Miernictwo komputerowe. Temat: Parametry operacji kształtowania. (pomiar sił kształtowania)

Transkrypt

1 Miernictwo komputerowe MIERK-L15 Kierunek : Mechanika i Budowa Maszyn Przedmiot bazowy specjalności: MD-MK Ćwiczenie mk7 Temat: Parametry operacji kształtowania (pomiar sił kształtowania) L.Olejnik Obowiązkowa literatura dodatkowa: materiały do wykładów udostępnione na stronie Wykład 3 Typy DAQ) dokument [ Mierk02 typy Ukladow DAQ 09.doc ] (TEKON/KOSPO ZZaakkł łaadd Obbr róóbbkki i PPl laasst tyycczznneej j i Oddl leewnni icct twaa Instytut Technik Wytwarzania Warszawa Cel ćwiczenia Zapoznanie się z budową układu komputerowej rejestracji umożliwiającego pomiar sił kształtowania z użyciem czujników tensometrycznych. Zastosowanie układu DAQ do wyznaczenia zmian siły wywieranej przez suwak podczas wykonywania operacji kształtowania na uniwersalnych prasach z napędem hydraulicznym. Poznanie zagadnień obsługi torów pomiarowych z czujnikami tensometrycznymi używanymi do pomiaru obciążenia technologicznego oraz z czujnikami indukcyjnymi przeznaczonymi do pomiaru przemieszczeń liniowych elementów oprzyrządowania technologicznego. Zadanie problemowe Podczas operacji kształtowania prowadzonej na prasie hydraulicznej wyznaczyć wartości siły kształtowania charakterystyczne dla wykonywanej operacji i powiązać je z położeniem narzędzi kształtujących.

2 Wprowadzenie Wypraski metalowe przeznaczone na odpowiedzialne części maszyn wykonuje się wyłącznie metodami obróbki plastycznej objętościowej. Metodami kształtowania, które przemysł maszynowy stosuje do produkcji takich wyprasek, są najczęściej wyciskanie i spęczanie. Operacje kształtowania mogą być prowadzone zarówno na zimno, jak i w podwyższonej temperaturze. W przypadku wyprasek naczyniowych zazwyczaj wykonuje się wyciskanie przeciwbieżne. Zestaw narzędzi typowy dla tego wyciskania pokazano schematycznie na Rys. 1. W operacji tej materiał płynie w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu stempla. Wstępniak powinien mieć kształt walca o średnicy nieco mniejszej od zewnętrznej średnicy wypraski. Wysokość wstępniaka można obliczyć na podstawie wymiarów wypraski korzystając z warunku stałej objętości. Skok roboczy stempla, konieczny do przekształcenia wstępniaka w żądane naczynie, można obliczyć, jako różnicę wysokości wstępniaka i grubości dna wypraski. Wielkość całkowitego skoku można oszacować na podstawie analizy schematu technologicznego operacji i konstrukcji przyrządu do wyciskania. W celu obliczenia siły kształtowania należy założyć, że wyciskanie naczynia jest procesem stacjonarnym. Następnie sporządzić bilans energetyczny operacji, przyrównując energię dostarczoną przez suwak prasy z pracą wykonaną na odkształcenie plastyczne i pokonanie oporów tarcia. Podstawowe informacje o obliczaniu parametrów wyciskania naczyń i stosowanych narzędziach podano w skrypcie [1]. Rys. 1. Narzędzia do wyciskania przeciwbieżnego naczynia [2] Na Rys. 2a pokazano, w jaki sposób w operacji wyciskania przeciwbieżnego walcowy wstępniak zostaje przekształcony w naczyniową wypraskę. W czasie, gdy stempel naciska na odkształcany materiał, w cylindrze roboczym prasy hydraulicznej panuje ciśnienie o wartości proporcjonalnej 1 do siły kształtowania. Wykres zmiany tej siły pokazano na Rys. 2b. Typowym sposobem zakończenia operacji kształtowania na prasach hydraulicznych jest zatrzymywanie ruchu suwaka przy