Sistemul de programare a sarcinilor Constituit din Microprocesor sau Microcontroler (genereaza miscarile dorite si secventele acestora, in concordanta cu cerintele sau comenzile transmise). Controlerul de secvente si miscare compara parametrii curenti ai miscarii cu cei impusi si realizeaza corecturile necesare.Amplificatorul de putere amplifica semnalul in concordanta cu cerintele actuatorului.Actuatorul transforma semnalul corectat in semnal de intrare (moment, forta, viteza) in accord cu cerintele procesului.Mecanismele si transmisiile mecanice realizeaza adaptarea parametrilor actuatorului la cerintele impuse de procesul tehnologic.Senzorii prelucreaza informatii privind parametrii procesului si transmit semnale corespunzatoare controlerului miscarii.Dispozitivul de conditionare a semnalelor Filtre, amplificatoare etc. care prelucreaza semnalele in concordanta cu cerintele impuse de intrarea in controlerul miscarii.

Actionarea Sistemelor MecatroniceSTRUCTURA HARDWARE A UNUI SISTEM MECATRONIC

Schema structural a unui robot

Actionarea Sistemelor MecatroniceFr a pierde din generalitate, schema de mai sus poate fi modificat i prezentat ca in continuare, astfel nct s fie puse mai bine n eviden subsistemele funcionale.

Actionarea Sistemelor Mecatronice

Actionarea Sistemelor MecatroniceSISTEMUL DE ACIONARE AL ROBOILOR

Rol - de a realiza deplasarea dispozitivului de prehensiune i a obiectului de manipulat pe o traiectorie, pe baza semnalelor furnizate de sistemele de comand (SCR) i a energiei furnizate de o surs

Alegerea sistemului de acionare: - clasa de operaii i mediul de lucru;- viteza de deplasare;- precizia de poziionare;- capacitatea de manipulare;- spaiul de lucru;Tendinte: Generalizarea servoactionarii electrice la robotii industriali cu sarcina portanta max. de 100-150 daN (>90%din roboti) si extinderea tipurilor direct drive (motorul cuplat direct cu elementul antrenat);

Preferina, n continuare, pentru acionrile pneumatice pentru aplicaii de montaj, unde sunt necesare viteze mari de poziionare a efectorului robotului industrial iar sarcinile de manipulat de 0,5-10 daN (aproximativ 7% din roboii industriali aflai actual n exploatare);

Restrngerea domeniului de utilizare a acionrii hidraulice la sub 3% din totalul roboilor actuali din exploatare, fiind totui preferat pentru pentru roboi de gabarit mare (manipularea sarcinilor de peste 150 daN) i pentru condiii de operare speciale (mediu exploziv, temperaturi mari etc.).

ElectricPneumaticHidraulicMixte19724%43%53%-19756%23%71%-198330% 21%40%9%

Actionarea Sistemelor MecatroniceCerinele pentru motoarele din cadrul SAR sunt:

s dezvolte cupluri motoare ridicate la gabarite reduse; s aib momente de inerie reduse pentru facilitarea poziionrii; s fie compatibile cu sistemul de comand; s fie insensibile la perturbaiile din exterior. ntre SAR i celelalte sisteme ale roboilor industriali exist o interdependen reciproc.Acionarea cuplelor cinematice se poate face:

direct (ax motor ax articulaie) se elimin jocurile mecanice, scad momentele de inerie, dar cresc greutatea i puterea motorului;

prin organ de transmisie

Acionarea hidraulicOBS: A fost cel mai rspndit tip de acionare ns dup 1980 se constat o tendin de scdere a acestui tip de acionare.AvantajeSensibilitate la modificarea temperaturii mediului ambiant, necesitatea unui grup de acionare hidraulic (generator hidraulic), utilizarea unor echipamente de comand uneori complicate.Sunt poluante datorit scurgerilor prin neetaneiti. Ceaa de lichid, format n cazul curgerii sub presiune mare prin fante i fisuri, este foarte inflamabil datorit componentelor volatile prezente n fluidul respectiv.Contaminarea lichidelor constituie principala cauz a ieirii din funciune a transmisiilor hidraulice. Dac contaminantul este abraziv performanele sistemului se reduc continuu. Ptrunderea aerului n lichidul sub presiune genereaz oscilaii care limiteaz performanele dinamice ale sistemelor hidraulice.Un circuit hidraulic, indiferent de rolul pe care-l ndeplinete ntr-un sistem, este constituit dintr-o multitudine de rezistene hidraulice, aflate n partea de comand sau de for, montate n serie sau paralel.

Actionarea Sistemelor MecatroniceAcionarea pneumaticOBS.: Este cea mai facil i se constat o cretere a aplicabilitii ei n cadrul SAR.AvantajeSe folosesc presiuni mici (4-5 daN/cm2) ceea ce nu permite dezvoltarea unor fore mari, performane de precizie i dinamice reduse datorit compresibilitii aerului i vitezei de propagare sczute a semnalelor precum i a comutaiei mai lente.

