Avaliação da utilização de válvulas pneumáticas de retenção pilotada em sistemas de posicionamento eletromecânico

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Michatowski, Roberto Carlos
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca de teses e dissertações da Universidade de Passo Fundo (BDTD UPF)
Texto Completo: http://tede.upf.br/jspui/handle/tede/1617
Resumo: The use of pneumatic actuators represents low-cost and high-reliability solutions for industrial automated systems. However, the physical characteristics of compressed air make it difficult and sometimes impossible to use such actuators in situations demanding positioning with good accuracy. Standing out as unfavorable factors are the lack of pressure linearity, which is caused by the compressibility of air, and the behavior of the actuators' inner seal. In light of this restricting condition of pneumatic actuators, electromechanical hydraulic actuators are usually used, considering they provide better conditions for positioning with good accuracy. However, these systems not only represent a rather higher cost, but also present less favorable characteristics regarding maintenance and weight/power ratio. Seeking for new alternatives, this work presents an experimental theoretical study on a positioning control system of a pneumatic actuator using piloted check valves, aiming to assess the applicability of such valves on electromechanical positioning systems. A circuit model with piloted check valves was proposed and motion tests were developed under different load and speed conditions along with two other conventional circuit models, aiming to measure the positioning accuracy of each circuit for comparison. Data on positioning readings were collected and later assessed through statistical analysis. The analysis of variance results indicated that the circuit proposed with piloted check valves, which was the focus of this study, presented positioning average error significantly lower than the other circuits. The positioning accuracy obtained was in the order of 0.08 mm, which in practice represents an excellent degree of accuracy, comparable to that obtained in hydraulic and electromechanical positioning systems. The results obtained positively recommended the application of piloted check valves on electromechanical positioning systems, thus highlighting it as a favorable alternative to conventional pneumatic actuation systems in applications which work conditions are within the load and speed rates analyzed in this work.
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In light of this restricting condition of pneumatic actuators, electromechanical hydraulic actuators are usually used, considering they provide better conditions for positioning with good accuracy. However, these systems not only represent a rather higher cost, but also present less favorable characteristics regarding maintenance and weight/power ratio. Seeking for new alternatives, this work presents an experimental theoretical study on a positioning control system of a pneumatic actuator using piloted check valves, aiming to assess the applicability of such valves on electromechanical positioning systems. A circuit model with piloted check valves was proposed and motion tests were developed under different load and speed conditions along with two other conventional circuit models, aiming to measure the positioning accuracy of each circuit for comparison. Data on positioning readings were collected and later assessed through statistical analysis. The analysis of variance results indicated that the circuit proposed with piloted check valves, which was the focus of this study, presented positioning average error significantly lower than the other circuits. The positioning accuracy obtained was in the order of 0.08 mm, which in practice represents an excellent degree of accuracy, comparable to that obtained in hydraulic and electromechanical positioning systems. The results obtained positively recommended the application of piloted check valves on electromechanical positioning systems, thus highlighting it as a favorable alternative to conventional pneumatic actuation systems in applications which work conditions are within the load and speed rates analyzed in this work.A utilização de atuadores pneumáticos representa uma solução de baixo custo e de alta confiabilidade em sistemas automatizados industriais. Porém, as características físicas do ar comprimido dificultam e por vezes impossibilitam a utilização destes atuadores em situações onde se tem como exigência o posicionamento com boa precisão. Destacam-se como fatores desfavoráveis, a falta de linearidade na pressão ocasionada pela compressibilidade do ar e também o comportamento das vedações internas dos atuadores. Diante desta condição de restrição dos atuadores pneumáticos, normalmente opta-se pela utilização de atuadores hidráulicos ou eletromecânicos que proporcionam uma melhor condição de posicionamento com boa precisão. No entanto, estes sistemas representam um custo bem mais elevado, além de ter também características menos vantajosas no que tange a manutenção e a relação peso/potência. Na busca por novas alternativas, este trabalho apresenta um estudo teórico experimental de um sistema de controle de posicionamento de um atuador pneumático utilizando válvulas de retenção pilotada, tendo como objetivo a avaliação da aplicabilidade destas válvulas em sistemas de posicionamento eletromecânico. Foi proposto um modelo de circuito dotado de válvulas de retenção pilotada, e juntamente com outros dois modelos de circuitos convencionais, foram desenvolvidos ensaios de movimentação sob diferentes condições de carga e velocidade a fim de mensurar a precisão de posicionamento de cada circuito para fins de comparação. Dados de leitura de posicionamento foram colhidos e posteriormente avaliados através de análise estatística. Os resultados da análise de variância apontaram que o circuito proposto, dotado de válvulas de retenção pilotada, foco deste estudo, apresentou médias de erros de posicionamento significativamente inferiores aos demais circuitos. A precisão de posicionamento obtida foi da ordem de 0,08 mm, o que na prática, representa um nível de precisão excelente, comparável inclusive, aos obtidos em sistemas de posicionamento hidráulico e eletromecânico. Os resultados obtidos indicaram de forma positiva a aplicabilidade das válvulas de retenção pilotadas em sistemas de posicionamento eletromecânico, destacando-se assim como alternativa vantajosa aos acionamentos pneumáticos tradicionais em aplicações cujas condições de trabalho se situam dentro da faixa de carga e velocidade analisadas neste trabalho.Submitted by Aline Rezende (alinerezende@upf.br) on 2019-03-12T18:13:39Z No. of bitstreams: 1 2017RobertoCarlosMichatowski.pdf: 1034907 bytes, checksum: ab5f07e89a50c89c057024bc6ba33b9f (MD5)Made available in DSpace on 2019-03-12T18:13:39Z (GMT). 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