użyciu twardego zderzaka, tak dobranego, aby uzyskać odpowiednie zamknięcie przyrządu. Rezultatem oparcia na twardym zderzaku jest nagły wzrost siły w końcowej części fazy kształtowania. Stanowisko Do ćwiczenia przygotowano stanowiska badawcze, w których główną maszyną jest ogólnego przeznaczenia prasa z napędem hydraulicznym. Każdą z pras uzbrojono w oprzyrządowanie technologiczne, zbudowane na bazie uniwersalnych opraw narzędziowych, które można obsadzać narzędziami do wyciskania lub spęczania. Poniżej omówiono przykładowe stanowisko tego typu zbudowane na bazie prasy PYS250. Napęd hydrauliczny tej prasy umożliwia uzyskanie siły 2500 kn. Ten maksymalny nacisk wywierany jest przez suwak, gdy w układzie hydraulicznym prasy panuje ciśnienie 35,5 MPa. Znajomość tej zależności ułatwia pomiar obciążenia technologicznego. Można bowiem zastosować pośredni sposób pomiaru siły kształtowania, tj. mierząc ciśnienie w cylindrze głównym prasy. W celu wyznaczenia zmian obciążenia technologicznego w zamierzonej operacji kształtowania, niezbędny jest pomiar położenia stempla względem matrycy. Ponieważ kształtowanie wykonywane jest za pomocą narzędzi sztywnych można zrezygnować z bezpośredniego pomiaru ruchu względnego ruchomego stempla względem stałej matrycy. Uznając odkształcenie sprężyste elementów konstrukcyjnych przyrządu za pomijalnie małe, ruch elementów roboczych opisuje się za pomocą pomiaru przemieszczenia górnej części oprawy względem jej części dolnej. Zdecydowano mierzyć ruch płyty górnej oprawy w stosunku do obsady matrycy. Poniżej opisano budowę torów pozwalających na pomiar przemieszczenia stempla i wywieranej przez niego siły. 1 Jakie dane są potrzebne, aby wyznaczyć wartość tego współczynnika proporcjonalności? 2

3 Stanowisko ćwiczeniowe uzupełniają dwa tory pomiarowe zbiegające się w komputerze PC, który uzbrojono w kartę pomiarowo-rejestrującą tworząc w ten sposób dwukanałowy system DAQ. Posłuży on do pomiaru linowego przemieszczenia elementu aktywnego operacji kształtowania, tj. stempla oraz siły wywieranej przez ten stempel na materiał przekształcany w docelową wypraskę. Rys. 2. Schemat operacji wyciskania przeciwbieżnego naczynia ilustrujący fazę roboczą: a) położenie narządzi (stempla i matrycy) na początku i końcu fazy kształtowania, b) przebieg siły w funkcji skoku stempla Czujnik przemieszczenia W celu pomiaru liniowego przemieszczenia stempla zastosowano czujnik transformatorowy [3], który przetwarza ruch na sygnał elektryczny. Użyty w opisywanym przykładzie czujnik PTx150 (specyfikację techniczną podano w tablicy 1) ma budowę rurową. Przemieszczenie rdzenia jest rejestrowane w zakresie 150 mm. Czujnik ten daje na wyjściu sygnał napięciowy, proporcjonalny do położenia rdzenia czujnika w stosunku do jego rurowego karkasu (obudowy). Obudowę czujnika można zamocować w uchwycie związanym z dolną płytą oprawy przyrządu poprzez odpowiedni uchwyt zaciskowy. Przy takim rozwiązaniu łatwo jest regulować położenie rdzenia, dostosowując mocowanie czujnika do każdego skoku suwaka, którego wartość zależy przecież od wykonywanej operacji kształtowania. Tablica 1. Specyfikacja techniczna czujnika przemieszczenia Czujnik Model Typ Producent Czujnik siły PTx150 transformatorowy (indukcyjnościowy) Cechy ident. Peltron Warszawa Parametry techniczne Zakres Zasilanie Śr. obudowy [mm] 2V 5 15 ma 5kHz Dł. obudowy Mocow. rdzenia 14mm 265mm φ4mm