Actionarea Sistemelor MecatroniceAcionarea electric AvantajeOBS.: Exist tendina de a fi tot mai mult utilizat. Acionri hibride (combinate)Acestea mbin avantajele acionrilor descrise mai nainte dar duc la o construcie mai complex. Au aprut convertori electro, pneumo sau fluido-mecanici care transform un semnal de intrare electric, fluidic sau pneumatic n unul mecanic analog, ca de exemplu: motoarele torsionale, electromagneii proporionali. Au aprut de asemenea servomecanismele electro-hidraulice, servovalvele, amplificatoarele hidraulice de cuplu antrenate la arborele de comand de motoare electrice pas cu pas.

ACIONAREA HIDRAULIC

Actionarea Sistemelor MecatroniceOrganizarea unei instalaii hidrauliceCircuitul hidraulic al unui bra manipulator

Schema unui generator hidraulicActionarea Sistemelor Mecatronice

Proprietati specifice uleiurilor hidrauliceProprieti termice i termodinamice- Punctul de solidificare (congelare) este temperatura la care uleiul nu mai curge (-25 grade)- Punctul de curgere- este temperatura la care uleiul prezint o uoar curgere (cu 3 grade peste temp. de congelare)- Punctul de inflamabilitate - este temperatura la care uleiul dezvolt vapori care se aprind la o surs termic, dar care se sting dupa dispariia sursei (180-210 grade)- Punctul de ardere - este temperatura la care uleiul continu s ard (220-270 grade)- Punctul de autoaprindere - este temperatura la care vaporii de ulei se aprind n contact cu aerul (aprox.250 grade) Proprieti termochimice i chimice- Stabilitatea termic - este temperatura critic la care uleiul se degradeaz chimic (se descompune prin cracare (ruperea moleculelor) - Stabilitatea la oxidare pstrarea proprietilor fizice si chimice in contact cu aerul, atunci cnd temperatura crete- Stabilitatea hidrolitic proprietatea uleiurilor de a rezista la umezeal (absoria de lichide pe la neetaneiti formare emulsiei ulei-ap)- Coninutul de aer si capacitatea de dizolvare a gazelor- absoria unei cantiti suplimentare de aer peste limita admisibil i capacitatea de dizolvare crete cu creterea presiunii pana la 30 MPa.- Proprieti de lubrifiere (onctuozitatea : capacitate ulei de a forma straturi de molecule aderente pe supraf solide n scopul reducerii frecrii n regimul de ungere la limit)Coroziunea i protecia anticoroziv - capaciatea de a rezista la coroziunea chimic- Filtrabilitatea i compatibilitatea- Toxicitatea- Proprieti organoleptice (incolor sau transparent pentru reperarea impuritilor; inodor-plcut mirositor)- Aciditatea i alcalinitatea - Cifra de cenu indic posibilitatea depunerilor de crbune

Dezemulsionarea si spumareaCauzele apariiei spumrii sunt urmtoarele:Neetaneiti ale conductei de aspiraie a pompei; n aceast situaie, pompa aspira aer din atmosfer i l dizolv n lichidul de lucru. Absena peretilor despartitori- linititorului care delimiteaz zona de aspiraie din rezervorul de ulei; rolul linititorului este chiar de a liniti uleiul din rezervor, permind astfel separarea aerului dizolvat eventual in ulei nainte de aspirarea acestuia n instalaie. Completarea lichidului din rezervor cu ulei spumat n timpul funcionrii pompei.Pornirea utilajului (dup un timp ndelungat sau la punerea n funciune) fr a dezaera n prealabil instalaia hidraulic.Se poate spune ca spumarea este, de fapt, o contaminare a lichidului de lucru; n urma acestei contaminri rezult un amestec bifazic, lichid - gaze, proprietile i comportarea sa n exploatare suferind modificri majore: lichidul devine compresibil, i scade viscozitatea. Prezena spumrii se manifest prin funcionare zgomotoas, ocuri i oscilaii ale presiunii, nclzire excesiv, micarea elementelor de execuie cu vitez neuniform, iar n cazul sistemelor precise de poziionare / urmrire se constat abateri nepermis de mari de la toleranele admise.

FENOMENE SPECIALE NTLNITE N HIDRAULIC

1. Griparea hidraulic - considerm un sertar cilindric circular drept, alimentat cu o presiune oarecare. Fenomenul descris mai sus se numete gripare hidraulic i se explic printr-o distribuie asimetric a presiunii pe umerii sertarului, al crei efect este lipirea acestuia de buc. Timpul necesar producerii gripajului i dispariiei acestuia corespunde timpului necesar strivirii filmului de ulei, respectiv refacerii acestuia.

2. ocul hidraulic - regimul permanent se ntlnete foarte rar n conductele transmisiilor hidraulice deoarece debitul real al pompelor volumice variaz periodic cu frecven mare, ciclurile mainilor de lucru acionate impun variaii de vitez sau inversri ale sensului de micare, forele i momentele rezistente sunt frecvent variabile, etc.

