VJEŽBA V9 · MODUL 3 · PNEUMATSKO UPRAVLJANJE
Vježba V9 · 2 sata
Vremenski član — kašnjenje iskapčanja signala
Zaklopka odsisa u kabini za bojanje otvara se čim radnik pritisne okidač, a zatvara tek nekoliko sekundi nakon što ga otpusti, da se pare boje izvuku. Vježba pokazuje vremenski član s kašnjenjem iskapčanja i razliku prema kašnjenju ukapčanja.
- složiti sklop s vremenskim članom s kašnjenjem iskapčanja
- objasniti kako smjer nepovratnog ventila određuje vrstu kašnjenja
- namjestiti i izmjeriti zadano vrijeme kašnjenja iskapčanja
- izračunati vrijeme pražnjenja spremnika prema pojednostavljenom modelu
- nacrtati dijagram signala i dijagram put–vrijeme za kašnjenje iskapčanja
O vježbi
Prije vježbe proći gradivo: 2.8 Kombinacije ventila i posebni pneumatski elementi, 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
U maloj kabini za bojanje raspršivanjem odsisni kanal zatvara zaklopka koju zakreće dvoradni cilindar 1A1 Ø25/10 mm s hodom 80 mm. Zaklopka se mora otvoriti čim radnik počne bojati, a zatvoriti tek 8 s nakon što prestane, kako bi se iz kabine izvukle zaostale pare. Signal daje ventil 3/2 NC 1S1 povezan s okidačem pištolja (na didaktičkoj ploči zamijenjen tipkalom).
Cilindrom upravlja razvodnik 5/2 s pneumatskim upravljanjem i povratnom oprugom (1V2), a signal mu daje vremenski član 1V1 s kašnjenjem iskapčanja. Vremenski član sastavljen je od istih dijelova kao onaj s kašnjenjem ukapčanja, ali je nepovratni ventil okrenut obrnuto: spremnik se puni brzo, a prazni kroz prigušnicu. Uzmimo: obujam spremnika 40 cm³, razvodnik 3/2 u vremenskom članu vraća se kada tlak u spremniku padne na 1,5 bar, a na početku pražnjenja kroz prigušnicu izlazi 2,0 Nl/min. Mreža daje 6 bar.
Složite sklop, namjestite kašnjenje na 8 s i odgovorite na pitanja.
Oprema i pribor
- didaktička ploča s pneumatskim elementima, pripremna grupa, uklopni ventil i razdjelni blok;
- dvoradni cilindar Ø25 (ili dostupan) s hodom 50–100 mm;
- razvodnik 5/2 s pneumatskim upravljanjem i povratnom oprugom, ventil 3/2 NC s tipkalom;
- vremenski član (kao jedan element s mogućnošću okretanja nepovratnog ventila) ili njegovi dijelovi: prigušno-nepovratni ventil, spremnik, razvodnik 3/2 NC s pneumatskim upravljanjem;
- manometar s T-spojnicom na spremniku;
- zaporni sat ili mobitel s mjeračem vremena;
- simulacijski program za pneumatiku po izboru.
Sigurnost pri radu
Pažnja
Kod kašnjenja iskapčanja cilindar se giba nakon što je radnik otpustio tipkalo — ruka koja „misli da je sve stalo" može se naći na putu. Prije svakog zahvata u sklop pričekajte da istekne vrijeme kašnjenja i provjerite manometrom da je spremnik prazan. Spremnik se prazni samo kroz prigušnicu: ako je prigušnica potpuno zatvorena, tlak u njemu ostaje dugo i nakon zatvaranja uklopnog ventila.
Shema
Na slici V9.1 signal iz 1S1 ulazi u vremenski član s lijeve strane. Nepovratni ventil propušta zrak prema spremniku, pa spremnik i upravljački priključak 12 razvodnika 3/2 odmah dobivaju tlak i izlaz 2 vremenskog člana gotovo trenutačno uključuje razvodnik 1V2. Kada se 1S1 otpusti, zrak iz spremnika vraća se prema ispuhu ventila 1S1 samo kroz prigušnicu, pa izlaz nestaje sa zakašnjenjem.
Postupak
- U simulacijskom programu složite shemu i namjestite kašnjenje iskapčanja od 8 s. Usporedite dijagram s dijagramom iz vježbe s kašnjenjem ukapčanja.
