Mechatronika Modul 3: Folyadékok

Átírás

1 Mechatronika Modul 3: Folyadékok Oktatói segédlet (Elképzelés) Készítették: Matthias Römer Chemnitz-i Műszaki Egyetem, Szerszámgépek és Gyártási Folyamatok Intézete, Németország Cser Adrienn Corvinus Egyetem, Információtechnológiai Intézet, Magyarország EU-Projekt: MINOS, Európai elképzelés a globális ipari termelésben résztvevő szakemberek mechatronika témakörben történő továbbképzéséről Az Európai Bizottság támogatást nyújtott ennek a projektnek a költségeihez. Ez a kiadvány (közlemény) a szerző nézeteit tükrözi, és az Európai Bizottság nem tehető felelőssé az abban foglaltak bárminemű felhasználásért.

2 A szakmai anyag elkészítésében és kipróbálásában az alábbi magáncégek és intézmények vettek részt Chemnitz-i Műszaki Egyetem, Szerszámgépek és Gyártási Folyamatok Intézete, Németország Projektvezetés Corvinus Egyetem, Információtechnológiai Intézet, Magyarország Stockholm-i Egyetem, Szociológiai Intézet, Svédország Wroclaw-i Műszaki Egyetem, Gyártástechnológiai és Automatizálási Intézet, Lengyelország Henschke Consulting Drezda, Németország Christian Stöhr Unternehmensberatung, Németország Neugebauer und Partner OHG Drezda, Németország Korff Isomatic sp.z.o.o. Wroclaw, Lengyelország Euroregionális Ipari és Kereskedelmi Kamara Jelenia Gora, Lengyelország Dunaferr Dunaújváros, Magyarország Knorr-Bremse Kft. Kecskemét, Magyarország Nemzeti Szakképzési Intézet Budapest, Magyarország Tartalom: Jegyzet, munkafüzet és oktatói segédlet az alábbi témakörökhöz Modul 1: Alapismeretek Modul 2: Interkulturális kompetencia, Projektmenedzsment Modul 3: Folyadékok Modul 4: Elektromos meghajtók és vezérlések Modul 5: Mechatronikus komponensek Modul 6: Mechatronikus rendszerek és funkciók Modul 7: Üzembehelyezés, biztonság, teleservice Modul 8: Távkarbantartás és távdiagnosztika További információ: Technische Universität Chemnitz Institut für Werkzeugmaschinen und Produktionsprozesse (Chemnitz-i Műszaki Egyetem, Szerszámgépek és Gyártási Folyamatok Intézete) Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Reimund Neugebauer Prof. Dr.-Ing. Dieter Weidlich Reichenhainer Straße 70, Chemnitz, Deutschland Tel.: +49(0) Fax: +49(0) Internet:

3 Minos 1 Pneumatika 1.1 Sűrítettlevegő-ellátás 1. Feladat Hogyan változik a gázok hőmérséklete sűrítés hatására? A gáz hőmérséklete emelkedik. Milyen légsűrítőket (kompresszorokat) használnak a gyakorlatban? Leggyakrabban dugattyús és csavarkompresszorokat alkalmaznak. A gyakorlatban milyen módszerrel szárítják a sűrített levegőt? A hűtveszárítás mellett az adszorpciós szárítást is alkalmazzák. Sűrített levegő előkészítő egységek esetén membránszárítást használnak. Milyen sorrendben halad át a levegő a sűrített levegő előkészítő egység alkatrészein? A szűrő után a levegő a nyomásszabályozó szelepen halad át. Az utolsó alkatrész, ha van, az olajködkenő. Mire utal a nyomásszabályozó szelepen látható, egy rugón egy nyilat ábrázoló jelzés? A nyíl arra utal, hogy a rugó rugóállandója szabályozható. Ezáltal a nyomásszabályozó szelepen eső nyomás állítható. Mire szolgál a nyomásszabályozó szelep légtelenítő nyílása, és mi történik, ha ezt lezárjuk? Nagymértékű nyomásnövekedés esetén a túlnyomás a nyomásszabályozó szelep utáni légtelenítő nyíláson keresztül távozik. Amennyiben ez a nyílás zárva van, a szelep nem képes a nyomás csökkentésére. Mi a légtartály feladata? A légtartály levegőt tartalmaz, és így alkalmas az időszakosan megugró levegőszükséglet kielégítésére. A levegő a légsűrítő utáni kamrákban lehűl. Ezáltal a sűrített levegőben található nedvesség egy része már itt kicsapódik. 3

