnalele de comanda sunt injectate direct elementelor de executie:

motoare liniare; rotative, oscilante, unitati de vidare, manipulatoare, etc.

5 – Elementele de executie (actuatoarele): sunt echipamente care convertesc energia de presiune a

agentului de lucru in energie mecanica pentru efectuarea de lucru mecanic.

Privita din alt unghi o schema pneumatica este formata din doua etaje: etajul de comanda si

cel de forta (executie). Pe structura din Fig.1.7, etajul de comanda cuprinde nivelele 1, 2 si 3, iar

etajul de executie cuprinde nivelele 4 si 5. Totusi, de multe ori este difícil de facut o separatie clara

intre cele doua etaje: de exemplu nivelul 1 (alimentare cu energie pneumatica) deserveste in egala

masura etajele de comanda si de executie.

Element de actionare (executie)

Element de comanda finala

Element de procesare (pregatire)

31

Element de comanda (intrare)

Element de alimentare

Fig.1.7 Structura schemei pneumatice a unei instalatii pneumatice.

In Fig.1.7 se arata structura unei scheme pneumatice a unei instalatii pneumatice:

Elementele de intrare sunt valvele actionate manual 1S1 si 1S2 si valva actionata mecanic

1S3;

Elementul de procesare este valva 1V1;

Elementul de comanda este valva de comanda directionala 1V2;

Elementul de actionare este cilindrul pneumatic 1 A.

1.7 Clasificarea schemelor pneumatice

Dupa tipul etajului de comanda:

a) schema pur pneumatica: semnalele de comanda sunt numai pneumatice;

b) schema electro-pneumatica: semnalele de comanda sunt electrice;

c) schema mixta: semnalele de comanda sunt si pneumatice si electrice.

Dupa tipul elementelor de comanda, schemele electro-pneumatice sunt de doua tipuri:

- comandate cu relee;

- comandate cu automate programabile/calculatoare de proces.

Dupa tipul conditiilor de functionare impuse de etajul de comanda:

32

a) scheme conduse dupa timp: intr-o anumita instalatie pneumatica, elementele de executie se

misca intr-o anumita ordine descrisa cu ajutorul unui instrument grafic numit CICLOGRAMA sau

DIAGRAMA DE MISCARE. Aceasta ordine de miscare este dictata de succesiunea semnalelor de

comanda de la etajul respectiv. In cazul schemei condusa dupa timp, fiecarui cilindru i se aloca

un timp necesar parcurgerii cursei, dupa care, fara a se verifica daca cilindrul “si-a facut treaba”,

este comandata urmatoarea miscare.

b) scheme conduse dupa spatiu; de aceasta data, un nou semnal de comanda este generat numai

dupa ce, in urma unei verificari, se confirma ca s-a executat corect miscarea sau procesul

precedent. Verificarile se fac de catre senzori (pentru cursele cilindrilor verificarile sunt facute de

senzori de pozitie sau proximitate care semnalizeaza cand cilindrul ajunge in pozitia ordonata).

c) scheme mixte: sunt cele mai des intalnite in practica si imbina avantajele oferite de tipurile

anterioare.

1.7.1 Ciclograma schemei pneumatice

Intelegerea functionarii unei instalatii actionata pneumatic este cu atat mai dificila cu cat

aceasta este mai complicata. Gradul de complexitate al unei scheme (instalatii) pneumatice nu este

dat intotdeauna de numarul de motoare, cat mai ales de legile dupa care aceasta se misca.

De obicei este relativ usor de urmarit functionarea unei instalatii avand cel mult doi

cilindri. Incepand cu al treilea, mai ales daca aceste elemente sunt ascunse vederii de alte organe ale

masinii sau carcase, intelegerea si observarea functionarii poate fi dificila sau chiar imposibila. In

aceasta situatie este necesar un instrument care sa descrie cinematica elementelor de executie

luand in considerare si interconditionarile impuse acestor elemente. Un astfel de instrument este

ciclograma, numita si diagrama de miscare, care este o reprezentare grafica, in coordonate spatiu-

timp a miscarilor executate de motoarele pneumatice (in speta a celor liniare).

