Μάθημα 3: Ροή αέρα σε ένα πνευματικό σύστημα

Στο προηγούμενο μάθημα μάθατε για τα εξαρτήματα ενός πνευματικού συστήματος και τα προσδιορίσατε σε ένα πραγματικό παράδειγμα. Σε αυτό το μάθημα, θα εμβαθύνετε περαιτέρω στους μηχανισμούς ενός πνευματικού συστήματος για να κατανοήσετε πώς ο πεπιεσμένος αέρας κινείται μέσα στο σύστημα και δημιουργεί κίνηση.

Σε αυτό το μάθημα θα μάθετε για:

Σχεδίαση διαγράμματος ενός πνευματικού κυκλώματος
Προσδιορισμός της ροής πεπιεσμένου αέρα μέσω ενός πνευματικού κυκλώματος
Η δύναμη που δημιουργείται από τον πεπιεσμένο αέρα και πώς μεταφέρεται με ενεργοποιήσεις

Στο τέλος αυτού του μαθήματος, θα δημιουργήσετε ένα διάγραμμα των πνευματικών εξαρτημάτων σε μια μελλοντική κατασκευή CTE Workcell.

Κατασκευή του CTE Workcell + Pneumatics.

Πνευματικά Συστήματα και Κυκλώματα

Στα προηγούμενα μαθήματα, μάθατε για διαφορετικά πνευματικά στοιχεία και τα αναγνωρίσατε σε ένα παράδειγμα βιομηχανικής κατασκευής. Τα πνευματικά συστήματα, όπως έχετε μάθει, συλλαμβάνουν αέρα, μεταφέρουν αυτόν τον αέρα μέσω ενός κυκλώματος και χρησιμοποιούν την παραγόμενη ενέργεια για την ολοκλήρωση εργασιών. Η φράση «πνευματικό κύκλωμα» χρησιμοποιείται για να περιγράψει ένα τμήμα αυτού του συστήματος. Ένα πνευματικό κύκλωμαpείναι ένα σύνολο πνευματικών εξαρτημάτων που συνεργάζονται για να εκτελέσουν μία μόνο ενεργοποίηση (κίνηση).

Σε αυτό το μάθημα, θα σας καθοδηγήσουμε στη λειτουργία ενός μόνο πνευματικού κυκλώματος.

Χρήση διαγραμμάτων στο σημειωματάριο μηχανικής σας

Διαγράμματα ή μικρά σκίτσα θα χρησιμοποιηθούν σε όλη αυτή την εξερεύνηση της ροής αέρα σε ένα πνευματικό κύκλωμα. Αυτές οι εικόνες απεικονίζουν τη διάταξη των επιμέρους εξαρτημάτων και περιγράφουν την κίνηση του πεπιεσμένου αέρα. Τα διαγράμματα θα βασίζονται το ένα στο άλλο, προσθέτοντας επιπλέον στοιχεία όπως απαιτείται. Καταγράψτε αυτά τα διαγράμματα στο σημειωματάριο μηχανικής σας καθ' όλη τη διάρκεια του μαθήματος.

Για την ενημέρωσή σας

Τα διαγράμματα μπορούν να λάβουν πολλές μορφές. Στο CTE Digital Engineering Notebook, τα εξαρτήματα παρέχονται σε κλίμακα και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την απεικόνιση διαγραμμάτων πνευματικών συστημάτων.

Διάγραμμα μηχανολογικού σημειωματάριου του συμπιεστή συνδεδεμένου σε δεξαμενή αέρα.

Ωστόσο, πιο απλοϊκά σχέδια μπορούν επίσης να αρκούν για να κατανοήσουν καλύτερα το νόημα κατά την περιγραφή της ροής του αέρα.

Διάγραμμα του συμπιεστή συνδεδεμένου σε μια δεξαμενή αέρα χρησιμοποιώντας μόνο τετράγωνα και γραμμές. Το πάνω τετράγωνο φέρει την ένδειξη Δεξαμενή αέρα και το κάτω τετράγωνο φέρει την ένδειξη Συμπιεστής αέρα.

Χρησιμοποιήστε το σύστημα λήψης σημειώσεων που σας ταιριάζει καλύτερα στο σημειωματάριό σας για μηχανικούς.

