VJEŽBA V7 · MODUL 3 · PNEUMATSKO UPRAVLJANJE
Vježba V7 · 2 sata
Logička funkcija I — ventil dvostrukog tlaka
Preša za zakivanje smije krenuti samo ako je obradak u napravi i radnik pritisne tipkalo — oba uvjeta istodobno. Vježba pokazuje ventil dvostrukog tlaka kao pneumatsku logičku funkciju I, usporedbu sa serijskim spojem ventila i granice takvog rješenja kad je riječ o zaštiti ruku.
- složiti sklop s ventilom dvostrukog tlaka i provjeriti tablicu stanja funkcije I
- usporediti ventil dvostrukog tlaka sa serijskim spojem dvaju ventila 3/2
- izmjeriti i objasniti izlazni tlak pri različitim ulaznim tlakovima
- izračunati silu zakivanja, najmanji tlak i potrošnju zraka
- obrazložiti zašto logička funkcija I nije sama po sebi dvoručno uključivanje
O vježbi
Prije vježbe proći gradivo: 2.5 Zaporni ventili, 3.3 Logičke, vremenske i tlačne funkcije.
Pitanja i zadaci na ovoj stranici su bez odgovora. Rješenje s postupkom otvara se gumbom Prikaži rješenje ispod svakog pitanja, a upute za nastavnika nalaze se na dnu stranice.
Zadatak
Na montaži okova zakivaju se čelične zakovice u nosače od lima. Zakovni žig pokreće dvoradni cilindar 1A1 Ø50/20 mm s hodom 60 mm, a za oblikovanje glave zakovice treba oko 900 N. Obradak se ulaže u napravu u kojoj pritišće valjak graničnog ventila 1S2 (3/2 NC) — to je potvrda da je obradak na mjestu. Radnik zatim pritisne tipkalo 1S1 (3/2 NC).
Žig smije krenuti samo kada su oba signala prisutna. Signali se spajaju u ventilu dvostrukog tlaka 1V1 (ventil I), čiji izlaz upravlja razvodnikom 5/2 s pneumatskim upravljanjem i povratnom oprugom (1V2). Klipnjača je izvučena dok traju oba signala; nestankom bilo kojega vraća se. Mreža daje 6 bar, stupanj djelovanja cilindra je 0,9, a zakiva se oko 8 komada u minuti.
Složite sklop, provjerite tablicu stanja, usporedite ga sa serijskim spojem i izmjerite izlazni tlak ventila I pri različitim ulaznim tlakovima.
Oprema i pribor
- didaktička ploča s pneumatskim elementima, pripremna grupa, uklopni ventil i razdjelni blok;
- dvoradni cilindar Ø50 (ili dostupan) s hodom 50–100 mm;
- razvodnik 5/2 s pneumatskim upravljanjem i povratnom oprugom;
- ventil 3/2 NC s tipkalom, dva ventila 3/2 NC s valjkom (drugi za zadatak 7);
- dva ventila dvostrukog tlaka;
- zaseban regulator tlaka i manometar s T-spojnicom;
- simulacijski program za pneumatiku po izboru.
Sigurnost pri radu
Pažnja
Cilindar Ø50 pri 6 bar daje više od 1 kN — dovoljno da ozbiljno ozlijedi prst. Na didaktičkoj ploči ne stavljajte ruke pred klipnjaču ni pri ispitivanju „uvjeta". Zapamtite i ono što se u ovoj vježbi dokazuje: ventil I s dva obična tipkala nije zaštitni uređaj. Stvarne preše štite se sklopovima za dvoručno uključivanje koji ispunjavaju zahtjeve norme za takve uređaje, zaštitnim poklopcima ili svjetlosnim zavjesama.
Shema
Ventil dvostrukog tlaka ima dva ulaza 1 i izlaz 2. Pomični klip s dvije brtvene čašice zatvara onaj ulaz na koji prvi dođe tlak; izlaz dobiva zrak tek kada tlak dođe i na drugi ulaz. Na slici V7.1 izlaz ventila 1V1 vodi na priključak 14 razvodnika 1V2. Ventil s valjkom 1S2 nacrtan je u mirovanju jer u početnom položaju obradak nije u napravi.
Postupak
- Složite shemu u simulacijskom programu i provjerite četiri stanja ulaza.
