Пневматика - сызықтық қозғалысты жасаудың өте тиімді әдісі. Пневматикалық цилиндрлер тырнақтарды белсендіру, беріліс жүйелері арасында берілістерді ауыстыру және басқа да көптеген қолдану үшін өте тиімді. Сонымен қатар, пневматика сіздің роботыңызға басқа қуат көзін қосады, онымен жұмыс істеу өте қызықты және өнеркәсіпте кеңінен қолданылатын пневматикалық жүйелер туралы білім береді.
Пневматикалық цилиндрлер іске қосылғанда олар толығымен ұзартылады немесе толығымен тартылады.
ескертпе: Пневматиканы қолдануды жоспарлап отырған VEX Robotics Competition (VRC/VEX U/VEX AI) командалары Ойын нұсқаулығындағыпневматикалық жүйелерге қатысты робот ережелерін мұқият оқып шығуы керек.
Пневматика қалай жұмыс істейді
Пневматика ауа қысымы арқылы жұмыс істейді. Мұны велосипед шиналары сорғы сияқты қарапайым нәрсемен жасауға болады.
Негізгі пневматикалық жүйеде ауа қысымын велосипед сорғымен айдауға болатын сақтау ыдысы, құрылғыларды қосу үшін пневматикалық түтік, қысымның босатылуын басқаратын клапан және пневматикалық цилиндр қолданылады.
Екі әрекетті пневматикалық цилиндр клапан цилиндр түбіне ауа қысымын шығарғанда жұмыс істейді. Ауа қысымы ішкі поршеньдің бетін итереді, ол поршеньді және поршеньдік штанганы цилиндрден шығаруға мәжбүр етеді.
Поршеньді/поршеньді штанга сыртқа шыққанда, пайдаланылған ауа цилиндрдің жоғарғы жағынан ағып кетеді.
Клапанды цилиндрдің жоғарғы бөлігіне ауа қысымын шығару үшін де орнатуға болады. Бұл жағдайда ауа қысымы поршеньді және поршеньді өзекшені цилиндрге кері итереді.
Поршеньді/поршеньді штанга ішке қарай қозғалған кезде, пайдаланылған ауа цилиндрдің түбінен ағып кетеді.
Жалғыз әрекет ететін пневматикалық цилиндр негізінен дәл осылай жұмыс істейді, тек серіппе поршеньді/поршеньді штанганы кері итеретінін қоспағанда. Бір әрекет ететін цилиндрде ауа кіріп, ауа шығатын бір ғана порт/фитинг бар.
V5 жүйесіне арналған қол жетімді пневматикалық жинақтар туралы қосымша ақпарат алу үшін VEX кітапханасынан V5 жүйесі үшін пневматикалық жинақты таңдау мақаласын қараңыз.
Пневматикалық құрамдас бөліктер
Ауа қоймасы
Екі әрекетті цилиндрлер үшін де, бір әрекетті цилиндрлер үшін де ауа қоймасы негізінен бірдей құрамдастарды пайдаланады.
Ауа қоймасы - Резервуар, 1-1/2" X 4", 1/8"NPT & M5 порты - US14227-S0400
Ауа қоймасы - бұл пневматикалық жүйе үшін ауа сақталатын жер.
ескертпе: салмақты азайту үшін соңғы гайкаларды резервуардан алуға болады.
Су қоймасының екі порты бар. Әр ұшында бір. Бұл бұрандалы порттар Schrader шина сорғы клапанын немесе резервуар фитингін қабылдайды.
Резервуарды роботқа 11” Zip Ties резервуар мен құрылымдық бөлікке орау арқылы бекітуге болады.
Резервуарды роботқа болат штангасын резервуардың айналасына орап, штанганың екі жағы түйісетін тесіктер арқылы бұранданы орналастыру арқылы да бекітуге болады. Қысқышты құрайтын бұрандаға гайканы қоюға болады.
Шина сорғысының фитингі (Schrader шина сорғысының клапаны) пневматикалық жүйеге қысым жасау үшін ауа сорғысы бекітілетін/ажыратылған жер.
Тефлон таспасының бір қабатын ауа резервуарының портына бұрау алдында фитингтің жіптеріне орауға болады. Бұл ауа өткізбейтін тығыздағышты жасауға көмектеседі.