Zgodnie z zapowiedzią siła kształtowania będzie mierzona w sposób pośredni, dzięki przeliczeniu wartości ciśnienia panującego w cylindrze głównym prasy hydraulicznej. Ciśnienie cieczy roboczej w układzie napędowym prasy będzie mierzone za pomocą czujnika tensometrycznego. Specyfikację techniczną użytego czujnika zamieszczono w tablicy 2. Czujnik ciśnienia CL1 przeznaczony jest do pomiarów względnych ciśnień statycznych i wolnozmiennych w nieagresywnych chemicznie cieczach oraz gazach. W obudowie znajduje się membranowy element sprężysty a na nim naklejony zespół tensometrów o oporności 350Ω w układzie pełnego mostka, zrównoważony i skompensowany termicznie. Układ tensometrów odseparowany jest od medium płaską metalową membraną. Mierzone ciśnienie działa na czujnik poprzez membranę separującą, powodując zmianę rezystancji mostka Wheatstone a. Na wyjściu mostka pojawia się sygnał 3

4 pomiarowy, wprost proporcjonalny do mierzonego ciśnienia, a następnie jest on przetwarzany na sygnał napięciowy. Tablica 2. Specyfikacja techniczna czujnika ciśnienia Czujnik Model Typ Producent Cechy ident. Zakres [MPa] Parametry techniczne Oporność Czułość [Ω] [mv/v] Króciec CL1 Tensometryczny pełny mostek ZEPWN Warszawa M20x1,5 Przyrządy pomiarowe Według danych producenta transformatorowy czujnik przemieszczenia wymaga zasilania zmiennym napięciem z falą nośną o częstotliwości 5 khz (patrz Tablica 1). W układzie pomiarowym zastosowano przyrząd MPL102 zbudowany w wersji przenośnej, mający dwukanałowy wzmacniacz pomiarowy, wbudowany stabilizowany zasilacz (220V/50kHz) i woltomierz cyfrowy prądu stałego. Przyrząd przetwarza sygnały wyjściowe z przetwornika przemieszczenia na użytkowe sygnały pomiarowe. Wybrano standard napięciowy zapewniając uzyskanie na wyjściu napięć w zakresie ±10V dla przemieszczeń o wartościach nominalnych przetwornika (-75mm i +75mm). Specyfikację przyrządu pomiarowego MPL102 podano w tablicy 3. Tablica 3.Specyfikacja techniczna przyrządu MPL102 Model Producent Cechy identyfikacyjne Wzmocnienie Używane kanały MPL102 Peltron Nr. 206/96 ampl. x 1 kanal 1 Do obsługi tensometrycznego czujnika ciśnienia potrzebny jest mostek tensometryczny ze wzmacniaczem pomiarowym o wzmocnieniu odpowiednio dobranym do czułości czujnika tensometrycznego, która wyrażona jest w mv/v. Przetwornik tensometryczny należy do grupy czujników powszechnie stosowanych w pomiarach wielkości mechanicznych. Dlatego można było zrezygnować z zastosowania specjalnego przyrządu pomiarowego. Na rynku dostępnych jest wiele mostków tensometrycznych umożliwiających łatwą ich integrację z pozostałymi elementami obwodów pomiarowych, które mając budowę modułową pozwalają na łączenie wielu zadań. Jednym z ważnych zadań, wykonywanych w przemysłowych torach pomiarowych, jest separacja galwaniczna linii sygnałowych. Jej celem jest zabezpieczenie poszczególnych elementów układu pomiarowego przed niszczącymi je nagłymi wzrostami napięcia. System DAQ Tory pomiarowe przemieszczenia i siły (a właściwie ciśnienia) zbudowano przy użyciu techniki komputerowej z zachowaniem wymagań typowych dla warunków przemysłowych. Podstawową cechą takiego wykonania jest budowa modułowa. W skład torów pomiarowych wchodzą czujniki i przyrządy pomiarowe, których specyfikacje podano we wcześniej przywołanych tablicach. Podobnie dobrano specyfikacje pozostałych elementów zbudowanych torów pomiarowych. Zrezygnowano