1 MPa = 10 bar
1 atm = 1,013 bar = 760 mmHg (Torr)
1 bar = 14,5 PSI
Absoluutne niiskus ehk absoluutniiskus on füüsikaline suurus, mis iseloomustab veeauru tihedust. Seda mõõdetakse tavaliselt grammides kuupmeetri kohta (gaasides). Absoluutne niiskus on ühes kuupmeetris leiduva vee(auru) mass grammides (g/m³). Maksimaalne võimalik absoluutne niiskus sõltub temperatuurist: mida külmem on veeaur, seda vähem mahub seda kuupmeetrisse.
Pneumaatika eelised
- Kättesaadavus
- Transporditavus
- Suruõhu akumuleerimise võimalus
- Pneumoajamite konstruktsiooni ja hoolduse lihtsus
- Kõrged töökiirused
- Reguleeritavus
- Tundetus välistingimuste mõjule
- Seadmete töökindlus ja pikk eluiga
- Tule- ning plahvatusohutus
- Ökoloogiline puhtus
- Tundetus ülekoormusele
Pneumaatika puudused
- Suruõhu ettevalmistamise vajadus
- Suruõhk on kallis energiakandia - suured energiakaod
- Raske saavutada stabiilseid liikumiskiiruseid ning täituri peatumist vaheasendites
- Suhteliselt madal saavutatav jõud
- Suur müra
- Pneumosignaali suhteliselt madal liikumiskiirus
Pascal’i seadus
$$ p=\frac{F}{A} $$ Vedelikule või gaasile mõjuv jõud jaotub ühtlaselt kogu vedeliku/gaasi ulatuses.
Adiabaatiline protsess
Jääval temperatuuril
$$ p\cdot V^n= const $$
Jääval rõhul
$$ T\cdot V^{n-1}=const $$
Jääval ruumalal
$$ \frac{T}{p^{\frac{n-1}{n}}} = const $$
n - adiabaatiline koefitsient, õhu korral 1,4
Voolu pidevuse võrrand
Pidevuse võrrand - voolamisel muutuva ristlõikega torus vooluhulk jääb samaks igas ristlõikes.
$$ Q_1 = S_1 \cdot v_1 = S_2 \cdot v_2= Q_2 = const $$
Siit on näha, et toru kitsamas kohas voolukiirus kasvab
$$ v_2=v_1\frac{S_1}{S_2} $$
Vedeliku erienergia (Bernoulli valem)
$$ gz_1 + \frac{p_1}{\rho} + \frac{v_1^2}{2}=gz_2 + \frac{p_2}{\rho} + \frac{v_2^2}{2} $$
gz - asendi erienergia
p / \( \rho \) - rõhu erienergia
\( \frac{v^2}{2} \) - kineetiline energia
Bernoulli valem reaalse gaasi jaoks
$$ gz_1 + \frac{p_1}{\rho} + \alpha_1 \frac{v_1^2}{2}=gz_2 + \frac{p_2}{\rho} + \alpha_2 \frac{v_2^2}{2} + g \sum{h_{1-2}} $$
\( \alpha \) - koefitsient, mis arvestab voolukiiruste jaotust ristlõkes (>1)
\( g \sum{h_{1-2}} \) - summaarne energiakadu
Sonic and subsonic flow
Veeauru sisaldus õhu mahus
Maksimaalne veeauru sisaldus (g) teatud õhu mahus ei sõltu rõhust ning sõltub AINULT temperatuurist.
Kompressorite tüübid
Kolbkompressorite eelised:
- Asendamatu kõrgete rõhkude saavutamisel (kuni 100MPa/1000bar)
- Konstruktsiooni lihtsus
Kolbkompressorite puudused:
- Määrimiseks kasutatakse õli, mis suures hulgas satub ka suruõhku
- Hüppeline väljundvool, mahuti vajadus
- Tugev müra ja vibratsioon
Membraankompressor
- kolbkompressori erivariant
- 3-10 bar
- õlivaba
Tiivikkompressor
Eelised
- kompaktsus
- sujuv ja müratu töö
- ühtlane väljundvool
Puudused
- sisaldab õli
- madal saavutatav rõhk (10 bar)
Kruvikompressor
Eelised
- müratu töö
- ühtlane väljundvool
- head tootlikuse reguleerimisvõimalused
Puudused
- sisaldab õli
- keeruline konstruktsioon
- rõhk üle 15bar raske saavutada
Nurkrataskompressor
- max rõhk 1 bar
Aksiaalkompressor
Radiaalkompressor
Võrdlus graafik
Kompressori tootlikkuse reguleerimine
- Väljastatava õhuvoolu piiramine
- Kompressorisse juhitava õhuvoolu sulgemisega või avamisega
- Kompressori sisselaskeklapi lukustamisega avatud asendisse
- Kompressori ajami pöörlemissageduse muutmisega
- Kompressori ajami käivitamise ja seiskamisega
Suruõhusaamise osa
Vahetult enne tarbijat paikneb õhu ettevalmistusplokk
- õhufilter
- rõhuregulaator
- õliti
Õhufilter eemaldab tahked osakesed ja kondensaadi.