Διαγράμματα ροής αέρα

Πριν ξεκινήσετε την κίνηση του αέρα, ο αέρας στο πνευματικό κύκλωμα πρέπει να συμπιεστεί. Όπως μάθατε προηγουμένως, αυτό γίνεται με έναν αεροσυμπιεστή.

Καθώς ο συμπιεστής δημιουργεί όλο και περισσότερο πεπιεσμένο αέρα, ο αέρας μπορεί να αποθηκευτεί σε μια δεξαμενή αέρα. Αυτά τα εξαρτήματα συνδέονται με σωλήνες.

Διάγραμμα του συμπιεστή συνδεδεμένου σε μια δεξαμενή αέρα με σωλήνωση. Ο συμπιεστής βρίσκεται από πάνω και η δεξαμενή αέρα από κάτω.

Με πεπιεσμένο αέρα στο σύστημα, τώρα η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα μπορεί να συνδεθεί για να ελέγχει τη ροή αυτού του αέρα.

Το ίδιο διάγραμμα του συμπιεστή συνδεδεμένου σε μια δεξαμενή αέρα όπως παραπάνω, αλλά τώρα με προσθήκη μιας ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας. Ο σωλήνας εκτείνεται από την ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα και συνδέεται με τον σωλήνα που συνδέει τον συμπιεστή με τη δεξαμενή αέρα.

Από το σωληνοειδές, δύο σωλήνες συνδέονται σε κάθε κύλινδρο:

Μία διαδρομή για τον πεπιεσμένο αέρα για την επέκταση του κυλίνδρου
Μία διαδρομή για τον πεπιεσμένο αέρα για την ανάσυρση του κυλίνδρου

Το ίδιο διάγραμμα όπως παραπάνω, αλλά με έναν κύλινδρο συνδεδεμένο στην ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα με δύο σωλήνες, δημιουργώντας ένα πλήρες πνευματικό σύστημα.

Για την ενημέρωσή σας

Για αυτά τα διαγράμματα, οι σωλήνες απλώς αγγίζουν τα σχετικά εξαρτήματα και όχι τις συγκεκριμένες εισόδους και εξόδους που θα ήταν σχετικές σε μια κατασκευή. Οι ενδείξεις στην πνευματική ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα υποδεικνύουν τη σωστή τοποθέτηση του σωλήνα.

Κάθε πνευματικό κύκλωμα στο σωληνοειδές αποτελείται από τρεις θέσεις για τη σύνδεση των σωληνώσεων.

Το Pυποδεικνύει πού θα συνδεθεί ο πεπιεσμένος αέρας από τον συμπιεστή και τη δεξαμενή αέρα. Αυτή είναι η είσοδος του ηλεκτρομαγνητικού κυκλώματος.

Κοντινό πλάνο της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας CTE με την είσοδο p και την ετικέτα να εμφανίζονται με ένα κόκκινο πλαίσιο.

ΤοAυποδεικνύει πού θα συνδεθεί ο σωλήνας από την πλευρά Α του Πνευματικού Κυλίνδρου.
ΤοBυποδεικνύει τη θέση σύνδεσης του σωλήνα από την πλευρά B του Πνευματικού Κυλίνδρου.

Οι συνδέσεις Α και Β είναι οι έξοδοι του ηλεκτρομαγνητικού πηνίου.

Αυτές οι σημάνσεις μπορούν να προστεθούν στο διάγραμμά σας για να κατανοήσετε καλύτερα τις εισόδους και τις εξόδους του πνευματικού ηλεκτρομαγνητικού κυκλώματος.

διάγραμμα ενός πλήρους πνευματικού συστήματος με σημάνσεις στους σωλήνες P, A και B

Ακολουθώντας τη ροή του αέρα

Τώρα που έχει σχεδιαστεί το διάγραμμα αυτού του πνευματικού κυκλώματος, η ροή του αέρα μπορεί να φανεί πιο εύκολα.

Να θυμάστε ότι ο πεπιεσμένος αέρας είναι η πηγή ενέργειας στο πνευματικό σύστημα. Ακολουθώντας τη ροή του αέρα, μπορείτε να παρακολουθείτε αποτελεσματικά τη δύναμη καθώς αυτή κινείται μέσα από τα διάφορα πνευματικά εξαρτήματα.