- Singura cale de reducere a presiunii este micorarea vitezei iniiale prin mrirea diametrului conductei. n practic , viteza lichidului n conducte se limiteaz la 5m/s, o suprapresiune de 50 bar considerndu-se acceptabil pentru presiuni de lucru de 200 - 300 bar.- Efectele ocului hidraulic se limiteaz cu ajutorul acumulatoarelor hidropneumatice. De asemenea, se vor evita variaiile brute de seciune i sudurile in circuitele hidraulice.- Pentru evitarea rezonanei dintre pompa i sistem, cauzat n special de supapele de presiune, la punerea n funciune mai sunt necesare modificri ale lungimilor unor conducte sau schimbarea poziiei unor acumulatoare.3. Cavitaia - este un fenomen hidraulic complex, ce se produce ntr-un lichid aflat n micare i const n formarea unor bule (caviti) de vapori i gaze, ca urmare a scderii presiunii locale sub o valoare numit presiune critic.- n cazul instalaiilor hidraulice, cavitaia se manifest prin zgomot mare n funcionare, temperaturi mari, performane sczute ale instalaiei, uzura prematur a unitilor de pompare.- Pentru evitarea apariiei cavitaiei este necesar ca presiunea lichidului de lucru la aspiraia pompelor s nu scad sub presiunea de vaporizare pv; pentru ulei mineral, pv = 0,66 bar.- Creterea presiunii la aspiraie se obine prin presurizarea rezervorului, plasarea pompei sub nivelul lichidului din rezervor, folosirea filtrelor grosiere la aspiraie, dimensionarea corect a conductei de aspiraie sau folosirea de pompe auxiliare.

APARATAJ HIDROSTATIC

Aparatajul hidrostatic de comanda - asigura indeplinirea ciclului de lucru impus instalatiei sau a masinii si se imparte in:

a) Aparatajul de distributie (distribuitoare, invertizoare, robinete, etc. - rolul de a dirija fluidul de lucru spre elemtele sistemului, de a sigura evacuarea la rezervor a fluidului folosit si de a obtine succesiunea functionarii diverselor mecanisme actionate hydraulic.b) Aparatajul de reglare si control (supape, drosele si stabilizatoare, etc ) - asigura presiunea necesara, viteza de lucru a fluidului, acceleratia si deplasarea necesara mecanismelor actionate hydraulic.

Servovalvele sunt folosite pt transmiterea marimilor de intrare dupa o anumita lege.

II. Aparatajul hidrostatic auxiliar cuprinde o seriie de elemnte de importanta mai mica, dar indispensabile functionarii sistemului hidraulic. Aceste elemnte sunt conductele, filtrele, acumulatoarele si rezervoarele.

I. APARATAJUL DE COMANDA Aparatajul de comanda trebuie sa asigure pentru sistemele hidraulice regimurile optime de functionare, randamentul maxim, posibilitatea automatizarii proceselor tehnologice si totodata exploatarea in deplina siguranta, comanda usoara, pierderi hidraulice minime, sensibilitate mare, pret convenabil al instalatiei.a. Aparatajul de distributieAparatajul de distributie are rolul de a repartiza debitele de fluid pe circuitele sistemului hidraulic conform ciclului de lucru impus motoarelor hidraulice.Aparatajul de distributie poate fi realizat in general cu distribuitoare rotative sau cu distribuitoare cu sertar (cilindrice sau plane)Simbolizarea grafica a distribuitoarelor se face conform STAS 7145-86Functiile aparatajului de distributie sunt:asigurarea unei inversari linistite (fara socuri ) a miscarii motorului comandat;timp minim de inversare;pierderi minime de putere;pozitie precisa a organului comandat in punctele extreme.OBS.:Fiecare din aceste cerinte poate fi conditionata de tipul masinii sau a organului actionat, fiind cerute de exemplu precizii pozitionale de ordinul sutimii de milimetru sau viteze mari de deplasare cu micsorarea socului hidraulic.In general distribuitoarele hidraulice realizeaza comutarea circuitelor prin deplasarea unor mase mici (masa sertarasului) deci in cazul existentei unor forte de inertie suficient de reduse, ceea ce asigura calitatii dinamice superioare sistemelor de actionare mecanice si chiar electromecanice.

Comanda distribuitoarelor, Se poate realiza pe : cale mecanica (directa), electrica (electromecanica), hidraulica sau prin combinatii, ceea ce asigura o integrare usoara in schemele de automatizare a comenzilor. In cazul in care comanda distribuitoarelor se face electric sau hidraulic, ele se numesc distribuitoare pilotate (electric, hidraulic).Inversarea hidraulica trebuie sa raspunda in general urmatoarelor cerinte impuse de procesul tehnologic:realizarea celor trei faze ale inversarii:franarea de la viteza de regim la viteza zero;oprirea completa a sistemului;accelerarea de la viteza zero la viteza de regimposibilitatea reglarii timpului de oprire in punctele finale ale curseiasigurarea unei depasiri minime si constante L=L-Lo exprimata cu diferenta intre cursa organului de lucru actionat de L si distanta dintre limitatori (opritori) Lo.Depasirea influenteaza productivitatea, deoarece prin crestere lui L creste timpulmort si indirect timpul fazei de lucru a masinii.Inversarea hidraulica este insotita inevitabil de unele fenomene negative mai important fiind socul hidraulic (lovitura de berbec) care are ca efect cresterea presiunii. Fenomenul este cu atat mai accentuat cu cat frecventa inversarii este mai mare iar cursa organului actionat mai scurta. Ca efect secundar apare o incalzire apreciabila a uleiului.

Distribuitoare rotative

Distribuitoarele rotative se folosesc in cazul debitelor mici (8 10 l/min), inversarilor cu frecventa mica si a preciziei relativ mici a pozitiei organului actionat.