- Na odzračenoj ploči složite sklop prema slici V7.1. Između 1V1 i priključka 14 umetnite manometar.
- Pustite 6 bar. Ispitajte četiri stanja (valjak 1S2 pritišćite rukom ili komadom lima) i upišite tlak na 14 i položaj klipnjače.
- Pritisnite i držite tipkalo 1S1, a tek zatim pritisnite valjak 1S2. Opišite što se dogodilo i kada je klipnjača krenula.
- Odzračite sustav. Ventil I izostavite i 1S2 napojite iz izlaza 2 ventila 1S1 (serijski spoj); izlaz 1S2 vodite na 14. Ponovite ispitivanje četiriju stanja.
- Vratite ventil I. Jedan ulaz napojite preko zasebnog regulatora na 3 bar, drugi punim tlakom. Aktivirajte oba ulaza i očitajte tlak na izlazu. Spustite regulator na 2 bar i ponovite.
- Složite sklop s tri uvjeta prema zadatku 7 i ispitajte ga.
- Odzračite, rastavite i pospremite elemente.
| 1S1 | 1S2 | Tlak na 14 (bar) | Klipnjača 1A1 |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | … | … |
| 1 | 0 | … | … |
| 0 | 1 | … | … |
| 1 | 1 | … | … |
Pitanja i zadaci
1. Popunite tablicu stanja funkcije I i napišite logički izraz.
Prikaži rješenje
0 0 → 0; 1 0 → 0; 0 1 → 0; 1 1 → 1. Izlaz je 1 samo kada su oba ulaza 1: Y = 1S1 ∧ 1S2 („1S1 i 1S2"). Žig se giba samo u jednom od četiriju stanja.
2. Je li cilindar Ø50 pri 6 bar dovoljan za zakivanje? Koji je najmanji tlak pri kojem zakovica još dobiva punu glavu?
Prikaži rješenje
A = π · 50² / 4 = 1963,5 mm²; F = 0,6 · 1963,5 · 0,9 = 1060 N > 900 N, rezerva 18 %.
pmin = 900 / (1963,5 · 0,9) = 0,509 N/mm² = 5,1 bar. Pad tlaka u mreži ispod 5,1 bar dao bi nedovršene glave zakovica, pa je dobro ugraditi manometar uz prešu ili nadzirati tlak.
3. Izračunajte potrošnju zraka po ciklusu i u minuti (8 ciklusa).
Prikaži rješenje
Apr = 1963,5 − 314,2 = 1649,3 mm². V = (1963,5 + 1649,3) · 60 · 6,923 / 10⁶ = 1,50 Nl po ciklusu; u minuti 8 · 1,50 = 12,0 Nl/min.
4. U koraku 6 na ulazima je 3 bar i 6 bar. Koliki je tlak na izlazu? Što bi se dogodilo pri 2 bar na jednom ulazu?
Prikaži rješenje
Na izlazu je niži od dvaju tlakova, 3 bar: viši tlak pomakne klip ventila tako da njegova čašica zatvori prolaz s ulaza višeg tlaka, a na izlaz prolazi zrak nižeg tlaka. Pri 2 bar na izlazu je 2 bar, što je blizu tlaka prebacivanja razvodnika 1V2 — razvodnik može prebaciti nesigurno ili nikako. Ventil dvostrukog tlaka tako se ponaša suprotno od naizmjeničnog ventila, koji propušta viši tlak.
5. Usporedite ventil dvostrukog tlaka sa serijskim spojem iz koraka 5. Navedite po jednu prednost svakog rješenja.
Prikaži rješenje
Oba daju funkciju I. Serijski spoj je jednostavniji i jeftiniji (nema dodatnog ventila), ali drugi ventil dobiva zrak tek kroz prvi, pa signali moraju biti fizički blizu i jedan element ovisi o drugome. Ventil dvostrukog tlaka prima dva neovisna signala koji mogu doći s bilo kojeg mjesta u sklopu i iz različitih izvora, a sklop je pregledniji za dijagnostiku. Kod serijskog spoja nema gubitka zbog dodatnog elementa, dok ventil I unosi mali pad tlaka i obujam.
6. Što se dogodilo u koraku 4, kada je radnik prvo pritisnuo tipkalo, a tek onda umetnuo obradak? Zašto je to opasno i kako se sprječava?
