Moduł 3: Technika płynowa. Projekt UE Nr MINOS, Realizacja od 2005 do 2007

Transkrypt

1 Mechatronika Moduł 3: Technika płynowa Instrukcja (Koncepcja) Matthias Römer Uniwersytet Techniczny w Chemnitz, Instytut Obrabiarek i Procesów Produkcyjnych Projekt UE Nr MINOS, Realizacja od 2005 do 2007 Europejski Projekt transferu innowacji dla dodatkowej kwalifikacji Mechatronika dla specjalistów w zglobalizowanej produkcji przemysłowej. Ten projekt został zrealizowany przy wsparciu finansowym Komisji Europejskiej. Projekt lub publikacja odzwierciedlają jedynie stanowisko ich autora i Komisja Europejska nie ponosi odpowiedzialności za umieszczoną w nich zawartość

2 Partners for the creation, evaluation and dissemination of the MINOS and the MINOS** project. - Chemnitz University of Technology, Institute for Machine Tools and Production Processes, Germany - np neugebauer und partner OhG, Germany - Henschke Consulting, Germany - Corvinus University of Budapest, Hungary - Wroclaw University of Technology, Poland - IMH, Machine Tool Institute, Spain - Brno University of Technology, Czech Republic - CICmargune, Spain - University of Naples Federico II, Italy - Unis a.s. company, Czech Republic - Blumenbecker Prag s.r.o., Czech Republic - Tower Automotive Sud S.r.l., Italy - Bildungs-Werkstatt Chemnitz ggmbh, Germany - Verbundinitiative Maschinenbau Sachsen VEMAS, Germany - Euroregionala IHK, Poland - Korff Isomatic sp.z.o.o. Wroclaw, Polen - Euroregionale Industrie- und Handelskammer Jelenia Gora, Poland - Dunaferr Metallwerke Dunajvaros, Hungary - Knorr-Bremse Kft. Kecskemet, Hungary - Nationales Institut für berufliche Bildung Budapest, Hungary - Christian Stöhr Unternehmensberatung, Germany - Universität Stockholm, Institut für Soziologie, Sweden Zawartość Szkolenia Minos: moduły 1 8 (podręczniki, ćwiczenia i rozwiązania do ćwiczeń dla): Podstawy/ Kompetencje międzykulturowe, zarządzenie projektem/ Fluidyka / Napędy Elektryczne i Sterowanie / Elementy Mechatroniki/ Systemy i Funkcje Mechatroniki/ Logistyka, Teleserwis, Bezpieczeństwo/ Zdalne Zarządzanie, Diagnostyka Minos **: moduły 9 12 (podręczniki, ćwiczenia i rozwiązania do ćwiczeń dla): Szybkie Prototypowanie / Robotyka/ Migracja/ Interfejsy Wszystkie moduły dostępne są w następujących językach: Polski, Angielski, Hiszpański, Włoski, Czeski, Węgierski i Niemiecki W celu uzyskania dodatkowych informacji proszę się skontaktować z Chemnitz University of Technology Dr.-Ing. Andreas Hirsch Reichenhainer Straße 70, Chemnitz phone: + 49(0) fax: + 49(0) minos@mb.tu-chemnitz.de or

