VJEŽBA V37 · MODUL 6 · HIDRAULIČKI IZVRŠNI I UPRAVLJAČKI ELEMENTI
Vježba V37 · 2 sata
Proslijedno tlačno upravljanje s dva cilindra
Redoslijedni (proslijedni) ventil propušta ulje drugom cilindru tek kad tlak ispred njega dosegne namještenu vrijednost. U vježbi jednim razvodnikom upravljate redoslijedom stezanje – utiskivanje – povrat – otpuštanje, namještate dva redoslijedna ventila i provjeravate koliko se na tlačno upravljanje smije osloniti.
- objasniti rad redoslijednog ventila i ulogu nepovratnog ventila spojenog paralelno s njim
- spojiti krug s dva cilindra i dva redoslijedna ventila za redoslijed 1A+ 2A+ 2A− 1A−
- namjestiti tlakove otvaranja redoslijednih ventila prema tlakovima gibanja i sigurnosnom ventilu
- izmjeriti tlakove u krugu za vrijeme svakog koraka i silu stezanja za vrijeme utiskivanja
- procijeniti ograničenja tlačnog upravljanja i predložiti zaštitu od kvara
O vježbi
Prije vježbe proći gradivo: 6.4 Hidraulički tlačni ventili.
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 utiskivanje zatika u glavčinu radnik ulaže glavčinu i pomiče ručicu jednog razvodnika. Najprije cilindar 1A mora stegnuti glavčinu silom od najmanje 1,2 kN, zatim cilindar 2A utiskuje zatik, za što treba oko 1,8 kN. Pri povratu redoslijed je obrnut: najprije se povlači 2A, a tek kad je potpuno uvučen, 1A otpušta glavčinu. Dodatnih razvodnika i graničnih sklopki nema — redoslijed određuju tlakovi u krugu.
Na didaktičkom stolu oba cilindra su dvoradna Ø25/16 mm s hodom 200 mm. Redoslijedni ventil 1V2 u vodu prema klipnoj strani cilindra 2A namješten je na 30 bar, a redoslijedni ventil 1V3 u vodu prema prstenastoj strani cilindra 1A na 25 bar. Uz svaki redoslijedni ventil paralelno je spojen nepovratni ventil za povratni tok. Ručni razvodnik 4/3 centriran oprugama ima srednji položaj P→T s zatvorenim A i B. Agregat daje oko 2,0 l/min, sigurnosni ventil je namješten na 50 bar.
Zadatak: spojite krug, namjestite redoslijedne ventile, provjerite redoslijed u oba smjera, izmjerite tlakove u svakom koraku i provjerite što se događa kad 1A naiđe na zapreku prije nego što stegne obradak.
Oprema i pribor
- didaktički hidraulički stol s agregatom (stvarni protok oko 2,0 l/min, spremnik, filtar, ulje HLP 46) i sigurnosnim ventilom 0V1 na 50 bar;
- ručni razvodnik 4/3 centriran oprugama (1V1), srednji položaj P→T, A i B zatvoreni;
- dva redoslijedna (proslijedna) ventila s podesivom oprugom i vanjskim odvodom ulja (1V2, 1V3);
- dva nepovratna ventila za paralelni spoj uz redoslijedne ventile;
- dva dvoradna cilindra Ø25/16 mm, hod 200 mm (1A, 2A), vodoravno;
- manometri 0–100 bar: 0Z1 (P), 1Z1 (klipna strana 1A), 1Z2 (klipna strana 2A, iza 1V2);
- drveni ili plastični umetak kao „zapreka“ za pokus kvara, crijeva s brzim spojkama, T-razdjelnici, štoperica, mjerni list, zaštitne naočale.
