SISTEMA PNEUMATIKOAK ETA OLIOHIDRAULIKOAK SISTEMA PNEUMATIKOAK ETA OLIOHIDRAULIKOAK... Zer da sistema Pneumatikoa? Fluido mota, erabilerak, abantailak eta desabantailak... ABANTAILAK... DESABANTAILAK...3 Sistema Pneumatikoan fluidoaren prestakuntza...4 Airea dainatzeko iragazkia...4 Konpresorea...4 Mantentze unitatea...5 Pneumatikan erabilitako elementuak....6 Elementu pneumatikoen ikurrak...6 Efektu bakuneko eta bikoitzeko zilindroak...9 Zilindroak eragindako indarra eta kontsumitutako aire bolumenaren kalkuluak.... 10 Efektu bakuneko zilindroaren kalkuluak... 11 Efektu bikoitzeko zilindroa... 1 1. ariketa... 13. ariketa... 15 Oinarrizko zirkuitu pneumatikoak: ikurren interpretazioa... 16 Aginte eta itzulera motak... 17 Oinarrizko zirkuitu pneumatikoen interpretazioa... 18 Espazio- fase diagrama (mugimendu diagrama)... 19 Espazio-denbora diagrama... 0 Elementu pneumatikoen zenbakizko izendapena... 3 ARIKETAK... 4 Oliohidraulikan erabilitako fluidoak eta ezaugarriak:... 5 Erabilerak: Potentzia handia behar den sistemetan erabiltzen da.... 5 Fluidoen propietate orokorrak:... 5 Zenbait ikur hidrauliko... 8 OHARRAK:... 9 Selektibitateko azterketak... 30 1
SISTEMA PNEUMATIKOAK ETA OLIOHIDRAULIKOAK Zer da sistema Pneumatikoa? Fluido mota, erabilerak, abantailak eta desabantailak Aire konprimitua erabiltzen duen sistema da sistema pneumatikoa Gailu askotan eta kontrol sistemetan erabiltzen da: tailerretan torlojoak estutzeko eta askatzeko erremintetan, zorua zulatzeko makinetan, ateak ixteko motorretan, pintatzeko pistoletan, aire konprimituzko pistola eta eskopetetan, sistemen kontroletan Oso erabilia da, maiz mugimendu bera daukaten sistemetan. ABANTAILAK 1. Airea, lehengai legez, ugari eta doakoa da eta ez dauka erabilera murriztapenik.. Erraz bil daiteke biltegi edo metagailuetan eta erraz garraiatzen da presiopean dauden kanalizazio edo hodien bitartez, horretan diharduten langileak arriskuan jarri gabe, gainera 3. Ez da tenperatura aldaketekiko oso sentikorra. 4. Giro arriskutsuetan eztanda_egin edo su hartzeko arriskurik ez dago.
5. Oso gutxi kutsatzen duen elementua da eta, matxura edo ihesik izanez gero, erraz atzematen zaie eta, gainera, ez diete inguruan dauden osagarriei ezta manipulatzeko produktuei ere eragiten. 6. Oso erantzun handia ahalbidetzen du. 7. Beraren osagarriekin elementuetan eragiten duten abiadura eta indarra erraz erregula daitezke era jarrai eta xehean, hori dela eta, erraz asko lortzen dira mota guztietako mugimenduak. 8. Lanerako elementu pneumatikoek gainzama jasan dezakete, bai eta muturreko baldintzetan erabiltzen direnean ere, eta horrek ez du elementuaren narriaketa pneumatikorako arriskua handituko. DESABANTAILAK 1. Aireak naturan dagoen egoeran, ez du, oro har, abantailarik gizon-emakumeontzat; lehenengo eta behin konprimitu egin behar da gero bere hedapenaz baliatzeko. Hortaz, nahiz eta lehengaia doakoa izan, hasierako konprimaketarako eta gero prestaketarako erabili beharreko energiak ezin bazter daitekeen kostua dakar.. Erabili aurretik tratatu egin behar da, desagerrarazi beharreko hautsa edo esekiduran dauden partikulak baitaramatza gehienetan. Horretarako, elementu egokiak (iragazkiak) erabiltzen dira eta, lehortu edo hezetasuna kendu eta, zenbaitetan, lubrifikatu ere egin behar izaten da. 3. Osagarri pneumatikoen bitartez lor daitekeen gehienezko indarra txikia ohi den lan presioak mugatzen du esfortzu handiak lortzeko, elementu handiegiak erabili beharko genituzke. 