3 Technika p³ynowa - Instrukcja Minos 1 Pneumatyka 1.1 Zaopatrywanie w sprê one powietrze Zadanie 1 Jak zmienia siê temperatura gazu przy jego sprê aniu? Temperatura gazu podnosi siê. Jakie typy sprê arek najczêœciej s¹ stosowane? Przede wszystkim stosuje siê sprê arki t³okowe i œrubowe. Jakie stosuje siê najczêœciej sposoby osuszania sprê onego powietrza? Poza suszarkami ch³odniczymi stosuje siê suszenie adsorpcyjne. W zespo³ach uzdatniania stosuje siê równie suszarki membranowe. W jakiej kolejnoœci sprê one powietrze przechodzi przez elementy wchodz¹ce w sk³ad zespo³ów uzdatniania? Najpierw powietrze przechodzi przez filtr, nastêpnie przez zawór reguluj¹cy ciœnienie. Ostatnim elementem zespo³u jest wytwornica mg³y olejowej, o ile jest wymagana. Co oznacza w symbolu zaworu regulacji ciœnienia ukoœna strza³ka przy sprê ynie? Strza³ka symbolizuje, e mo na ustawiæ si³ê sprê yny. Oznacza to, e mo na zmieniaæ ciœnienie na zaworze regulacji ciœnienia. Jakie znaczenie ma otwór odpowietrzaj¹cy w zaworze regulacji ciœnienia, i jakie by³yby skutki gdyby otwór ten by³ zamkniêty? Przez otwór odpowietrzaj¹cy mo na zredukowaæ zbyt wysokie ciœnienie za zaworem regulacji ciœnienia. Gdyby otwór ten by³ zamkniêty, to zawór regulacji nie by³by w stanie obni yæ to ciœnienie. Jakie zadania spe³nia zbiornik sprê onego powietrza? Zbiornik sprê onego powietrza magazynuje powietrze i mo e dziêki temu pokryæ szczytowe zapotrzebowanie na nie. W zbiornikach znajduj¹cych siê bezpoœrednio za sprê ark¹ sch³adza siê sprê ane powietrze. Dziêki temu wykrapla siê czêœæ zawartej w nim wody, któr¹ nastêpnie usuwa siê ze zbiornika. 3

4 Minos Technika p³ynowa - Instrukcja 1.2 Sterowanie si³ownikiem jednostronnego dzia³ania Zadanie 2 T³oczysko si³ownika jednostronnego dzia³ania ma siê wysun¹æ przy naciœniêciu przycisku, a po jego zwolnieniu natychmiast powróciæ w pierwotne po³o enie. Uzupe³niæ nale y schemat po³¹czeñ! Pytania Jak nale y zmieniæ schemat po³¹czeñ, by przy wysuniêtym t³oczysku, jego powrót by³ mo liwy tylko przez naciœniêcie przycisku? Nale y zastosowaæ rozdzielacz z przep³ywowym po³o eniem spoczynkowym. W niektórych zaworach rozdzielaj¹cych przep³ywowe po³o enie spoczynkowe mo na te realizowaæ przez doprowadzenie powietrza do przy³¹cza 3. Na co nale y w takim przypadku zwróciæ uwagê dobieraj¹c rozdzielacz? Nale y dobraæ rozdzielacz, na którym dopuszczalne jest doprowadzenie sprê onego powietrza do przy³¹cza 1 lub 3. Jest to na ogó³ mo liwe w przypadku rozdzielaczy suwakowych. Spotyka siê równie zawory gniazdowe o przep³ywowym po³o eniu spoczynkowym. Dlaczego si³ownik jednostronnego dzia³ania mo e wykonywaæ pracê tylko na jednym kierunku? Bo powrót t³oka do pozycji wyjœciowe nastêpuje pod dzia³aniem sprê yny. Si³a sprê yny nie jest wystarczaj¹co du a do wykonania dodatkowej pracy. Jakie zadanie ma otwór odpowietrzaj¹cy cylinder od strony t³oczyska? Otwór odpowietrzaj¹cy zapobiega tworzeniu siê poduszki powietrznej przy wykonywaniu suwu roboczego t³oka. Na t³ok dzia³a³aby wówczas si³a przeciwnie skierowana. Przy ruchu powrotnym t³oka, przez otwór ten wp³ywa powietrze zapobiegaj¹c powstawaniu w cylindrze podciœnienia. Na co nale y zwróciæ uwagê w przypadku zaworów gniazdowych, gdy chodzi o wymagan¹ si³ê prze³¹czania przy ró nej wielkoœci prze³¹czanego ciœnienia? Si³a prze³¹czania zaworów gniazdowych jest zale na od przy³o onego do zaworu ciœnienia. Im wy sze jest to ciœnienie, tym wiêksza musi byæ si³a przy jego prze³¹czaniu. 4