Sigurnost pri radu
Pažnja
Redoslijedni ventil ne zna gdje se cilindar nalazi — reagira samo na tlak. Ako cilindar zapne, tlak naraste i sljedeći cilindar krene iako prethodni korak nije završen. Zato u pokusu sa zaprekom ruke ne smiju biti u području nijednog cilindra. Vanjski odvod redoslijednog ventila mora biti spojen na spremnik bez prigušenja i zatvaranja; zatvoren odvod mijenja tlak otvaranja i može oštetiti ventil. Prije odspajanja isključite agregat, pomaknite ručicu u oba smjera i provjerite da 0Z1, 1Z1 i 1Z2 pokazuju 0 bar.
Vijke redoslijednih ventila okrećite samo dok su cilindri na kraju hoda i ne gibaju se. Crijeva spajajte bez tlaka i provjeravajte spojke povlačenjem. Propuštanje tražite kartonom; proliveno ulje obrišite odmah; ozljeda uljem pod tlakom traži hitnu liječničku pomoć. Zaštitne naočale cijelo vrijeme.
Shema
Lijevi položaj 1V1 (P→A): ulje ide izravno na klipnu stranu 1A, ulje s njegove prstenaste strane vraća se kroz nepovratni ventil uz 1V3. 1A se izvlači pri malom tlaku. Kad nalegne na obradak, tlak raste do 30 bar, 1V2 otvara i izvlači se 2A. Ulje s prstenaste strane 2A odlazi izravno u vod B. Desni položaj (P→B): ulje ide izravno na prstenastu stranu 2A, a njegova klipna strana prazni se kroz nepovratni ventil uz 1V2. Kad je 2A uvučen, tlak u vodu B raste do 25 bar, 1V3 otvara i uvlači se 1A.
Za vrijeme utiskivanja redoslijedni ventil drži tlak ispred sebe na najmanje 30 bar, pa sila stezanja 1A ne pada ispod p · A1 ni onda kad 2A treba manji tlak.
Postupak
- Nacrtajte shemu i dijagram put–korak za redoslijed 1A+ 2A+ 2A− 1A−. Upišite tlakove koje očekujete u svakom koraku.
- Uz isključen agregat spojite krug. Vanjske odvode 1V2 i 1V3 spojite na povratni blok. Oba redoslijedna ventila otpustite do najmanje vrijednosti.
- Uključite agregat i izmjerite tlak potreban za slobodno izvlačenje i uvlačenje svakog cilindra (koristite 1V1 i manometre). Zapišite vrijednosti.
- Namještanje 1V2: izvucite 1A do kraja i držite ručicu. Pritežite vijak 1V2 dok 2A ne prestane kretati, zatim ga podesite tako da 2A krene tek kad 1Z1 pokaže 30 bar. Namještanje 1V3 na 25 bar izvedite na isti način pri uvlačenju.
- Provjerite cijeli redoslijed tri puta. Za svaki korak zapišite 0Z1, 1Z1 i 1Z2 te izmjerite trajanje cijelog ciklusa.
- Pokus kvara: uz isključen agregat postavite umetak tako da 1A naiđe na njega na polovici hoda. Pokrenite izvlačenje i promatrajte što radi 2A. Zapišite zaključak.
- Uklonite umetak, vratite cilindre u početni položaj, isključite agregat, ispustite tlak, provjerite manometre i rastavite krug. Redoslijedne ventile vratite na najmanju vrijednost.
Pitanja i zadaci
1. Po čemu se redoslijedni ventil razlikuje od sigurnosnog ventila, iako imaju gotovo isti simbol? Zašto redoslijedni ventil ima vanjski odvod ulja?
Prikaži rješenje
Oba otvaraju kad tlak na ulazu nadvlada oprugu. Sigurnosni ventil ispušta ulje u spremnik i ograničava najveći tlak u krugu. Redoslijedni ventil propušta ulje dalje prema drugom potrošaču, pa je njegov izlaz pod tlakom. Prostor opruge zato se ne smije spojiti s izlazom, jer bi tlak na izlazu pomagao opruzi i mijenjao tlak otvaranja; ulje koje procuri u prostor opruge odvodi se posebnim vodom u spremnik.