Rõhuregulaator hoiab töörõhu konstantsena
Ettevalmistusblokk
Filtrite ja õlitite tingmärgid
Trassifilter
Õliti
Absorptsioonkuivati ja adsorptsioonkuivati
Absorptsioonkuivati - keemiline
Adsorptsioonkuivati - füüsikaline
Jahutuskuivati
Membraankuivati
Maksimaalne rõhulang
Pneumosüsteemi projekteerimisel torustiku läbimõõt tuleks valida selline, et rõhulang kompressori ja lõpptarbija vahel ei ületaks 10% kompressori väljundrõhust.
Suurem rõhulang vähendab tunduvalt süsteemi efektiivsust.
Torustiku läbimõõdu määramisel tulebvõtta ka arvesse, et soovitatav suruõhu kiirus on 6-12 m/s.
Pneumotorustiku paigaldus
Torustiku materjal
- kerge paigaldatavus
- korrosioonikindlus
- majanduslik odavus
Vooliku materjal sõltuvalt kasutusvaldkonnast, arvestatakse järgmist
- paindlikkus
- kulumiskindlus
- keemiline vastupidavus
- kuumuskindlus (kuni 200c)
- sädemekindlus
- puhtus
- antistaatilisus
Suruõhumootorite tüübid
- kolbmootorid
- tiivikmootorid
- hammasratasmootorid
- turbiinid
Omadused
- pöördemomendi sujuv reguleerimine
- väikesed mõõtmed
- ei ole tundlikud ülekoormusele
- võimalik kasutada tolmustes ja niisketes tingimustes, lai temperatuurivahemik
- ei ole plahvatusohtlikud
- suur pöörlemissageduste diapasoon
- lihtne hooldus
- lihtne pöörlemissuuna muutmine
Radiaalkolbmootorid
Aksiaalkolbmootorid
Tiivikmootorid
Hammasratasmootorid
Turbiinmootorid
Pneumaatiliste täiturite liigitus
Klapp ja siiber tüüpi suunaventiilid
Klapp tüüpi - kuulklapiga
Klapp tüüpi - plaatklapiga
Klapp tüüpi - tasakaalustatud klapiga
Siiber tüüpi - silindrilise siibriga
Siiber tüüpi - plaat siibriga
Siiber tüüpi - pöördsiibriga
Pneumoseadme ekspluatatsiooni maksumus
keskmine õhukulu täiturites + voolikutes
Keskmine õhukulu voolikutes
$$ Q_{av}^{v}=\frac{\pi \cdot ID^2}{4} \cdot L \cdot \frac{p}{p_{atm}} n \cdot 1,4 $$
kus ID - voolukute siseläbimõõt
n - silindri käikude arv minutis
Silindri diameetri valik
Silindri poolt arendatav jõud
$$ F_{teor}^{+}=p\cdot \frac{\pi\cdot D^2}{4} $$
$$ F_{teor}^{-}=p\cdot \frac{\pi\cdot (D^2-d^2)}{4} $$
Teoreetiline jõud peab olema suurem kui tegelik vajalik jõud, seega tegelikus rakenduses tuleb teoreetiline jõud veel läbi korrutada 0,5-0,7, mis annab tegeliku kasutatava jõu.
Keskmine õhukulu silindris (kompressori suuruse määramiseks ning ekspulatsiooni maksumuse arvutamiseks)
$$ Q_{av}^{sil}=\frac{\pi \cdot D^2}{4} \cdot H \cdot \frac{p+p_{atm}}{p_{atm}} n \cdot 1,4 $$
kus n on käikude arv minutis ja H käigu pikkus
Maksimaalne õhukulu silindris (juhtimiskomponentide dimensioneerimiseks)
$$ Q_{max}^{sil}=\frac{\pi \cdot D^2}{4} \cdot v_{max} \cdot \frac{p+p_{atm}}{p_{atm}} \cdot 1,4 $$
, kus \( v_{max} \) on maksimaalne silindri liikumiskiirus
Viivitusega elemendid
Pneumaatilise sisselülitamise viivitusega
Pneumaatilise väljalülitamise viivitusega
Impulsi tekitamine
Domineeriv jm set funktsioon
Andurid
Herkonid - inertgaasiga täidetud kestas olev kontakt, hermeetiline kontakt
Aktiveerub magnetvälja sattudes.
Elektroonsed magnetandurid
Induktiivandurid
Mahtuvusandurid
Optilised andurid
Ultraheli andurid