pneumatyka, download, Mechanika, Inzynieria mechaniczna
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
PNEUMATIC
PODSTAWY PNEUMATYKI
Ciśnienie:
Stosunek siły do powierzchni, na którą ta siła oddziałuje.
P= ––––––– = Pa
S
(m
2
)
F
(N)
Ciśnienie atmosferyczne:
Równoważnik ciśnienia oddziaływującego na powierzchnię na poziomie morza
przy temperaturze 20°C i wilgotności 65%: 10.33 m H
2
O; 760 mm Hg; 1.013 x
10
5
Pa.
Ciśnienie absolutne:
Ciśnienie powyżej wartości zera absolutnego – ciśnienie 0 = pełna próżnia.
Ciśnienie manometryczne:
Ciśnienie wzqlędem otaczającego ciśnienia atmosferycznego: jest to wartość
wskazywana przez manometry używane w obwodach pneumatycznych.
Ciśnienie odczytywane
z manometru (6 bar)
Ciśnienie atmosferyczne
Pełna próżnia
Ciśnienie manometryczne = (P absolutne) - (P. atmosferyczne)
Ciśnienie zasilające:
Wartość ciśnienia powietrza na wejściu do elementu pneumatycznego.
Ciśnienie wyjściowe:
Wartość ciśnienia powietrza na wyjściu z elementu pneumatycznego.
∆P spadek ciśnienia:
Różnica pomiędzy ciśnieniem zasilającym a wyjściowym.
NATĘŻENIE PRZEPŁYWU:
Strumień objętości powietrza przepływający przez dany element pneumatyczny
w jednostce czasu. Jednostką miary używaną do pomiaru wartości natężenia
przepływu w instalacjach pneumatycznych jest Nl (Normalny litr). W praktyce
przedstawia on objętość powietrza odniesioną do ciśnienia atmosferycznego.
Np. W odcinku danego przewodu znajduje się 1 litr powietrza (1 dm
3
) przy ciśnieniu
absolutnym 7 bar. Odpowiada to 7 litrom powietrza (7 dm
3
) przy ciśnieniu
atmosferycznym (1 bar ciśnienia absolutnego)
1 dm
3
7 bar
absolutne
=
1 dm
3
1 bar
absolutne
1 dm
3
1 bar
absolutne
1 dm
3
1 bar
absolutne
1 dm
3
1 bar
absolutne
Masowe
natężenie
przepływu
1 dm
3
1 bar
absolutne
1 dm
3
1 bar
absolutne
1 dm
3
1 bar
absolutne
Objętościowe natężenie przepływu
(odroszącesię do ciśnienia absolutnego)
• Przy takim samym ciśnieniu, natężenie przepływu jest wprost proporcjonalne do przekroju poprzecznego przyłącza.
• Przy takim samym przekroju poprzecznym, ciśnienie jest wprost proporcjonalne do natężenia przepływu.
• Aby nastąpił przepływ powietrza konieczna jest różnica (∆P) między ciśnieniem zasilającym i wyjściowym.
Prawo Pascala:
Ciśnienie oddziałujące na ciecz znajdującą się w przestrzeni zamkniętej, rozchodzi
się równomiernie we wszystkich kierunkach.
• Gęstość powietrza, mierzona przy
20°C i ciśnieniu atmosferycznym:
1.204
kg
m
3
6.1/02
OBLICZANIE NATĘŻENIA PRZEPŁYWU PRZEZ ZAWÓR PRZY UŻYCIU WSPÓŁCZYNNIKA k
V
W odniesieniu do sprężonego powietrza, współczynnik k
v
podaje przybliżone wartości.