2. Kolika je sila stezanja 1A u trenutku kad 1V2 otvori, a kolika kad 2A stigne na kraj hoda? Je li zadovoljen zahtjev od 1,2 kN?
Prikaži rješenje
A1 = 490,9 mm². Pri otvaranju 1V2: F = 3 N/mm² · 490,9 mm² = 1473 N. Za vrijeme utiskivanja tlak ispred 1V2 ne pada ispod 30 bar, pa sila ostaje najmanje 1473 N. Kad 2A stigne na kraj, tlak u cijelom vodu A raste do 50 bar i sila stezanja iznosi 2454 N. Zahtjev od 1,2 kN (za koji bi bilo dovoljno 24,4 bar) zadovoljen je s rezervom.
3. Koliki tlak treba 2A za utiskivanje zatika silom 1,8 kN? Koliko snage se za vrijeme utiskivanja gubi na 1V2 ako 2A treba samo 20 bar?
Prikaži rješenje
p = 1800 / 490,9 = 3,67 N/mm² = 36,7 bar — iznad 30 bar, pa je tlak ispred i iza 1V2 gotovo jednak i gubitak je mali. Ako 2A treba samo 20 bar, 1V2 drži ispred sebe 30 bar, pa je pad tlaka 10 bar: P = 10 · 10⁵ Pa · 2,0 / 60 000 m³/s = 33 W. To je cijena održavanja sile stezanja.
4. Navedite pravila za izbor tlaka otvaranja redoslijednog ventila. Provjerite namještenje 1V2 ako 1A za slobodno gibanje treba 6 bar, a sigurnosni ventil je na 50 bar.
Prikaži rješenje
Tlak otvaranja mora biti (a) dovoljno iznad najvišeg tlaka koji se pojavljuje dok prethodni cilindar još putuje (preporuka: barem 10 bar više), inače drugi cilindar krene prerano; (b) dovoljno ispod tlaka sigurnosnog ventila (barem 10 bar), da drugi cilindar dobije potreban tlak i da redoslijedni ventil sigurno otvori; (c) takav da ostvaruje traženu silu prethodnog koraka. Za 1V2: 6 + 10 = 16 bar ≤ 30 bar ≤ 50 − 10 = 40 bar; sila pri 30 bar zadovoljava. Namještenje je ispravno.
5. Koliko traje cijeli ciklus ako oba cilindra rade punim hodom od 200 mm uz 2,0 l/min? Zanemarite vrijeme porasta tlaka.
Prikaži rješenje
Izvlačenje jednog cilindra: 200 / 67,9 = 2,95 s; uvlačenje: 200 / 115,0 = 1,74 s. Ciklus 1A+ 2A+ 2A− 1A−: 2,95 + 2,95 + 1,74 + 1,74 = 9,4 s. Stvarno je nekoliko desetinki dulje po koraku, jer tlak mora narasti do tlaka otvaranja redoslijednog ventila.
6. Što ste opazili u pokusu sa zaprekom? Kakva je opasnost u stvarnoj napravi i kako se ona uklanja?
Prikaži rješenje
1A je stao na zapreci, tlak je narastao do 30 bar i 2A je krenuo, iako glavčina nije stegnuta. Redoslijedni ventil ne razlikuje „stegnuo obradak“ od „zapeo na pola puta“. U napravi bi zatik bio utisnut u nestegnutu ili krivo postavljenu glavčinu, a mogla bi se ozlijediti ruka ostavljena u napravi. Uklanja se kombinacijom tlaka i puta: redoslijed se dopušta tek kad je ispunjen i tlačni uvjet i uvjet položaja (granični ventil ili granična sklopka na položaju stezanja), u elektrohidraulici tlačna sklopka i granična sklopka u seriji (vidi V38 i V40).