4. Aire konprimituaren ihesak eurak kutsagarriak ez diren arren, olio jaurtipenekin batera gertatu ohi dira eta ingurugiroaren kontrako erasotzat hartzen dira; izan ere, zenbait ikerketak agerian uzten duenez. munduan konpresoreetatik eratorritako 40 bat milioi litro olio sortzen da. Ihesen beste ondore bat kutsadura akustikoa da, zarata maila zinez nekagarria eragin bailezake. Arazo horiek hein batean saihesteko, balbulen ihesbideen irteeretan iragazkiak jartzen dira. 3
Sistema Pneumatikoan fluidoaren prestakuntza Aire sarrera atmosferikoa Aire irteera Konpresorea Depositua Drainatze automatikoko iragazkia Hozkailua FRL mantentze unitatea Airea drainatzeko iragazkia Konpresorea 4
Aire ponpak:pistoiduna eta palazkoa Mantentze unitatea 0.00 Bar 5
Pneumatikan erabilitako elementuak. Elementu pneumatikoen ikurrak Elementua ikurra azalpena Konpresorea Presio iturria Presioa Ihes-bidea Ixteko balbula Presio erreguladorea Aire konprimituaren bide nagusia ixteko ala irekitzeko Presioa kontrolatzeko balbula Mantentze unitatea Presioa gehiegizkoa bada, ihesbidetik doa Aire konprimituaren gainean zenbait eragiketa egiten du: iragazketa, presioa mantentzea eta olioztatzea 6
Aire depositua Bi noranzkozko emari erregulatzaile balbula finkoa Bi noranzkozko emari erregulatzaile balbula Noranzko bakarreko emari erregulatzaile balbula Noranzko bakarreko emari erregulatzailea balbula Sarrera bateko Tenporizadoreak (deskonexioan eta konexioan) sarrerako Tenporizadoreak (deskonexioan eta konexioan) Itzulera-aurkako balbula Itzulera-aurkako balbula Efektu bakuneko zilindroa Efektu bikoitzeko zilindroa / balbula banatzailea pausagunean itxita Erabil daiteke (beste elementuekin batera tenporizadore funtzioa egiteko Deposituak presioa hartu bitartean ondorengo balbulari ez zaio helduko aktibatzeko beste presio Ikur hauetan aurrekoen sarrera eta irteerak daude gehi balbula bat bere sarrerarekin (irteera komuna da) Aire konprimitua ezkerretik sartzen denean, zurtoina atera egiten da. Aire konprimitua sartzen ez denean, malgukiak zurtoina sartu egiten du. Aire konprimitua ezkerretik sartzen denean, zurtoina atera egiten da. Aire konprimitua eskuinetik sartzen denean, zurtoina sartu egiten da. 7
/ balbula banatzailea pausagunean zabalik 3/ balbula pausagunean itxita 3/ balbula pausagunean zabalik 4/ balbulak (NI eta NZ) 5/ balbula pausagunean itxita 5/ balbula pausagunean zabalik 5/3 balbula pausagunean itxita ETA balbula Balbula hautatzailea (EDO) Ihes azkarreko balbula Isilgailua Erdiko posizioa kontsideratzen da atseden posizioa Alde bietatik sartu behar zaio presioa irteeran presioa izateko Alde batetik edo bestetik edo bietatik presioa sartuz presioa aterako da Atmosferara azkar egiten du ihes aireak. Ondorioz zurtoina sartu edo ateratzea azkarra izango da. Manometroa (presioa neurgailuak) 0.00 Bar 0.00 Bar Emari neurgailua 0.00 LPMS Termometroa 8