w ten sposób z możliwości wprowadzenia nastaw, co oddala niebezpieczeństwo niezamierzonego rozregulowania modułów wchodzących w skład torów pomiarowych. Schemat blokowy zbudowanego dwukanałowego układu pomiarowego przedstawiono na Rys. 3. Jak widać składa się on z dwóch torów pomiarowych. Schemat montażowy, ilustrujący rozlokowanie poszczególnych urządzeń na stanowisku, pokazano na Rys. 4. Zadaniem poszczególnych torów pomiarowych jest pomiar odpowiednich wielkości fizycznych z jednoczesną ich zmianą na wielkości elektryczne lub sygnały binarne. Podstawowym wyróżnikiem toru pomiarowego jest miejsce cyfrowania sygnałów płynących z przetworników pomiarowych (czujników). Rozsądnym rozwiązaniem dla pomiaru przemieszczenia i siły jest użycie układu z cyfrowaniem w karcie DAQ (karcie pomiarowo-sterującej). Specyfikację techniczną karty DAQ użytej w ćwiczeniu podano w tablicy 4. Należy zauważyć, że karta pomiarowa ma możliwość podłączenia nawet szesnastu wejść. W układzie pomiaru parametrów wyciskania wykorzystano jedynie 2 kanały z dostępnych 16 wejść analogowych. Przemieszczenie liniowe przypisano do kanału nr 1, siłę zaś do kanału nr 2. 4

5 Niewątpliwą zaletą układu pomiarowego z kartą DAQ jest możliwość zastosowania czujników analogowych dla wszystkich mierzonych wielkości. Czujników tych nie łączy się bezpośrednio z rejestratorem cyfrowym, którego rolę spełnia właśnie karta DAQ osadzona w komputerze. Ogniwem pośredniczącym są analogowe przyrządy pomiarowe zwane niekiedy układami kondycjonującymi. Nazwa ta wywodzi się od zadań, które taki układ spełnia. Są to m.in. zasilanie czujników, odbieranie i obróbka sygnałów. To ostatnie zadanie może obejmować np. wzmacnianie sygnałów, filtrowanie, oddzielenie galwaniczne lub dostosowanie do standardów wyjścia akceptowanych przez karty DAQ. wielkosc mierzona przetwornik przyrzad pomiarowy rejestrator cyfrowy przemieszczenie transformatorowy przyrzad z fala nosna oddzielenie galwaniczne sila tensometryczny mostek tensometryczny oddzielenie galwaniczne karta pomiarowa Rys. 3. Schemat blokowy układu pomiarowego przemieszczenia i siły na prasie PYS Układ 5B Komputer Pentium I 3 MPL PYS Rys. 4. Schemat montażowy komputerowego układu pomiarowego na stanowisku z prasą hydrauliczną do wyciskania: 1- cylinder powrotny, 2- cylinder roboczy, 3- suwak prasy, 4- czujnik przemieszczenia, 5- stół prasy, 6- manometr, 7- zasilacz hydrauliczny napędu prasy, 8- rozdzielacz, 9- czujnik ciśnienia na przewodzie dolotowym do cylindra roboczego, 10- elementy komputerowego układu rejestracji danych W torze pomiarowym na prasie do wyciskania zastosowano rozwiązanie wprowadzone przez firmę Analog Devices 2 pod nazwą układu 5B. Jest to koncepcja budowy modułowych przyrządów pomiarowych w wykonaniu przemysłowym. Układ 5B składa się z samodzielnej płyty obwodów drukowanych z wydzielonymi gniazdami do osadzania modułów pomiarowych i przyłączania linii sygnałowych. Każdy 2 Obecnie wiele firm oferuje takie moduły, m.in. DATAFORTH polski dystrybutor 5

6 moduł obsługuje jeden kanał pomiarowy. Sygnały wejściowe o rozmaitych standardach mogą być przyłączane indywidualnie do odpowiednich listew zaciskowych. Na wyjściu zaś sygnały, po odseparowaniu galwanicznym od źródła, wyprowadzone są w ujednoliconym standardzie. W zbudowanym układzie pomiarowym zastosowano jednakowy standard dla obu mierzonych wielkości tj. przemieszczenia i siły. Zakłada on udostępnianie wartości ±5V przy nominalnych sygnałach generowanych przez przetworniki. Zapewniono to przez dobór odpowiednich modułów. Specyfikację modułów podano w tablicy 5. Moduły osadzono w płycie układu 5B zamocowanej w odpowiedniej obudowie (ozn. 5B-2 na Rys. 4). Tablica 4. Specyfikacja karty DAQ Typ Dane identyfikacyjne Producent Liczba kanałów analog in Rozdzielczość WE Liczba kanałów analog out Rozdzielczość WY Magistrala danych LC /92 Ambex bitów 2 12 bitów ISA Standardy Sposób podłączenia Standard sygnałów typu Sposób podłączenia Zastosowane nastawy sprzętowe wejść an (analog) przełączającego (digital) ±10V ±5V ±2.5V 0 5V D25 wspólny An in An out (female) TTL D9 wspólne Dig in Dig out (female) IRQ4 ±5V C/A A/C wzm.ukł. k=1 DRQ3 DRQ1 Tor pomiarowy Tablica 5. Specyfikacja modułów zastosowanych w układzie 5B2 Przemieszczenie Siła Model 5B31-03 ISOL Volt Input 5B38-02 SG Bridge +10V exc. 3mV/V Tor pomiaru skoku Cechy identyfikacyjne Sygnał wejściowy Sygnał wyjściowy data code: ±10V ±5V data code: ±30mV ±5V Realizowana Kanały w ukł.5b obróbka sygnałów 2 dopasowanie, oddzielenie galwaniczne kanał 1 Zasilanie czujnika, wzmocnienie sygnału, oddzielenie galwaniczne kanał 2 Na Rys. 5 przedstawiono szczegółowo połączenia elementów, wchodzących w skład toru zbudowanego w celu pomiaru przemieszczenia stempla. Warto zwrócić uwagę, że obok elementów składowych podano ich cechy identyfikacyjne i charakterystykę zastosowanych złącz. Również przewody sygnałowe mają swoje oznaczenia. Tor pomiaru siły Schemat montażowy toru służącego do pomiaru siły pokazano na Rys. 6. Tutaj także zapisano cechy identyfikacyjne wszystkich elementów składowych. Oprogramowanie Do obsługi sesji pomiarowej przewidziano proste oprogramowanie użytkowe, które realizuje podstawowe funkcje, niezbędne dla przeprowadzenia rejestracji przebiegu siły w funkcji skoku. Dodatkowo przygotowano program wspomagający wzorcowanie torów pomiarowych [4]. Jego zastosowanie jest użyteczne w przypadku konieczności wyznaczenia przemieszczenia i siły w jednostkach mianowanych. W celu wykreślenia zarejestrowanych wielkości względem siebie przewidziano dwa dodatkowe programy N1GV.EXE i N1GR.EXE. Umożliwiają one na zbudowanie wykresów siła = f(przemieszczenie) wyrażonych odpowiednio w mv i jednostkach mianowanych. Charakterystykę omówionych programów podano w tablicy 6. Do wykonania ćwiczenia wystarczy posłużyć się tylko programem N1.EXE. Służy on do zbierania informacji o wartościach siły i przemieszczenia przekazywanych z układu kondycjonującego do karty DAQ o symbolu LC Program najlepiej nadaje się do wykorzystania w procesach długotrwałych takich, jak właśnie wyciskanie czy spęczanie. Główną zaletą N1.EXE jest możliwość stałego podglądu wykresu zmian wartości ciśnienia/siły i przemieszczenia w funkcji czasu przed i podczas rejestracji oraz rozpoczęcie rejestracji w dowolnej chwili. Program składa się z jednego pliku N1.EXE i jest domyślnie skonfigurowany do współpracy z kartą LC z ustawionym wejściem analogowym na zakres ± 5V. Ponieważ program sprawdza ustawienia 6

