Schemat Układu Pneumatycznego w Ciągnikach: Kompleksowy Przewodnik

Czym jest układ pneumatyczny?

Definicja i podstawowe zasady działania

Układ pneumatyczny, zgodnie z definicją, jest zbiorem wzajemnie połączonych elementów pneumatycznych przeznaczonych do przekazywania i sterowania energią za pośrednictwem gazu pod ciśnieniem jako jej nośnika w obwodzie zamkniętym. Układ pneumatyczny służy do wywoływania określonej reakcji urządzeń wykonawczych przetwarzających energię sprężonego czynnika roboczego na pracę mechaniczną. Czynnikiem roboczym wykorzystywanym w układach pneumatycznych jest sprężone powietrze.

Zastosowania pneumatyki

Swoje zastosowanie pneumatyka znajduje w wielu dziedzinach, w tym:

• Układy zawieszenia pojazdów i maszyn roboczych.
• Napędy obrotowe do montażu i demontażu połączeń gwintowych, wiercenia, szlifowania.
• Napędy liniowe do podawania, mocowania, przesuwania, wyrzucania, podnoszenia.
• Napędy udarowe do dłutowania, wycinania, prasowania, wytłaczania i nitowania.
• Dysze do wydmuchiwania detali i wiórów.
• Urządzenia do chwytania i przemieszczania elementów.
• W technice obróbki powierzchniowej do napylania, malowania natryskowego, piaskowania.
• Urządzenia pomiarowe i kontrolne.
• Transport materiałów sypkich.
• Diagnostyczna i rehabilitacyjna aparatura medyczna.
• Napęd urządzeń hamulcowych pojazdów drogowych i szynowych.

Zalety i wady sprężonego powietrza

Głównymi zaletami powietrza jest łatwość transportu przewodowego na duże odległości, odporność na wahania temperatury otoczenia, brak konieczności wymiany oraz bezpieczeństwo i czystość w eksploatacji. Wadą sprężonego powietrza jest jego duża ściśliwość, która bardzo utrudnia uzyskiwanie powolnych i płynnych ruchów mechanizmów pneumatycznych.

Elementy składowe układu pneumatycznego

Sprężarka i zbiornik

Urządzeniem wytwarzającym sprężone powietrze jest sprężarka. Powietrze wytworzone przez sprężarkę magazynuje się w zbiorniku, który wychładza je i stabilizuje ciśnienie w sieci.

Zespół przygotowania powietrza

Czynnik roboczy przed wprowadzeniem do układu pneumatycznego musi zostać uzdatniony w odpowiedni sposób. Rozumie się przez to oczyszczenie z zanieczyszczeń mechanicznych, odwodnienie i pozbawienie wtrąceń oleju pochodzącego ze sprężarki oraz nasycenie specjalnym olejem do pneumatycznych urządzeń wykonawczych. Zadania te realizowane są przez zespół przygotowania sprężonego powietrza, w którego skład wchodzą: filtr powietrza, reduktor sprężonego powietrza (zawór redukcyjny) oraz smarownica sprężonego powietrza (smarownica pneumatyczna). Występują przypadki, kiedy rezygnuje się ze stosowania smarownicy sprężonego powietrza, a dokładniej w miejscach, gdzie układ pneumatyczny pracuje w środowisku o wysokiej czystości, np. w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym, lakiernictwie czy medycynie.

Przykładowe elementy układu we właściwej kolejności to: króciec wlotu powietrza, zawór odcinający, filtr z oddzielaczem wilgoci, zawór redukcyjny, manometr, smarownica, zespół zaworów rozdzielających.

Elementy wykonawcze (siłowniki i silniki)

Kolejną częścią układu jest element wykonawczy (napędowy), w którym następuje zmiana doprowadzonej energii sprężonego powietrza w energię mechaniczną. W tej grupie znajdują się siłowniki i silniki pneumatyczne. Dzięki nim możliwe jest użycie pneumatycznych układów napędowych do wprawiania w ruch mechanizmów i elementów maszyn.

