TMMI3- Hydraulik och Peumatik Peumatiska systemlösigar Frå komressor till cylider Karl-Erik Rydberg Fluida och mekatroiska system IEI/Liköigs uiversitet Karl-Erik.Rydberg@liu.se
Peumatiska system - Tryckluftsrod., distributio och förbrukare Productio Distributio Peumatic systems Co m - res sor Co oler Reservoir Shu t-off valves Service uits
Termodyamiska sambad för tryckluft Ideala gaslage: V m R T [J] absolut gastryck, [Pa] V gasvolym [m 3 ] m gases massa, [kg] R gaskostat87 [J/kg/K] T absolut gastemeratur, [K] Polytrosambad: V V olytroexoet, [-] Isetroisk rocess (förlustfri adiabatisk rocess): κ,4: Temeratursambad: V V T Kyleffekter säker olytroexoete.,5 valigt värde. Normaltillståd, NTP: T 0 93 K och 0,0 bar (00 kpa) T /κ κ κ
Termisk systemverkigsgrad T 3 T,4,5 η e/c W t,full-res exa / W t,isetroic com,0 (isothermal comressio) ) / ( 3 / " # $ $ $ % & ' ' ( ) * * +, -.. - -. - c e T T /
Total systemverkigsgrad - Adiabatisk komressio och fulltrycksexasio c e c v s m em tot /,, " " ",4,5 " # $ % & ' ( ( ( ) * + + +, -. / / 0 3 4 5. 5 0,08 0,96,5, c 6 v El-motor efficiecy: η em 0,9, Mechaical system efficiecy: η m,s 0,80, Volumetric eff. sigle-stage isto com: η v,c ) / ( 3 / " # $ $ $ % & ' ' ( ) * * +, -.. - -. - c e T T / T 3 T
Exemel å eumatikalikatioer Festo mobil eumatik Festo idustriell automatio Peumatisk robot: Festo Robotio (You Tube)
Peumatiska aktuatorer Peumatikcylider med styrvetil, ädlägesdämig och ibyggda ädlägesgivare (ISO-stadard) Kolvstågslös cylider Kortslagig cylider Motorer med mekaisk växel Peumatisk muskel
Peumatiska vetiler Tryckreglerig med tryckregulator (tryckreducerigsvetil) Flödesstyrig (hastighetsstyrig) med stryig Vetilblock El-styrda vetiler Dämare för returluft
Vakuum-tekik Vakuumlyft Ejektor-ehet (Bosch Rexroth) Ejektor
Vetilstyrda eumatiksystem Komoetkarakteristik: b- och C-värde T U stream ressure cotrol valve Flow meter Comoet uder test b, C Dow stream ressure cotrol valve Volymflöde (NTP) q C ω K t ω / b b för / för Peumatisk koduktas: C, [liter/(s bar)], (NTP) Temeraturkorrektio: K t T0 / T, T0 93 K / b > b
Flödeskarakt.- eumatiska komoeter C. Volymflöde q [NTP] kostat, varierar Överkritisk strömig Uderkritisk strömig Vetilstryig b, C q ) ( kostat, varierar 0 0 b. Tryck Kritiskt tryckförhållade b: 0 < b < 0,58 Normaltillståd, NTP: T 0 93 K och 0,0 bar ( a )
Flödeskarakteristik för seriekolade eumatiska komoeter Sök b s, C s - Föreklade sambad ger 3 Cs i C 3 i C s < C imi b s C s i b C i i b s < b imi q C ω s K s t (NTP)
Vetilstyrd cylider Tryck- och hastighetskarakteristik Vetilflöde: Cyliderflöde: q C ω q A v a Max cyliderkolvhastighet: v max C A a ω,0 ; a b a 00 kpa,0 bar
