MISKOLCI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR

MISKOLCI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR

SZERSZÁMGÉPÉSZETI ÉS MECHATRONIKAI INTÉZET SZERSZÁMGÉPEK INTÉZETI TANSZÉKE 3515 Miskolc-Egyetemváros

DIPLOMATERVEZÉS Feladat címe:

Arányos mágnessel működtetett útváltó vizsgálata

Készítette:

LASKAY RICHÁRD MSc. szintű, gépészmérnök szakos CAD/CAM szakirányos hallgató Tervezésvezető:

DR. BARNA BALÁZS tanszéki mérnök Miskolci Egyetem Szerszámgépek Intézeti Tanszéke

Konzulens:

FEKETE TAMÁS doktorandusz Miskolci Egyetem Szerszámgépek Intézeti Tanszéke

2014. Május 05.

TARTALOMJEGYZÉK Eredetiségi nyilatkozat ............................................................................................................................ 1 Summary ................................................................................................................................................. 2 1. Bevezetés............................................................................................................................................. 3 2. Arányos mágnessel működtetett hidraulikus elemek ......................................................................... 4 2.1. Arányos mágnessel működtetett hidraulikus elemek működése ................................................ 4 2.2. Arányos hidraulikus elemek jellemző statikus karakterisztikái .................................................... 5 2.3. Arányos hidraulikus elemek jellemző dinamikus karakterisztikái ................................................ 8 3. Arányos mágnessel működtetett útváltók ........................................................................................ 10 3.1. Közvetlen vezérlésű arányos útváltó szelep ............................................................................... 10 3.2. Elővezérelt arányos útszelep ...................................................................................................... 12 3.3. Az elővezérelt arányos szelepek előnyei és hátrányai ............................................................... 12 4. Arányos mágnessel működtetett útváltó jellemző paramétereinek meghatározása ....................... 13 4.1. Statikus jellemzők vizsgálatának menete, mérőkör kialakítása ................................................. 14 4.1.1. Nullpont-nullpont eltolódás meghatározása ...................................................................... 15 4.1.2. Nyomáserősítési tényező .................................................................................................... 15 4.1.3. Belső veszteség .................................................................................................................... 16 4.1.4. Térfogatáram-áramerősség jelleggörbe .............................................................................. 16 4.1.5. Hiszterézis ............................................................................................................................ 16 4.1.6. Megszólalási küszöb ............................................................................................................ 17 4.1.7. Átváltási tartomány ............................................................................................................. 17 4.1.8. Átfedés (Holt zóna) .............................................................................................................. 17 4.2. Dinamikus jellemzők vizsgálatának menete, elvi mérőkör kiépítése ......................................... 18 4.2.1. Amplitúdó- és fázis átvitel mérése ...................................................................................... 19 4.2.2. A fázismenet ........................................................................................................................ 20 4.2.3. Állítási idő ............................................................................................................................ 20 5. Szervószelep vizsgáló munkahely ...................................................................................................... 21 5.1. Tápegység ................................................................................................................................... 21 5.2. Olajkondícionálás ....................................................................................................................... 22 5.3. A mérőpad kialakítása ................................................................................................................ 23 5.4. A mérés menete ......................................................................................................................... 26 6. Parker D1FPE01FC9NB50 közvetlen vezérlésű útszelep ................................................................... 27 7. A hidraulikus tömb tervezése ............................................................................................................ 28

7.1. NX 8.5 modeling ......................................................................................................................... 30 7.2. NX 8.5 drafting............................................................................................................................ 33 8. Átfolyási karakterisztika mérése ....................................................................................................... 34 8.1. A mérés menete ......................................................................................................................... 34 8.2. A mérés előkészületei................................................................................................................. 34 9. Mérési eredmények .......................................................................................................................... 36 10. Összefoglalás ................................................................................................................................... 40 11. Felhasznált irodalom ....................................................................................................................... 41

MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPÉSZETI ÉS MECHATRONIKAI INTÉZET SZERSZÁMGÉPEK INTÉZETI TANSZÉKE

EREDETISÉGI NYILATKOZAT Alulírott Laskay Richárd; Neptun-kód: LVDCY9 a

Miskolci

Egyetem

Gépészmérnöki

és

Informatikai

Karának

végzős

gépészmérnök Msc. szakos hallgatója ezennel büntetőjogi és fegyelmi felelősségem tudatában nyilatkozom és aláírásommal igazolom, hogy Arányos mágnessel működtetett útváltó vizsgálata című diplomatervem saját, önálló munkám; az abban hivatkozott szakirodalom felhasználása a forráskezelés szabályai szerint történt.

Tudomásul veszem, hogy szakdolgozat esetén plágiumnak számít: - szószerinti idézet közlése idézőjel és hivatkozás megjelölése nélkül; - tartalmi idézet hivatkozás megjelölése nélkül; - más publikált gondolatainak saját gondolatként való feltüntetése. Alulírott kijelentem, hogy a plágium fogalmát megismertem, és tudomásul veszem, hogy, plágium esetén szakdolgozatom visszautasításra kerül.

Miskolc, 2014. május 05.

…….……………………………… Hallgató

1


SUMMARY During the project I got to know of the proportional magnet operated hydraulic elements and their static and dynamic characteristics. I dealt with proportional magnet operated directional valves, and within that the direct controlled and piloted directional valves. I introduced the measuring methodology of the proportional hydraulic valves’ static and dynamic characteristics.

I demonstrated the measuring device found at the Department of Machine Tools. I introduced the Parker D1FP direct controlled directional valve.

In order to fix the valve on the measuring device it requires a block to connect the channels of the valve and the machine because it did not have an interface connector of that size. For designing the block I used Unigraphics NX 8.5 software. With its modeling module I made the 3D model and the 2D drawing with its drafting module. The block was manufactured at the workshop of the department.

After fixing the valve on the device I did the measurements. From the measured data I made diagrams which present the flow characteristics of the valve on different preassure drops per metering edge.

2


1. BEVEZETÉS A diplomaterv első részében bemutatom az arányos mágnessel működtetett hidraulikus elemek működését, statikus és dinamikus karakterisztikáit. Az útváltókkal fogok foglalkozni és a jellemző paramétereinek a meghatározásával. A feladat része a Miskolci Egyetem Szerszámgépek Tanszékén található szervoszelep vizsgáló műhely bemutatása szakirodalmi források felhasználásával. A Parker D1FPE01 típusú arányos szelep vizsgálatához a vizsgáló berendezésen szükséges átalakítások felmérése. A szelep felfogásához szükséges közbetétlap megtervezése,

gyártásának

művezetése.