4 Minos 1.2 Egyszeres működtetésű henger vezérlése 2. Feladat Az egyszeres működtetésű henger gombnyomásra fusson előre, majd a gomb elengedésekor azonnal húzódjon vissza. Egészítse ki a kapcsolási rajzot! Kérdések Hogyan kell módosítani a kapcsolási rajzot ahhoz, hogy a henger előrefusson, majd a gomb újbóli megnyomására húzódjon vissza? Ehhez nyitott nyugalmi állású szelepet kell használni. Bizonyos szelepeknél a nyitott nyugalmi állás úgy is megoldható, hogy a sűrített levegőt a 3-as csonkra csatlakoztatjuk. Ebben az esetben mire kell figyelni az útszelepnél? Olyan útszelepet kell használni, amelynél a sűrített levegő az 1-es vagy a 3-as csonkra csatlakoztatható. Ez tolattyús szelepek esetén általában lehetséges. Vannak azonban olyan ülékes szelepek is, melyek rendelkeznek nyitott nyugalmi állással. Az egyszeres működtetésű henger miért csak egy irányba tud munkát végezni? A henger lökete visszahúzódáskor egyedül a beépített rugó erején alapul. Ez az erő nem elég ahhoz, hogy további munkát is végezzen. Miért van szükség az egyszeres működtetésű henger dugattyúrúdjának terében található tehermentesítő nyílásra? A tehermentesítő nyílás megakadályozza, hogy a henger kiemelkedésekor a dugattyúrúd terébe levegő szoruljon. Ez akadályozná a henger kifelé irányuló mozgását. A henger visszahúzódásakor pedig kívülről levegő áramlik be, így megakadályozva az alulnyomás kialakulását. Különböző nagyságú erőket kapcsoló ülékes szelep esetén mire kell ügyelni, tekintettel a működtetéshez szükséges erőre? Ülékes szelepek esetén a működtetéshez szükséges erő függ a szelepen levő nyomástól. Nagyobb nyomás esetén a működtetéshez is nagyobb erő szükséges. 4

5 Minos Módszertani tanács A kapcsolási rajz elkészítése előtt ismételje át a sűrített levegő előkészítő egység működését. Mutassa be a nyomás beállítását. Hívja fel a figyelmet arra, hogy az egyik végükön rögzítetlen csövek veszélyforrást jelentenek, mivel nyomás alatt kontrollálatlanul ideoda csapkodhatnak. Az 1. ábra a megoldást ábrázolja. A kapcsolási rajzot az ülékes szelep és a tolattyús szelep segítségével fokozatosan építse fel. Mutassa be, hogy különböző nyomások esetén a szelepek működtetéséhez különböző nagyságú erő szükséges. Mivel a tolattyús kialakítású 3/2-útszelep esetén az 1-es és a 3-as csatlakozás felcserélhető, módosítsa a kapcsolási rajzot úgy is, hogy nem működtetett szelep esetén a henger előrefutott állapotban legyen. 1. ábra: Egyszeres működtetésű henger vezérlése 5