Natężenie przepływu przez zawór Q
N
przy objętości normalnej wynosi:
Przepływ poddźwiękowy: P
2
>
P
1
2
Przepływ naddźwiękowy: P
2
<
P
1
2
Q
N
= 28,6 · k
v
· P
2
· ∆P
293
273 + t
Q*
N
= 14,3 · k
v
· P
1
·
293
273 + t
gdzie:
Q
N
= natężenie przepływu przy objętości normalnej [Nl/min]
Q
N
* = krytyczne natężenie przepływu przy objętości normalnej [Nl/min]
(
)
1
/
2
k
V
= współczynnik hydrauliczny
l
min
kg
dm
3
· bar
P
1
= ciśnienie zasilające, absolutne [bar]
P
2
= ciśnienie wyjściowe, absolutne [bar]
∆P = różnica ciśnień P
1
- P
2
[bar]
t = temperatura powietrza zasilającego [°C]
OBLICZANIE NATĘŻENIA PRZEPŁYWU PRZEZ ZAWÓR PRZY UŻYCIU WSPÓŁCZYNNIKÓW C i b
Natężenie przepływu przez zawór Q
N
przy objętości normalnej wynosi:
Przepływ poddźwiękowy: P
2
> b · P
1
Przepływ naddźwiękowy: P
2
< b · P
1
Q
N
= C · P
1
· 1 –
( )
2
·
293
273 + t
Q* = C · P
1
·
293
273 + t
gdzie:
Q
N
= natężenie przepływu przy objętości normalnej [Nl/min]
Q
N
* = krytyczne natężenie przepływu przy objętości normalnej [Nl/min]
C = przewodnośń dżwiękowa [Nl/min
·
bar]
P
1
= ciśnienie zasilające, absolutne [bar]
P
2
= ciśnienie wyjściowe, absolutne [bar]
r = stosunek ciśnienia wyjściowego do zasilającego P
2
/P
1
b = wskaźnik ciśnienia krytycznego b= P
2
*/P
1
t = temperatura powietrza zasilającego [°C]
OBLICZANIE NATĘŻENIA PRZEPŁYWU PRZEZ ZAWÓR PRZY UŻYCIU WSPÓŁCZYNNIKA C
V
Natężenie przepływu przez zawór Q
N
przy objętości normalnej wynosi:
Przepływ poddźwiękowy: P
2
> 0,528 · P
1
Przepływ naddźwiękowy: P
2
< 0,528 · P
1
Q
N
= 400 · C
V
· P
2
∆P ·
273
273 + t
Q* = 200 · C
V
· P
1
·
273
273 + t
gdzie:
Q
N
= przepływ nominalny przy normalnej objętości [Nl/min]
Q
N
* = krytyczny przepływ nominalny przy normalnej objętości [Nl/min]
C
V
= współczynnik przepływu [US
·
GPM / p.s.i.]
P
1
= ciśnienie zasilające, absolutne [bar]
P
2
= ciśnienie wyjściowe, absolutne [bar]
t = temperatura powietrza zasilającego [°C]
6
6.1/03
r – b
1 – b
PNEUMATIC
OBLICZANIE PRZEPŁYWU NOMINALNEGO
Przepływ nominalny zaworu Q
Nm
, tj. wartość natężenia przepływu przez zawór przy objętości normalnej, P
1
= 6 [bar] (P
1
=
7 [bar] absolutne) i ∆P = 1 [bar], może zostać obliczony wg. następujących zależności:
Q
Nn
= 66 · k
v
Q
Nn
= 943,8 · C
V
Q
Nn
= 7 · C ·
1 –
(
0,857 – b
1 – b
)
2
Poprzez przyrównanie dwóch pierwszych wzorów otrzymujemy:
k
v
= 14,3 · C
V
·
• RELACJE POMIĘDZY
QNn - C
V
- k
v
- K
V
- S - de
2
C
v
0.055
S
e
0.785
d
e
2
18
1.273
Q
Nn
66
0.0151
k
v
16.66
0.060
K
v
Q
Nn
= przepływ nominalny [Nl/min] przy p1 = 6 [bar] (P
1
=7 [bar] absolutne) i ∆P = 1 [bar]
k
v
współczynnik hydrauliczny
l
min
(
kg
dm
3
· bar
)
1
/
2
K
V
współczynnik hydrauliczny
m
3
h
(
kg
dm
3
· bar
)
1
/
2
C
V
współczynnik przepływu [US
·
GPM / p.s.i.]