Végül

a

szelep

átfolyási

karakterisztikájának mérése, feszültség-térfogatáram diagram felvétele.

A szelepvizsgáló berendezést fogom bemutatni részletesen. Bemutatom a Parker D1FPE01 arányos útszelepet, amelynek a vizsgáló műhelyen fogom az átfolyási karakterisztikáját mérni. A szelep felfogásához szükséges hidraulikus tömb tervezéséhez az Unigraphics NX tervezőprogramot használom. Ismertetem az átfolyási karakterisztika felvételéhez használt mérési módszert és a mérési eredményeket diagramban ábrázolom.

3


2. ARÁNYOS MÁGNESSEL MŰKÖDTETETT HIDRAULIKUS ELEMEK Az arányos mágnessel működtetett hidraulikus elemek (röviden: arányos hidraulikus elemek) szerkezeti kialakítása nagyon hasonló a hagyományos elemekhez. Fő jellegzetességük, hogy a működtető elemük egy olyan elektromágnes, amelynek húzóereje a működési zónában arányos a gerjesztő árammal. Arányos mágnest lényegében minden hidraulikus irányító készülékben alkalmazhatunk, ennek megfelelően megkülönböztetünk arányos útváltókat, áramirányítókat és nyomásszabályozókat. 2.1. Arányos mágnessel működtetett hidraulikus elemek működése A hidraulikus hajtóműveknek nagy a teljesítmény-sűrűségük, ennek köszönhetően kicsi a súlyuk és kis helyre is beépíthetők. Nagyon nagy teljesítményeket és erőket lehet gyorsan és pontosan vezérelni a hidraulikus hajtóművek alkalmazásával. A hidraulikus munkahenger kedvező áru, egyszerű felépítésű lineáris hajtómű. Ezeknek az előnyös tulajdonságok kombinációjának köszönhetően a hidraulikus hajtóműveket nagyon sok helyen alkalmazzák a szerszámgép iparban, az autógyártásban és a repülőgépiparban. Az automatizálás elterjedésével egyre több hidraulikus berendezésre van igény ahhoz, hogy a nyomást, az átáramlást és az áramlási irányt elektronikus vezérléssel lehessen állítani. Az arányos mágnesekkel ellátott arányos szelepek és szivattyúk jelentik a kapcsolatot

az

elektronikus

munkafolyamatainak

nagyobb

vezérlés

és

rugalmassága

ezzel

együtt

felé,

a

egészen

gyártógépek a

szabadon

programozható vezérlésekig és hajtásokig. Az arányos szelepekkel felépített berendezések műszaki előnyei elsősorban az ellenőrzött átmeneti helyzetekben, a fokozatmentes állításban és ez által a hidraulikus elemek számának csökkenésében rejlenek. Ezzel természetszerűleg együtt jár a hidraulikus körfolyam beruházási költségeinek csökkenése. Az arányos

szelepek

alkalmazásával

egyszerűbb,

gyorsabb

és

pontosabb

mozgásfolyamatok érhetők el, a vezérlési folyamatok egyidejű javulása mellett. Az ellenőrzött átmeneti állapotok következtében elkerülhetők a nem kívánt nyomáscsúcsok. Ennek következtében nő a mechanikus és a hidraulikus egységek

4


élettartama. A térfogatáram irányának és nagyságának, illetve a hidraulikus nyomás villamos úton történő állítása lehetővé teszi az arányos egységek közvetlen ráépítését a fogyasztókra. Így jelentősen javulnak a hidraulikus vezérlések dinamikus tulajdonságai. A hidraulika felhasználók körében az arányos elemek fokozott alkalmazására akkor került sor, amikor megjelentek a piacon az egyszerűbb felépítésű egységek. Ezek az egységek alig különböznek a hidraulikában általánosan alkalmazott szelepektől, ezért ezen egységek összeállításakor igyekeztek minél több építőegységet az alapgyártásból átvenni. Az arányos technika további elterjedését az üzembiztosan működő, egyszerű, EN szabvány alapján készült elektronika tette lehetővé. Minden egyes arányos szelephez tartozik egy a szelep speciális tulajdonságaihoz illesztett elektronikát tartalmazó erősítő kártya. Ez az elektronika általában az alábbiakból áll: - feszültség stabilizátor - rámpaképző - egységugrás jelképző - alapjel potenciométer - alapjel kiválasztó relék - impulzus modulált végfokozat erősítő A hidraulikus elemek jellemző paramétereinek működési tartományon belüli statikus ill. dinamikus változását karakterisztikákkal ábrázolják.

2.2. Arányos hidraulikus elemek jellemző statikus karakterisztikái A statikus karakterisztika lassan változó vezérlő jel esetén mutatja be a vizsgált paraméter alakulását. a) Átfolyási karakterisztika: áramlást szabályzó elemeknél (útváltó, fojtó, áramállandósító) megmutatja, hogy a belépő és a kilépő pont állandó nyomáskülönbsége esetén a tolattyú elmozdulás hatására hogyan változik a térfogatáram

5


1. ábra Átfolyási karakterisztika b) Nyomásváltozási

karakterisztika:

nyomásszabályzó

szelepeknél

bemutatja, hogy a vezérlő jel hatására hogyan változik a beállított nyomás értéke

2. ábra Nyomásváltozási karakterisztika c) Megszólalási küszöb: Ha az arányos mágnesen átfolyó gerjesztő áram nő, az arányos mágnes mozgórésze elmozdul. Ha a gerjesztő áram növekedése megszűnik, azaz a gerjesztő áram állandó (3. ábra), akkor a mozgórész helyben marad. A gerjesztő áram ismételt növelésekor áramnak egy minimális értéknyivel meg kell növekednie ahhoz, hogy a mozgórész ismét elmozduljon. Ezt a szükséges minimális változást nevezzük megszólalási küszöbnek illetve megszólalási érzékenységnek. Ez az irányváltási hiba akkor is jelentkezik, ha az áram csökken és a mozgórész a másik irányba mozdul el.

6


3. ábra Megszólalási küszöb

d) Irányváltási hiba: Ha a bemenő vezérlő jel először a pozitív irányban, majd egy idő után negatív irányban változik, akkor a diagramban a felfutó és a lefutó ág nem esik egybe, két különböző görbét kapunk (4. ábra). A két görbe közötti távolságot nevezzük irányváltási hibának. Ugyanez az irányváltási hiba jelentkezik akkor is, ha a vezérlő jel először a negatív, majd a pozitív irányba változik.