- Na odzračenoj ploči složite sklop prema slici V9.1; na spremnik spojite manometar.
- Pustite 6 bar. Pritisnite 1S1 na oko 2 s i otpustite ga. Mjerite vrijeme od otpuštanja do početka zatvaranja zaklopke; na manometru zapišite tlak pri kojem se razvodnik 3/2 vratio.
- Podešavajte prigušnicu dok kašnjenje ne bude 8,0 ± 0,5 s; mjerenje ponovite pet puta.
- Pritisnite 1S1 vrlo kratko (oko 0,2 s) i izmjerite kašnjenje. Zatim ga pritisnite dva puta s razmakom od 4 s i opišite ponašanje zaklopke.
- Okrenite prigušno-nepovratni ventil u vremenskom članu (ili ga zamijenite) i ponovite korak 3. Opišite što sada dobivate.
- Vratite ventil, odzračite sustav, pričekajte da se spremnik isprazni i rastavite sklop.
Pitanja i zadaci
1. Po čemu se vremenski član s kašnjenjem iskapčanja razlikuje od onoga s kašnjenjem ukapčanja? Što ste dobili u koraku 6?
Prikaži rješenje
Dijelovi su isti; razlikuje se samo smjer nepovratnog ventila. Kod kašnjenja ukapčanja spremnik se puni kroz prigušnicu (sporo), a prazni kroz nepovratni ventil (brzo). Kod kašnjenja iskapčanja obrnuto: puni se brzo, a prazni sporo. Okretanjem ventila u koraku 6 dobiva se kašnjenje ukapčanja: zaklopka se otvara tek nakon nekoliko sekundi držanja tipkala, a zatvara odmah nakon otpuštanja.
2. Pri pražnjenju kroz prigušnicu tlak u spremniku približno eksponencijalno opada: t = τ · ln(p0 / p1), gdje su p0 i p1 apsolutni tlakovi, a τ = V · p0 / (pa · Q0). Izračunajte kašnjenje za zadane vrijednosti.
Prikaži rješenje
p0 = 6 + 1,013 = 7,013 bar; p1 = 1,5 + 1,013 = 2,513 bar.
τ = 0,040 l · 7,013 / (1,013 · 2,0 Nl/min) = 0,1385 min = 8,31 s.
t = 8,31 · ln(7,013 / 2,513) = 8,31 · 1,026 = 8,5 s.
Model vrijedi dok je strujanje kroz prigušnicu kritično, tj. dok je apsolutni tlak u spremniku veći od 1,013 / 0,528 = 1,92 bar; tlak vraćanja od 2,51 bar apsolutno je iznad te granice. Prigušnicu treba malo otvoriti da se dobije 8 s.
3. Koliki bi početni protok kroz prigušnicu dao točno 8 s? Koliki bi spremnik trebao uz nepromijenjenu prigušnicu?
Prikaži rješenje
Vrijeme je obrnuto razmjerno protoku i razmjerno obujmu. Q0 = 2,0 · 8,53 / 8 = 2,13 Nl/min; ili V = 40 cm³ · 8 / 8,53 = 37,5 cm³.
4. Zašto je u koraku 5 kašnjenje pri kratkom pritisku gotovo jednako kao pri dugom? Što se dogodilo pri dvostrukom pritisku?
Prikaži rješenje
Spremnik se puni kroz otvoren nepovratni ventil, dakle vrlo brzo — i kratki pritisak od 0,2 s dovoljan je da se napuni do približno punog tlaka. Kašnjenje se zato mjeri od zadnjeg otpuštanja. Kod dvostrukog pritiska s razmakom od 4 s spremnik se drugim pritiskom ponovno napuni, pa zaklopka ostaje otvorena bez prekida i zatvara se 8 s nakon drugog otpuštanja. Tako i treba biti za odsis: svaki novi rad pištolja produljuje rad.
5. Izračunajte silu cilindra pri izvlačenju i potrošnju zraka po jednom otvaranju i zatvaranju zaklopke.
Prikaži rješenje
A = π · 25² / 4 = 490,9 mm²; F = 0,6 · 490,9 · 0,9 = 265 N.
Apr = 490,9 − 78,5 = 412,3 mm²; V = (490,9 + 412,3) · 80 · 6,923 / 10⁶ = 0,50 Nl po ciklusu, uz to približno 0,24 Nl za punjenje spremnika (0,040 l · 6 / 1,013).
