Badanie siłownika pneumatycznego (Politechnika Krakowska).pdf

INSTYTUT KONSTRUKCJI MASZYN

PRACOWNIA

NAPĘDÓW HYDRAULICZNYCH

LABORATORIUM

NAPĘDÓW I STEROWANIA

HYDRAULICZNEGO I PNEUMATYCZNEGO

Temat: Badanie siłownika pneumatycznego

Grupa: ........................ Zespół: .........................

Nazwisko i Imię

Ocena

Data

Program ćwiczenia:

1. Charakterystyka powietrza jako medium energetycznego

2. Zapoznanie z budową oraz zasadą działania elementów układu napędu pneumatycznego:

- do uzdatnienia i przygotowania powietrza

- do przetworzenia energii sprężonego powietrza na energię mechaniczną

3. Wyznaczenie sprawności mechanicznej siłownika w oparciu o wyniki badania laboratoryjnego

- sporządzenie charakterystyki η m = f (p).

Warunki zaliczenia ćwiczenia:

- obecność na zajęciach laboratoryjnych,

- oddanie sprawozdania z ćwiczenia laboratoryjnego,

- zdanie kolokwium zaliczeniowego.

Sprawozdanie z ćwiczenia laboratoryjnego

1. Podaj parametry powietrza oczyszczonego.

2. Opisz zasadę działania siłownika pneumatycznego dwustronnego działania.

3. Narysuj i objaśnij schemat stanowiska badawczego.

4. Dla wybranych punktów z wykresu pomiarowego (w zakresie ruchu ustalonego) wyznacz

współczynniki sprawności słownika w zakresie ciśnień od 0,3 do 0,5 MPa.

Uwaga: treść i rysunki w sprawozdaniu należy wykonać ręcznie – kserokopie

i wydruki komputerowe nie będą uznawane!!!

Wstęp

Pneumatyka jest jedną z najstarszych form energii wykorzystywanej przez człowieka.

Pierwsze próby zastosowania sprężonego powietrz a podejmowano przy konstrukcji miotaczy

pocisków. Opierając się na Biblii można doszukiwać się stosowania sprężonego powietrza

przy burzeniu murów Jeryha. Obecnie trudno znaleźć dziedzinę życia, która obywałaby się

bez sprężonego powietrza. Powstają więc konstrukcje o zróżnicowanych systemach zamiany

powietrza w energię.

Definiując zatem napęd pneumatyczny można stwierdzić, że sprężone powietrze jest

w nim używane jako medium energetyczne do napędzania maszyn, narzędzi, w transporcie

pneumatycznym, a w procesach sterowania jako nośnik informacji.

Przykłady zastosowań:

- maszyny technologiczne,

- transport kolejowy i samochodowy (urządzenia hamulcowe),

- narzędzia wirujące i udarowe,

- manipulatory,

- przemysł szklarski,

- przemysł przetwarzający tworzywa sztuczne,

- przemysł spożywczy i farmaceutyczny,

- górnictwo.

Powietrze

Charakterystyka powietrza jako medium.

1 m 3 powietrza miejskiego jako "wsadu" do układu napędowego zawiera:

- 140 mln cząstek zanieczyszczeń - co odpowiada średnio od 0,005 do 0,020 [g/m 3 ], a

w rejonach szczególnie zapylonych do 0,1 [g/m 3 ]

- 10 [mg] oleju

- ok. 11 [g] pary wodnej

W codziennym życiu nam to nie przeszkadza, ale przy sprężaniu powietrza wzrasta

koncentracja zanieczyszczeń, ponadto dochodzą zanieczyszczenia ze sprężarki. Aby zatem

sprężone powietrze mogło być wprowadzone do instalacji napędu pneumatycznego musi

zostać oczyszczone tak, by charakteryzowało się:

- brakiem wody w postaci kropel; woda w postaci pary jest dopuszczalna, pod

warunkiem, że punkt rosy występuje w temperaturze niższej o 5 do 10 [ o C] od

najniższej temperatury pracy układu napędowego,

- zanieczyszczeniami mechanicznymi poniżej 5 [µm], przy udziale wagowym 0,7

[mg/m 3 ] w warunkach normalnych fizycznych,

- nie występowaniem oleju oraz innych cieczy w postaci kropel.