Najczęściej spotykanymi typami siłowników są jedno- i dwustronnego działania. W siłowniku jednostronnego działania powrót tłoczyska realizowany jest poprzez sprężynę naciskającą na tłok. W tym siłowniku jest tylko jedno przyłącze sprężonego powietrza, powodujące przesuw tłoczyska w jednym tylko kierunku. W siłowniku dwustronnego działania są dwa przyłącza sprężonego powietrza. Wsuw i wysuw tłoczyska są realizowane poprzez podłączenie sprężonego powietrza do któregoś z przyłączy. Prędkość ruchu siłownika pneumatycznego zależy od natężenia przepływu sprężonego powietrza oraz od obciążenia przyłożonego na tłoczysko. Zamawiając siłownik warto zwrócić uwagę na parametry typu: budowa i przeznaczenie, sposób mocowania, gwinty przyłączeniowe, wielkość (średnica i skok), zużycie powietrza.

Przewody pneumatyczne

Doprowadzenie powietrza do elementów wykonawczych odbywa się przy zastosowaniu przewodów pneumatycznych. Podczas wyboru odpowiedniego przewodu należy wziąć pod uwagę: rodzaj czynnika roboczego układu, średnicę wewnętrzną i zewnętrzną przewodu oraz środowisko pracy układu. Jednak jednym z najważniejszych parametrów jest charakterystyka ciśnieniowa, w skład której wchodzą następujące składniki:

• Ciśnienie robocze (maksymalne dopuszczalne nadciśnienie, przy jakim przewody można zastosować).
• Ciśnienie próbne (sięga do 50% powyżej ciśnienia roboczego).
• Ciśnienie rozrywające (ciśnienie, przy którym przewód ulega zniszczeniu).

Podczas projektowania układów pneumatycznych należy określić odpowiednie przekroje przewodów, więc konieczna jest znajomość maksymalnej rzeczywistej wartości objętościowego natężenia przepływu przez te przewody i dopuszczalne spadki ciśnienia na krańcach przewodów. Na ogół przyjmuje się, że straty ciśnienia w przewodach nie powinny przekraczać 5-10% wartości ciśnienia roboczego w układzie, a prędkość przepływu sprężonego powietrza przez przewody powinna oscylować w granicach 10-40 m/s. Przy wejściu i wyjściu z danej części układu stosuje się odpowiednie końcówki i złączki.

Schemat pneumatyczny: Czym jest i do czego służy?

Definicja schematu pneumatycznego

Schemat pneumatyczny graficznie ilustruje konfigurację urządzeń w systemach pneumatycznych. Oznacza on techniczny rysunek, na którym zlokalizowane są krytyczne elementy systemu. Dzięki zrozumiałym symbolom, można bardzo dobrze zrozumieć zasady działania takiej sieci. Schemat zawiera symbole reprezentujące źródła energii, odbiorniki, urządzenia wykonawcze oraz komponenty odpowiedzialne za monitorowanie i kontrolę procesu.

Znaczenie i zastosowanie schematów

Pneumatyka jest obecna praktycznie w każdym aspekcie naszego życia. Systemy oparte na mocy sprężonego powietrza są częścią różnych maszyn, urządzeń, jak również procesów produkcyjnych. Efektywność sieci zależy od jej właściwego zaprojektowania i wykonania. Schemat pneumatyczny to kluczowe narzędzie zarówno w fazie projektowania, jak i późniejszej obsługi sieci.

Schemat pneumatyczny ilustruje sieci wykorzystywane do realizacji określonych zadań i procesów. Są one zazwyczaj używane do przedstawienia układów w maszynach produkcyjnych angażowanych w procesy, takie jak tłoczenie, obróbka czy inne operacje technologiczne. Dodatkowo, znajdują zastosowanie w systemach zawieszenia pojazdów, trasach transportowych, a nawet w ciśnieniowych ekspresach do kawy.