5 Technika p³ynowa - Instrukcja Minos Wskazówki dydaktyczne Przed sporz¹dzeniem schematu po³¹czeñ powinno siê przypomnieæ wiadomoœci na temat zasady funkcjonowania zespo³u uzdatniania. Zademonstrowaæ nale a³oby sposób nastawienia ciœnienia na zaworze. Nale y zwróciæ uwagê na to, e otwarte swobodnie le ¹ce wê e stanowi¹ zagro enie dla otoczenia, bo z chwil¹ przep³ywu przez nie powietrza sprê onego bêd¹ one chaotycznie odrzucane w ró ne strony. Na rys. 1 przedstawiono rozwi¹zanie zadania utworzenia schematu po³¹czeñ. Powinny w nim byæ szeregowo po³¹czone zawór gniazdowy i zawór suwakowy. Powinno siê te zaznaczyæ, e si³y prze³¹czania zaworów bêd¹ ró ne przy ró nych ciœnieniach. Poniewa w przypadku suwakowego zaworu 3/2 mo na zamieniaæ przy³¹cza 1 i 3, nale a³oby przedstawiæ na schemacie równie tak¹ opcjê po³¹czeñ, przy której w spoczynkowym po³o eniu zaworu, si³ownik bêdzie wysuniêty Rys. 1: Sterowanie si³ownikiem jednostronnego dzia³ania 5

6 Minos Technika p³ynowa - Instrukcja 1.3 Sterowanie si³ownikiem dwustronnego dzia³ania Zadanie 3 T³oczysko si³ownika dwustronnego dzia³ania ma siê wysun¹æ przy naciœniêciu przycisku i natychmiast siê wycofaæ po jego zwolnieniu. Uzupe³niæ nale y schemat! Pytania Co powoduje stosowanie t³umienia w pozycjach krañcowych? Stosowanie t³umienia w pozycjach krañcowych zapobiega twardym uderzeniom t³oka przy dochodzeniu do pozycji krañcowych. Jest to konieczne w szczególnoœci wówczas, gdy si³ownik nadaje ruch du ym masom. Alternatywnie zamiast wewnêtrznych t³umików mo na stosowaæ t³umiki zewnêtrzne. W jakim celu stosuje siê pierœcienie magnetyczne na t³oku? Z pomoc¹ pierœcienia magnetycznego mo na bezdotykowo okreœliæ po³o enie t³oka. Czêsto instaluje siê na cylindrze prze³¹czniki na pozycjach krañcowych t³oka. Z chwil¹ osi¹gniêcia przez t³ok pozycji krañcowej, prze³¹cznik generuje sygna³. Jak¹ pozycjê zajmie t³ok w cylindrze dwustronnego dzia³ania, gdy do obydwu roboczych przy³¹czy doprowadzi siê ciœnienie? W normalnym si³owniku z jednostronnym t³oczyskiem powierzchnia t³oka po stronie przeciwleg³ej do t³oczyska jest wiêksza. Je eli do obydwu przy³¹czy roboczych doprowadzi siê ciœnienie, to z uwagi na wiêksz¹ powierzchniê czo³ow¹ t³oka, wiêksza bêdzie si³a w kierunku jego wysuwu. T³ok z t³oczyskiem znajdzie siê zatem w po³o eniu wysuniêtym. Jakie, w porównaniu do si³ownika jednostronnego dzia³ania jest zu ycie sprê onego powietrza? Zu ycie powietrza przez cylinder dwustronnego dzia³ania jest oko³o dwukrotnie wiêksze. Ruch t³oka w obydwu kierunkach wymaga bowiem u ycia sprê onego powietrza do wype³niania przestrzeni cylindra po obydwu stronach t³oka. Jak¹ ró nice podkreœlaj¹ strza³ki proste i strza³ki dwustronne w symbolach zaworów rozdzielaj¹cych? Dwustronne strza³ki informuj¹ o tym, e powietrze mo e przep³ywaæ przez zawór w obydwu kierunkach. W przypadku jednostronnej strza³ki taki przep³yw mo liwy jest tylko we wskazanym kierunku. 6