4. ábra Irányváltási hiba

e) Hiszterézis: Ha a teljes beállítási tartományban változtatjuk a gerjesztő áramot növekvő- majd csökkenő irányba, a jelleggörbék közötti távolság

7


maximális lesz. A két görbe közötti legnagyobb távolságot nevezzük hiszterézisnek (5. ábra).

5. ábra Hiszterézis A helyzetszabályozással (szabályzó elem elmozdulásáról történő visszacsatolás) csökken a megszólalási küszöb, az irányváltási hiba és a hiszterézis értéke.

2.3. Arányos hidraulikus elemek jellemző dinamikus karakterisztikái A dinamikus karakterisztika gyorsan változó vezérlő jel esetén mutatja be a vizsgált paraméter alakulását. a) Állítási idő (jel felfutási idő): megadja, hogy egységugrás jellegű bemenő jel hatására a szabályzó elemnek mennyi időre van szüksége az állandósult helyzet elérésére (6. ábra).

6. ábra Állítási idő 8


b) Amplitudó átviteli jelleggörbe: A periodikusan változó vezérlő jel frekvenciájának növekedésével a szelep kimenő jelének amplitúdója állandó bemenő amplitúdó ellenére változik (rendszerint csökken). Az adott frekvenciához tartozó kimenő jel amplitúdó és a nagyon kis frekvencián (néhány Hz) mért kimenő jel amplitúdó arányát dB-ben adják meg és logaritmikus jelleggörbével ábrázolják. A –20 dB amplitúdó viszony azt jelenti, hogy az amplitúdó a kisebb frekvencián mért amplitúdó tizedére csökkent. Ha az összes mért értékre vonatkozó amplitúdó értékeket a frekvencia függvényében felvesszük egy diagramba, megkapjuk az amplitúdó átviteli jelleggörbét (7. ábra).

7. ábra Amplitudó átviteli jelleggörbe

c) Fázis átviteli jelleggörbe: A periodikusan változó vezérlő jel hatására keletkező kimenő jel időben eltolódva jelenik meg a szelep kimenetén. A kimeneti jel késését a bemeneti jelhez képest fokokban adjuk meg. 360 fok fáziskésés azt jelenti, hogy a kimeneti jel a bemeneti jelet egy egész periódussal később követi. Ha az összes mért értékre vonatkozó fázis értékeket a mérőfrekvencia függvényében felvesszük egy diagramba, megkapjuk a fázis menetet (8. ábra).

9


8. ábra Fázis átviteli jelleggörbe

A gyakorlatban az amplitúdó átviteli jelleggörbét és a fázis átviteli jelleggörbét egy diagramban, az amplitúdó-fázis jelleggörbében szokták ábrázolni.

3. ARÁNYOS MÁGNESSEL MŰKÖDTETETT ÚTVÁLTÓK 3.1. Közvetlen vezérlésű arányos útváltó szelep Az arányos útváltó szelep a 4/3-utú kapcsoló szelepekhez hasonló felépítésű. Két funkciót egyesít: - elektromosan állítható fojtás (mint arányos fojtószelep) és - a munkacsatlakozás összekötése vagy a P vagy a T csatlakozással (mint a kapcsoló 4/3-utú szelep). A 9. ábrán látható a közvetlen vezérlésű arányos útszelep és a jelképének értelmezése a 10. ábrán.

10


9. ábra Közvetlen vezérlésű arányos útszelep

Ha az elektromos jel nulla értékű, mind a két mágnes árammentes. A tolattyút a rugók középen tartják. Minden vezérlő él zárva van. Ha a szelepet negatív feszültség vezérli, áram folyik át a jobboldali mágnesen. A tolattyú balra mozdul el. A P és a B valamint az A és a T csatlakozások egymással össze vannak kötve. A mágnesen átfolyó áram és a tolattyú kimozdulása arányos egymással. Ha a szelepet pozitív feszültség vezérli, áram folyik át a baloldali mágnesen. A tolattyú jobbra mozdul el. A P és az A valamint a B és a T csatlakozások egymással össze vannak kötve. A mágnesen átfolyó áram és a tolattyú kimozdulása ebben az üzemállapotban is arányos egymással. Az elektromos energia kimaradása esetén a tolattyút a rugók középhelyzetbe állítják, így minden vezérlő él zárva marad (Fail-Safe biztonsági helyzet).

10. ábra Közvetlen vezérlésű útszelep jelképe

11

MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPÉSZETI ÉS MECHATRONIKAI INTÉZET SZERSZÁMGÉPEK INTÉZETI TANSZÉKE 3.2. Elővezérelt arányos útszelep A 11. ábrán egy elővezérelt arányos útszelep látható. Az elővezérlés egy 4/3-utú arányos szelep. Ezzel a szeleppel lehet a fő fokozat vezérlő tolattyújának homlokfelületén lévő nyomást változtatni. Ezáltal a fő fokozat vezérlő tolattyúja kimozdul és nyitja a vezérlő éleket. Az ábrán bemutatott szelepnél mind a két fokozat helyzetszabályozással van ellátva a pontosság növelése érdekében. Az elektromos energia kimaradása esetén a fő fokozat tolattyúja középhelyzetbe megy. Minden vezérlő él zárva marad (Fail-Safe biztonsági helyzet).

11. ábra Elővezérelt arányos útszelep

4/3-utú szelep helyett 3-utú nyomásszabályozó szelepet is lehet az elővezérlésre használni. Minden nyomásszelep a fő fokozat vezérlő tolattyújának egyik homlokfelületén uralkodó nyomást vezérli. 3.3. Az elővezérelt arányos szelepek előnyei és hátrányai A fő fokozat működtetésére szolgáló erőt az elővezérelt szelepben hidraulikusan keltik. Csupán az előfokozathoz szükséges kicsi működtető erőt kell az arányos mágnesből nyerni. Ebből adódik az az előny, hogy kis elektromos árammal és kis arányos mágnessel lehet nagy hidraulikus teljesítményeket vezérelni. Hátrányként jelentkezik viszont az elővezérlés járulékos olaj- és az energia felhasználása.

12

MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPÉSZETI ÉS MECHATRONIKAI INTÉZET SZERSZÁMGÉPEK INTÉZETI TANSZÉKE Az arányos útszelepeket egészen NG10 névleges méretig elsősorban közvetlen vezérléssel valósítják meg. A nagyobb méretű szelepeknél előnyben részesítik az elővezérlővel történő felépítést. A nagyon nagy névleges méretű és extrém nagy átáramlású szelepeket akár három- vagy négy fokozatból is építhetik.