Ауа өткізбейтін тығыздағыштарды жасау туралы қосымша ақпаратты VEX кітапханасындағы VEX пневматикалық жүйесінде ауаның ағып кетуін болдырмау мақаласынан қараңыз.
Жүйедегі қысымды босату үшін Schrader шинасының сорғы клапанының өзегін итеруге болады.
Резервуарға арналған фитинг - бұл жүйедегі қалған бөліктерге ауа қысымын беретін пневматикалық түтік салынған жерде.
Фитингтің жіптері ауаның ағып кетуін азайту үшін қолданылған тефлонмен бірге келеді
Барлық пневматикалық түтік фитингтері түтікшені тек фитингке тоқтағанша кіргізу арқылы қабылдайды.
Түтікшені босату үшін сыртқы жағаны фитингке қарай итеру керек, содан кейін құбырды алып тастауға болады.
«T» фитинг – клапандарға арналған «T» фитинг. Бұл «T» фитинг екі клапанды беру үшін ауа беруді бөлуге мүмкіндік береді.
ескертпе: фитингті бір мәнге ие екі жалғыз әрекет ететін цилиндрді басқару үшін де пайдалануға болады.
Қысым реттегіші - 4 мм фитингтері бар шағын реттегіш жүйеде төмен қарай ағып жатқан ауа қысымын реттей алады.
Қысым бағананы айналдыру, оны жылжыту немесе жылжыту арқылы реттеледі.
Сабақты сыртқа қарай бұрылған кезде ауа қысымы ең жоғары болады. Ауа қысымының мөлшері цилиндрге қолданылатын күш мөлшерін анықтайды.
Екі әрекетті пневматика жинағы қосу/өшіру қосқышы - саусақ клапанымен бірге келеді.
Бұл жүйе үшін ауаны қосуға және жүйеден ауа қысымын босатуға мүмкіндік береді.
Клапандағы бедерлі көрсеткілердің Ауа резервуарынан және жүйеге қарай бағытталғанына көз жеткізіңіз. Басқаша айтқанда, көрсеткі ауа қозғалатын бағытқа бағытталуы керек.
Тұтқа түтікке сәйкес болған кезде жүйеде ауа қосулы болады.
Тұтқаны түтікке үздіксіз туралағанда, ауа өшіріледі және ол жүйедегі жоғары ағыннан ауа қысымын босатады.
Ауаны басқару
Екі әрекетті ауаны басқару
Solenoid, Fwd, Reverse - 5/2 жалғыз соленоидты клапан қос әрекетті цилиндрлер үшін ауа ағынын басқарады.
Клапандарға арналған фитингтер, олар электромагниттік клапандағы порттарға бұрандалы.
Арматураларды портқа бұрап жатқандықтан, оларды кесіп өтпеуге тырысыңыз.
Арматураны клапанның жоғарғы жағындағы A портына және В портына бұраңыз.
Ауа қысымы клапанға түсетін P деп белгіленген портқа фитингті бұраңыз.
Шығарылатын ауаны шығару үшін R деп белгіленген екі портты ашық қалдырыңыз.
Әдепкі орнатуда A порты қос әрекет ететін цилиндрдің төменгі портын, ал В порты жоғарғы портты береді. Бұл цилиндрді стерженьді қайырып алған кезде бастайды.
Дегенмен, цилиндрдің штангасынан бастау тиімді болатын жағдай болса, екі портты ауыстыруға болады.
Соленоидты клапандарды роботқа ілмектерді пайдаланып бекітуге болады. ескертпе: электромагниттің шығыс порттарын ілгекпен жаппаңыз. Бұл орын алса, цилиндр қозғалмайды.
Клапанның жоғарғы жағында кішкентай көк түйме бар, оны Star Drive Key немесе қалам сияқты шағын құрал арқылы басуға болады. Бұл түймені басу цилиндрге ауа ағынын тексеру үшін мәнді қолмен ашады.
Соленоидты драйвер - дискі бар кабель, бір жағында қос әрекетті электромагниттік клапанға қосылады және екінші жағынан V5 робот миындағы 3 сымды портқа қосылуды қамтамасыз етеді.
Ұзындығы көбірек қажет болса, ұзартқыш кабелін электромагниттік драйвер мен V5 робот миы арасында пайдалануға болады.
