VJEŽBA V22 · MODUL 4 · ELEKTROPNEUMATIKA
Vježba V22 · 2 sata
Vremenski relej s kašnjenjem ukapčanja
Čahura se utiskuje u kućište i cilindar mora zadržati silu točno tri sekunde prije povratka. Vrijeme držanja mjeri vremenski relej s kašnjenjem ukapčanja koji pokreće senzor krajnjeg položaja.
- spojiti vremenski relej s kašnjenjem ukapčanja u krug samodržanja i namjestiti vrijeme kašnjenja
- nacrtati i protumačiti vremenski dijagram signala tipkala, senzora, releja i vremenskog releja
- razlikovati kašnjenje ukapčanja od kašnjenja iskapčanja po ponašanju kontakta
- izmjeriti stvarno vrijeme držanja i usporediti ga s namještenim
- izračunati silu utiskivanja, trajanje ciklusa i učinak naprave
O vježbi
Prije vježbe proći gradivo: 4.3 Releji, 4.7 Logičke i vremenske funkcije u elektropneumatici.
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 napravi za montažu u aluminijsko kućište utiskuje se brončana čahura s preklopom. Za pouzdan dosjed potrebna je sila od najmanje 1,5 kN koja mora djelovati 3 s nakon što čahura sjedne do kraja, kako bi se materijal smirio i čahura ne bi „odskočila“. Utiskivanje izvodi dvoradni cilindar 1A Ø63/20 mm, hoda 60 mm, kojim upravlja monostabilni razvodnik 5/2 s elektromagnetom 1Y1. Na cilindru su dva magnetska senzora: 1B1 javlja uvučen, a 1B2 izvučen položaj klipa.
Operater umetne čahuru i pritisne S1. Ciklus smije početi samo ako je cilindar uvučen (1B1). Relej K1 se uključi i zadrži, cilindar utiskuje čahuru. Kad klip stigne do kraja hoda, senzor 1B2 uključuje vremenski relej KT1 s kašnjenjem ukapčanja namještenim na 3 s. Po isteku vremena mirni kontakt KT1 prekida samodržanje K1 i cilindar se vraća. Tipkalo S2 zaustavlja ciklus u svakom trenutku. Tlak u mreži je 6 bar; brzina izvlačenja namještena je prigušnim ventilom na oko 100 mm/s, a uvlačenje traje 0,4 s.
Oprema i pribor
- pripremna grupa s regulatorom (6 bar) i manometrom, razdjelnik, cijevi 4 mm ili 6 mm;
- dvoradni cilindar s magnetskim prstenom na klipu i dva magnetska senzora (PNP, 24 V DC) s držačima;
- monostabilni elektromagnetski razvodnik 5/2, 24 V DC; dva jednosmjerna prigušna ventila;
- modul napajanja 24 V DC, modul tipkala (START radni, STOP mirni kontakt), relejni modul;
- vremenski relej s funkcijom kašnjenja ukapčanja i podesivim vremenom (npr. 0,1–10 s) s preklopnim kontaktom;
- zaporni sat ili aplikacija za mjerenje vremena, multimetar, zapisnik.
Sigurnost pri radu
Pažnja
Cilindar Ø63 mm pri 6 bar razvija silu blizu 1,9 kN — dovoljno da zgnječi prst. Tijekom ispitivanja ništa ne stavljajte pod klipnjaču; za utiskivanje na vježbenoj ploči koristite samo drveni ili plastični odstojnik. Spajanje izvodite bez napona i bez tlaka. Vremenski relej ne mijenjajte dok je sklop pod naponom, a namještanje vremena izvodite prije uključivanja.
Shema
U stazi 1 tipkalo START i senzor 1B1 spojeni su serijski, pa se ciklus ne može pokrenuti dok cilindar nije uvučen. Kontakt samodržanja K1 premošćuje oba. U istoj je stazi mirni kontakt KT1 s oznakom kašnjenja (polukružni luk na poluzi) — on se otvara tek kad istekne vrijeme od trenutka uključivanja svitka KT1. Kad svitak ostane bez napona, kontakt se vraća odmah, bez kašnjenja.
Postupak
- Spojite pneumatski dio: razvodnik, dva jednosmjerna prigušna ventila (prigušenje odlaznog zraka) i cilindar. Postavite senzore 1B1 i 1B2 na cijev cilindra.