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, ο αέρας συμπιέζεται στον συμπιεστή, ο οποίος ξεκινά τη ροή του αέρα σε ολόκληρο το σύστημα.

Καθώς ο αέρας είναι υπό πίεση, θα ρέει επίσης στη δεξαμενή αέρα για να δημιουργήσει μια αποθήκη πεπιεσμένου αέρα που θα χρησιμοποιηθεί σε περίπτωση που ο συμπιεστής απενεργοποιηθεί. Για αυτό το παράδειγμα ροής αέρα, μπορεί να υποτεθεί ότι ο πεπιεσμένος αέρας προέρχεται τόσο από τη δεξαμενή όσο και από τον συμπιεστή.

Το βίντεο στα αριστερά δείχνει το Πνευματικό Σύστημα CTE με κόκκινα βέλη που υποδεικνύουν τη ροή του αέρα. Τα βέλη ακολουθούν την πορεία του σωλήνα, εξερχόμενοι τόσο από τη δεξαμενή όσο και από τον συμπιεστή και ρέοντας στην ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα.

Ο πεπιεσμένος αέρας είναι η είσοδος του ηλεκτρομαγνητικού κυκλώματος. Οι άλλοι σωλήνες που συνδέονται με το σωληνοειδές λειτουργούν ως έξοδοι. Ανάλογα με τα χειριστήρια που έχουν ρυθμιστεί, ο πεπιεσμένος αέρας θα ρέει είτε στον σωλήνα Α είτε στον σωλήνα Β.

Το βίντεο στα αριστερά δείχνει κόκκινα βέλη που σηματοδοτούν τη ροή αέρα από την ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα προς τον κύλινδρο μέσω των σωλήνων Α και Β.

Ροή αέρα εντός του ηλεκτρομαγνητικού πηνίου

Υπενθυμίζεται ότι τα ηλεκτρομαγνητικά πηνία λειτουργούν ως βαλβίδες.

Μέσα στο σωληνοειδές, υπάρχει μια διαδρομή για τον πεπιεσμένο αέρα που πάντα περιλαμβάνει την είσοδο (P) και μία επιλογή εξόδου (είτε A είτε B).

Κοντινό πλάνο του σωληνοειδούς με τα κανάλια a και p επισημασμένα με ένα κόκκινο πλαίσιο.

Όταν δοθεί εντολή από έναν προγραμματιζόμενο λογικό ελεγκτή (PLC), η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα θα αλλάξει τη ροή αέρα από τη μία έξοδο στην άλλη. Αυτό ουσιαστικά επιλέγει εάν ο κύλινδρος έχει ρυθμιστεί για διαστολή ή σύσπαση.

Κοντινό πλάνο του σωληνοειδούς με τα κανάλια b και p επισημασμένα με ένα κόκκινο πλαίσιο.

Δύναμη μέσα σε έναν πνευματικό κύλινδρο

Μόλις ο πεπιεσμένος αέρας φτάσει στον κύλινδρο, ο αέρας θα αναγκάσει το έμβολο που βρίσκεται μέσα σε αυτόν είτε να εκταθεί είτε να συμπτυχθεί.

Διατομή ενός εκτεταμένου κυλίνδρου CTE που δείχνει πώς το έμβολο στον κύλινδρο ωθείται προς τα έξω από τη ροή αέρα. Το έμβολο καλείται με ένα βέλος και φέρει ετικέτα.

Όταν ο πεπιεσμένος αέρας πιέζει το έμβολο στο εσωτερικό του κυλίνδρου, ασκεί δύναμη σε αυτό το έμβολο για να το κινήσει σε γραμμική κατεύθυνση (είτε πάνω-κάτω είτε μπρος-πίσω). Η κίνηση αυτού του εμβόλου χρησιμοποιείται στη συνέχεια για την εκτέλεση της εργασίας για την οποία σχεδιάστηκε το σύστημα. Αυτό θα μπορούσε να περιλαμβάνει την ανύψωση, την ώθηση ή το τράβηγμα αντικειμένων.