S
e
równoważna powierzchnia przelotu [mm
2
]
d
e
2
= S · —
średnica
2
przelotu [mm
2
] otrzymana z równoważnej powierzchni przelotu
4
π
6.1/04
TABELE PRZELICZENIOWE
TABELA 1 - ZAMIANA JEDNOSTEK MIĘDZY UKŁADAMI MIAR
Układ techniczny
i CGS
Pomnożyć przez
Układ SI
Pomnożyć przez
System brytyjski
Długość
m
1
m
m
s
m
2
m
2
m
3
m
3
m·s
–1
m·s
–2
kg
kg
N
da N = 10 N
N·m
kg·m
–3
N·m
–3
J
KWh=3,6·10
6
J
J
W
W
Pa
Pa
bar = 10
5
Pa
kg·s
–1
m
3
·s
–1
Nm
3
· S
–1
Pa·s
Pa·s
m
2
·s
–2
m
2
·s
–2
0,0254
0,3048
1
0,000645
0,0929
16,39·10
–4
0,02832
0,3048
0,3048
0,4536
14,594
4,4483
in (cal)
ft (stopa)
s
in
2
ft
2
in
2
ft
2
ft·s
–1
ft·s
–2
lb (funt)
slug = lb ƒ ·s
2
·ft
–1
lb ƒ (funt)
Czas
Powierzchnia
s
m
2
1
1
Objętość
m
3
1
Prędkość
Przyspieszenie
Masa
m·s
–1
m·s
–2
kg·s
2
·m
–1
1
1
9,81
Siła
kg o kp
kg
kG·m
kg·s
2
·m
–1
kg·m
–1
kG·m
9,81
0,981
9,81
9,81
9,81
9,81
Moment obrotowy
Gęstość
Ciężar właściwy
Praca, energia
1,356
16,02
157,16
1,356
lb ƒ ·ft
lb·ft
–3
lb ƒ ·ft
–3
lb ƒ ·ft
Ciepło
Moc
Cal
kg·m·s
–1
CV
kG·m
–2
kG·cm
–2
kG·cm
–2
kg·s·m
–1
m
3
·s
–1
Nl/min
–1
kg·s·m
–2
Po (poise – układ CGS)
m
2
·s
–2
St (stokes – układ CGS)
4186
9,81
735
9,81
9,81·10
0,981
9,81
1
0,0000167
9,81
0,1
1
10
–4
1055,1
1,3558
745,7
6,8948·10
BTU
lb ƒ ·ft·s
–1
HP
p.s.i.=lb ƒ ·in
–2
Ciśnienie
Masowe natężenie przepływu
Objętościowe natężenie przepływu
Lepkość dynamiczna
0,4536
0,02832
0,000472
6,896
lb·s
–2
ft·s
–1
SCFM
lb ƒ ·s·in
–2
Lepkość kinematyczna
0,0929
ft
2
·s
–1
Układ techniczny
i CGS
Podzielić przez
Układ SI
Podzielić przez
System brytyjski
TABELA 2 - ZAMIANA JEDNOSTEK TEMPERATURY
TABELA 3 - WIELOKROTNOŚCI DZIESIĘTNE JEDNOSTEK
°F = [1,8 · °C] + 32
°C = [°F - 32] · 0,55
K = °C + 273
Nazwa
tera
giga
mega
kilo
hekto
deka
decy
centy
mili
mikro
nano
piko
Symbol
T
G
M
k
h
da
de
c
m
n
p
Mnożnik
10
12
10
9
10
6
10
3
10
2
10
10
–1
10
–2
10
–3
10
–6
10
–9
10
–12
°C =
stopnie Celsjusza
K =
Kelwin
°F =
stopnie Fahrenheita
TABELA 4 - ZAMIANA JEDNOSTEK CIŚNIENIA
Jednostki wejściowe
Pa
kPa
MPa
bar
mbar
kp/cm
2
cm H
2
O
mm H
2
O
mm Hg
p.s.i.
Aby uzyskać wartość ciśnienia w przedstawionych poniżej jednostkach, należy pomnożyć wartość w jednostkach wejściowych przez podany współczynnik.
Pa
1
10
3
10
6
10
5
100
98.066,5
98,0665
9,80665
133,322
6.894,76
kPa
10
–3
1
10
3
10
2
0,1
98,0665
98,0665·10
–3
9,80665·10
–3
133,322·10
–3
6,89476
MPa
10
–5
10
–3
1
10
–1
10
–4
98,0665·10
–3
98,0665·10
–6
9,80665·10
–6
133,322·10
–3
6,89476·10
–3
bar
10
–5
10
–2
10
1
10
–3
0,989665
0,98665·10
–3
98,0665·10
–6
1,33322·10
–3
68,9476·10
–3
mbar
10
–2
10
10
4
10
3
1
980,665
0,98665
98,0665·10
–3
1,33322
68,9476
kp/cm
2
10,1972·10
–6
10,1972·10
–3
10,1972
1,01972
1,01972·10
–3
1
10
–3
10
–4
1,35951·10
–3
70,307·10
–3
cm H
2
O
10,1972·10
–3
10,1972
10,1972·10
3
1,01972·10
3
1,01972
1000
1
0,1
1,35951
70,307
mm H
2
O
101,972·10
–3
101,972
101,972·10
3
10,1972·10
3
10,1972
10.000
10
1
13,5951
703,07
mm Hg
7,50062·10
–3
7,50062
7,50062·10
3
750,062
0,750062
735,559
0,735559
73,5559·10
–3
1
51,7149
p.s.i.