Prikaži rješenje
Klipnjača je krenula u trenutku umetanja obratka, dok je radnikova ruka još u napravi. Funkcija I ne razlikuje redoslijed signala: dovoljno je da su oba prisutna. Sprječava se tako da signal tipkala bude kratak impuls koji vrijedi samo ako je obradak već na mjestu (npr. ventil koji daje impuls samo pri pritisku), ili — za stvarnu prešu — ispravnim sklopom za dvoručno uključivanje i zaštitom zone rada.
7. Dodajte treći uvjet: zaštitni poklopac mora biti zatvoren, što potvrđuje ventil s valjkom 1S3. Nacrtajte signalni dio.
Prikaži rješenje
Za tri uvjeta potrebna su dva ventila dvostrukog tlaka u nizu: 1V1 povezuje 1S1 i 1S2, a 1V2 izlaz ventila 1V1 i signal 1S3. Izlaz 1V2 vodi na 14 razvodnika, koji sada nosi oznaku 1V3. Isto se može izvesti i serijskim spojem svih triju ventila.
8. Netko predlaže da se za zaštitu ruku umjesto tipkala 1S1 i ventila 1S2 ugrade dva tipkala, po jedno za svaku ruku, spojena u ventil I. Zašto to nije ispravno dvoručno uključivanje?
Prikaži rješenje
Ventil I samo traži da su oba signala prisutna. On ne provjerava jesu li tipkala pritisnuta istodobno (unutar približno 0,5 s), ne traži da se oba otpuste prije novog ciklusa i ne otkriva ako je jedno tipkalo trajno zaglavljeno ili vezano. Radnik tako može jedno tipkalo blokirati i prešu pokretati jednom rukom. Sklop za dvoručno uključivanje mora ispuniti sve te zahtjeve i biti izveden kao certificirani sigurnosni element.
Za nastavnika
Otvori upute za nastavnika
Priprema
Vježba traje 2 sata (2 × 45 min) i logično slijedi vježbu s naizmjeničnim ventilom; ako su obje u istom tjednu, zadrži se isti raspored elemenata na ploči. Pripremite manometar s T-spojnicom i zaseban regulator. Pokus iz koraka 4 najjače djeluje ako ga polaznici izvedu sami; naglasite da se izvodi bez ruku ispred klipnjače, a valjak se pritišće komadom lima.
Tijek sata
- Uvod: funkcija I, simbol i rad ventila dvostrukog tlaka, usporedba s ventilom ILI — 10 min.
- Simulacija i tablica stanja — 10 min.
- Spajanje, ispitivanje četiriju stanja i pokus s redoslijedom signala — 20 min.
- Serijski spoj i pokus s različitim ulaznim tlakovima — 20 min.
- Sklop s tri uvjeta — 15 min.
- Računski zadaci, rasprava o dvoručnom uključivanju, pospremanje — 15 min.
Očekivani rezultati
Tlak na 14 postoji samo u stanju 1 1. Redoslijed signala ne utječe na izlaz — klipnjača kreće s drugim signalom. Serijski spoj daje istu tablicu stanja. Na izlazu ventila I je niži ulazni tlak. Računski: 1060 N, najmanje 5,1 bar, 1,50 Nl po ciklusu i 12,0 Nl/min.
Česte pogreške
- Ventil dvostrukog tlaka zamijeni se s naizmjeničnim — izvana su slični, pa treba provjeriti simbol na kućištu.
- Kod serijskog spoja drugi ventil napaja se iz razdjelnog bloka umjesto iz izlaza prvog.
- Zaključak da je ventil I s dva tipkala dovoljna zaštita ruku.
- Pri računanju površine prstena oduzima se promjer umjesto površine klipnjače.
Vrednovanje
| Kriterij | Bodovi |
|---|---|
| Ispravan spoj i izmjerena tablica stanja | 5 |
| Serijski spoj i usporedba s ventilom I | 3 |
| Pokus s različitim tlakovima: zapis i objašnjenje | 3 |
| Računski zadaci 2 i 3 | 3 |
| Shema i ispitivanje s tri uvjeta | 3 |
| Obrazloženje sigurnosnih pitanja 6 i 8 | 3 |
| Ukupno | 20 |