4. ARÁNYOS

MÁGNESSEL

MŰKÖDTETETT

ÚTVÁLTÓ

JELLEMZŐ

PARAMÉTEREINEK MEGHATÁROZÁSA

Szakirodalmi források alapján az arányos útváltó szelepek tulajdonságait az alábbi paramétereik alapján lehetséges megállapítani: •

Statikus jellemzők

•

Dinamikus jellemzők

Statikus jellemzők: •

megszólalási küszöb

•

irányváltási hiba

•

hiszterézis

•

nullpont, nullpont eltolódás

•

nyomás és folyadékerősítési tényező

•

belső veszteség

•

túlfedés

Dinamikus jellemzők: •

Állítási idő

•

Amplitúdó- és fázis átviteli jelleggörbe

•

Határfrekvencia

13

MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPÉSZETI ÉS MECHATRONIKAI INTÉZET SZERSZÁMGÉPEK INTÉZETI TANSZÉKE 4.1. Statikus jellemzők vizsgálatának menete, mérőkör kialakítása A 12. ábrán a statikus jellemzők vizsgálatára alkalmas mérőkör látható P – rendszernyomás

P

K 1 – fő elzáró szelep

K1

F1

F 1 – 10μm-es nyomóági szűrő

K2

K 2 – nyomásszabályozó szelep PP

P P – nyomóági nyomásmérő P A -P B – A-B ági nyomásmérő Sz – szeleptömb

K4

P T – visszatérő ági

PB

nyomásmérő

Sz PA

K 3 – visszatérő ági szelep K 4 – terhelő szelep

PT

V – áramlásmérő H – hőmérséklet mérő

K3

T – viszafolyó ág H

T

V

12. ábra Statikus jellemzők vizsgálatának elvi kapcsolási váza

A vizsgálandó szelepet az Sz szeleptömbre csatlakoztatjuk. A rendszernyomást P ágon biztosítjuk. A K2 nyomásszabályzón beállítható a szükséges rendszernyomás. A nyomásmérő órákon leolvasható az aktuális nyomás értékek. A visszatérő ágba pedig be van építve egy áramlásmérő, mellyel a folyadék mennyiséget ellenőrizhetjük.

14


4.1.1. Nullpont-nullpont eltolódás meghatározása A nullpont az a tolattyú pozíció, ahol a szelepen nulla az átáramlott mennyiség és nulla a nyomásesés.

Mérés menete: Kinyitni a visszatérő ági K3 szelepet. Zárni a K4 terhelőszelepet. A nyomáskülönbség (Δp) beállítása a szelepen. A nyomáskülönbséget a gyártó adja meg (a szelep adatlapján fel van tüntetve). Ezen az értéken végzi a gyártó mérést. Így a mi mérési eredményeink összehasonlíthatóak a gyártó által megadott paraméterekkel. A Δp szokásosan 5 bar 10 bar vagy 35 bar vezérlő élenként számítva. Δp beállítása: kinyitni a K1 szelepet, majd K2 nyomásszabályozót addig állítjuk, amíg Δp=PP-PT (bar) az előírt értékű nem lesz. Az ’A’ mágnes max. árammerősségel terhelni. Lassan csökkentjük a vezérlő áramot, míg el nem érjük a nulla értéket, majd ’B’ mágnest is max. értékkel működni. Hogy elkerüljük az elektromos hiszterézist, ezután a két mágnest folyamatosan felváltva működtetjük, közben fokozatosan csökkentjük a max. áram értékét. Mikor az áram nullára csökken, leolvassuk a PA és PB nyomásmérőn mért értéket. Ha a terhelő nyomásesés értéke nem nulla (PA-PB) a szelep nem áll null pozícióban. Hogy megtaláljuk a nullpontot változtassuk lassan az áramerősséget, mindaddig míg a PA-PB érték nulla nem lesz. Mikor nullpontban vagyunk, jegyezzük fel az áram értékét és irányát. Majd kezdjük emelni az áram értékét ugyanabba az irányba, amíg a nyomásmérő kimozdul. Ekkor álljunk meg és kezdjük újra csökkenteni az áram értékét, amíg a nyomásmérő újra nulla értéket nem mutat. Jegyezzük fel az áram értékét. A két leolvasott áramerősség átlaga a nullpont eltolódás áramerősség értéke.

4.1.2. Nyomáserősítési tényező Állítsuk nullpontba a szelepet az előzőekben leírtak szerint. Kezdjük az A mágnes áramát emelni amíg P A =P P . Jegyezzük fel az áram értékét és a P A -P B nyomásértékeket. 15

MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPÉSZETI ÉS MECHATRONIKAI INTÉZET SZERSZÁMGÉPEK INTÉZETI TANSZÉKE Szakaszosan emeljük az áramerősséget és rögzítsük a P A , P B értékeket. Az előző két lépést végezzük el az ’B’ mágnes esetében is. A fenti értékekből meghatározható a nyomásesés (P A -P B ) a vezérlő áram függvényében. A kapott görbe ±40%-os nyomásértéken belüli részéhez érintőt húzva kapjuk meg a nyomáserősítési tényezőt.

4.1.3. Belső veszteség Az áramerősség változtatása mellet rögzítsük az áramlásmérő értéket. Ezt diagramban ábrázolva megkapjuk a belső veszteség értékét. Ezeket az eredményeket még használjuk következő méréshez is.

4.1.4. Térfogatáram-áramerősség jelleggörbe Nyitjuk a visszatérő ági K3 és K4 szelepet. Δp beállítása: kinyitni a K1 szelepet, majd K2 nyomásszabályozót addig állítjuk, amíg Δp=PP-PT (bar) Az ’A’ mágnest maximum áramerősséggel működtetjük. Csökkentjük az áramerősség értékét ugyanolyan lépcsőkkel, mint a belső veszteség mérésénél. A mérést addig folytatjuk, míg el nem érjük a ’B’ mágnes maximális vezérelt értékét. Rögzítjük minden egyes pontban az áramerősség és átfolyás értékét. A kapott átfolyási értékekből levonjuk a belső veszteséget, így megkapjuk valós átfolyási értéket. A kapott értékeket ábrázoljuk a vezérlő áram függvényében. Az így kapott függvényből leolvasható a szelep linearitása, szimmetrikussága, folyadékerősítése és a szelep szaturációs része. 4.1.5. Hiszterézis Az előző pont 1-4 pontja szerint járunk el. Majd a mérést elvégezzük ellenkező irányban is. (B→A) A szelep hiszterézisét megkapom, ha kivonom egymásból ugyanazon átfolyási mennyiséghez tartozó IA→B IB→A vezérlőáramot és elosztom a teljes vezérlési tartomány értékével.