1.7.2 Schita instalatiei

33

Schita instalatiei arata relatia dintre elementele de executie si elementele masinii unelte

(Fig.1.8). Actuatorii sunt reprezentati in orientarea corecta iar schita un trebuie sa fie prea

detaliata.

Fig.1.8 Schita instalatiei.

Diagrama secventelor de deplasare reprezinta pasii (secventele) de operare a elementeleor

de executie. Deplasarea este inregistrata in relatie cu pasii secventelor. Daca in sistem sunt

incorporate mai multi actuatori atunci ei se arata in acelasi mod unul sub altul. Legatura dintre ei

se observa comparand pasii.

34

Cilindrul 2A

Evacuare

Cilindrul 1ARidicare

Fig.1.9 Diagrama pasilor de deplasare.

In acest caz sunt doi cilindri 1A si 2A. Cilindrul 1A avanseaza in pasul 1, iar cilindrul 2A

avanseaza in pasul 2. Cilindrul 1A se retrage in pasul 3, iar cilindrul 2A se retrage in pasul 4. Pasul

5 este echivalent cu pasul 1.

Deplasarea actuatorilor se poate reprezenta si in functie de timp (Fig.1.10).

Fig.1.10 Deplasarea actuatorilor in functie de timp.

In Fig.1.11 se arata diagrama de stare a elementelor de comanda (1V pentru cilindrul 1A si

2V pentru cilindrul 2A) si starea senzorului 1S1 de la capat de cursa in pozitia retras a cilindrului

1A, in functie de timp. Timpul de comutare nu este luat in consideratie.

35

sus

jos

avansare

retragere

Deplasare Pasi

sus

jos

avansare

retragere

Timp t

Fig.1.11 Diagrama de stare a elementelor de comanda.

In Fig.1.12 se arata diagrama de functionare a instalatiei care este o combinatie intre

diagrama de miscare si cea de comanda.

Fig.1.12 Diagrama de functionare.

36

deschis

inchis

deschis

inchis

deschis

inchis

Starea Pasii

In afara liniilor de functionare in diagrame se arata si liniile de semnale. Punctul in care un

element de semnalizare este activat se indica printr-un punct ingrosat. Din acest punct pleaca o

sageata care indica efectul produs de respectivul element activat.

Fig.1.13 Reprezentarea liniilor de semnale.

In Fig.1.14 se arata reprezentarea elementelor de intrare actionate manual si mecanic.

ON/START OFF/STOP ON/OFF Inchideri succesive rapide

Element de intrare actionat mecanic

Fig.1.14 Reprezentarea elementelor de intrare actionate manual si mecanic.

In Fig.1.15 se prezinta diagrama de deplasare – pasi cu linii de semnal.

37

Linii de semnal

Linii de ramificatii

Conditia SAU

Conditia SI

Fig.1.15 Diagrama de deplasare-pasi cu linii de semnal.

Diagrama din Fig.1.15 ilustreaza urmatoarele secvente:

- daca comutatorul 2S1 este activat si butonul 1S1 este apasat de operator (s-au indeplinit

conditiile de start), tija cilindrului 1A avanseaza;

- cand cilindrul 1A atinge pozitia de capat de cursa inainte, comutatorul 1S3 este activat si

tija cilindrului 2A avanseaza;

- cand cilindrul 2A atinge pozitia de capat de cursa inainte si comutatorul 2S2 este activat

tija cilindrului 1A se retrage;

- cand cilindrul 1A atinge pozitia de capat de cursa retragere comutatorul 1S2 este activat si

tija cilindrului 2A se retrage;

- cand cilindrul 2A atinge pozitia de capat retragere comutatorul 2S1 este activat si se atinge

din nou pozitia initiala.

Pentru a avea o imagine mai clara asupra functionarii elementelor de executie se recurge la o

reprezentare sintetizata a functionarii schemei, ce poate fi numita legea de miscare a instalatiei.

Astfel cilindrii sunt denumiti 1A, 2A, miscarea de avans este reprezentata cu semnul plus (+) iar

de retragere cu semnul minus (-).

Secventele: 1A+2A+2A-1A-, se citesc astfel: cilindrul 1A avanseaza, cilindrul 2A avanseaza,

cilindrul 2A se retrage, cilindrul 1A se retrage.