Η κατεύθυνση κίνησης βασίζεται στην επιλεγμένη έξοδο στο σωληνοειδές: A ή B.

Όταν ο πεπιεσμένος αέρας κινείται μέσω του σωλήνα Β προς τον πνευματικό κύλινδρο, το έμβολο μέσα στον κύλινδρο ωθείται προς τα έξω. Αυτό προκαλεί τη διαστολή του άκρου του κυλίνδρου, όπως φαίνεται στο βίντεο στα αριστερά.

Όταν ο πεπιεσμένος αέρας κινείται στον σωλήνα Α, το έμβολο μέσα στον κύλινδρο ωθείται περαιτέρω μέσα στον κύλινδρο. Αυτό προκαλεί την ανάσυρση του άκρου του κυλίνδρου, όπως φαίνεται στο βίντεο στα αριστερά.

Η δύναμη που ασκείται στο έμβολο μέσα στον κύλινδρο θα προκαλέσει την κίνηση και οποιωνδήποτε υλικών είναι προσαρτημένα στο έμβολο. Σε αυτό το βίντεο, μπορείτε να δείτε τον αέρα να ρέει μέσα στον κύλινδρο και να προκαλεί την κίνηση του εκτροπέα προς τα πάνω με το έμβολο μέσα στον κύλινδρο.

Δραστηριότητα

Τώρα που έχετε δημιουργήσει ένα διάγραμμα ενός απλού πνευματικού κυκλώματος, θα εξασκήσετε τις δεξιότητές σας δημιουργώντας ένα διάγραμμα των πνευματικών κυκλωμάτων που θα προστεθούν στο CTE Workcell σας σε μια μελλοντική Μονάδα.

Δραστηριότητα:Χρησιμοποιώντας την παραπάνω εικόνα, δημιουργήστε ένα διάγραμμα στο τετράδιο μηχανικής σας του πνευματικού συστήματος.

Κατά τη δημιουργία του διαγράμματός σας, φροντίστε να επισημάνετε κάθε πνευματικό κύκλωμα στο σωληνοειδές. Σημειώστε ότι υπάρχουντρίαπνευματικά κυκλώματα σε αυτήν την κατασκευή.
1. Μπορείτε να επιλέξετε αν θα σχεδιάσετε και τα τρία κυκλώματα μαζί ή ξεχωριστά.
Αφού δημιουργήσετε το/τα διάγραμμά/διαγράμματα σας, απαντήστε στις ακόλουθες ερωτήσεις στο σημειωματάριο μηχανικής σας.
1. Πόσοι πνευματικοί κύλινδροι υπάρχουν σε αυτό το πνευματικό σύστημα; Ποιοι μηχανισμοί πιστεύετε ότι είναι συνδεδεμένοι σε κάθε κύλινδρο;
2. Ποια είναι η ροή αέρα από τον συμπιεστή προς κάθε έναν από τους κυλίνδρους; Σχεδιάστε την διαδρομή μέσω της οποίας ο αέρας θα επεκτείνει κάθε κύλινδρο. Σχεδιάστε επίσης τη διαδρομή μέσω της οποίας ο αέρας θα συστέλλει κάθε κύλινδρο.
3. Πώς θα ονομάζατε καθένα από αυτά τα πνευματικά κυκλώματα; Εξετάστε το σημείο όπου τοποθετούνται στον θάλαμο εργασίας και σκεφτείτε τη λειτουργία που θα μπορούσαν να εξυπηρετήσουν.

Ελέγξτε την κατανόησή σας

Πριν προχωρήσετε στο επόμενο μάθημα, βεβαιωθείτε ότι κατανοείτε τις έννοιες σε αυτό το μάθημα απαντώντας στις ακόλουθες ερωτήσεις στο σημειωματάριο μηχανικής σας.

Ερωτήσεις ελέγχου κατανόησής σας > ( Έγγραφο Google / .docx / .pdf)

Επιλέξτε Επόμενο > για να κατασκευάσετε και να δοκιμάσετε το δικό σας πνευματικό κύκλωμα με το κιτ CTE Workcell.

< Πίσω Επιστροφή στις Μονάδες Επόμενο >