16


4.1.6. Megszólalási küszöb Nyitjuk a K3 és K4 szelepet Δp beállítása: kinyitni a K1 szelepet, majd K2 nyomásszabályozót addig állítjuk, amíg Δp=PP-PT (bar) Az egyik irányba működtetem a mágnest 10%-os kivezérléssel. Az áramerősség (I1)és átfolyás értékeket rögzítem. Lassan növelem az áramerősség mértékét, mindaddig, míg az áramlásmérőn változást nem eredményez. Feljegyzem az áramerősség értéké (I2). A megszólalási küszöb értékét megkapom a két áramerősség különbségeként (I1I2). 4.1.7. Átváltási tartomány A mérés menete megegyezik az előző pont 1-4 pontjával. Lassan csökkentem az áramerősség mértékét, mindaddig, míg az áramlásmérőn változást nem eredményez. Feljegyzem az áramerősség értékét (I2). Az átváltási tartomány értékét megkapom a két áramerősség különbségeként (I2I1). 4.1.8. Átfedés (Holt zóna) Nyitjuk a K3 és K4 szelepet. Δp beállítása: kinyitni a K1 szelepet, majd K2 nyomásszabályozót addig állítjuk, amíg Δp=PP-PT (bar) Az egyik irányba működtetem a szelepet mindaddig, míg az áramlásmérőn átfolyás nem mérhető. Az áramerősség (I1) és átfolyás értékeket rögzítem. Ezt megismétlem a másik irányban is. A két áramerősség értékének különbsége adja az átfedés értékét, vagy más néven a holt zónát.

17

MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPÉSZETI ÉS MECHATRONIKAI INTÉZET SZERSZÁMGÉPEK INTÉZETI TANSZÉKE 4.2. Dinamikus jellemzők vizsgálatának menete, elvi mérőkör kiépítése A dinamikus jellemzők vizsgálatára alkalmas mérőkör a 13. ábrán látható. P – rendszernyomás K 1 – fő elzáró szelep F 1 – 10μm-es nyomóági szűrő K 2 – nyomásszabályozó szelep P P – nyomóági nyomásmérő Sz – szeleptömb P T – visszatérő ági nyomásmérő K 3 – visszatérő ági szelep MH – munkahenger M 1 – útmérő M 2 – gyorsulásmérő H – hőmérséklet mérő T – visszafolyó ág 13. ábra Dinamikus jellemzők vizsgálatának elvi kapcsolási vázlata

A szelep dinamikus paramétereit egy munkahenger segítségével vizsgáljuk. A munkahenger kis mozgó tömegű és kis súrlódású, így a mérési eredményeket nem torzítja. A dugattyú mozgását egy útadó és egy sebességmérő figyeli. A dugattyú pozíciójából ismerjük a tolattyú helyzetét, a dugattyú sebességéből, meg tudjuk állapítani a folyadék dinamikáját.

18


4.2.1. Amplitúdó- és fázis átvitel mérése Csatlakoztatni a vizsgálni kívánt szelepet az Sz szeleptömbhöz. Nyitni és K1 a K3 szelepet. A K2 szeleppel beállítani a szelep vizsgálathoz előírt nyomásesést Δp=PP-PT (bar). Gyártó által előírt értékű frekvenciájú (5Hz) vezérlőjelet állítsunk elő. Ezzel vezéreljük a szelepet. Állítsuk be a vezérlőjel amplitúdóját max érték 10%-ára. Figyeljük a MH munkahengerre szerelt útmérő jele által előállított jel amplitúdóját. A kapott amplitúdó értékeket és a frekvencia értéket feljegyezzük. Ezt a mérést a frekvencia értékének fokozatos emelésével több pontban is elvégezzük. Ez a mérés alapján kapjuk az amplitúdó menet függvényét. Az x tengelyen a frekvencia az y tengelyen pedig a vezérlő frekvencia amplitúdó és a mért frekvencia amplitúdó aránya szerepel dB-ben (14. ábra).

14. ábra Amplitúdó menet

19


4.2.2. A fázismenet Bemenő jel amplitúdóját állandó értéken tartva fokozatosan változtatjuk a bemenő jel frekvenciáját. Figyeljük a MH munkahengerre szerelt sebességmérő jele által előállított jel frekvenciáját. A kapott frekvencia értékeket és az amplitúdó értéket feljegyezzük. Ezt a mérést a bemenőjel frekvencia értékének fokozatos emelésével több pontban is elvégezzük. Ez a mérés alapján kapjuk a frekvencia menet függvényét. Az x tengelyen a frekvencia az y tengelyen pedig a vezérlő frekvencia és a mért frekvencia késleltetése szerepel, amelyet fokban adunk meg (15. ábra).

15. ábra Fázismenet

4.2.3. Állítási idő A szelepre egységugrás bemenő jelet adunk. Ennek nagysága a szelep gyártója által előírt érték. Figyeljük MH munkahenger elmozdulását az idő függvényében. Az elmozdulás értékét a munkahengerhez csatolt útmérő segítségével kapjuk meg. Ezután ábrázoljuk az elmozdulást az idő függvényében. 20

MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPÉSZETI ÉS MECHATRONIKAI INTÉZET SZERSZÁMGÉPEK INTÉZETI TANSZÉKE A diagramból leolvasható a le- és felfutási idő, illetve a tolattyú esetleges túllendülése (16. ábra).

16. ábra Állítási idő

5. SZERVÓSZELEP VIZSGÁLÓ MUNKAHELY

5.1. Tápegység A vizsgáló berendezésbe ABHAG_400S40_A10VO71_180L4_3337_A sz. hidraulikus tápegység került beépítésre. A speciális kivitelű 250+120 literes (kettéosztott) olajtartályon található a szivattyúegység, amelybe egy teljesítményszabályzott axiáldugattyús szivattyú került beépítésre. A teljesítményszabályozó automatikusan biztosítja, hogy a kézzel beállított nyomás és térfogatáramtól függetlenül mindig csak a megfelelő olajmennyiség kerüljön a rendszerbe, ezzel is biztosítva az energiatakarékos

21

MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPÉSZETI ÉS MECHATRONIKAI INTÉZET SZERSZÁMGÉPEK INTÉZETI TANSZÉKE működést. Például amennyiben a beállított olajnyomás és térfogatáram szorzat meghaladja a teljesítményszabályozón beállított 22 kW-ot, akkor a szivattyú kibillentése automatikusan lecsökken, ezzel lecsökkentve a térfogatáramot, ill. a szükséges teljesítményt. Az állítható axiáldugattyús szivattyú közvetlen nyomóági csatlakozására került felépítésre a nyomáshatároló vezérlőblokkok. A vezérlőblokkra épített nyomáslekapcsoló szeleppel elektromos úton lehetséges a szivattyú folyadékszállítását le,- ill. rákapcsolni a rendszerre.