Бір әрекетті ауаны басқару
Соленоид, қосу/өшіру - 3/2 электромагниттік клапан жалғыз әрекет ететін цилиндрлерді басқарады.
Клапандарға арналған фитингтердің бірдей түрі электромагниттік клапандағы порттарға бұрандалы.
Тағы да, фитингтерді портқа бұрап жатқандықтан, оларды айқастырып алмауға тырысыңыз.
Клапанның жоғарғы жағындағы A портына фитингті бұраңыз.
Ауа қысымы клапанға түсетін P деп белгіленген портқа фитингті бұраңыз. Шығарылатын ауаны шығару үшін R деп белгіленген портты ашық қалдырыңыз.
A порты жалғыз әрекет ететін цилиндрдің төменгі портын береді.
Соленоидты клапандарды ілгектерді пайдаланып роботқа бекітуге болады.
ескертпе: Соленоидтың шығатын портын ілгекпен жаппаңыз. Бұл орын алса, цилиндр қозғалмайды.
Клапанның үстіңгі жағында кішкентай қызғылт сары түйме бар, оны Star Drive Key немесе қалам сияқты шағын құрал арқылы басуға болады. Бұл түймені басу цилиндрге ауа ағынын тексеру үшін мәнді қолмен ашады.
Соленоидты драйвер - дискі бар кабель, бір жағында бір әрекетті электромагниттік клапанға қосылады және екінші жағынан V5 робот миындағы 3 сымды портқа қосылуды қамтамасыз етеді.
Ұзындығы көбірек қажет болса, ұзартқыш кабелін электромагниттік драйвер мен V5 робот миы арасында пайдалануға болады.
Екі әрекетті электромагнитті де, бір әрекетті соленоидты да реттелетін VEXcode V5 жобасы аясындағы сандық шығыс құрылғысы арқылы басқаруға болады.
Пневматиканы бағдарламалау туралы қосымша ақпаратты VEX кітапханасынанКонтроллердегі түймелерді пайдаланып пневматиканы басқару мақаласын қараңыз.
Пневматикалық цилиндрлер
Екі әрекетті цилиндр
Цилиндр, екі бағытты - қос әрекетті цилиндр 10 мм саңылау, екі ұшында порты бар.
Штанга екі гайкамен бұрандалы. Оларды цилиндр шыбықтарын бекіту үшін пайдалануға болады.
Цилиндрдің алдыңғы жағы бұрандалы және оны құрылымның бір бөлігінде тесік бұрғылау, цилиндрді енгізу, содан кейін цилиндр гайкасымен бекіту арқылы цилиндрді орнатудың балама әдісі ретінде пайдаланылуы мүмкін.
Бұл бекіту әдісі қолданылмаса, роботтың салмағын азайту үшін гайканы алып тастауға болады.
Шығын өлшегіш - M5 шынтақ өлшегіш шығыс ағынын басқару, цилиндрдің жоғарғы портына бұрандалы болуы мүмкін.
Шығын өлшегіш цилиндр арқылы өтетін ауа ағынын басқара алады, ол цилиндрдің штангасының ұзартылуы мен тартылу жылдамдығын басқарады.
Шығын өлшегішті ағынды арттыру үшін ішкі сақинаны жоғары немесе ағынды азайту үшін төмен бұру арқылы реттеуге болады. Сақинаны бұрауыштың көмегімен бұруға болады.
Цилиндрлерге арналған фитинг - цилиндрлерге арналған M5 ер қосқышын цилиндрдің төменгі портына бұрап қоюға болады.
Барлық фитингтер сияқты, фитингті бұрап жатқанда, оны айқастырып алмау керек.
Цилиндр таяқшасының бұралғышын цилиндр өзегіне оны өзекшенің бұрандалы бөлігіндегі екі гайка арасына қою арқылы бекітуге болады.
Цилиндр бекіткішін цилиндрге 1 дюймдік №8-32 VEX бұрандасы мен гайка гайка арқылы бекітуге болады.
Цилиндр бекіткішін роботтағы құрылымның бір бөлігіне орнатуға болады. Цилиндр өзекшесінің бұрандасын бұранда немесе білік арқылы жылжытатын құрамдас бөлікке бекітуге болады.