6 Minos 1.3 Kettősműködtetésű henger vezérlése 3. Feladat A kettősműködtetésű henger gombnyomásra fusson előre, majd a gomb elengedésekor azonnal húzódjon vissza. Egészítse ki a kapcsolási rajzot! Kérdések Mire való a henger löketvégi csillapítása? A löketvégi csillapítás megakadályozza, hogy a henger szélső állapotát kemény ütközéssel érje el. Ez első sorban akkor szükséges, amikor a henger nagy súlyokat mozgat. A löketvégi csillapítás alternatívájaként külső lökéscsillapító is használható. Mire szolgál a dugattyúban található mágnesgyűrű? A mágnesgyűrű segítségével a dugattyú pozíciója érintésmentesen meghatározható. A henger szélső pozíciója magasságában hengerkapcsolót szoktak elhelyezni. Amint a dugattyú eléri ezt a szélső pozíciót, a hengerkapcsoló egy jelet generál. Milyen pozíciót vesz fel egy közönséges kettősműködtetésű henger, ha mindkét csatlakozására nyomás kerül? Közönséges henger esetén a dugattyú felülete nagyobb, mint a dugattyúgyűrű felülete a dugattyúrúd felőli oldalon. Ha mindkét csatlakozásra azonos nyomás kerül, a nagyobb dugattyúfelület miatt az előrefutás irányába nagyobb erő hat. Ennek megfelelően a henger kiemelkedik. A kettősműködtetésű henger az egyszeres működtetésű hengerhez képest mennyi levegőt használ? A kettősműködtetésű henger körülbelül kétszer annyi levegőt használ. A henger mozgatásához a dugattyúteret és a dugattyúrúd terét váltakozva kell sűrített levegővel megtölteni. Útszelepeknél milyen különbséget jelez az egyszerű és a kettős nyíl? A kettős nyíl arra utal, hogy a szelep mindkét irányban átjárható. Az egyszerű nyíl által jelölt szelepek esetén csak egy irányba lehetséges levegőáramlás. 6

7 Minos Módszertani tanács Először foglalkozzon az 5/2-útszelep vezérlésével. Mutasson rá, hogy a henger, ha felcseréljük a 2-es és 4-es csatlakozást, nem működtetett szelep esetén előrefut. Mutassa be a löketvégi csillapítás működését. Ehhez mozgassa a hengert, miközben változtatja a löketvégi csillapítás fojtócsavarjainak beállítását. Mutassa be azt is, hogy túl erős fojtás esetén a henger szélső helyzetben már nem éri el a dugattyútér végét. Ezt követően mutassa be a 3/2-útszelep vezérlését. A dugattyúrúd oldali 3/2-útszelepet nyitott nyugalmi állásban kell bekötni. A két útszelep egyidejű működtetése esetén az 5/2-útszeleppel azonos eset áll fenn. Ezen kívül azonban lehetséges mindössze egyetlen szelep működtetésével mindkét hengerkamra nyomás alá helyezése, vagy nyomásmentes állapotba hozása is. Mutassa be az előlevegőzési lehetőséget, mely a dugattyúsebesség növekedésével jár. 2. ábra: Kettősműködtetésű henger vezérlése 7

8 Minos 1.4 Henger közvetett vezérlése 4. Feladat A kettősműködtetésű henger gombnyomásra fusson előre, majd a gomb elengedésekor húzódjon vissza. A henger vezérlésére szolgáló útszelepet egy kapcsoló hozza működésbe. Egészítse ki a kapcsolási rajzot! Feliratozza a szelepek minden csatlakozását! Kérdések A hengert vezérlő szelep mely esetekben nem közvetlen működtetésű? Nagy térfogatú hengereket nagy szelepek vezérelnek. Közvetett vezérlés esetén kapcsolóként használhatunk kis szelepeket is. Ebben az esetben a kapcsoló a főszeleptől nagyobb távolságra is elhelyezkedhet. Maximálisan mekkora távolságban helyezkedhet el a kapcsoló a vezérelendő szeleptől? A kapcsoló, és általában a jeladó tagok, ne legyenek a vezérlendő szeleptől 10m-nél messzebb. Hosszú vezetékek esetén fennáll annak a veszélye, hogy a jel túlzottan legyengül. Egy pneumatikusan működtetett útszelepre 1,5 bar nyomású vezérlőlevegőt adunk. Miért nem kapcsol át? A nyomás a vezérlődugattyú felületét is figyelembe véve túl kicsi a szelep átkapcsolásához. Az e nyomás által létrehozott erő kisebb, mint a szelep visszaállításáért felelős rugóerő. A szelep emiatt nem kapcsol át. Elővezérlés esetén hol található a 3/2-útszelep? Elővezérlés esetén a 3/2-útszelep a közvetlenül a főszelepnél található. Ezáltal a vezérlés vezetéke nagyon rövid. Miért használunk elővezérlést? Az elővezérlés segítségével a főszelep nagyon kis erővel működtethető. Mindenekelőtt az elektromosan működtetett szelepek esetén használnak elővezérlést. Mivel a működtetéshez kis erők szükségesek, kis energiaigényű mágneses tekercseket is használhatunk. 8