5.2. Olajkondícionálás

Olajszint figyelés: A kettéosztott olajtartályban két egység figyeli az olajszintet. A 250 literes (tiszta) oldalon, egy szintkapcsoló ellenőrzi az olajszintet. Amennyiben az olajszint lecsökken, 180 liternél figyelmeztető jelet ad a vezérlőszekrénynek. Amennyiben az olajszint tovább csökken (125 liter alá) akkor egy vészjelet kap az elektromos vezérlőszekrény. A 120 literes (koszos) oldalon egy olajszint távadó ellenőrzi az olajszintet. Amennyiben a tartályban levő visszcsurgó olajszint elérte a 80 litert (tiszta oldali figyelmeztető jelzés) akkor indul a szűrő-hűtő-keringető szivattyú. A programban megadott idő után kapcsol az útváltó és a keringető szivattyú áttermeli az olajat a „tiszta” oldalra. Amennyiben a „tiszta” oldalon az olajszint lecsökkent a minimumra (125 liter), leáll a főköri szivattyú és vár, hogy a keringető szivattyú a programban megadott idő után áttermelje az olajat a „tiszta” oldalra. Az olajszintek – mind a tiszta oldalon, mind a koszos oldalon – az olajszint mutatón is figyelemmel kísérhetőek. Olajhőmérséklet figyelés: Az olajhőmérsékletet a „tiszta” oldalon egy hőmérsékletkapcsoló ellenőrzi. Amennyiben a hőmérséklet kapcsolón beállított (70 °C) hőmérsékletet elérte az olajhőmérséklet, a hőkapcsoló vészjelet küld az elektromos vezérlőszekrénynek, és leállítja a főköri szivattyút. 22


Olajfűtés: A tiszta oldalra beépítésre került egy elektromos fűtőpatron. A fűtőpatron vezérlése a hőkapcsolóról történik. A szervószelepek méréséhez szükséges optimális 40 °C-os olajhőmérséklet eléréséhez a hőkapcsoló 35 °C alatt bekapcsolja az olajfűtést és 40 °C-os olajhőméréklet elérésekor pedig kikapcsolja azt. Szűrés: A rendszerbe kerülő hidraulika olaj tisztaságát 3 mikronos szűrési finomságú nyomóági szűrő biztosítja. A szűrő kijelzője mind 75 %-os, mind 100 %-os eltömődöttség elérésekor jelet küld az elektromos vezérlőszekrénynek. A visszacsurgó olaj tisztítását a mellékköri szűrő végzi. Hűtés: Az olaj hűtését a „koszos” oldalra beépített olaj-levegőhűtő végzi. Az olajlevegőhűtő optimális működése szempontjából lényeges hogy a megfelelő mennyiségű levegő áthaladjon a hűtőbordák között. Az olaj-levegőhűtő ki- és bekapcsolását a PLC program végzi, az olajszint távadó jelére.

5.3. A mérőpad kialakítása A mérőpadról az alábbi (méréstechnikai értékek) beállítása lehetséges: P - ági nyomás a nyomáshatárolóval T - ági nyomás a nyomáshatárolóval P - ági térfogatáram az áramlásszeleppel

23

MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPÉSZETI ÉS MECHATRONIKAI INTÉZET SZERSZÁMGÉPEK INTÉZETI TANSZÉKE A mérőpadról az alábbi értékek leolvasása/regisztrálása lehetséges:

P - ági nyomás

mérőpad manométeren

elektromos vezérlőszekrényen

T - ági nyomás



A - ági nyomás



B - ági nyomás



P - ági olajhőmérséklet



Mért szelep kitérítése


Mért szelep kitérítő jele


17. ábra Az elektromos vezérlőszekrény

24


18. ábra Az elektromos vezérlőszekrény kijelzője A mérendő szelep Y - ági résolajának mérése a mérőhengeren lehetséges. Amennyiben a résolajági mérés nem szükséges, az elzárócsappal átváltható a résolaj közvetlen visszafolyásra. A mérendő szelep X - ági vezérlőolajának rá- és lekapcsolása az elzárócsappal lehetséges. Amennyiben a tankági előfeszítés nem szükséges az elzárócsap nyitásával az előfeszítő szelep kikerülhető. A mérőblokkra az alábbi furatképű szelepek építhetőek fel: ISO 4401; CETOP-RP 121 H; DIN 24 340 – NG25 ISO 4401; CETOP-RP 121 H; DIN 24 340 – NG16 ISO 4401; CETOP-RP 121 H; DIN 24 340 – NG10 X és Y ággal ISO 4401; CETOP-RP 121 H; DIN 24 340 – NG10 X és Y ág nélkül ISO 4401; CETOP-RP 121 H; DIN 24 340 – NG06 Amennyiben nem a fenti furatképű hidraulikus szelep mérése szükséges, a mérőpadon kialakításra került egy P-, és egy T-ági kivezetés, ami a golyós elzárócsappal leszakaszolható. A mérőgép egyszerűsített kapcsolási rajza a 19. ábrán látható.

25


19. ábra A szelepvizsgáló munkahely kapcsolási rajza 5.4. A mérés menete 1. Ha minden indítási feltétel adott (olajszint, szűrőkijelző, stb.), a fehér, vezérlés státusz lámpa villog. A kulcsos kapcsolóval a vezérlő feszültséget bekapcsoljuk. Ekkor a fehér lámpa folyamatosan világít. 2. Ha megnyomjuk a „főszivattyú be” nyomógombot, elindul a főszivattyú hajtás csillagban, majd átvált deltába, kicsivel később (automatikusan) átvált a tehermentesítő szelep. Eddig zölden villog a „főszivattyú be” gomb, majd folyamatosan világít. 3. Állítsunk be szivattyú olajnyomást és szivattyú folyadékmennyiséget és a tankági előfeszítést a kezelőpanelen. 4. Nyomjuk meg a kezelőpanelen a „Mérés start” nyomógombot. A mérendő szelep kitérítése az „Alapjel szerkesztés” menüpont alatt beadott paraméterek szerint elindul. 5. A „Mérés állj!” nyomógomb megnyomására leáll a mérendő szelep kitérítése. 6. A „főszivattyú állj” megnyomására leáll a főszivattyú.

26


6. PARKER D1FPE01FC9NB50 KÖZVETLEN VEZÉRLÉSŰ ÚTSZELEP

20. ábra Parker D1FP útszelep A közvetlen vezérlésű NG06 (CETOP03) névleges méretű D1FP útszelep rendkívül nagy dinamikát mutat maximális áramlásnál. Először is hidraulikus tengelyek legnagyobb pozícionálási pontossága és nyomás és sebesség vezérlése miatt használják. Az új szabadalmaztatott VCD® aktuátor hajtotta D1FP eléri a szervoszelepek

frekvencia

átvitelét.

Szolenoid

vezérelt

szelepekkel

összehasonlítva D1FP-t olyan helyzetekben is lehet használni, amikor a nyomásesés eléri a 350bart. A nagy áramlási képességének köszönhetően a D1FP helyettesítheti az NG10 szelepeket is bizonyos körülmények között. Amikor nincs feszültség alatt a tolattyú meghatározott helyzetbe mozog. Minden szokványos beviteli jel használható.

A

B

P

T

21. ábra Parker D1FP jelképe

27


Műszaki jellemzők • Valódi szervoszelep dinamika (-3dB/350Hz ±5% beviteli jelnél) • Nincs áramlási határ 350 bar nyomásesésig a szelepen keresztül • Max. tartály nyomás 350 bar (külső leeresztő y porttal) • Nagy térfogatáram • Meghatározott tolattyú helyzet kikapcsolt állapotban – opcionális P-A/B-T vagy P-B/A-T vagy középső állás (átfedéses tolattyúknál) • Fedélzeti elektronika

7. A HIDRAULIKUS TÖMB TERVEZÉSE Ahhoz hogy a mérendő szelepet a mérőberendezésre fel lehessen szerelni, terveznem kellett egy úgynevezett hidraulikus tömböt, ami összeköti a szelep és a mérőműhely megfelelő csatornáit. Ugyanis a szervoszelep vizsgáló műhely nem rendelkezett a NG06/Cetop 3 méretű összekötő elemmel. Az összeköttetést úgy oldom meg, hogy egy meglévő nagyobb, NG10/Cetop 5 névleges méretű tömbre erősítek egy általam tervezett kisebb tömböt, amire a szelepet már fel lehet szerelni és megfelelő méretű és elrendezésű csatlakozó felülettel rendelkezik. A csatlakozó felület ISO 4401:2005 szabvány szerint. A szelep NG06 méretű.

28


20. ábra NG06/Cetop3

A gépen lévő tömb szerelési felülete NG10 méretű

21. ábra NG10/Cetop5

Végeredményben egy olyan tömböt kapunk, aminek egyik felülete illeszkedik a szelep csatlakozó felületére, az ezzel ellentétes oldalon pedig a mérő műhelyen lévő tömb szerelési felületére és a furatok összekötik a megfelelő csatornákat. A tervezés során Unigraphics NX 3D CAD program segítségével létrehoztam a 3D-s modellt és a rajzszerkesztő moduljával készítettem el a 2D-s tervrajzot.

29


7.1. NX 8.5 modeling 1. Először a program, modellező muduljában kihúztam egy 72 mm x 65 mm-es téglalapot 30 mm magasra. Ez adja a szeleptömb testét és ebbe fúrjuk a furatokat, amik az olaj útját határozzák meg. 2. A következő lépésben készítettem egy vázlatot, amin a menetes furatok pozícióját határoztam meg. 3. Ezt a vázlatot felhasználva létrehoztam a 10 mm mély M5-ös furatokat. 4. A következő vázlaton azoknak a furatoknak a helyét határoztam meg, amelyek a szelephez csatlakoznak. 5. Majd a vázlat szerinti elrendezésben 20 mm mély 8 mm átmérőjű furatokat hoztam létre. 6. Ezután az NG10-es csatlakozófelület furatainak az elrendezését határoztam meg egy újabb vázlaton. 7. Ezeket a 8 mm átmérőjű furatokat két lépésben hoztam létre, mert három furat 20 mm egy pedig 15 mm mély lett (22. ábra).

22. ábra NG10 csatlakozó felület furatai 30


8. A következő furat a szelep résolaját fogja elvezetni. Ennek a furatnak is először vázlaton meghatároztam a helyzetét majd 4 mm átmérőt és 20 mm mélységet állítottam be (23. ábra).

23. ábra NG6 csatlakozó felület furatai

9. Ahhoz, hogy a T-ági furatokat és a szelep résolaj kivezetését összekössük, szükség van egy kereszt irányú furatra. A furat 6 mm átmérőjű és 40 mm hosszú (24. ábra).

31


24. ábra Kereszt irányú furat létrehozása

10. Süllyesztett furatot alakítottam ki a tömb rögzítéséhez használt M6-os csavaroknak. 11. Tömítéshez O-gyűrüket használok, amelyeknek 13,5 mm átmérőjű és 1,5 mm mély süllyesztés biztosít helyet. 12. Mivel a tömb oldalán lévő furatnak csupán összekötő szerepe van, ezért azt le kell zárni. A lezárást egy hernyócsavar beragasztásával oldom meg, amihez M8-as menetet hozok létre.

32


7.2. NX 8.5 drafting

A modell elkészülése után a program, rajzoló (drafting) moduljával készítem el a 2D-s rajzot.

1. A rajzoló felületen a „Base View” paranccsal a felülnézeti képet létrehoztam. 2. A „Projected View” paranccsal az oldal és alulnézeteket. 3. A „Section View” paracsot a metszetek létrehozására használtam. 4. A nézetek és metszetek létrehozása után a „Feature Parameters” paranccsal a modellezésnél

használt

vázlat

paramétereit

felhasználva

a

program

automatikusan beméretezte a rajzot. 5. A hiányzó méretek kiegészítése és a méretháló rendezése után a rajz nyomtatható.

25. ábra Az elkészült hidraulikus tömb

33


8. ÁTFOLYÁSI KARAKTERISZTIKA MÉRÉSE Az átfolyási karakterisztika áramlást szabályzó elemeknél megmutatja, hogy a belépő és a kilépő pont állandó nyomáskülönbsége esetén a tolattyú elmozdulás hatására hogyan változik a térfogatáram.