7 karty nie jest możliwe jego uruchamianie bez zainstalowanego sterownika 3 karty DAQ. Obsługa programu N1.EXE jest wyjątkowo prosta i nie różni się niczym szczególnym od tego typu narzędzi. Wszystkie niezbędne użytkownikowi informacje podawane są w dolnej części ekranu i aby nie zakłócić poprawnej pracy systemu DAQ należy się do nich stosować. Krótki opis najważniejszych funkcji podano w załączniku mk7-za 4. MPL102-5B2 kanal 1 wzmocnienie x1 złącze BNC MPL102 S/N 206/96 złącze TGL ~220V złącze BNC kanal 1 5B31-03 TYPE: ISOL VOLT INPUT INPUT: -10V +10V OUTPUT: -5V +5V DATA CODE: ~220V 5V PSx100-MPL102 złącze TGL Układ kondycjonujący 5B-2 separacja galwaniczna S/N B2-LC czujnik przemieszczenia PTx150 firmy "Peltron" złącze TGL S/N kanal 1 złącze 25pin LC /-5V 231/92 karta DAQ Rys. 5. Schemat toru pomiarowego PRZEMIESZCZENIA stempla wykorzystany na prasie PYS250 podczas rejestracji parametrów operacji wyciskania przeciwbieżnego Analiza torów pomiarowych Wykorzystywane w ćwiczeniu tory pomiarowe należy przeanalizować pod kątem zmian, jakich doznaje sygnał pomiarowy pobrany przez czujnik z mierzonego obiektu. Przeprowadzenie takiej analizy ma na celu wyeliminowanie błędów popełnianych przy doborze elementów składowych torów pomiarowych lub ich nastaw oraz pozwala na oszacowanie dokładności 5 (a raczej rozdzielczości) prowadzonych pomiarów. W przypadku sygnałów wolnozmiennych wystarczy prześledzić przejście przez tor pomiarowy sygnału o charakterystycznych wartościach. Zazwyczaj wybiera się wartość zerową oraz wartość nominalną. Można też założyć pewną wartość testową, którą po wygenerowaniu w obiekcie zarejestrujemy. Uzyskanie 3 Sterownik karty DAQ o nazwie LC1116A.DRV instaluje się automatycznie po każdorazowym uruchomieniu komputera 4 Zawartość załącznika mk7-za zapisano dokumencie [ mk7-za OPISN1 v03.pdf ] załącznik na celu wyjaśnienie ewentualnych niejasności oraz przygotowanie użytkownika do efektywnej współpracy z programem w czasie wykonywania ćwiczenia 5 Zagadnienie dokładności pomiarów wykonywanych za pomocą komputerowych układów DAQ będzie przedmiotem odrębnego ćwiczenia 7

8 spodziewanej wartości na rejestratorze świadczy o prawidłowym skonfigurowaniu toru pomiarowego. Z drugiej strony taka wartość testowa może posłużyć do łatwego sprawdzania toru pomiarowego. W takim przypadku najlepiej skorelować wartości testowe z punktami odniesienia charakterystycznymi dla badanego obiektu. W procesie wyciskania takim punktem dla przemieszczenia może być dolne położenie suwaka, a dla obciążenia technologicznego wartość ciśnienia w układzie hydraulicznym w czasie biegu luzem. złącze Lumberg kanal 2 ~220V 5B38-02 TYPE: ISOL FULL BRIDGE INPUT +10V exc. 3mV/V INPUT: -30mV +30mV OUTPUT: -5V +5V DATA CODE: V złącze TGL Układ kondycjonujący 5B-2 separacja galwaniczna S/N CL1-5B2 5B2-LC CL1 złącze Lumberg kanal 2 złącze 25pin LC /-5V 231/92 karta DAQ Rys. 6. Schemat toru pomiarowego SIŁY wykorzystany na prasie PYS250 podczas rejestracji parametrów operacji wyciskania przeciwbieżnego Tablica 6. Specyfikacja programów używanych przy rejestracji przebiegu siły w funkcji skoku Program Wersja Konieczne zbiory konfiguracyjne Przeznaczenie N1 v Pt150Na7.sk1, Lc1xsila.sk2 (config.skl) Rejestracja przebiegu siły i przemieszczenia w funkcji czasu N1c v Pt150Na7.sk1, Lc1xsila.sk2 (config.skl) Wzorcowanie torów pomiarowych N1gv v Wykreślenie wykresów rejestrowanych wielkości (dane zapisane w mv) N1gr v Wykreślenie wykresów (dane zapisane w jednostkach mianowanych) Lctest Program do diagnozowania karty DAQ Lc1116a.drv Sterownik karty DAQ Poniżej za pomocą rysunków przedstawiono współzależność zakresów pomiarowych w poszczególnych miejscach obwodu pomiarowego. Uwzględniono charakterystykę fizyczną mierzonego obiektu i wszystkie elementy składowe torów pomiarowych. Analizę wykonano oddzielnie dla toru służącego do pomiaru PRZEMIESZCZENIA, a dokładniej skoku stempla przy wyciskaniu, oraz SIŁY 8