Efektu bakuneko eta bikoitzeko zilindroak 9
Zilindroak eragindako indarra eta kontsumitutako aire bolumenaren kalkuluak. Zenbait lege eta formula interesgarri: a) GAS IDEALEN legea: P.V=nRT (P=presio absolutua, V=bolumena, n=mol kopurua, R= Gasen Kte unibertsala=0,08 atm.l/mol o K, T= tenperatura absolutua o K) b) BOYLE_MARIOTTE legea: P 1.V 1 =P.V T=Kte denean. (P=presio absolutua) c) GAY-LUSSAC LEGEA : P=Kte denean d) Presioa: P= (F=indarra N eta S=azalera m ) e) Presio absolutoa (Pabs)= Presio atmosferikoa (Patm)+Presio erlatiboa edo lanekoa edo manometrikoa (Pl=Pr) P P absolutua P lanekoa P atmosferikoa Ez bada kontrakoa esaten ariketetan erabiltzen den presioa beti da erlatiboa=lanekoa= manometrikoa hutsa f) Presio unitateak (Pascal, bar, atmosfera) P=F/S (N/m )=Pascal; 1 bar= 10 5 Pascal=750,06 mm Hg; 1 atm=1,013 bar=760 mm Hg Presioa= Indarra/azalera=F/S 1kgf=1kp=m.g=1kg. g=1kg.9,8 m/s =9,8 N 1kg/cm =9,8N/10-4 m =9,8.10 4 Pascal 10
Efektu bakuneko zilindroaren kalkuluak Fabs Fatm Fabs-Fatm=Ferl Fe=efektiboa P Ferlatiboa malgukiaren indarra=e E= malgukiak kontrajartzen duen indarra P=Perl =aire konprimituaren presio erlatiboa edo lanekoa edo manometrikoa Fe= aurrera joatean zurtoinak eginiko indar efektiboa η = errendimendua L= Desplazamendua, ibilbidea, ibiltartea D= enboloaren diametroa d= zurtoinaren diametroa n= egindako zikloak denbora jakin batean INDAR EFEKTIBOAREN KALKULUA F P = F = P. S S Fe = η( Fabs Fatm E) = η( PabsS PatmS E) = F = η(( P P ) S E) = η( P. S E) e abs atm πd Fefektiboa = η( P. 4 E)( N) AIRE KONTSUMOAREN KALKULUA πd V=S.L= 4 erl L (litro) mugimendu batean C=emaria=n.V πd n zikloetan C=n.L. 4 (l/m) litro minutuko 11
Efektu bikoitzeko zilindroa Fabs Fatm Fe=efektiboa P P=Perl =aire konprimituaren presio erlatiboa edo lanekoa edo manometrikoa Fe= aurrera joatean zurtoinak eginiko indar efektiboa η = errendimendua L= Desplazamendua, ibilbidea, ibiltartea D= enboloaren diametroa. d= zurtoinaren diametroa n= egindako zikloak denbora jakin batean INDAR EFEKTIBOAREN KALKULUA F P = F = P. S S πd Fea = η P ( N) aurreranzko. mugimenduan 4 πd πd π Fer = ηp( )( N) = ηp ( D d ) atzera... 4 4 4 AIRE KONTSUMOAREN KALKULUA πd Va=S.L= 4 L (litro) aurreranzko mugimenduan πd πd Vr=(S-s).L=( - )L (litro) atzeranzko mugimenduan 4 4 π (D d ) Vt=Va+Vr=. L (litro) 4 C=emaria=n.Vt n zikloetan Ct=nVt (l/m) litro minutuko Kalkulatutako aire kontsumoa da konpresoretik datorkiona eta ez atmosferatik datorrena Atmosferatik datorren aire kontsumoa (baldintza normaletan) Enboloa mugitzeko ipinitako presioa Pabs=P atm +P lanekoa P P atm. V atm= Pabs.V t V abs. Vt atm = P atm POTENTZIA PNEUMATIKOA=P Fabs-Fatm=Ferlatiboa Pziklo batean=lana/denbora=f.l/t=f.v (Watt) (W) Px ziklotan=x ziklo. F.(S/S).L/t=x ziklo.presioa.s.l/t= Presioa.V.x ziklo/t=p.v.n=p.c Hodi batean fluidoaren abiadura (v) kalkula daiteke presio eta emariarekiko: v=l/t S 1 Desplazamendua=L