Do oczyszczenia powietrza służą filtry i urządzenia osuszające.

Osuszanie powietrza

Konstruktor i użytkownik urządzeń pneumatycznych, znając najniższe temperatury w

nich występujące, powinien ocenić, czy przy danej wilgotności powietrza zasilającego może

wystąpić szkodliwe wykraplanie się wody zawartej w postaci pary w sprężonym powietrzu

(tzn., czy zostanie osiągnięty tzw. punkt rosy).

Do oceny stopnia wilgotności powietrza określa się dwie, wielkości:

1 - wilgotność bezwzględna określająca ilość pary wodnej w gramach zawartej w 1 m 3

powietrza, przy określonym jego ciśnieniu i temperaturze (zwykle są to warunki normalne

fizyczne lub techniczne);

2 - wilgotność względna określającą stosunek ilości pary wodnej zawartej w 1 m 3 powietrza,

przy określonym ciśnieniu i temperaturze, do ilości pary wodnej maksymalnie możliwej do

pochłonięcia w tych warunkach przy zupełnym nasyceniu powietrza. Stosunek ten zwykle

podaje się w procentach.

Osuszacz chłodniczy

Osuszacz chłodniczy służy, poprzez obniżenie temperatury punktu rosy wytrąceniu

wilgoci ze sprężonego powietrza.

Schłodzenie następuje dwustopniowo: ciepłe, nasycone w 100% parą wodną sprężone

powietrze wchodzi do osuszacza i zostaje wstępnie schłodzone przez suche już i zimniejsze

powietrze w wymienniku ciepła powietrze/powietrze . Następnie dostaje się do wymiennika

ciepła czynnik chłodzący/powietrze i zostaje schłodzone do temperatury około 2 o C. Woda

kondensująca w strumieniu powietrza zostaje w separatorze oddzielona od sprężonego

powietrza.

Osuszacz ziębniczy

Wymiennik ciepła

Separator

wody

Parownik

Zawór stałego

ciśnienia

Skraplacz

Wziernik szklany

Kompresor chłodniczy

ze zintegrowanym

separatorem cieczy

Filtr

Zbiornik

czynnika

chłodniczego

Rys. 1 Schemat działania osuszacza ziębniczego z zaworem stałego ciśnienia

Rys. 2. Regeneracja suchym powietrzem

Rys. 3. Regeneracja suchym i gorącym

powietrzem

Odprowadzenie skroplin, składających się z mieszaniny wody, oleju i pyłu, następuje

w sposób automatyczny. Suche sprężone powietrze przepływa ponownie przez wymiennik

ciepła powietrze/powietrze , gdzie ogrzewane jest przez powietrze napływające do osuszacza

do temperatury o około 8 o C powietrza na wejściu. Dzięki temu nie ma możliwości

kondensowania pary w zewnętrznych rurociągach. Osuszacze chłodnicze pracować mogą w

sposób ciągły i mogą być obciążone do wartości znamionowych. Przy mniejszych wydatkach

specjalny układ regulacyjny troszczy się o doprowadzenie odpowiedniej ilości czynnika

chłodzącego tak, aby zawsze utrzymać ciśnieniowy punkt rosy + 2 o C i uniemożliwić w ten

sposób zamrożenie kondensatu. Użycie wymiennika ciepła powietrze/powietrze powoduje, że

można obniżyć zużycie energii o około 55%.

Zalety osuszaczy chłodniczych:

- minimalne straty ciśnienia,

- pewność eksploatacji,

- niskie koszty eksploatacji,

- punkt rosy stały - niezależnie od warunków zewnętrznych,

- mało wrażliwy na zanieczyszczenia w powietrzu, usuwa z powietrza w znacznym

stopniu zanieczyszczenia stałe i oleje,

- brak konieczności wymiany chemikaliów,

- automatyczny system odwadniania minimalizujący obsług,

- prosty sposób podłączenia,

- małe zapotrzebowanie powierzchni,

Wady:

- punkt rosy powyżej temperatury zamarzania wody.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: