Pneumatické systémy a komponenty
Akýkoľvek pneumatický systém sa skladá z piatich podsystémov
Generovanie stlačeného vzduchu
Ukladanie stlačeného vzduchu
Úprava a filtrovanie stlačeného vzduchu
Distribúcia stlačeného vzduchu
Tvorenie a kontrola pohybu
Ukladanie stlačeného vzduchu
Pumpa pumpuje vzduch do nádrže na stlačený vzduch. Podobne ako pri fúkaní do balóna, tlak vo vnútri sa zvyšuje. Avšak nádrž na stlačený vzduch je veľmi stabilná, aby zabránila deformácii pod tlakom vzduchu. Spätný prepínací ventil zabraňuje stlačenému vzduch unikať z nádrže na stlačený vzduch a prúdiť späť do pumpy. Ak je pripojený ventil otvorený, tlak núti vzduch prúdiť do pripojeného valca. Toto je podobné nafúknutému balónu, keď sa mierne otvorí, aby vzduch pod tlakom unikol z balóna.
Generovanie stlačeného vzduchu
Stlačený vzduch môže byť vytvorený kompresorom alebo vzduchovou pumpou a uložený vo fľašiach na stlačený vzduch alebo iných tlakových nádobách.
Pumpa ako kompresor
Pumpa, ktorá je súčasťou tejto stavebnice umožňuje generovanie stlačeného vzduchu potrebného pre zásobník stlačeného vzduchu. V priemyselných aplikáciách sa tomu hovorí zdroj stlačeného vzduchu.
Fungovanie pumpy
Pumpa sa skladá z pneumatického valca a pripojeného spätného prepínacieho ventilu. Spätný prepínací ventil umožňuje, aby bol pneumatický valec použitý ako pumpa na stlačený vzduch.
Spätný prepínací ventil
Spätný prepínací ventil sa jednoducho pripojí k pripojeniu A na pneumatický valec. Hadica môže byť pripojená k spätnému prepínaciemu ventilu. Ak je piestna tyč vytiahnutá z valca, spätný prepínací ventil umožňuje, aby bol vzduch zvonku nasávaný dovnútra valca. Zatlačenie piestnej tyče späť dovnútra pumpuje vzduch druhým otvorom v spätnom ventile do hadice, pričom utesní prvé spojenie. Teraz máme pumpu podobnú tej, ktorá sa používa pre bicykel.
Distribúcia stlačeného vzduchu
Stlačený vzduch môže byť transportovaný zo zásobníka do požadovaného miesta (ventilov a valcov modrými hadicami.
Úprava a filtrovanie stlačeného vzduchu
Aby bolo zaistené, že pneumatické komponenty pracujú v priemyselných aplikáciách správne, je dôležité stlačený vzduch správne upraviť. Pre tento účel je potrebné filtrovať, chladiť, odvlhčiť a do vzduchu olej. Nie je to nutné robiť u modelov vašej stavebnice.
Tvorenie a kontrola pohybu
Pneumatický valec:
Pre generovanie pohybu pomocou vzduchu používame pneumatické valce. Principiálne rozlišujeme medzi "jednočinnými" a "dvojčinnými" valcami. Vaša stavebnica obsahuje tri rôzne veľkosti pneumatických valcov s rovnakým "dvojčinným" fungovaním.
Modrá piestna tyč je pohyblivá a utesňuje valec. Ak fúknete vzduch do valca cez jednu z dvoch hadicových prípojok, piestna tyč sa pohne. Ak je vzduch vháňaný do neho z opačnej strany, piest sa pohne späť v opačnom smere. Piest má teda aktívnu funkciu v oboch smeroch pohybu.
Spojenie, ktoré spôsobí, že piestna tyč sa vysunie je označené A a spojenie pre zaťahovanie piestnej tyče sa nazýva B. Vzhľadom k tomu, že piestna tyč vo valci môže byť vysunutá rovnako ako zatiahnutá pomocou vzduchu, nazývame valec "dvojčinný" valec. Môžete spraviť experiment na preskúmanie tohto javu v praktickej aplikácii.
Experiment
Pripevnite kus modrej hadice k pripojeniu A na valci a pripojte ho na hadicové pripojenie na pumpe. Keď uvediete pumpu do pohybu, generujúc stlačený vzduch, piestna tyč sa vysunie. Vzhľadom k tomu, že valec je dvojčinný, piest sa pohybuje späť, keď pripojíte hadicu k zapojeniu B a fúknete dovnútra stlačený vzduch s pumpou.
Ako už bolo uvedené, existujú však aj "jednočinné" valce. Pri takýchto valcoch sa piestna tyč pohybuje iba v jednom smere. K pohybu späť v opačnom smere sa často sa používa pružina.
Môžete vykonať ďalší pokus, ktorý ukáže, že vzduch môže byť stlačený.
Experiment
Teraz vytiahnite piest vo valci znovu pripojení m modrej hadice vedúcej k pumpe k pripojeniu A a fúknutím stlačeného vzduchu. Potom, čo sa piest vytiahol, zmeňte zapojenie hadice na pripojenie B a zapchajte pripojenie A tak, že ho budete drží zatvorené prstom.
Pozorovanie
Piest môže byť stlačený iba na krátku vzdialenosť. Viete prečo?
Vysvetlenie
Vzhľadom k tomu, že ste držali vzduchové spojenie A uzavreté prstom, vzduch nemohol uniknúť. Vzduch však môže byť stlačený. Z tohto dôvodu bolo možné posunúť piestnu tyč mierne dozadu. Čím viac je vzduch stlačený, tým väčší je tlak vzduchu vo valci. Tlak môže byť meraný tlakomerom. Jednotka pre tlak je "bar" alebo "Pascal". Tlak môže byť tiež vypočítaný. Rovnica pre výpočet tlaku je:
Tlak=sila/plocha alebo skrátene p=F/A
Táto rovnica ukazuje, že tlak je závislý od veľkosti sily pôsobiace na kruhovú plochu valca. Ako ste videli vo vašom experimente, je pomerne ťažkopádne opakovane prepájať hadice. Táto práca môže byť vykonaná ventilmi, ako je podrobne vysvetlené v nasledujúcej kapitole.
Ventily:
V pneumatických systémoch je účelom ventilu ovládanie prietoku vzduchu do pneumatického valca tak, že valec je rozšírený alebo zatiahnutý. Ventil môže byť ovládaný mechanicky, elektricky, pneumaticky alebo ručne.
Vaša stavebnica obsahuje manuálne ventily. Každý z týchto ventilov má 4 prípojky.
Prostredná prípojka P je pre stlačený vzduch vychádzajúci z nádrže so stlačeným vzduchom. Ľavá alebo pravá prípojka (A alebo B) vedie stlačený vzduch na prípojku A alebo B na valci. Pripojenie označené R na spodnej strane ventilu slúži na uvoľnenie vzduchu alebo "zmiernenie" tlaku vzduchu. To umožňuje, aby vzduch vracajúci sa z valca mohol uniknúť. Urobte nasledujúce experiment, aby ste videli, ako ventily pracujú.
Experiment
Pripojte nádrž so stlačeným vzduchom k jednému z ventilov. Môžete použiť funkčný model ako je popísané v návode na montáž. Pre tento účel vezmite kus modrej hadice a upevnite ju na hadicové pripojenie na nádrži na stlačený vzduch a na pripojenie P na ventile. Ponechajte ďalšie pripojenia voľné. Nastavte modrý prepínač na manuálnom ventile do stredovej polohy a pustite stlačený vzduch z nádrže so stlačeným vzduchom. Najprv je nutné naplniť nádrž so stlačeným vzduchom pomocou pumpy.
Pozorovanie
Vôbec nič sa nedeje-
Vysvetlenie
Ak je prepínač na manuálnom ventile nastavený do stredovej polohy, spojenia sú uzavreté a vzduch nemôže prúdiť v žiadnom smere.
Experiment
Potom prepnite prepínač na ventile doprava (v smere hodinových ručičiek) a znova pustite stlačený vzduch do nádrže so stlačeným vzduchom. Zatiaľ čo to robíte, opakovane priložte prst k pripojeniam A a B. To isté urobte po prepnutí prepínača na ventile vľavo (proti smeru hodinových ručičiek). Nezabudnite doplňovať stlačený vzduch do nádrže so stlačeným vzduchom pomocou pumpy.
Pozorovanie
Vzduch prúdi cez pripojenia A, keď prepnete modrý prepínač na ventile doprava (v smere hodinových ručičiek) a cez pripojenie B, keď ho prepnete doľava (proti smeru hodinových ručičiek).
Vysvetlenie
Táto ilutrácia vám pomôže pochopiť ako vzduch prúdi cez ventil, keď prepnete prepínač do rôznych smerov. Modrá čiara tu znázorňuje stlačený vzduch prúdiaci cez ventil. Tmavé čiary ukazujú, ako vzduch prúdi keď sa vracia z valca.
Experiment
Potom prepnite prepínač na ventile doprava (v smere hodinových ručičiek) a znova pustite stlačený vzduch do nádrže so stlačeným vzduchom. Zatiaľ čo to robíte, opakovane priložte prst k pripojeniam A a B. To isté urobte po prepnutí prepínača na ventile vľavo (proti smeru hodinových ručičiek). Nezabudnite doplňovať stlačený vzduch do nádrže so stlačeným vzduchom pomocou pumpy.
Pozorovanie
Vzduch prúdi cez pripojenia A, keď prepnete modrý prepínač na ventile doprava (v smere hodinových ručičiek) a cez pripojenie B, keď ho prepnete doľava (proti smeru hodinových ručičiek).
Vysvetlenie
Táto ilutrácia vám pomôže pochopiť ako vzduch prúdi cez ventil, keď prepnete prepínač do rôznych smerov. Modrá čiara tu znázorňuje stlačený vzduch prúdiaci cez ventil. Tmavé čiary ukazujú, ako vzduch prúdi keď sa vracia z valca.
Funkčné pneumatické modely
Nádrž so stlačeným vzduchom (1) s pumpou (2), spätným ventilom (3), prepínacím ventilom (4) a pneumatickým valcom (5).
Experiment
Pumpujte s pumpou hore a dole 10 krát. Koľkokrát sa pneumatický valec roztiahol a stiahol?
Experiment
Pumpujte s pumpou hore a dole 20 krát. Koľkokrát sa pneumatický valec roztiahol a stiahol?
Vysvetlenie
Vytvorenie väčšieho tlaku zvyšuje počet prípadov, kedy sa pneumatický valec roztiahne a stiahne.
Zábavne pneumatické modely
Okrem funkčného modelu vaša stavebnica obsahuje štyri ďalšie modely s fascinujúcimi a zábavnými funkciami.
Tieto realistické modely sú uvedené nižšie:
Bager
Pásové vyslobodzovacie vozidlo
Žeriav
Raziaci lis
Tu si môžete tiež nainštalovať pumpu, spätný prepínací ventil a nádrž na stlačený vzduch vo vašom modeli a pripojiť to k pneumatickým ventilom a valcom. Manuálne ventily vám potom umožnia manuálne ovládanie ramena na vašom bagri.
V skutočnosti sú takéto funkcie vykonávané pomocou hydrauliky namiesto pneumatiky. Hydraulické aplikácie používajú olej miesto vzduchu pre pohyb valcov. Na rozdiel od vzduchu, olej nemôže byť stlačený, čo umožňuje preniesť omnoho väčšiu silu. Avšak, pre vaše herné modely z tejto stavebnice sú sily dosiahnuteľné prostredníctvom pneumatického ovládania plne dostačujúce. Navyše sú pneumatické systémy veľmi čisté, rýchle, spoľahlivé a predovšetkým fascinujúce. Dúfame, že budete mať veľké množstvo zábavy pri stavaní a hraní sa s modelmi.