6. Nacrtajte dijagram signala 1S1, izlaza vremenskog člana i dijagram put–vrijeme cilindra 1A1, ako se 1S1 pritisne u 0,5 s i otpusti u 2,5 s.
Prikaži rješenje
Izlaz vremenskog člana pojavljuje se gotovo istodobno s pritiskom (kašnjenje je samo vrijeme punjenja kroz nepovratni ventil i prebacivanja). Nestaje 8 s nakon otpuštanja, u 10,5 s, i tek tada se klipnjača vraća i zaklopka zatvara.
7. Serviser je prigušnicu vremenskog člana zatvorio do kraja. Što se događa sa zaklopkom i je li to sigurno stanje za kabinu za bojanje?
Prikaži rješenje
Spremnik se nakon prvog pritiska ne može isprazniti (osim kroz propuštanja), pa izlaz vremenskog člana ostaje uključen i zaklopka ostaje otvorena satima. Za odsis je to sigurnija strana kvara (pare se i dalje izvlače), ali sklop više ne štedi energiju odsisa i ne radi kako je zamišljeno. Suprotna greška — potpuno otvorena prigušnica — dala bi gotovo trenutačno zatvaranje, što je za odsis opasnije.
8. Može li se isto vrijeme kašnjenja iskapčanja dobiti bez spremnika, samo s prigušno-nepovratnim ventilom u upravljačkom vodu? Obrazložite.
Prikaži rješenje
Djelomično: obujam upravljačkog voda i upravljačke komore razvodnika ponaša se kao vrlo mali spremnik, pa prigušnica u vodu daje kratko kašnjenje, obično ispod sekunde. Za 8 s prigušnica bi morala biti gotovo zatvorena, pa bi vrijeme postalo vrlo osjetljivo na nečistoću i temperaturu. Spremnik omogućuje dulja i ponovljivija vremena uz razumno otvorenu prigušnicu.
Za nastavnika
Otvori upute za nastavnika
Priprema
Vježba traje 2 sata (2 × 45 min) i najbolje ju je izvesti neposredno nakon vježbe s kašnjenjem ukapčanja, s istim elementima. Provjerite da vremenski član omogućuje okretanje nepovratnog ventila ili pripremite pojedinačne dijelove. Manometar na spremniku je važan da polaznici vide eksponencijalni pad tlaka — dobro je da jedna skupina zapiše tlak svake sekunde i nacrta krivulju.
Tijek sata
- Uvod: kašnjenje iskapčanja, usporedba s kašnjenjem ukapčanja, primjeri iz pogona — 10 min.
- Simulacija i usporedba dijagrama — 10 min.
- Spajanje i puštanje u rad — 15 min.
- Namještanje i mjerenje kašnjenja, očitanje tlaka vraćanja — 20 min.
- Pokusi s kratkim i dvostrukim pritiskom te s okrenutim ventilom — 20 min.
- Računski zadaci, dijagram, pospremanje — 15 min.
Očekivani rezultati
Zaklopka se otvara odmah, a zatvara 8,0 ± 0,5 s nakon otpuštanja. Kratki pritisak daje gotovo isto kašnjenje; dvostruki pritisak produljuje otvorenost. Okretanjem ventila dobiva se kašnjenje ukapčanja. Računski: τ = 8,31 s, t = 8,5 s; 2,13 Nl/min ili 37,5 cm³ za 8 s; 265 N; 0,50 Nl po ciklusu.
Česte pogreške
- Nepovratni ventil ostavljen je u položaju iz prethodne vježbe, pa se dobiva kašnjenje ukapčanja.
- Vrijeme se mjeri od pritiska umjesto od otpuštanja tipkala.
- U formulu se uvrštavaju pretlakovi umjesto apsolutnih tlakova.
- Signalni ventil 1S1 nema ispuh (npr. 2/2), pa se spremnik ne može isprazniti ni kroz prigušnicu.
Vrednovanje
| Kriterij | Bodovi |
|---|---|
| Ispravan spoj i smjer nepovratnog ventila | 4 |
| Namješteno i izmjereno kašnjenje, zapisan tlak vraćanja | 4 |
| Pokusi iz koraka 5 i 6 s tumačenjem | 3 |
| Računski zadaci 2, 3 i 5 | 5 |
| Dijagram i odgovori 7 i 8 | 4 |
| Ukupno | 20 |