38

Secventele simultane se scriu vertical: 1A+ 2A+ 2A-

1A-

unde avansul cilindrului 2A si retragerea cilindrului 1A sunt simultane.

In Fig.1.16 se arata schema de functionare a instalatiei de nituire din Fig.1.17.

Fig.1.16 Diagrama de functionare a instalatiei de nituire.

39

de la pasul 4

la pasul 1

Fig.1.17 Schema instalatiei de nituire.

Diagrama din Fig.1.17 ilustreaza urmatoarele secvente;

- cilindrul de strangere 1A avanseaza (1A+) si se activeaza comutatorul 1S2;

- comutatorul 1S2 initiaza avansarea cilindrului 2A (2A+) care este procesul de nituire;

- cilindrul de nituire 2A atinge capatul de cursa si activeaza comutatorul 2S2, care initiaza

retragerea cilindrului de nituire 2A (2A-);

- la atingerea capatului de cursa comutatorul 2S1 este activat si initiaza retragerea cilindrului de

strangere 1A (1A-);

- retragerea completa a cilindrului 1A este indicata prin limitatorul 1S1 si se ating conditiile

cerute pentru inceperea unui nou ciclu.

40

Exemple de utilizare a cilindrilor pneumatici

Ex.1 Comanda directa a unui cilindru cu simpla actiune

In Fig.1.18 este prezentat un cilindru cu simpla actiune care trebuie sa stranga o piesa in

momentul apasarii unui buton. Cand butonul este eliberat tija cilindrului se retrage.

Fig.1.18 Comanda directa unui cilindru cu simpla actiune.

41

Fig.1.19 Schema actionarii directe a unui cilindru

cu simpla actiune.

Valva de comanda a unui cilindru cu simpla actiune

este de tipul 3/2 cu actiune manuala 1S. La apasarea

butonului valvei 1S se comuta pozitia distribuitorului si

aerul va trece prin orificiul 12 la cilindrul 1A si

pistonul se deplaseaza spre dreapta.

La eliberarea butonului 1S, se revine in pozitia initiala

si pistonul se retrage sub actiunea resortului, aerul

fiind evacuat in atmosfera prin orificiul 3.

OZ este unitate de alimentare cu aer comprimat iar

OS este valva de start.

Ex.2 Comanda directa a unui clindru cu dubla actiune

In Fig.1.20 se arata un cilindru cu dubla actiune 1 A actionat de valva cu buton 1S. Se

folosesc doua valve directionale 5/2 si 4/2. In pozitia initiala valva este neactivata si aerul este

trimis in partea dreapta a pistonului in pozitia retras.

La apasarea butonului 1S, aerul trece prin orificiul 1-4 si pistonul 1A avanseaza. Aerul

din dreapta pistonului este evacuat prin orificiile 2-3. La eliberarea butonului valva trece in

pozitia initiala si pistonul se retrage, aerul din cilindru fiind evacuat prin orificiul 5.

42

Fig.1.20 Schema pneumatica.

Ex.3 Comanda indirecta a unui cilindru cu simpla actiune

Cilindrii cu dimensiuni mai mari necesita un debit mai mare de aer. Va fi nevoie de un

element de comanda cu un debit mai mare. Daca comanda manuala nu este suficienta este

necesara o actionare indirecta comandata de o valva mai mica. In pozitia initiala pistonul este

retras si aerul este evacuat in atmosfera prin orificiul 2-3 de la valva de comanda 1V. La apasarea

butonului 1S este activata valva 1V si pistonul avanseaza pana se elibereaza butonul si valva 1V

revine in pozitia initiala (Fig.1.21).

43

Fig.1.21 Comanda indirecta a unui cilindru cu simpla actiune.Ex.4 Comanda indirecta a unui cilindru cu dubla actiune

Un cilindru de diametru 25 mm este actionat de buton si revine in pozitia initiala la

eliberarea butonului. Valva 1S furnizeaza un semnal la orificiul 14 al valvei 1V care comuta si

pistonul avanseaza. La eliberarea butonului valva 1V revine in pozitia initiala si pistonul se

retrage.

44

Fig.1.22 Comanda indirecta a unui cilindru cu dubla actiune.

45