Pneumaatika

2019/03/16

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

Pneumaatika puudused

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
sonic and subsonic flow sonic and subsonic flow

Veeauru sisaldus õhu mahus
Maksimaalne veeauru sisaldus (g) teatud õhu mahus ei sõltu rõhust ning sõltub AINULT temperatuurist.
air moisture saturation

Kompressorite tüübid
compressor types

Kolbkompressorite eelised:

Kolbkompressorite puudused:

piston compressor
piston compressor

Membraankompressor

piston compressor

Tiivikkompressor

Eelised

Puudused

tiivik kompressor

Kruvikompressor

Eelised

Puudused

kruvi
kruvi
kruvi

Nurkrataskompressor

rootorpuhur

Aksiaalkompressor

axial

Radiaalkompressor

radial

Võrdlus graafik

types

Kompressori tootlikkuse reguleerimine

  1. Väljastatava õhuvoolu piiramine
  2. Kompressorisse juhitava õhuvoolu sulgemisega või avamisega
  3. Kompressori sisselaskeklapi lukustamisega avatud asendisse
  4. Kompressori ajami pöörlemissageduse muutmisega
  5. Kompressori ajami käivitamise ja seiskamisega

Suruõhusaamise osa

types

Vahetult enne tarbijat paikneb õhu ettevalmistusplokk

Õhufilter eemaldab tahked osakesed ja kondensaadi.

fting1
fting2

Rõhuregulaator hoiab töörõhu konstantsena

preg

Ettevalmistusblokk

prep1
prep2

Filtrite ja õlitite tingmärgid

Trassifilter

trass

Õliti

trass

Absorptsioonkuivati ja adsorptsioonkuivati

kuiv

Absorptsioonkuivati - keemiline
kuiv

Adsorptsioonkuivati - füüsikaline

kuiv2
kuiv3

Jahutuskuivati

cool1
cool2

Membraankuivati

cool2

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.

diam

Pneumotorustiku paigaldus

Torustiku materjal

Vooliku materjal sõltuvalt kasutusvaldkonnast, arvestatakse järgmist * paindlikkus * kulumiskindlus * keemiline vastupidavus * kuumuskindlus (kuni 200c) * sädemekindlus * puhtus * antistaatilisus

paig
paig

Suruõhumootorite tüübid

Omadused

Radiaalkolbmootorid

radk

Aksiaalkolbmootorid
aksk

Tiivikmootorid
tiivk

Hammasratasmootorid
hammask

Turbiinmootorid
turbk

Pneumaatiliste täiturite liigitus

taitl

Klapp ja siiber tüüpi suunaventiilid
ksib
ksib

Klapp tüüpi - kuulklapiga
ksib

Klapp tüüpi - plaatklapiga
ksib

Klapp tüüpi - tasakaalustatud klapiga ksib

Siiber tüüpi - silindrilise siibriga

ksib
ksib

Siiber tüüpi - plaat siibriga
ksib

Siiber tüüpi - pöördsiibriga
ksib

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
ksib
Pneumaatilise väljalülitamise viivitusega ksib
Impulsi tekitamine
ksib
Domineeriv jm set funktsioon
ksib
Andurid
Herkonid - inertgaasiga täidetud kestas olev kontakt, hermeetiline kontakt
Aktiveerub magnetvälja sattudes.

ksib

Elektroonsed magnetandurid
ksib

Induktiivandurid
ksib

Mahtuvusandurid
ksib

Optilised andurid
ksib

Ultraheli andurid
ksib

Older: Electronics Newer: Füüsika II kontrolltöö I