7 Technika p³ynowa - Instrukcja Minos Wskazówki dydaktyczne Najpierw nale y zastosowaæ rozdzielacz 5/2do sterowania si³ownikiem. Trzeba przy tym zwróciæ uwagê na to, e przy zamianie przy³¹czy 2 i 4 w spoczynkowym po³o eniu zaworu rozdzielaj¹cego, t³oczysko si³ownika znajdzie siê w stanie wysuniêtym. Zademonstrowaæ trzeba dzia³anie t³umików krañcowych. W tym celu nale y kilkakrotnie spowodowaæ przesuw t³oka z jednej do drugiej pozycji krañcowej przy ró nym ustawieniu œrub d³awi¹cych. Trzeba przy tym równie zwróciæ uwagê na to, e przy zbyt silnym d³awieniu, t³ok ju nie dochodzi do swojej pozycji krañcowej. Z kolei nale y przejœæ na sterowanie si³ownika dwoma zaworami 3/2. Zawór 3/2 po stronie t³oczyska powinien byæ po³¹czony z uk³adem wê ami. Przy jednoczesnym prze³¹czeniu zaworów, realizowana bêdzie taka sama funkcja, jak w przypadku rozdzielacza 5/2. Dodatkowo istnieje jednak mo liwoœæ, przy prze³¹czeniu tylko jednego zaworu, doprowadzenia ciœnienia do obydwu przestrzeni cylindra lub ich odpowietrzenie. Pokazaæ nale y mo liwoœæ wstêpnego odpowietrzania, a tym samym zwiêkszenia prêdkoœci ruchu t³oka Rys. 2: Sterowanie si³ownikiem dwustronnego dzia³ania 7

8 Minos Technika p³ynowa - Instrukcja 1.4 Poœrednie sterowanie si³ownikiem Zadanie 4 T³oczysko cylindra dwustronnego dzia³ania ma po naciœniêciu przycisku wysun¹æ siê, a po jego zwolnieniu natychmiast powróciæ do pozycji wyjœciowej. Rozdzielacz steruj¹cy si³ownikiem ma byæ prze³¹czany pneumatycznie po naciœniêciu przycisku. Uzupe³niæ trzeba schemat uk³adu i opisaæ wszystkie przy³¹cza zaworów. Pytania W jakich przypadkach rozdzielacz steruj¹cy si³ownikiem nie jest bezpoœrednio prze³¹czany? Cylindry o du ej objêtoœci sterowane s¹ du ymi zaworami. Przy poœrednim sterowaniu mog¹ niewielkie zawory spe³niaæ funkcjê przycisku. Ponadto miejsce ich instalowania mo e byæ nieco oddalone od g³ównego rozdzielacza. W jakiej maksymalnej odleg³oœci od sterowanego rozdzielacza mo na instalowaæ zawory spe³niaj¹ce rolê przycisku? Przycisk i ogólnie wszystkie cz³ony sygnalizacyjne nie powinno siê instalowaæ dalej ni 10 m od sterowanego przez nie zaworu. Przy wiêkszych d³ugoœciach wê y ³¹cz¹cych je z rozdzielaczem, istnieje niebezpieczeñstwo, e sygna³ mo e siê okazaæ zbyt s³aby. Pneumatycznie prze³¹czany rozdzielacz zasilany jest powietrzem steruj¹cym o ciœnieniu 1,5 bara. Dlaczego nie uzyskuje siê prze³¹czenia? Zbyt ma³e jest ciœnienie, które w po³¹czeniu z niewielk¹ powierzchni¹ t³oka steruj¹cego nie jest w stanie prze³¹czyæ rozdzielacz. Si³a generowana przez to ciœnienie jest mniejsza od si³y sprê yny ruchu powrotnego. Rozdzielacz nie mo e z tego wzglêdu zostaæ prze³¹czony. Gdzie umieszcza siê zawór drogowy 3/2 wysterowania wstêpnego? Przy wysterowaniu wstêpnym, zawór 3/2 znajduje siê bezpoœrednio przy zaworze g³ównym. Przewód sygna³u steruj¹cego jest dziêki temu bardzo krótki. Dlaczego stosuje siê wysterowanie wstêpne? Przy zastosowaniu wysterowania wstêpnego mo na prze³¹czaæ zawór g³ówny ma³ymi si³ami. W szczególnoœci zawory prze³¹czane elektrycznie s¹ wyposa one w wysterowanie wstêpne Dziêki mniejszym si³om wymaganym przy prze³¹czaniu, mo na zastosowaæ ma³e cewki elektromagnetyczne o mniejszym zapotrzebowaniu energetycznym. 8