- Spojite senzore: smeđi vodič na +24 V, plavi na 0 V, crni (izlaz) na ulaz strujne staze. Otvorite zrak, ručno pomičite klip (bez tlaka) i provjerite da LED senzora svijetli u krajnjim položajima; po potrebi pomaknite senzor.
- Spojite strujne staze prema slici V22.1. Na vremenskom releju odaberite funkciju kašnjenja ukapčanja i namjestite 3 s.
- Uključite napajanje i zrak. Pritisnite S1: cilindar se izvlači, na kraju hoda uključuje se KT1 i nakon 3 s cilindar se vraća.
- Prigušnim ventilom namjestite brzinu izvlačenja tako da hod traje oko 0,6 s.
- Zapornim satom pet puta izmjerite vrijeme od zaustavljanja klipa do početka povratka i upišite ga u tablicu. Izračunajte srednju vrijednost.
- Pritisnite S2 tijekom držanja i zatim tijekom izvlačenja; zapišite što se dogodi s cilindrom i s vremenskim relejem.
- Pomaknite senzor 1B2 5 mm prema natrag (dalje od krajnjeg položaja) i ponovite mjerenje. Zapišite promjenu i objasnite je.
- Isključite napajanje i zrak, ispustite tlak, rastavite sklop.
Pitanja i zadaci
1. Opišite razliku između kontakta releja s kašnjenjem ukapčanja i kontakta releja s kašnjenjem iskapčanja. Koja se funkcija koristi u ovoj vježbi i zašto?
Prikaži rješenje
Kod kašnjenja ukapčanja kontakt mijenja stanje tek nakon isteka namještenog vremena od uključivanja svitka, a vraća se odmah kad svitak izgubi napon. Kod kašnjenja iskapčanja kontakt se prebaci odmah pri uključivanju, a vraća se tek nakon isteka vremena od isključivanja svitka. Ovdje se vrijeme mjeri od dolaska klipa u krajnji položaj, dakle od uključivanja svitka — potrebno je kašnjenje ukapčanja.
2. Računski zadatak: je li cilindar Ø63 mm pri 6 bar dovoljan za silu od 1,5 kN uz stupanj djelovanja 0,9? Bi li bio dovoljan cilindar Ø50 mm?
Prikaži rješenje
A = π · 63² / 4 = 3117 mm². F = 0,6 N/mm² · 3117 mm² · 0,9 = 1683 N > 1500 N — dovoljno, uz pričuvu od oko 12 %. Za Ø50: A = 1963 mm², F = 0,6 · 1963 · 0,9 = 1060 N < 1500 N — nedovoljno. Da bi Ø50 dao 1,5 kN, trebalo bi p = 1500 / (1963 · 0,9) = 0,85 N/mm² = 8,5 bar, što mreža od 6 bar ne može dati.
3. Računski zadatak: izračunajte trajanje jednog ciklusa ako umetanje čahure i vađenje gotovog dijela traje 6 s. Koliko se dijelova može izraditi u jednom satu?
Prikaži rješenje
t = 0,6 s (izvlačenje) + 3,0 s (držanje) + 0,4 s (uvlačenje) + 6,0 s (rukovanje) = 10,0 s. Učinak: 3600 s / 10 s = 360 dijelova na sat. Vrijeme držanja čini 30 % ciklusa; skraćivanje na 2 s dalo bi 400 dijelova na sat, ali samo ako to dopušta kvaliteta dosjeda.
4. Dopunite vremenski dijagram na slici V22.2 za slučaj kad operater pritisne S2 u trenutku t = 2 s. Kako izgledaju signali K1, KT1 svitak i 1A?
Prikaži rješenje
U t = 2 s S2 prekida stazu 1: K1 i 1Y1 padaju na 0, cilindar se počinje uvlačiti i stiže u uvučeni položaj za oko 0,4 s. 1B2 se isključuje čim klip krene, pa se i svitak KT1 isključuje (oko t = 2,05 s) i vrijeme se poništava. Kontakt KT1 uopće se ne otvara jer 3 s nije isteklo. 1B1 se uključuje oko t = 2,4 s.
5. Zašto je senzor 1B1 spojen u seriju s tipkalom START? Što bi se dogodilo bez njega?
Prikaži rješenje
1B1 je početni uvjet: ciklus smije početi samo iz uvučenog položaja. Bez njega bi pritisak na S1 tijekom povratka ponovno uključio K1 i cilindar bi krenuo naprijed prije nego što operater izvadi dio. Početni uvjet sprječava i ponovni start dok je klip zapeo negdje na pola hoda.