Pabs=P + Patm Vatm Bolumena Patm presiopean Vatm=Pabs.V/Patm P Pabs V=S.L Bolumena Ppresiopean = V =S.L BolumenaPabs presiopean V =S.L BolumenaPabs presiopean 1. ariketa %85 errendimendua daukan efektu bakuneko zilindro batean 8 bar-eko presioa sartzen da eta egindako ziklo kopurua n=8 ziklo minutukoa da. Daukan malgukiaren erresistentzia 50N-ekoa, enboloaren diametroa 30mm-koa eta egiten duen ibiltartea 50 mm-koa izanik kalkulatu: a)zurtoinak egiten duen indar ideala eta erreala b)baldintza normaletan kontsumitutako airea c)zilindroak transmititutako potentzia ideala eta erreala P Ferlatiboa =F malgukiak egindako indarra=e Fe=efekt η = %85 5 P = 8bar = 8.10 Pascal n = 8ziklo / min utu 3 D = 30.10 m 3 d = 10.10 m 3 L = 50.10 m Π D 4 Π 30 10 4 3 5 ( ) a) Fe? = P E = 8 10 50 F e 5 3 ideala F e = Π 10 (30 10 ) 50 = 515. 49N erreala Fe =η Fideala = 0.85 515.49 = 438. 17N b) V? V Π D = L 4 Π (0.03) = 0.05 4 = 3.53 10 5 m 3 P atm V = P V ; V atm abs T atm = Pabs V P atm T 13
V atm (10 = 5 5 + 8 10 ) 3.53 10 5 10 Pa 5 = 3.177 10 4 m 3 V atm 4 3 3 = 3.177 10 m ; C = n Vatm = 0.0054m min =.54l min 5 3 c) = 3.53 10 m V t C t 5 4 3 = 8 3.53 10 =.84 10 m 6 3 min = 4.7 10 m s Lana( xziklo tan) F L xziklo F L n 515.49 0.05 8 P i = = = = = 3. 43W denbora( s) t 60( s) 60 Pe = η Pi = 0.85 3.43 =, 9W 14
. ariketa %85 errendimendua daukan efektu bikoitzeko zilindro batean 8 bar-eko presioa erabiltzen da eta egindako ziklo kopurua n=8ziklo minutukoa da. Enboloaren diametroa 30mmkoa, zurtoinaren diametroa 10 mm-koa eta egiten duen ibiltartea 50 mm-koa izanik kalkulatu: a)zurtoinak egiten duen indar erreala atzerantz eta aurrerantz egiterakoan b)baldintza normaletan kontsumitutako airea c)zilindroak transmititutako potentzia ideala eta erreala a) F e? 3 5 (30 10 ) F ea = 0.85 8 10 Π = 480. 66N 4 5 Π 3 3 F er = 0.85 8 10 (30 10 ) (10 10 ) = 47. 6 4 b) C? Π D d Π Vt = Va + Vr = L = 4 5 3 = 6.676 10 m V t P Fabs-Fatm=Ferlatiboa =F Fe=efektiboa [ ] N 3 3 [ (30 10 ) (10 10 ) ] 3 ( ) 5 4 3 C = n Vt = 8 6.676 10 = 5.34 10 m min = 0.534l 4 min 50 10 ----- zilindro barneko airea (a 5 5 (8 10 + 6.67 10 C = n Vatm = 8 = 4.8l min 5 10 3 3 5 10 m Pi = Planekoa C = 8 10 0.534 = 7. 1W c) 60s Pe =η Pi = 0.85 7.1 = 6. 05W Pe =η Pi = 0.85 7.1 = 6. 05W η = %85 5 P = 8bar = 8.10 Pascal n = 8ziklo / min utu D = 30.10 d = 10.10 L = 50.10 ----- kanpoko airea 3 3 3 m m m 15
Oinarrizko zirkuitu pneumatikoak: ikurren interpretazioa Elementuak: efektu bikoitzeko zilindroa 5/ balbula agintea: palankaren bidez itzulera: malgukiaren bidez 1=aire konprimituaren iturria 3, 5= ihes-bideak eta eta 4 =erabilerak 16
Aginte eta itzulera motak 17
Oinarrizko zirkuitu pneumatikoen interpretazioa Elementuak: efektu bikoitzeko zilindroa 5/ balbula agintea: palankaren bidez itzulera: malgukiaren bidez 1=aire konprimituaren iturria 3, 5= ihes-bideak 18