Schematy pneumatyczne są użyteczne głównie w fazie projektowania sieci. Inżynierowie, opierając się na tych ilustracjach, mogą analizować mechanikę systemu i wprowadzać ewentualne modyfikacje. Są one również pomocne podczas prac naprawczych i renowacyjnych, umożliwiając łatwe zrozumienie zależności pomiędzy różnymi mechanizmami i urządzeniami.

Czego schemat nie zawiera?

Należy podkreślić, że schemat pneumatyczny nie zawiera informacji o wymiarach geometrycznych elementów, ich fizycznym rozmieszczeniu czy składnikach konstrukcyjnych. Elementy przedstawione na rysunku nie muszą być zorganizowane w sposób dosłownie odwzorowany na schemacie. Detale dotyczące precyzyjnego rozmieszczenia komponentów, specyfikacji przewodów pneumatycznych oraz doboru materiałów są zawarte w dodatkowej specyfikacji technicznej.

Jak czytać schemat układu pneumatycznego?

Schemat układu pneumatycznego jest tworzony przy użyciu zdefiniowanych symboli, które są zrozumiałe dla osób specjalizujących się w tej dziedzinie.

Kluczowe elementy na schemacie

Każdy schemat układu pneumatycznego obejmuje:

• Źródło energii - sprężarki, które są oznaczane specyficznymi symbolami i dodatkowymi informacjami określającymi typ urządzenia.
• Elementy sterujące - zawory, które są graficznie przedstawione jako kwadraty. Każdy z nich ma także zilustrowaną mechanikę działania i typ urządzenia.
• Akcesoria wykonawcze - siłowniki, które są umieszczone na końcu.

Zasady porządkowania i oznaczeń

Różne urządzenia są przedstawione w sekwencji operacyjnej, zaczynając od dolnej części strony i kierując się ku górze, a także od lewej do prawej. Ważne jest, aby linie symbolizujące przewody nie były ze sobą skrzyżowane. Wszystkie połączenia między nimi są oznaczone jako pojedyncze linie ze strzałkami wskazującymi kierunek przepływu powietrza. Dla dużych i złożonych układów możliwe jest ich podzielenie na mniejsze segmenty i przedstawienie na odrębnych schematach. W takim przypadku każdy z nich jest umieszczony na osobnej stronie z precyzyjnym opisem jego lokalizacji na głównym diagramie. Konieczne jest również wprowadzenie oznaczeń dla miejsc, w których schemat został podzielony.

Normy techniczne

Szczegółowe wytyczne dotyczące oznaczania elementów na diagramie, jak również formatu dokumentacji, są określone w normie ISO 5457. Dodatkowo, opis techniczny dołączany do schematu pneumatycznego musi być zgodny z normą ISO 3098-1.

Najpopularniejsze symbole pneumatyczne

Symbole pneumatyczne służą do opisu elementów i układów pneumatycznych, takich jak zawory, cylindry, pompy, kompresory i inne komponenty używane w pneumatyce.

• Kompresor - symbolizuje źródło sprężonego powietrza. Zazwyczaj reprezentowany przez symbol zbiornika z jednym wejściem i wyjściem oraz zaznaczonym ruchem powietrza.
• Zbiornik ciśnieniowy - przedstawia miejsce magazynowania sprężonego powietrza. Symbol prostokąta z linią na jednym końcu reprezentującą wejście/wyjście.
• Linia ciśnieniowa - oznacza przewody przesyłające sprężone powietrze. Prosta linia, czasami z kropkami.
• Zawór regulacyjny/ograniczający przepływ - używany do regulacji przepływu powietrza. Zazwyczaj przedstawiany przez prostokąt z kreską przekątną, co oznacza możliwość regulacji.
• Zawór kierunkowy - zmienia kierunek przepływu powietrza. Jako symbol pneumatyczny często oznaczany jest liczbą dróg i pozycji, np. 3/2, 5/2. Seria kwadratów połączonych linią, z oznaczeniami pokazującymi kierunek przepływu.
• Cylinder pneumatyczny - reprezentuje aktuator, dwa symbole kwadratów, z których jeden ma strzałkę wskazującą ruch tłoka.
• Silnik pneumatyczny - symbolizuje napęd obrotowy zasilany powietrzem. Symbol pneumatyczny podobnie jak kompresor, ale często z dodatkowymi symbolami wskazującymi ruch obrotowy.
• Zawór sterowany pilotowo - zawór, który jest sterowany za pomocą innego źródła ciśnienia. Zawór kierunkowy z dodatkową linią i symbolem reprezentującym pilot.
• Przekaźnik lub wzmacniacz ciśnienia - służy do wzmacniania sygnałów pneumatycznych. Symbol pneumatyczny kwadratu z dodatkową linią ciśnieniową dla sygnału sterującego.
• Wskaźnik ciśnienia - używany do monitorowania ciśnienia w systemie.

Układ pneumatyczny hamulcowy w ciągnikach

Zasada działania hamulców pneumatycznych

Układ hamowania poprawnie działa dzięki sprężonemu powietrzu atmosferycznemu, a cała aparatura utrzymuje w układzie niezmienne i wysokie ciśnienie. Proces hamowania następuje w sytuacji zmiany tego ciśnienia, za które odpowiedzialny jest zawór pneumatyczny uruchamiany przez kierowcę poprzez naciśnięcie pedału hamulca. Zużywane w tym procesie powietrze jest uzupełniane przez sprężarkę, która napędzana jest dzięki pracy silnika pojazdu. Podczas sprężania powietrza wydziela się woda, więc powietrze powinno być wcześniej wysuszone.

Różnice między układem jednoobwodowym a dwuobwodowym

Między układem jednoprzewodowym a dwuprzewodowym istnieje rozbieżność, biorąc pod uwagę technikę manewrowania nimi. Hamulec w układzie jednoprzewodowym włącza się w chwili, gdy w przewodzie znajdującym się między traktorem a przyczepą ciśnienie się obniży. W układzie dwuobwodowym, stosowanym powszechnie już od dawna, jest oddzielony obwód sterujący od obwodu zasilającego, co znacznie zwiększyło bezpieczeństwo w razie awarii. Jeśli przyczepa ma dużą DMC, można się spodziewać, że właśnie w niej jest wykorzystany system dwuprzewodowy.

Kompatybilność i adaptacja systemów

Bardzo często zdarza się, że wymieniając ciągnik na ten o większych gabarytach, nie można do traktora podłączyć danej przyczepy, a przyczyną są dwa różne rodzaje obwodów. Te dysproporcje uniemożliwiają podejście do hamowania oraz sprawnego przyłączenia pojazdów. Jednak wystarczy mała przeróbka systemu w ciągniku, by móc pewnie korzystać z przyczepy jedno i dwuobwodowej. Gdy traktor ma tylko układ dwuprzewodowy, za pomocą zestawu doposażenia możemy ją przekształcić tak, by uzyskać trzecie wyjście pneumatyczne do przyłączenia systemu jednoprzewodowego.

Zastosowanie w pojazdach rolniczych i innych

Hamulce pneumatyczne są najczęściej stosowane w pojazdach o dużej masie całkowitej. Można je spotkać w małych autobusach, ale także w sprzęcie budowlanym i rolniczym. W mniejszych samochodach, najczęściej dostawczych, stosuje się hamulce hydrauliczne. Jeśli w pojeździe zamontowany jest hydrauliczny układ hamulcowy, bardzo istotne jest, by siłowniki hydrauliczne, a dokładniej mówiąc, by ich stan techniczny był regularnie kontrolowany.

tags: #schemat #ukladu #pneumatycznego #ciagnik