9 Technika p³ynowa - Instrukcja Minos Wskazówki dydaktyczne Trzeba zmontowaæ uk³ad i przeprowadziæ próbê funkcjonowania. Poszczególne elementy nale y przy tym umieœciæ tak, jak s¹ rozmieszczone na schemacie. Powinno siê zwróciæ uwagê na ró nicê miêdzy cz³onami sygnalizacyjnymi i cz³onami nastawczymi. Trzeba równie zaznaczyæ, e przewody sterownicze rysuje siê na schematach lini¹ przerywan¹. Stosuj¹c wê e o ró nych kolorach, mo na to zró nicowanie równie uwzglêdniæ na stanowisku. W dalszej kolejnoœci mo na zamontowaæ zawór redukcyjny na doprowadzeniu powietrza do przycisku (zaworu 3/2). Obni aj¹c ciœnienie powietrza steruj¹cego nale y pokazaæ, e pneumatycznie prze³¹czany rozdzielacz 5/2 wymaga okreœlonego minimalnego ciœnienia na przy³¹czu powietrza steruj¹cego. Stosuj¹c zawory ze sprê yn¹ powietrzn¹ nale y pokazaæ, e si³a sprê yny powietrznej jest zale na od ciœnienia roboczego na zaworze. W tym celu trzeba okreœliæ wymagane ciœnienie steruj¹ce dla ró nych ciœnieñ roboczych w uk³adzie Rys. 3: Poœrednie sterowanie si³ownikiem dwustronnego dzia³ania 9

10 Minos Technika p³ynowa - Instrukcja 1.5Sterowanie si³ownika zaworem impulsowym Zadanie 5 T³oczysko cylindra dwustronnego dzia³ania ma siê wysun¹æ po naciœniêciu przycisku, a po jego zwolnieniu pozostaæ w pozycji wysuniêtej. Dopiero po naciœniêciu innego przycisku, t³ok ma powróciæ do pozycji wyjœciowej. Trzeba uzupe³niæ schemat uk³adu i oznaczyæ wszystkie przy³¹cza na zaworach. Pytania Co siê wydarzy gdy naciœnie siê drugi przycisk, podczas gdy pierwszy jeszcze jest wciœniêty? Sygna³ z drugiego przycisku nie mo e prze³¹czyæ zaworu impulsowego dopóki nie zostanie przerwany sygna³ z pierwszego przycisku. W jakiej pozycji wyjœciowej mo e znajdowaæ siê zawór impulsowy, je eli w³¹czone zostanie sprê one powietrze i aden przycisk nie zosta³ jeszcze wciœniêty? Jak¹ pozycjê zajmie w tej sytuacji t³ok w cylindrze? Poniewa zawór impulsowy nie ma adnej ustalonej pozycji wyjœciowej, mo e siê on znajdowaæ w ka dej z dwóch mo liwych pozycji. Po w³¹czeniu sprê onego powietrza mo e wówczas wyst¹piæ natychmiastowy wysuw t³oczyska si³ownika. W jakiej wersji konstrukcyjnej zaworów impulsowych, przy³¹cze powietrza steruj¹cego ma pierwszeñstwo? W przypadku zaworów impulsowych z t³okami ró nicowymi, obydwie powierzchnie t³oków steruj¹cych s¹ ró nej wielkoœci. Przy równym co do wielkoœci ciœnieniu steruj¹cym na obydwu wejœciach, pierwszeñstwo ma sygna³ na przy³¹czu doprowadzaj¹cym powietrze na t³ok z wiêksz¹ powierzchni¹. Si³ownik jednostronnego dzia³ania ma byæ sterowany zaworem impulsowym. Do dyspozycji s¹ jednak tylko rozdzielacze 5/2. Co nale y zrobiæ? Zaœlepiaj¹c jedno z dwóch wyjœæ, mo na z rozdzielacza 5/2 zrobiæ zawór drogowy 3/2. Je eli zastosuje siê zawór 3/2 z blokuj¹c¹ przep³yw pozycj¹ spoczynkow¹, to nale y si³ownik pod³¹czyæ do przy³¹cza 4. 10