Aceste distribuitoare se caracterizeaza prin simplitatea in constructie, comanda efectuandu-se manual sau cu opritori mecanici reglabili.

In principiu un distribuitor rotativ este format din corpul 1, cepul 2, capacul 3, maneta 4.

Distribuitoare rectilinii (cu sertar)

Distribuitoarele rectilinii sunt cel mai mult folosite in sistemele de actionare, intrucat asigura comanda unei game largi de debite la frecvente ridicate de inversari. Totodata acopera toata gama de pozitii de lucru.

Distribuitoarele hidraulice cu sertar au ca parti componente principale doua subansamble cu functiuni distincte:

subansamblul de distributie sau distribuitorul propriu-zis (fig.2) compus din corpul 1 si sertarul 2 prevazut cu doua sau mai multe pistoanase 3, care realizeaza prin pozitiile lor relative legaturile interioare ala orificiilor;subansamblul de comanda care realizeaza actionarea (deplasarea) sertarului.

In general, unui subansamblu de distributie i se poate atasa orice subansamblu de comanda de marime corespunzatoare.

Pentru distribuitorul din fig. in pozitia 1 a manetei de comanda 4 lichidul refulat de pompa hidraulica Ph intra prin orificiile deschise ale distribuitorului si conducta 5 in camera din stanga a motorului hidraulic Mh , deplasand pistonul spre dreapta cu o viteza v1. Lichidul din camera din dreapta a motorului este evacuat in rezervorul R prin conducta 6 si orificiile de evacuare ale distribuitorului.- Exista o mare gama de distribuitoare ca rezultat al combinatiei dintre numarul de cai si pozitii. - Canalul interior ce leaga intre ele doua orificii, de exemplu P cu A este o cale de curgere. In prezentarea conventionala a distribuitoarelor, numarul de pozitii ale aparatului se simbolizeaza prin dreptunghiuri. Orificiile active se simbolizeaza prin conductele de legatura racordate la dreptunghiul care reprezinta pozitia initiala sau de repaus a aparatului.Reprezentarea conventionala a distribuitoarelor pune in evidenta de regula si actionarea acestora

Distribuitoarele cu sertar actionate electric cu electromagneti fixati la unul sau la ambele capace sunt des folosite avand in vedere posibilitatea includerii lor in schemele automate. In fig.3 este reprezentat un distribuitor cu comanda electrica, cu electromagnet pe o singura parte.Alimentand electromagnetul 1 , sertarul 2 este impins spre stanga si uleiul circula intre P si A. Atunci cand se intrerupe curentul de alimentare al electromagnetului, sub actiunea arcului 3, sertarul revine in pozitia indicata in figura, circulatia uleiului intre P si A fiind intrerupta. Scaparile de ulei colectate in camera 4 sunt eliminate prin orificiul R la rezervor.Electromagnetii de comanda pot fi alimentati la tensiune de 24 V c.c. sau la 220 V, curent alternativ. Timpul de trecere al sertarului distribuitorului dintr-o pozitie in alta sub actiunea electromagnetului este de ordinul 0.04 0.09 s, in functie de debitul si presiunea uleiului, la care se adauga un timp aproape dublu necesar intrarii in functie a electromagnetului.

b. Aparataj de reglare i control Din aceast categoria de aparate fac parte droselele i supapele, realiznd urmtoarele funciuni:

1.controlul vitezelor liniare sau unghiulara ale motoarelor hidraulice liniare sau rotative, control ce sa realizeaz n dou moduri,a)-pe cale volumic, prin modificarea capacitii pompei (reglare volumic);b)-rezistiv, cu ajutorul unor rezistene hidraulice ce limiteaz debitul transmis motorului, debit mai mic dect debitul pompei. Aceasta reglare se poate realiza cu ajutorul aparatelor de distribuie continu i a aparatelor de reglare rezistiv a debitelor, numite drosele.Droselele pot crea restricii la curgerea mediului lichid i, pe lng funcia obisnuita, pot regla i menine constant debitul.2.controlul forei F l a cuplului M, utile, pe care le dezvolt motorul hidraulic liniar, respectiv rotativ. Pentru o construcie dat, valoarea lui F, respectiv M depinde de valoarea presiunii de lucru, iar la motoarele rotative cu capacitatea reglabil i de valoarea de reglaj a acestora.

Aparatele ce regleaz presiunea n instalaie snt supapele.Supapele se mpart n: supape de presiune i supape de sens.Supapele de presiune se clasific dup circuitul a crui presiune o regleaz: supape normal inchise si supape normal deschise;dup tipul comenzii: direct sau pilotat dupa tipul contactului hidraulic: cu nchidere cilindrica sau conicSupapele de sens, snt aparate ce permit circulaia lichidului numai n anumite sensuri. Pot fi de sens interzis deblocabile printr-o comand hidraulic intern sau extern sau de sens interzis propriu-zise.

Reglarea volumic Avnd n vedere dependena dintre viteza motorului hidraulic liniar sau rotativ de mrimea debitului, se poate obine reglajul vitezei prin folosirea pompelor cu debit variabil.Puterea dezvoltata de motor i deci i viteza snt proporionale cu debitul la sarcini constante. Astfel se obine pentru motorul liniar o for constant la tij, iar pentru motorul rotativ un cuplu de rsucire constant.Reglarea volumic este folosit atunci cnd este necesar for sau cuplu maxim la pornire

In fig. 6.32 a,este prezentat o schem hidraulic ca pompa reglabil.Acionnd asupra reglajului pompei, se regleaz debitul acesteia, deci i viteza de deplasare a pistonului motorului hidraulic liniar 3

Reglarea rezistiv. Aceast metod de reglare se folosete la sistemele hidraulice cu pompe de debit constant.Principiul metodei const n intercalarea unei rezistene hidraulice reglabile (drosel) care acionnd prin strangulare (laminare), determin o cdere de presiune i n consecin o micorare a debitului trimis spre motor, diferena de debit fiind deversat la rezervor printr-o supap de suprapresiune. In mod normal deci, orice drosel trebuie nsoit de o supap de deversare, n caz contrar pompa i partea din instalaie pn la drosel rmn neprotejate.De regul att droselul propriu-zis, ct i supapa de deversare alctuiesc o construcie unic, compact.

Din fig. se observ c debitul de ulei QM trimis motorului, reprezint numai o parte din debitul pompei Qp, restul QR fiind trimis n rezervorul R, prin intermediul supapei S.Reglarea se poate realiza discret, continuu sau digital.Acionarea droselului se poate face manual, mecanic sau electromecanic. La reglarea digital, un numr fix de drosele prereglate manual este pus n stare activ de ctre distribuitoare acionate electromagnetic.

Constructiv un drosel conine o fant i un element de obturare,care poate fi deplasat n sens axial, n aa fel inct aria seciunii de trecere poate fi modificat dup dorin,pana la inchidere totala.

Divizoare de debit Divizoarele de debit se folosesc pentru divizarea unui debit oarecare ntr-un numr de pri egale.Divizoarele de debit pot fi volumice sau rezistive.De exemplu , un divizor volumic poate fi o pomp special cu mai multe refulri.Divizoarele rezistive pot fi cu dou diafragme, sau cu pachet de diafragme.

Reglarea presiunii i aparatajul de reglare al acesteia In instalaiile hidraulice este necesar reglarea presiunii , stabilizarea i meninerea constant a acesteia la valoarea impus. Pentru reglarea presiunii se folosesc supape ( valve sau ventile ) i relee.Supapele , prin construcia lor i modul de funcionare, se afl totdeauna sub aciunea unor fore: greutatea proprie, fora elementului elastic, forele de frecare, presiunea activa a lichidului de lucru, etc. Datorit variaiei n timp a forelor de frecare l de presiune la care se adaug i prezena elementului elastic, iau natere oscilaii forate care ngreuneaz meninerea constant a parametrilor impui. Acest fapt presupune luarea de msuri pentru amortizarea i reducerea la minim a efectului duntor al vibraiilor supapelor. In general, comanda se realizeaz prin modificarea cantitaii de fluid ce trece prin supap. Viteza da reacie a supapei este influenat negativ de forele de frecare i de pierderile de lichid

Supape da presiune (siguran si deversare)Supapa de siguran are rolul de a menine in sistem o anumit presiune maxima impus circuitului hidraulic. Pentru o valoare mai mare a presiunii, supapa se deschide i las s treac n rezervor o cantitate de lichid, ceea ce duce la restabilirea presiunii iniiale n sistem. In acest caz, rolul supapei este de a nltura suprasarcinile din sistem i evitarea deteriorrii organologice a sistemului. Supapa se leag n paralel cu pompa.

Supape de reinere i de contrapresiune (de sens unic)Supapele de reinere au rolul de a permite lichidului de lucru circulaia intr-un singur sens. Se monteaz pe conducta de aspiraie, ao sau pe conducta de evacuare, n imediata apropiere a pompei, pentru a nu permite sistemului hidraulic s se goleasc n timpul opririi pompei.In cazul montrii supapei pe conducta de aspiraie, cderea de presiune pe supap nu trebuie s depeasc 0,2 [daN/cm2]. In cazul montrii pe conducta de refulare a pompei, cderea de presiune pe supap nu trebuie s depeasc valoarea p =(0,3-0,35)[daN/cm2].

Transformatoarele de presiune (reductoare si multiplicatoare de presiune) Transformatoarele de presiune se folosesc des in sistemele de actionare hidraulica, in scopul obtinerii unor presiuni mai mici decat cea din conducta de alimentare (reductoare), sau a unor presiuni mai mari (multiplicatoare). Transformatoarele de presiune sunt folosite si in scopul obtinerii de debite constante la reglarea din drosel, reglarea fortei de strangere in mecanisme de alimentare, micsorarea vitezei de deplasare a unor sertarase, etc.

Un reductor de presiune este reprezentat in fig. si este format din corpul 3, pistonul 2, arcul 5, surubul de reglare a preiunii, 6 si camerele 4 si 7. Lichidul intra prin orificiul 1 si camera 7, iar prin orificiul pistonului 2 in camera de reductie 4.

II. APARATAJUL HIDROSTATIC AUXILIAR Auxiliar - nu particip aparent direct la funciile unei instalaii hidraulica, dar funcionarea acestora este imposibil fr existena acestui aparataj.Clasificarea aparatajului auxiliar se face dup funciile ndeplinite de acesta:Conductele - realizeaz conducerea mediului hidraulic ntre elementele instalaiei; Filtrele - realizeaz purificarea lichidului de impuritai;Rezervoarele i rcitoarele - nmagazineaz i rcesc fluidul de lucru;Acumulatoarele - reduc nivelul vibraiilor i influena ocurilor; suplimenteaz, debitul n perioadele de vrf.

Conducte - conducerea mediului hidraulic

Conductele hidraulice sunt purttorii energiei fluidului motor ntre elementele generatoare, consumatoare, de comand i auxiliare.Construcia acestor purttori de energie a evoluat de la cele mai simple forme de conducte, pana la sisteme modulare miniaturizate analoge circuitelor integrate. Clasificarea se poate face funcie de:amplasarea conductelor n raport cu elementele (interioare sau exterioare);mobilitatea elementelor legate (conducte rigide, rigide cu articulaii i flexibile);nivelul presiunii da lucru (conducte de presiune joas, nalt i ultrainalt).Obs.: In general conductele pot fi mprite n dou categorii: rigide i flexibile.Conductele rigide nedemontabile se construiesc din eav OLT 35, 45 si 55, asamblndu-se prin suduri sau prin folosirea armturilor fixe (fitinguri).Asamblarea conductelor rigide demontabile se realizeaz cu ajutorul racordurilor (pn la presiuni de 3oo daN/cm2 sau cu flana (pan la presiuni de 1000 daN/cm2 ).Conductele flexibile snt folosite atunci cnd distanta dintre sursa de energie i organul de execuia asta variabila

Aparataj de filtrare Filtrele au rolul de a reduce nivelul de contaminare cu impuriti a fluidului de lucru sub valoarea admis de elementele instalaiei. Diversele impuriti din lichid micoreaz sigurana n exploatare i durata de serviciu a sistemelor hidraulice.Impuritile din mediul hidraulic pot fi:- de natur mecanic (praf, pan), care ajungnd la suprafeele active si favorizeaz ruperea peliculei de ulei, nrutesc regimul de ungere, nfund diferite fante la drosele i supape, sau provoac nepenirea pistonaelor diferitelor elemente hidraulice;- de natur chimic (nmoluri, parafin, vopsea), care provoac coroziunea i oxidarea uleiului;Incluziunile cele mai des ntlnite provin din mediul ambiant, din interiorul componentelor sistemului sau sunt ageni chimici provenii din degradarea uleiului prin reacii chimice cauzate de ap, aer, cldur sau presiune i care produc acizi si ml.Durata de via a uleiurilor hidraulice este o funcie directa de conditiile de exploatare

Amplasarea filtrelor n instalaiile hidraulice:pe aspiraia pompei (fig. a);pe refularea pompei (fig. b);pe retur (flg. c);pe retur cu protecie (flg.d).

a) Filtrul pe aspiraie se monteaz pe conducta de aspiraie a pompei pentru a proteja pompa de incluziunile din rezervor. Acest filtru este un filtru de joas presiune. Prezena lui duce la scderea presiunii de aspiraie a pompei. Pentru a evita neumplerea pompei la mbcsirea filtrului, pe acesta se monteaz o supap de ocolire. Fineea de filtrare nu depete 100 m.b) Filtrul pe refularea pompei este un filtru de presiune i se monteaz pe conducta de refulare a pompei pentru a face o prim filtrare a agentului de lucru (fineea de filtrare aproximativ 25m), sau naintea elementelor din instalaie ce trebuie protejate de impuritile produse de pomp (fineea de filtrare 1 m). Acest tip de filtru se construiete n gamele de debite (0-30), (0-60), (o-12o), (0-I80), (o-27o), (o-32o), ( 0-360)[l/min], la presiuni cuprinse n gama(0,5-450) [daN/cm2].c) Filtrul pe retur este un filtru de presiune joas. Filtreaza lichidul ce intr din sistem n rezervor. Fineea de de filtrare nu coboar sub lo m.

Filtrul de umplere mpiedic ptrunderea impuritilor grosiere la umplerea sau completarea uleiului in rezervor

RezervoareRezervoarele au rolul de a alimenta pompele cu lichidul necesar sistemelor hidraulice n circuit deschis i de compensare a pierderilor de lichid pentru sistemele hidraulice n circuit nchis.Rezervoarele se construiesc din tabl sudat sau din font, prin turnare.Capacitatea rezervorului trebuie s acopere ntreaga cantitate de lichid necesar instalaiei hidraulice. Aceast capacitate trebuie s intreac de cteva ori cantitatea de lichid debitat de pomp ntr-un minut. Sa asigure evacuarea cldurii acumulata n timpul funcionarii, meninnd temperatura constant sub 55-60CSupranclzirea uleiului duce la variatia vascozitatii i la oxidarea mai intens a uleiului. De asemenea micorarea vscozitii duce la creterea pierderilor volumice n sistem, deci la variaia debitului i a vitezei de lucru a organului de lucru. Pentru evitarea supraincalzirii uleiului se iau urmtoarele msuri:- proiectarea raional a schemelor prin folosirea de pompe pentru avans de lucru i separat pentru deplasrile rapide, cu debit minim;- proiectarea rezervorului s permita circulaia intens in lungul rezervorului a uleiului nclzit, prevzndu-se o distan maxim ntre conducta de aspiraie i cea de evacuare;- n cazuri speciale se impune rcirea forat a uleiului prin folosirea de schimbtoare de caldura cu ap sau cu aer.Sa aiba o poziie accesibil montrii aparatajului hidraulic, umplerii i curirii sale.