9 traktowanej jako niezbędne obciążenie technologiczne dla wykonywanej operacji, reprezentowane przez ciśnienie w układzie napędowym prasy hydraulicznej. Zastosowany sposób przedstawienia ułatwia analizę zmian, jakich doznaje sygnał pomiarowy przy przejściu przez poszczególne elementy toru od obiektu do rejestratora. Pokazano na nich oczekiwane wartości sygnałów mierzonych w różnych miejscach dla kilku charakterystycznych mierzonych wartości (zerowej, testowej i nominalnej). Na Rys. 7 przedstawiono przebieg sygnału w torze pomiarowym przemieszczenia. Rys. 8 zaś dotyczy toru mierzącego obciążenie technologiczne, które określano poprzez ciśnienie panujące w cylindrze głównym prasy. Na rysunkach podano wartości projektowe, wynikające z charakterystyk poszczególnych elementów układu. obiekt tor pomiarowy przyrząd MPL102 przyrząd 5B DAQ Gp +10V +10V +5V +5V 4095 zerowa testowa Sr Dp skok [mm] 32 zakres [dz] nominalna -10V -10V -5V -5V 0 A:\LC'92.231\test.exe Sr skok PTx150 MPL102 5B41-03 we wy we wy karta DAQ LC Pentium I Rys. 7. Wartości sygnałów w różnych miejscach toru pomiarowego PRZEMIESZCZENIA W przypadku toru pomiaru przemieszczenia (Rys. 7) przeanalizowano zmianę wartości sygnału odpowiadającego wartości zerowej (środkowe położenie rdzenia czujnika skoku), nominalnej (skrajne wysuniecie rdzenia liczone od położenia środkowego) oraz testowej (właściwej dolnemu położeniu stempla w matrycy). Dla ciśnienia (Rys. 8) przeanalizowano spodziewane wartości dla sygnału zerowego (brak ciśnienia), nominalnego dla badanego obiektu (maksymalne ciśnienie w układzie hydraulicznym prasy odpowiadające naciskowi nominalnemu prasy). Przebieg ćwiczenia Ćwiczenie ma na celu pokazanie zastosowania techniki komputerowej do rejestracji sygnałów wolnozmiennych na stanowiskach roboczych. Po zapoznaniu z budową i obsługą torów pomiarowych przewiduje się wykonanie rejestracji wybranych parametrów operacji kształtowania prowadzonego na prasie hydraulicznej. Zarejestrowane dane posłużą następnie do oceny wykorzystania zakresu pomiarowego użytej karty DAQ oraz do sporządzenia wykresu prezentującego zmianę siły potrzebnej do kształtowania w funkcji przemieszczenia ruchomego stempla kształtującego wyrób w nieruchomej matrycy. 9

10 siła [kn] MIERK-L15 L.Olejnik ćw.mk7 W tablicy 7 podano charakterystykę stanowisk roboczych, które przygotowano na potrzeby laboratorium MIERK w celu prezentacji komputerowego pomiaru siły podczas operacji kształtowania wykonywanej na prasie hydraulicznej. obiekt tor pomiarowy przyrząd 5B DAQ przetwornik tensomatryczny +30mV +5V +5V 4096 cylinder hydrauliczny 2500 siła maksymalna ciśnienie [MPa] ciśnienie [MPa] zakres [mv] siła zerowa zakres [mv] zakres [dz] mV -5V -5V 0 A:\LC'92.231\test.exe D=300mm We CL1 S/N2147 Wy We 5B38-02 Wy exc 10V karta DAQ LC Pentium I Rys. 8. Wartości sygnałów w różnych miejscach toru pomiarowego SIŁY (ciśnienia) Tablica 7. Stanowiska robocze przygotowane do wykonywania operacji kształtowania na prasie hydraulicznej Stanowisko (prasa) Przyrząd Operacja Materiał Układ DAQ PYS250 WWok Wyciskanie współbieżne 6060 σp=150 ε 0,15 ø35 95 # σp=130 ε 0,15 AnIn ±5V PYXP1000 DGN Wielozabieg. spęczanie płaskie # UFG σp=240 ε 0,06 AnIn ±10V PH12 WWK Wyciskanie współbieżne M1Ez4 σp=390 ε 0,30 Ø20 26 #10 Zn99 σp=??? ε 0,?? AnIn ±5V ZD40 WWKn Wyciskanie współbieżne M1Ez4 σp=390 ε 0,30 Ø20 14 #8 Zn99 σp=??? ε 0,?? AnIn ±5V MPH100 TDz Przeciskanie ECAP M1Ez4 σp=390 ε 0,30 # σp=150 ε 0,15 AnIn ±5V PYE63 TPz Przepychanie przelotowe # σp=150 ε 0,15 AnIn ±5V 10