Funtzionamendua Hasieran (1), aire konprimitua zilindroan eskuinetik sartzen da eta zurtoina sarturik mantentzen du. Palanka sakatzean () balbularen posizioa aldatu egiten da eta aire konprimitua orain ezkerretik sartzen da. Ondorioz, zilindroaren zurtoina kanpora ateratzen da Palanka askatzean (3), 5/ balbula hasierako posiziora itzultzen da eta aire konprimitua berriro eskuinetik sartzen da. Ondorioz, zurtoina sartu egingo da. Espazio- fase diagrama (mugimendu diagrama) Diagrama horretan denboran zehar eta ziklo oso batean balbula guztien akzionamenduak eta zilindroen erantzunak agertzen dira (sekuentzia logikoz eragin behar da elementuetan eta hasieratik bukaeraraino ipini behar da funtzionamendua). X Ardatzean egiten diren tarteak berdinak izan behar dira prozesuan zehar. faseak 1 3 4 5=1 6 Efektu bikoitzeko zilindroa + - Zilindroa aurrean (+) Zilindroa atzean (-) 5/ balbula 1 0 19
Espazio-denbora diagrama Espazio-denbora diagrama ere egin daiteke. Aurrekoaren berdina da baina ardatzean tarteak ez dira zergatik berdinak izan behar (beheko adibidea adibidez) Efektu bikoitzeko zilindroa Zilindroa aurrean (+) Zilindroa atzean (-) 5/ balbula 1 0 t Oinarrizko zirkuitu pneumatikoen interpretazioa Elementuak Zirkuitu honen elementuak hauek dira: efektu bikoitzeko zilindroa 5/ balbula agintea: pneumatikoa itzulera: pneumatikoa 3/ balbulak agintea: pultsadorea itzulera: malgukia aire konprimituaren iturria 0
Funtzionamendua Hasieran (1. egoera), aire konprimitua zilindroaren eskuinetik sartzen da eta zurtoina sartuta egongo da. A pultsadorea sakatzean (. egoera), 5/ balbulari ezkerretik sartzen zaio aire konprimitua. Ondorioz, zilindrora aire konprimitua ezkerretik sartuko da eta zurtoina atera egingo da. B pultsadorea sakatzean (3. egoera), 5/ balbulari eskuinetik sartzen zaio aire konprimitua. Ondorioz, zilindrora aire konprimitua eskuinetik sartuko da eta zurtoina sartu egingo da. 1
Espazio-denbora diagrama Efektu bikoitzeko zilindroa + - 1 Zilindroa aurrean Zilindroa atzean B=3/ balbula 0 A=3/ balbula 1 0 t
Elementu pneumatikoen zenbakizko izendapena 3
ARIKETAK Aztertu ondorengo kasuak eta azaldu beren funtzionamendua eta espazio denbora diagramak ETA EDO ETA zuzeneko agindua zeharkako agindua 4
Oliohidraulika: Zer da sistema oliohidraulikoa? Olio minerala erabiltzen duen sistema da. Oliohidraulikan erabilitako fluidoak eta ezaugarriak: Oliohidraulikan erabiltzen den fluidoa: olio mineral iragazita da baina sua sortu daitekeen sistemetan ester fosfatatuak (500 ºC-raino lan egin dezakete) eta ur emultsioak olio mineraletan (%60 olio eta %40 ur eta 800 ºC-raino) erabiltzen dira Olioak ezaugarri oso interesgarriak ditu erabilia izateko: Likidoa denez, konprimitu ezinezkoa da eta honek potentzia handiak transmititzeko egoki bihurtzen du. Lubrifikatzaile oso ona da. Antikorrosiboa. Marruskadura ekiditen du. Hodietatik ondo mugitzeko egokitu daiteke (biskositate ezberdineko olioak daude erabilera konkretuetara egokituta. Erabilerak: Potentzia handia behar den sistemetan erabiltzen da. Fluidoen propietate orokorrak: a) Dentsitatea: Materia baten masa eta okupatzen duen bolumenaren arteko zatidura da = d= Masa/Bolumena=kg/m3 Likidoetan, ia ezin konprimi daitezkeenez, presioa dela eta, bolumena ez da ia aldatzen. b) Biskositatea: likidoek jariatzeari egiten dioten erresistentzia da. 5