Vetilstyrd cylider Reducerad kolvhastighet C, b ) ( Cyl. A ) ( ) ( C, b a 0 A A v - v + Dislacemet/Time-diagram Cyl. A 0 C 3, b 3 a Atag att de vetilstryigar som geomströmmas av cyliders returflöde (utlosstryigar) bestämmer max kolvhastighet för båda rörelseriktigara. Atag att stryigaras koduktaser är lika: C C C 3 C Vid lus-slaget fis två seriekolade utlosstryigar med koduktasera C C 3 C, vilket ger v + max C3 A a C a /3 A För mius-slaget gäller e utlosstryig med koduktasera C C, vilket ger v max C A a C A a + v max < v max
Tidsfördröjig av eumatiska sigaler A A v - v + Tidsfördröjigsehet Volume v c ) ( Time delay adj. C Volymes tryck ( v ) s f a styrsigaltryck ( c ) c, v c v t ( R T v 0 v0) V ρ C 0 c bar 0 t Time
Cyliderkrafter A A F F ) ( a ) ( ) ( A s a A ( A A ) F A A a A A a F
Peumatisk effekt T R m m ρ q N ormalflöde, [m 3 /s] (NTP) 0,0 bar och ρ 0,3 kg/m 3 T R m V ρ m V Ideal gas: 0 ρ ρ q T R m P N Normal -effekt: Kostat temeratur, T T 0 93 K, ger effekte: 0 0 ρ q P N N Gaskost. R 87 J/(kg K)
Peumatisk eergi Eergi Effekt *tid, [Ws, Nm, J] Totala aktuatoreergi: E PA, PN PA ΔtPA Eergiförbrukig för eumatisk cylider: E PA s V tot π d 4 d kolvdiameter, [m], s matigstryck [Pa], B L slaglägd, [m], atal slag [-] s B L Komressoreergi: E K E PA / η tot η tot total systemverkigsgrad
5 " 3 % Sabbare "#$$#%&'()*&+',&-'./0.%)(*').&, cykel med två-tryck system?,@9:8a-:95; E-tryck system 7,5 %#$ 5 4 0 3 3 / )*+,-.$%&)( Voltage (V) 5 $,5 "#$ Pi ( bar0,5v) Velocity m/s4v *+,-.)-/0#$34 35678+9:-);<&3 Pout *7>9 0 0 0, 0,4 0,6 0,8, #" #& #' #( ) )#" Time (s) "#$%&'( BCD@9:8A-:95; Två-tryck system $ % )*+,-.$%&)( Voltage (V) %#$ 7,5 $ 5 "#$,5 35678+9:-.);<&34 Velocity (m/s4v) *7>9 Pout *+,-.)-/0#$34 Pi ( bar0,5v) 4 # $ $ % 0 0 #" 0, #& 0,4 #' 0,6 #( 0,8 ) )#", "#$%&'( Time (s)
Två-stegs kolvkomressor med mellakylare Two comressor stages Pisto rod Cetrifugal uloader Oil level idicator Itercooler Overhug crakshaft Slash lubricatio
Skruvkomressorer, Atlas Coco
Volymetrisk verkigsgrad för kolvkomressor. 0,7 Fler-stegs komressio - lika tryckförhållade för steg: +... ; bar, + sluttryck 3 + [bar]; Ex : 9[bar] Volymetrisk verkigsgrad för steg: η vtot η η... η v v v
Högtrycks-komressorer, 350 40 bar, 3-4 - stegs kolvkomressorer, (J.A. Becker, Bauer) J.A. Becker Tryckförhållade 3 steg: 3 4 4 ; 3 3 sluttryck Tryckförh. 350bar steg 7,05 Totalverkigagrad: elmotor-komressor 80 bar: η tot 0,0 350 bar: η tot 0,065
Sekvesstyrig eligt Kaskad-metode Väg - tid - diagram Peumatisk lösig Reducerad hastighet (Utlosstryig) Gru I Gru II Sigalledigar (mie) Samtliga kvittessigaler (a 0, a, b 0, b ) måste utyttjas.
Peumatisk sekvesstyrig Väg/tid-diagram för sekvesstyig av 3 cylidrar, A, B och C. Koligsschema eligt Kaskadmetode. Samtliga kvittessigaler (a 0, a, b 0, b, c 0, c ) måste utyttjas.
Distribuerat eumatiksystem, Iteract, Hoerbiger- Origa