7. Dopunite shemu: što bi se dogodilo da nema nepovratnog ventila uz 1V2? Nacrtajte ispravan spoj i označite smjer slobodnog toka.
Prikaži rješenje
Redoslijedni ventil ne propušta tok od izlaza prema ulazu. Pri uvlačenju 2A ulje s njegove klipne strane ne bi imalo kamo, pa se 2A ne bi mogao uvući; tlak u vodu B porastao bi do 25 bar, 1V3 bi otvorio i uvukao se 1A dok 2A ostaje izvučen — kriv redoslijed. Nepovratni ventil spaja se paralelno s 1V2, sa slobodnim tokom od cilindra 2A prema vodu A razvodnika.
8. Zašto se nakon dužeg rada redoslijed ponekad poremeti iako nitko nije dirao vijke? Navedite dva uzroka.
Prikaži rješenje
(a) Toplije ulje ima manju viskoznost, pa se mijenjaju padovi tlaka u vodovima i tlak potreban za gibanje; razmak između tlaka gibanja i tlaka otvaranja se smanjuje. (b) Trošenje brtvi cilindara i promjena trenja mijenjaju tlak slobodnog gibanja; (c) povišen tlak u odvodu redoslijednog ventila (npr. zaprljan povratni filtar) pomiče tlak otvaranja. Zato se namještenje provjerava pri radnoj temperaturi ulja i ostavlja se dovoljan razmak tlakova.
Za nastavnika
Otvori upute za nastavnika
Priprema
Provjerite da oba redoslijedna ventila imaju vanjski odvod i da su crijeva za odvod pripremljena. Ventile prije sata otpustite do najmanje vrijednosti, da polaznici sami namještaju. Pripremite umetak za pokus kvara (meki materijal, ne metal) i odredite mjesto gdje se postavlja tako da ga cilindar sigurno pritisne. Pripremite mjerni list s dijagramom put–korak i tablicom tlakova po koracima.
Tijek sata
- Uvod (10 min): tlačno upravljanje redoslijedom, simbol i rad redoslijednog ventila, sigurnosno ograničenje.
- Shema i dijagram put–korak (15 min).
- Spajanje, mjerenje tlakova slobodnog gibanja (15 min).
- Namještanje 1V2 i 1V3, provjera redoslijeda i mjerenja (25 min).
- Pokus sa zaprekom i rasprava (10 min).
- Ispuštanje tlaka, rastavljanje, pitanja 7 i 8 (15 min).
Očekivani rezultati
Tlakovi slobodnog gibanja 3–8 bar. Redoslijed 1A+ 2A+ 2A− 1A− radi pouzdano uz namještenje 30 i 25 bar. Za vrijeme 2A+ 1Z1 pokazuje 30–33 bar, a na kraju hoda 50 bar. Ciklus traje 10–11 s. U pokusu sa zaprekom 2A krene prerano, a polaznik predlaže kombinaciju tlačnog i položajnog uvjeta.
Česte pogreške
- nepovratni ventil uz redoslijedni ventil okrenut naopako — 2A krene odmah ili se ne može uvući;
- redoslijedni ventil ugrađen u vod B umjesto u vod A cilindra 2A;
- odvod redoslijednog ventila zatvoren čepom;
- tlak otvaranja namješten preblizu tlaku sigurnosnog ventila, pa 2A ne dobiva dovoljan tlak;
- namještanje ventila dok se cilindri gibaju.
Vrednovanje
| Kriterij | Bodovi |
|---|---|
| Shema i dijagram put–korak | 15 |
| Spajanje, odvodi, provjera | 15 |
| Namještanje redoslijednih ventila i provjera redoslijeda | 20 |
| Računski zadaci (2–5) | 20 |
| Pokus kvara, obrazloženje i dopuna sheme (6–8) | 20 |
| Sigurnost i urednost | 10 |
| Ukupno | 100 |