Likidoak desplazatzen denean geruzaka egiten du. Geruzen arteko marruskadura da aipaturiko erresistentzia sortzen duena. Gas batean ez dago marruskadura mota hau eta, beraz, biskositateaz ez dago hitz egiterik. Ikus ditzagun ondorengo irudietan hiru materiei indarra aplikatzean gertatzen dena : a) solido bat: Ez dago molekulen arteko desplazamendua b) Borragoman: badago desplazamendurik. c) Likidoetan: Badago desplazamendurik geruzetan egongo bailitzan. Geruzek desplazamendu ezberdina dute bere osoan zehar. Hala aurreko irudian ikus daiteke zolatik urruntzen garen neurrian desplazamendu handiago dute geruzek eta, beraz, abiadura handiagoa. Geruzen arteko marruskadura indarrari (biskositateari esker) mugitzen dira. Hiru dira bi likido geruzen arteko marruskadura indarra (Fm) zehazten duten alderdiak o Elkar ukitzen duten azalen azalera (S) o Geruza batetik besterako lastertasun aldakuntzaren ( ) eta bi geruzen arteko distantziaren ( d) arteko zatidura o Biskositate koefizientea (η) Δv F m η S Δd N = Formula honetatik η biskositate koefizientea kalkula dezakegu: 6
η = Fm Δd S Δv N m = m m s N s = m Biskositate koefizientea Poise unitatean ere ematen da: 1 POISE=1dina.1s/1 cm=0,1 N.s/m Gaur egun Biskositate zinematiko erabiltzen da: biskositate koefizientea eta dentsitatearen arteko zatidura da Biskositate zinematikoa η z : η z = η = d N s m kg 3 m m kg s s = m kg = 3 m m s Biskositate zinematikoa adierazteko Stoke (St) unitatea ere erabiltzen da=1cm /1s=10-4 m /s). Zentistoke (cst) unitatea oso erabilia da, Stoke baino 100 aldiz txikiagoa eta olioen biskositate zinematikoa 15 eta 0 zentistokeren artekoa da. Biskositateak tenperatura igoerarekin behera egiten du eta olioaren biskositatea ematerakoan tenperatura ere aipatzen da: 18 cst90º Erresistentzia oliodinamikoa: R= 0,06.( η z.l.d)/d 4 (η z =biskositate zinematikoa l=hodiaren luzera, d=dentsitatea eta D=hodiaren diametroa) 9. Indarraren efektu biderkatzailea F=F1(S/S1). Irudian ikus daitekeenez, zilindro zabalak transmititzen duen indarra handiagoa da estuan aplikatzen dena baino, 140 N eta 70 N hurrenez hurren. 7
Zenbait ikur hidrauliko 10. Kalkuluak: Pneumatikan ikasitakoen modukoak dira. Zilindro Pneumatiko eta oliohidrauliko baten arteko konparaketa Zilindro pneumatikoa Zilindro oliohidraulikoa Enboloaren diametroa (mm) 50 50 zutoinaren diametroa (mm) 0 30 Erabilitako fluidoa Lan presioa (bar) Aire iragazia, lubrifikatua Minimoa:1 Maximoa: 10 Olio mineral iragazia Minimoa:15 Maximoa: 50 Fluidoaren tenperatura -0ºC-tik +70ºC-ra -0ºC-tik +80ºC-ra Lastertasuna (m/s) 0,6 0,5 Ibiltartea (mm) 143 00 8
OHARRAK: Emari erreguladoreak beti jarri behar dira mugimenduari dagokion ihes-bidean eta ez presioa sartzen zaion bidean. Teoriaz berdin izan liteke, baina sarreraren presioa kontrolatzen badugu zilindroaren zurtoina kolpeka aterako da 9
Selektibitateko azterketak 30
31
3
33
34
35
36
37
38
39