ескертпе: цилиндрді цилиндрдің өзегіне бүйірлік күш түсіретіндей етіп орнатпаңыз. Цилиндрдің өзегі майысып қалса, цилиндр жұмыс істемейді.
Бір әрекетті цилиндр
Цилиндр - бір әрекетті серіппелі қайтару цилиндрі 10 мм саңылауының соңында порты бар.
Штанга екі гайкамен бұрандалы. Оларды цилиндр шыбықтарын бекіту үшін пайдалануға болады.
Цилиндрлерге арналған фитинг - цилиндрлерге арналған M5 ер қосқышын цилиндрдің төменгі портына бұрап қоюға болады.
Цилиндр таяқшасының бұрылуын және цилиндр бекіткішін бір әрекетті цилиндрге жоғарыда сипатталған қос әрекетті цилиндрге арналған сияқты бекітуге болады.
Цилиндр бекіткішін роботтағы құрылымның бір бөлігіне орнатуға болады. Цилиндр өзекшесінің бұрандасын бұранда немесе білік арқылы жылжытатын құрамдас бөлікке бекітуге болады.
ескертпе: Цилиндрді цилиндрдің өзегіне бүйірлік күш түсіретіндей етіп орнатпаңыз. Цилиндрдің өзегі майысып қалса, цилиндр жұмыс істемейді.
Барлық құрылғыларды біріктіру үшін пневматикалық түтік қолданылады.
Оны өткір қайшы көмегімен ұзындығына дейін кесуге болады.
Пневматикаға арналған екі үлгі схемасы
Екі әрекетті цилиндрге арналған үлгі схемасы:
- Ауа велосипед сорғысынан ауа резервуарының Шрадер клапанына айдалады.
- Қысымдағы ауа резервуардың екінші жағындағы фитингтен шығып, қосу-өшіргішке түседі.
- Ажыратқыштан қысымды ауа қысым реттегішін береді.
- Қысым реттегішінен ауа қос әрекетті электромагниттік клапанға түседі.
- Соленоидты клапанның күйіне байланысты ауа В портынан шығып, цилиндрдің үстіңгі жағына ағып кетеді немесе ауа А портынан шығып, цилиндрдің түбіне оның штангасын ұзартады.
- Соленоидты клапан V5 робот миының 3 сымды портына бекітілген электромагниттік драйвер кабелімен басқарылады.
Бір әрекетті цилиндрге арналған үлгі схемасы:
- Ауа велосипед сорғысынан ауа резервуарының Шрадер клапанына айдалады.
- Қысымдағы ауа резервуардың екінші жағындағы фитингтен шығып, қысым реттегішіне түседі.
- Қысым реттегішінен ауа бір әрекетті электромагниттік клапанға түседі.
- Соленоидты клапанның күйіне байланысты ауа не А портынан шығады, не ауа А портынан шығып, цилиндрдің түбіне штангасын ұзартады.
- Соленоидты клапан V5 робот миының 3 сымды портына бекітілген электромагниттік драйвер кабелімен басқарылады.
Цилиндрлердің күшін есептеу
Белгілі бір қысым үшін шығыс күшін есептеу теңдеуі келесі түрде берілген:
(Цилиндрдің көлденең қимасының ауданы) x (Ішкі ауа қысымы) = Күш
VEX пневматикалық цилиндрлерінің цилиндрлерінің ойығы 0,39 дюймді (10 мм) құрайды. Бұдан біз цилиндрдің көлденең қимасының ауданын шеңбердің ауданына арналған теңдеу арқылы есептей аламыз:
(Диаметр / 2)² x π = Аудан
Бізге цилиндр тесігі (ішкі диаметрі) берілгендіктен және біз Pi ≈ 3,14 екенін білеміз, біз ауданды есептей аламыз:
(0,39 дюйм / 2)² x 3,14 = 0,12 дюйм²
Енді біз бұл санды бастапқы теңдеуімізге қосып, цилиндрдің шығыс күшін есептей аламыз:
0,12 дюйм² x 100 psi = 12 фунт күш (100 фунт стерлингте)
Пневматикамен жұмыс істеу кезіндегі қауіпсіздік нұсқауларын VEX V5 роботтарымен жұмыс істеу кезіндегі сақтық шаралары мен қауіпсіздік нұсқауларынан қараңыз.