11 Lista zadań W czasie ćwiczenia należy wykonać następujące zadania cząstkowe: zidentyfikować elementy obwodu pomiarowego i ich podłączenie do karty DAQ osadzonej w komputerze PC narysować schematy blokowe torów pomiarowych, przygotowanych do rejestracji sygnałów analogowych sprawdzić ustawienie czujników przeznaczonych do pomiaru parametrów operacji kształtowania za pomocą oprogramowania diagnostycznego sprawdzić działanie wszystkich torów pomiarowych posiłkując się KARTĄ INSTRUKCYJNĄ OBRÓBKI dla przewidzianej do wykonania operacji kształtowania dobrać nastawy, które zapewnią prawidłowe wykonanie zadania pomiarowego sprawdzić prawidłowość przebiegu sesji pomiarowej podczas pracy prasy (na biegu luzem) i ewentualnie wprowadzić niezbędne korekty nastaw wykonać kształtowanie z rejestracją przemieszczenia stempla i ciśnienia w cylindrze głównym prasy obliczyć stopień wykorzystania dostępnego w użytej karcie DAQ zakresu wejść analogowych przy wykonanym pomiarze parametrów operacji kształtowania Wskazówki dotyczące przygotowania sprawozdania Sprawozdanie powinno odzwierciedlać przebieg ćwiczenia, a w szczególności zawierać następujące elementy: Krótka charakterystyka prasy (napęd, specyfikacja techniczna) Opis wykonanej operacji kształtowania (zamieścić zwymiarowany rysunek wstępniaka i wypraski 6 ) Charakterystykę użytego układu pomiarowego (w tym rodzaj i krótką charakterystykę zastosowanych czujników, typ i parametry urządzeń przygotowujących sygnały do zapisu cyfrowego oraz parametry i nastawy karty DAQ) Opracowanie danych zarejestrowanych przy użyciu układu komputerowej rejestracji na stanowisku roboczym wykonane przy użyciu szablonu EXCELA dostarczonego przez prowadzącego, w tym: o opisany 7 wykres pokazujący zmianę siły wywieranej przez stempel podczas operacji kształtowania wykreślony w funkcji skoku stempla o wyznaczone wartości maksymalne zarejestrowanych parametrów operacji kształtowania o ocenę statystyczną wyniku rejestracji Ocenę wykorzystania zakresu pomiarowego karty DAQ (stopień wykorzystania odnieść do pełnego zakresu wejścia analogowego karty). LITERATURA 1 Kuczyński K., Erbel S., Olejnik L.: "Obróbka plastyczna. Laboratorium". OWPW, Warszawa str Erbel J. (red.): Encyklopedia technik wytwarzania stosowanych w przemyśle maszynowym. Tom 1. OWPW W-wa Michalski A., Tumański S., Żyła B.: Laboratorium miernictwa wielkości nieelektrycznych. Warszawa, Olejnik L.: "Nadzorowanie zautomatyzowanych procesów obróbki plastycznej" OWPW Warszawa Należy uwzględnić obecność zauważonych cech charakterystycznych krawędzi i przejść między powierzchniami walcowymi i prostopadłymi do osi wzdłużnej 7 Rysunki prezentujące wykresy powinny być zaopatrzone w wyczerpujące opisy, a ponadto zawierać: 1. zaznaczone na wykresie położenie charakterystycznych punktów, które odpowiadają zidentyfikowanym fazom operacji kształtowania 2. wpisane na wykresie wartości współrzędnych dla siły maksymalnej kształtowania 3. długość skoku wykonanego przez stempel podczas kształtowania wypraski wykonywanej w ćwiczeniu 11