Acumulatoare hidraulice Acumulatoarele hidraulice sunt elemente auxiliare ale instalaiilor de acionare hidraulic, cu rolul de a suplimenta debitul de ulei al pompei n timpul unor perioade scurte cu vrfuri de debit din ciclul instalaiei.Acumulatoarele se utilizeaz i ca amortizoare de ocuri i vibraii.

Acumulatoare folosite n acionrile hidraulice.In sistemele de acionare hidraulic se folosesc acumulatoarele mecanohidraulice i pneumohidraulice.

Acumulatoarele mecanohidraulice se mpart dup modul de nmagazinare a energiei n :-cu greuti (fig.a) la care presiunea p este asigurat de greutatea G;-cu resorturi (fig.b) la care presiunea este o funcie de energia nmagazinat n arc.Acumulatoarele mecanohidraulice se folosesc din ce n ce mai rar datorit gabaritului mare pe care-l au, a volumului de lichid mic i a presiunilor reduse.

Acumulatoarele hidropneumatice. Sunt aparate destinate s acumuleze energii hidrostatice pe o durat de timp mai mare sau mai mic, dup transformarea acesteia ntr-o energie pneumostatic.Lichidul sub presiune din instalaia hidraulic comprim n faza pasiv (de ncrcare) gazul din acumulator, gaz care se destinde la faza activ (de descarcare), evacund lichidul nmagazinat ntre cele dou faze. Procesul de acumulare-descrcare se bazeaz pe nalta compresibilitate a mediului gazos.Acumulatoarele hidropneumatice pot ndeplini urmtoarele funciuni:- generatoare de energie hidrostatic, destinate s acumuleze ntr-un timp relativ lung energii relativ mici i de a restitui ntr-un timp scurt o energie mare pentru generarea de debite instantanee mari (evitnd astfel instalarea de pompe supradimensionate);- meninerea n funciune a instalaiei pe o perioad de securitate, dup defectarea pompei;- asigurarea parial sau integral a energiei de demarare, etc.- amortizoare de pulsaii ale debitului pompelor n scopul uniformizrii acestuia;- amortizoare de ocuri hidraulice sau mecanice, prin absorbirea energiilor n exces.

Acumulatoarele hidropneumatice se pot mpri dup separarea mediului gazos de cel lichid n:- acumulatoare fara separare (cu contact direct lichid-gaz); Acumulatoarele cu contact direct lichid-gaz au avantajul de a lucra practic fr inerie i fr uzur. Ca dezavantaj este pierderea permanent de gaz care este antrenat de circulaia lichidului. Acumulatoarele cu contact direct (fig. c) sint totui folosite la presiuni sczute, dincolo de care creterea temperaturii aerului provoac pericol de explozie prin efectul Diesel.- acumulatoare cu separare; Acumulatoarele .hidropneumatice cu element de separare sunt cu piston i cu camer de cauciuc.-Acumulatoarele cu piston (fig. d) sunt robuste, pot funciona cu presiuni mari (32o daN/cm2), dar au inerie, frecri i uzuri mai mari dect cele cu camera de cauciuc. .-Acumulatoarele cu membran (fig. e) separ camera de lichid de camera de gaz printr-o membran executat din cauciuc sintetic special i fixat n corpul acumulatorului. Umplerea cu gaz se face prin orificiul superior. Aceste acumulatoare se fabric pentru capaciti mici (pn la 2 litri) i presiuni pin la 21o daN/cm2 . Funcionarea este practic lipsit de inerie.- Acumulatoarele cu balon (flg. f) utilizeaz o camer de cauciuc n locul membranei din cazul precedent. Se fabric pentru capaciti de pn la 5o litri l presluni de 520 daN/cm2 . Au o funcionare lipsit de inerie.Gazul folosit este azotul, care evita apariia efectului Diesel i a coroziunii la suprafeele fin prelucrate. Folosirea aerului se face cu pruden, iar folosirea oxigenului este strict interzis.

Funcionarea acumulatoarelor.In fig. urmatoare este prezentat o schem hidraulic cu acumulator n care pompa alimentez patru motoare hidraulice liniare care se mic n secvene diferite de timp dar se retrag simultan (conform ciclogramei din fig.b i pe care s-au prezentat i debitele necesare fiecrui cilindru pentru fazele micrii.Diagrama din fig. c, prezinta debitul de lichid cerut pe secvena. Se observ c necesarul de debit are dou vrfuri: de 23,3[l/min.] i de 50[l/min]. In lipsa acumulatorului debitul pompei este determinat de virful de debit de 50 [l/min.]. Acest debit este necesar numai 20% din durata ciclului de lucru, ceea ce nseamn c la utilizarea unei pompe cu capacitate constant, cea mai mare parte a energiei se pierde pe restul duratei ciclului. In cazul utilizrii unui acumulator, pentru a furniza debit pe durata ultimelor dou secunde, pompa poate fi dimensionat la un debit de 33,3 [l/min.].Dac sistemul funcioneaz la o presiune de 142 daN/cm2 , puterea necesar pompei n primul caz este da 12 [Kw] iar n cazul al doilea de numai 7,7 [kw]. Deci folosirea acumulatoarelor n instalaiile hidraulica cu vrfuri de debit are ca efect reducerea consumului energetic.