6. Nakon pomicanja senzora 1B2 izmjereno vrijeme od zaustavljanja klipa do povratka skratilo se na oko 2,95 s. Objasnite zašto.
Prikaži rješenje
Pomaknuti senzor uključuje se prije nego što klip stigne do kraja hoda, pa vremenski relej počinje brojati dok se klip još giba. Vrijeme stvarnog držanja kraće je za vrijeme potrebno za prijeđenih 5 mm, što pri 100 mm/s iznosi oko 0,05 s. Senzor koji pokreće mjerenje vremena mora biti namješten tako da se uključuje tek na samom kraju hoda.
7. Vremenski relej ima točnost ponavljanja ±1 % i odstupanje namještanja ±5 % od vrijednosti na ljestvici. U kojim se granicama može naći stvarno vrijeme držanja kad je na ljestvici namješteno 3 s? Kako ćete ga namjestiti točno?
Prikaži rješenje
Zbog odstupanja ljestvice stvarno vrijeme može biti 2,85–3,15 s. Točnost ponavljanja znači da će, jednom namješteno, vrijeme od ciklusa do ciklusa odstupati najviše oko ±0,03 s. Vrijeme se zato namješta mjerenjem: izmjeri se stvarno držanje, korigira se položaj potenciometra i mjerenje se ponovi dok srednja vrijednost ne bude 3,0 s.
8. Kako biste isto kašnjenje ostvarili u čistoj pneumatici? Navedite elemente.
Prikaži rješenje
Pneumatskim vremenskim članom: jednosmjerni prigušni ventil puni mali spremnik, a razvodnik 3/2 s pneumatskim upravljanjem prebacuje se kad tlak u spremniku dosegne tlak prebacivanja. Takav je član jednostavan, ali manje točan i ovisan o tlaku mreže i temperaturi; vremenski relej daje ponovljivo i lako podesivo vrijeme.
Za nastavnika
Otvori upute za nastavnika
Priprema
Provjerite da vremenski releji imaju odabranu funkciju kašnjenja ukapčanja (kod višefunkcijskih releja birač funkcije često je na prednjoj strani). Senzore postavite unaprijed približno u krajnje položaje, ali ih ne učvrstite — namještanje je dio zadatka. Umjesto čahure koristite drveni odstojnik. Pripremite tablicu za pet mjerenja vremena. Vježba se nastavlja na V21, pa studenti trebaju znati spojiti krug samodržanja.
Tijek sata
- Kratko ponavljanje V21 i uvod u vremenski relej: funkcije, oznake kontakata (10 min).
- Pneumatski dio, postavljanje i spajanje senzora (20 min).
- Strujne staze i prvo pokretanje (20 min).
- Mjerenje vremena, pomicanje senzora, ispitivanje tipkala STOP (20 min).
- Crtanje vremenskog dijagrama, računski zadaci 2 i 3 (15 min).
- Rastavljanje i pregled zapisnika (5 min).
Očekivani rezultati
Sklop radi pouzdano, srednje izmjereno vrijeme držanja je 3,0 ± 0,15 s. Studenti znaju objasniti zašto pomicanje senzora skraćuje stvarno vrijeme držanja i crtaju vremenski dijagram s ispravnim trenucima uključivanja. Računski: sila 1683 N, ciklus 10 s, 360 dijelova na sat.
Česte pogreške
- Na višefunkcijskom releju odabrana funkcija kašnjenja iskapčanja ili impulsna funkcija.
- Upotrijebljen radni umjesto mirnog kontakta KT1 — cilindar se ne vraća ili se vraća odmah.
- Izlaz senzora (crni vodič) spojen izravno na 0 V ili senzor bez napajanja pa LED ne svijetli.
- Senzor 1B1 izostavljen, pa se cilindar može ponovno pokrenuti tijekom povratka.
- Vrijeme mjereno od pritiska na S1 umjesto od zaustavljanja klipa.
Vrednovanje
| Kriterij | Bodovi |
|---|---|
| Ispravno spojen i namješten pneumatski dio i senzori | 4 |
| Ispravne strujne staze, sklop radi prema zadatku | 5 |
| Mjerenje vremena i obrazložena usporedba s namještenim | 3 |
| Točan vremenski dijagram i dopuna za pritisak na STOP | 3 |
| Točni računski zadaci | 3 |
| Sigurnost i red na radnom mjestu | 2 |
| Ukupno | 20 |