9 Minos Módszertani tanács Építse fel és hajtsa végre a kísérletet. Az egyes komponenseket a kapcsolási rajzhoz hasonló módon helyezze el. Hívja fel a figyelmet a jeladó és szabályozó tagok közötti különbségre. Ezen túl mutasson rá arra is, hogy a vezérlés vezetékeit szaggatott vonallal jelöljük. Ezt a kísérleti elrendezés esetén különböző színű vezetékekkel szemléltethetjük. Végül a nyomógomb felé vezető szakaszra építsünk be egy nyomásszabályozó szelepet. A vezérlőnyomás csökkentésével mutassuk be, hogy a pneumatikusan vezérelt 5/2-útszelep működéséhez egy bizonyos minimális nyomásra van szükség. Légrugós szelepek esetén mutassuk meg, hogy a légrugó ereje a szelep üzemi nyomásától függ. Ehhez különböző nyomásértékek esetén határozzuk meg a főszelepen szükséges vezérlőnyomást. 3. ábra: Kettősműködtetésű henger közvetett vezérlése 9

10 Minos 1.5 Henger vezérlése impulzusszeleppel 5. Feladat A kettősműködtetésű henger gombnyomásra fusson előre, és a gomb elengedésekor maradjon ebben az állapotban. A henger csak egy másik gomb megnyomásakor húzódjon vissza. Egészítse ki a kapcsolási rajzot! Feliratozza a szelepek minden csatlakozását! Kérdések Mi történik, ha a második gomb megnyomásakor az első gombot még nem engedtük el? A második gomb jele addig nem tudja átkapcsolni az impulzusszelepet, amíg az első gomb jele meg nem szűnik. Milyen kiinduló helyzetben állhat az impulzusszelep, amikor bekapcsoljuk a sűrített levegőt, de még nem nyomtunk meg egyetlen gombot sem? Milyen helyzetben áll ekkor a henger? Mivel az impulzusszelepnek nincs rögzített alaphelyzete, a két lehetséges állapot bármelyikében állhat. Ezáltal lehetséges, hogy a henger a sűrített levegő bekapcsolásakor azonnal előrefut. Milyen impulzusszelep-konstrukció esetén van elsőbbsége a vezérlő levegő csatlakozójának? Differenciáldugattyús impulzusszelepek esetén a vezérlődugattyú két felületének mérete eltérő. Azonos vezérlőnyomás esetén annak a jelnek van elsőbbsége, amely a nagyobb felületű vezérlőcsatlakozóra kapcsolódik. Egyszeres működtetésű hengert akarunk impulzusszeleppel vezérelni. Azonban csak 5/2-útszelepek állnak rendelkezésre. Mit tegyünk? Az 5/2-útszelep egyik kivezetésének lezárásával az 5/2- útszelepből 3/2-útszelept készítünk. Amennyiben zárt nyugalmi állású 3/2-útszelepre van szükségünk, a hengert a 4-es csatlakozóra kapcsoljuk. 10