0,145038·10
–3
0,145038
0,145038·10
3
14,5038
14,5038·10
–3
14,2233
14,2233·10
–3
14,2233·10
–3
19,3368·10
–3
1
6
6.1/05
PNEUMATIC
TABELA 5 - WŁAŚCIWOŚCI POWIETRZA
Jednostka
Lepkość dynamiczna
Lepkość kinematyczna
Gęstość
Ciepło właściwe przy stałym ciśnieniu
Prędkość dźwięku
Stała gazowa
Symbol
Cp
a
R
Wartość
17,89·10
–6
14,61·10
–6
1,204
1,004
340,29
287,1
Pa s
m
2
s
–1
kg m
–3
KJ kg
–1
K
–1
m s
–1
J kg
–1
K
–1
TABELA 6 - ZAWARTOŚĆ PARY WODNEJ W NASYCONYM SPRĘŻONYM POWIETRZU
Gramy pary wodnej w metrze sześciennym (g/m
3
) powietrza przy ciśnieniu atmosferycznym 1.013 bar (ciśnienie manometryczne 0 bar), nasycenie sprężonego powietrza w zależności od ciśnienia i temperatury.
Ciśnienie - bar
Temperatura °C
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0
4,82
6,88
9,41
12,7
17,4
23,6
30,5
39
49,6
63,5
81
0,4
3,45
4,93
6,74
9,08
12,5
16,9
21,8
27,9
35,5
45,45
58
0,63
2,97
4,24
5,80
7,83
10,7
14,6
18,8
24
30,6
39,2
49,9
1
2,42
3,46
4,73
6,39
8,75
11,9
15,3
19,6
24,9
31,9
40,7
1,6
1,87
2,68
3,66
4,94
6,77
9,18
11,9
15,2
19,3
24,7
31,5
2,5
1,39
1,99
2,72
3,67
5,02
6,82
8,81
11,3
14,3
18,3
23,4
4
0,97
1,39
1,90
2,56
3,51
4,77
6,16
7,87
10
12,8
16,4
6,3
0,67
0,95
1,30
1,76
2,41
3,27
4,22
5,40
6,87
8,79
11,2
8
0,54
0,77
1,06
1,43
1,95
2,65
3,43
4,38
5,57
7,13
9,10
10
0,44
0,63
0,87
1,17
1,60
2,17
2,81
3,59
4,55
5,84
7,45
12,5
0,36
0,52
0,70
0,95
1,30
1,77
2,29
2,92
3,72
4,76
6,07
16
0,29
0,41
0,56
0,76
1,04
1,40
1,81
2,32
2,95
3,77
4,82
20
0,23
0,33
0,45
0,61
0,84
1,14
1,47
1,88
2,39
3,06
3,90
TABELA 7 - ZMIANA JEDNOSTEK OBJĘTOŚCIOWEGO NATĘŻENIA PRZEPŁYWU
Aby uzyskać wartość objętościowego natężenia przepływu w przedstawionych poniżej jednostkach, należy pomnożyć wartość w jednostkach wejściowych przez podany współczynnik.
Jednostki wejściowe
m
3
/s
l/s
cm
3
/s
m
3
/h
m
3
/min
l/h
l/min
ft
3
/min
UK galon/min
USA galon/min
m
3
/s
1
10
–3
10
–6
0,277778·10
–3
16,667·10
–3
0,27778·10
–6
16,667·10
–6
0,47195·10
–3
75,768·10
–6
63,090·10
–6
l/s
10
3
1
10
–3
0,27778
16,667
0,27778·10
–3
16,667·10
–3
0,47195
75,768
–3
63,090·10
–3
cm
3
/s
10
6
10
3
1
0,277778·10
3
16,667·10
3
0,27778
16,667
–6
0,47195·10
3
75,768
63,090
m
3
/h
3600
3,6
3600·10
–6
1
60
10
–3
60·10
–3
1,6990
0,27276
0,22712
m
3
/min
60
60·10
–3
60·10
–6
16,667·10
–3
1
16,667·10
–6
10
–3
28,317·10
–3
4,5461·10
–3
3,7854·10
–3
l/h
3,6·10
3
3,6·10
3
3,6
10
3
6·10
4
1
60
–3
1,6990·10
3
272,76
227,12
l/min
60·10
3
60
60·10
–3
16,667
10
3
16,667·10
–3
1
28,317
4,5461
3,7854
ft
3
/min
(scfm)
2,1188·10
3
2,1188
2,1188·10
–3
0,58856
35,313
0,58856·10
–3
35,313·10
–3
1
0,16054
0,13368
UK
galon/min
13,198·10
3
13,198
13,198·10
–3
3,6661
219,97
3,6661·10
–3
219,97·10
–3
6,2288
1
0,83266
USA
galon/min
15,850·10
3
15,850
15,850·10
–3
4,4028
264,17
–3
4,4028·10
–3
264,17·10
–3
7,4804
1,2009
1
6.1/06
[ Pobierz całość w formacie PDF ]