SIMBOLIZAREA COMPONENTELOR CIRCUITELOR HIDRAULICE

Tipuri de sisteme de acionare hidrauliceSisteme hidraulice de poziionare cu comand secvenialsisteme n circuit deschis la care fluxurile energetic i informaional se transmit unidirecionalprecizia de poziionare a elementelor de execuie se obine cu ajutorul opritorilor rigizi, reglabili sau nereglabili, sau cu limitatori de curs.

Sisteme electrohidraulice deschise, cu comand numericfolosesc motorul hidraulic pas cu pas, care transform impulsurile de comand n deplasri unghiulare sau liniare.

Sisteme electrohidraulice de urmriresisteme n circuit nchis, cu traductori de reacie. elementele de comand caracteristice lor sunt servovalvele. Actionarea Sistemelor MecatroniceB. Dup structura transformatorului hidrostatic pot fi sisteme:

monogenerator multimotor;

- multigenerator multimotor.A. Dupa modul de transmitere a fluxurilor energetic si informational

C. Dup principiul de funcionare distingem:-sisteme hidraulice de acionare de tip hidrostatic (volumic) care se bazeaza pe folosirea energiei poteniale a lichidului, sub form de presiune hidrostatic.-sisteme hidraulice de acionare de tip hidrodinamic, n care se folosete energia cinetic (de micare) a lichidului.Transformarea energiei ntr-o instalaie hidraulic de tip hidrostatic poate fi prezentat astfel:

Schema hidraulic de acionare a unui manipulatorActionarea Sistemelor Mecatronice

Actionarea Sistemelor Mecatronice

Din punct de vedere energetic sistemele de acionare hidraulice arat astfel:

Actionarea Sistemelor Mecatronice

Clasificarea motoarelor hidrauliceActionarea Sistemelor Mecatronice

A1.1. Motoare hidraulice liniare (cilindri)Actionarea Sistemelor Mecatronice Clasificare n funcie de numrul direciilor n care cilindrul face deplasarea precum i n funcie de construcia sa:

Actionarea Sistemelor MecatroniceFora la tija pistonului :pa - presiunea atmosferic p1 , p2 , D i d - parametrii din figura de mai josPuterea hidraulic consumat pentru dezvoltarea forei F este: , [kW]

A1.2. Motoare hidraulice liniare numerice

Actionarea Sistemelor MecatroniceLa acest tip de motor poziia este obinut printr-o informaie numeric de comand. Aceast tehnologie asigur:simplificarea interfeelorsimplificarea funciilor de controlsensibilitate la perturbaiile mici.Tipuri de comenzi numerice

Actionarea Sistemelor MecatroniceSe poate face n dou moduri: Utiliznd "n" cilindri (sau tije de cilindri) de lungime 2i x, cu i variind de la 0 la n-1, iar x fiind o lungime de baz Cilindru numeric cu pistoane multiple Utiliznd combinarea a 2n orificii de alimentare (i tot attea de evacuare) astfel nct unui orificiu de alimentare i corespunde o poziie specific a tijei. Comutarea alimentrii se realizeaz prin "n" distribuitoare.Cilindru numeric cu dublu efect

Actionarea Sistemelor MecatroniceSe realizeaz n dou variante: Prin comand secvenial direct a cilindrului Prin cretere a debitului, deplasnd printr-un motor pas cu pas tija unui distribuitor Cilindrul este format dintr-un corp n care se deplaseaz o tij prevazut cu "m" caneluri cu orificiu radial i cu o perforare axial Patru orificii de alimentare, de pe corp, asigur avansul secvenial al tijei. Poziia lor este n aa fel nct un orificiu din cele patru este n dreptul unui orificiu radial din tij n timp ce celelalte sunt nchise prin prezena tijei PI Presiune naltPJ Presiune joasI nchis

1234PI IPJIIPIIPJPJIPIIIPJIPI

Actionarea Sistemelor MecatroniceA2. Motoare hidraulice cu cursa limitat rotative

Motoare cu curs limitat cu palete

Actionarea Sistemelor MecatroniceB. Motoarele hidraulice rotativeMotoarele hidraulice rotative pot fi: cu roi dinate; cu palete; cu pistoane radiale; cu pistoane axiale.Puterea mecanic produs la axul motorului are expresia:, [kW]Puterea hidraulic consumat are expresia:, [kW]( m este randamentul mecanic )Motor cu pistoane radiale

cama

galet

piston

bloc

cilindru

arbore de

antrenare

Actionarea Sistemelor Mecatronice Motorul cu pistoane axiale

Actionarea Sistemelor MecatroniceOrgane de comand Servovalva

OBS.:asigur modificarea debitului prin curent electricServovalv "duz-palet"Componente:- dou bobine care dau un cuplu motor;- o palet cu arc de readucere;- dou duze sau injectoare;- un sertra distribuitor.

arc