8.1. A mérés menete A vizsgálandó szelepet a szeleptömbre csatlakoztatjuk. A rendszernyomást P ágon biztosítjuk. A nyomásszabályzón beállítható a szükséges rendszernyomás. A nyomásmérő órákon leolvashatjuk az aktuális nyomás értékeket. A visszatérő ágba pedig be van építve egy áramlásmérő, mellyel a folyadék mennyiséget ellenőrizhetjük. Térfogatáram-feszültség jelleggörbe Beállítjuk a maximális nyomást a nyomásszabályozón. Az ’A’ mágnest maximális feszültséggel vezéreljük. Δp beállítása: a térfogatáram szabályozót kitekerjük, majd csökkentjük a térfogatáramot figyelve a nyomásmérő órákat, amíg Δp=PP-PA (bar) ill. Δp=PP-PB (bar) attól függően, hogy az olaj melyik irányba áramlik. A vezérlő feszültséget egyenlő értékű egységekkel csökkentve megismételjük a mérést, amíg a ’B’ mágnes maximális vezérelt értékéhez nem jutunk. Rögzítjük minden pontban a feszültség és a térfogatáram értékeket. A kapott értékeket diagramban ábrázolva megkapjuk a szelep átfolyási karakterisztikáját.

8.2. A mérés előkészületei A méréseket a 26. ábrán látható mérőműhelyen végeztem el. A gép a Szerszámgépek tanszék műhelycsarnokában található.

34


26. ábra Arányos szelepvizsgáló műhely.

A szelepet a tervezett és legyártott hidraulikus tömb segítségével a gépre erősítettem (27. ábra).

27. ábra A mérendő szelep a tömbre erősítve. Miután a szelepet a tömbre erősítettük biztosítani kell a mágnes gerjesztéséhez szükséges áramot. Mivel a gépen nem volt ilyen méretű csatlakozó így nem tudjuk közvetlenül vezérelni a szelep mágnesét ezért egy külső egységet alkalmazunk (28. ábra).

35


28. ábra A méréshez használt műszerek: Felül a mágnes gerjesztéséhez szükséges műszerek. Alul a feszültségmérő.

Mivel a szelep mágnesének a gerjesztése külső egységről történik a gerjesztő feszültséghez is külön mérőműszer szükséges. A gerjesztő feszültséget a 28. ábrán látható voltmérővel mérjük.

9. MÉRÉSI EREDMÉNYEK Az átfolyási karakterisztikát Δp = 10, 20, 40 és 60 bar nyomásesésen mértem. A feljegyzett mérési eredményeket Excel táblázatban rögzítettem és diagramot készítettem belőlük.

36

MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPÉSZETI ÉS MECHATRONIKAI INTÉZET SZERSZÁMGÉPEK INTÉZETI TANSZÉKE A mérési eredmények alapján a diagramok a következők:

Δp=10 bar Q [dm3/min]

25 20

Δp=10

15 10 5 -15

-13

-11

-9

-7

-5

-3

U [V]

0 -1 -5

1

3

5

7

9

11

13

15

-10 -15 -20

29. ábra Átfolyási karakterisztika ∆p=10 báron.

Δp=20 bar 25 20

Δp=20

15 10 5 -15

-13

-11

-9

-7

-5

-3

0 -1 -5

1

3

5

7

-10 -15 -20 -25


37

9

11

13

15


Δp=40 bar 40 30

Δp=40

20 10 -15

-13

-11

-9

-7

-5

-3

0 -1 -10

1

3

5

7

9

11

13

15

-20 -30 -40


Δp=60 bar 50 40

Δp=60

30 20 10 -15

-13

-11

-9

-7

-5

0 -3 -1 -10

1

3

5

7

-20 -30 -40


38

9

11

13

15


Öszesített diagram 50

Δp=10

40

Δp=20

30

Δp=40 Δp=60

20 10

-15

-13

-11

-9

-7

-5

-3

0 -1 -10

1

3

5

7

9

11

13

15

-20 -30 -40

33. ábra Átfolyási karakterisztika összesítve egy diagramban.

Azért volt szükség ezeknek a diagramoknak a felvételére mivel ennek a szelepnek az átfolyási karakterisztikáit a gyártó nem adta meg a katalógusban. Ezekre a diagramokra nagy szükség van, mert sokat mondanak a szelep viselkedéséről különböző nyomáseséseken. Segít meghatározni milyen szelepre van szükség illetve, hogy adott szelep alkalmas-e arra a feladatra ahová be szeretnénk építeni.

39


10. ÖSSZEFOGLALÁS A feladat során megismerkedtem az arányos mágnessel működtetett hidraulikus elemekkel és azok statikus és dinamikus jellemzőivel. Foglalkoztam az arányos mágnessel működtetett útváltókkal és azon belül a közvetlen vezérlésű és az elővezérelt útszeleppel. Bemutattam az arányos mágnessel működtetett útváltók statikus és dinamikus jellemzőinek mérésére alkalmas módszereket. Megismertem és bemutattam a Szerszámgépek tanszéken található szervószelep vizsgáló műhelyet. Ismertettem a Parker D1FE típusú közvetlen vezérlésű útszelepet. A szelep műhelyre való erősítéséhez szükség volt egy összekötő elemre, mivel a gépen nem volt a szelep méretének megfelelő csatlakozó felület. Ezért terveztem egy hidraulikus tömböt, aminek feladata a szelep és a gép csatornáinak összeköttetése. A tömb tervezéséhez Unigraphics NX 8.5 tervezőprogramot használtam segítségül, aminek a modellező moduljával 3D-s modellt készítettem majd a rajzoló moduljával műhelyrajzot készítettem. Ez a tömb a tanszék műhelyében lett legyártva. A szelepet a gépre erősítettem, majd az ismertetett módszerrel elvégeztem a méréseket. A mérési eredmények a szelep átfolyási karakterisztikájának görbéit adták különböző nyomáseséseken. Következő lépés lehetne a szelep további statikus karakterisztikáinak mérése és folytatni lehet a dinamikus karakterisztikáinak felvételével, az ismertetett módszerek alapján, hogy teljes képet kapjunk a szelep viselkedéséről.

40


11. FELHASZNÁLT IRODALOM

[1.] Dr. Barna Balázs (2010). Arányos mágnessel működtetett útváltó. Oktatási segédlet. Miskolc-Egyetmváros. [2.] Parker HY11-3500/UK. (2011). Katalógus. [3.] Rexroth Bosch Szervószelep vizsgáló műhely. (2011). Üzemeltetési dokumentáció. [4.] Vitéz György (2010). Arányos szelep vizsgáló állomás tervezése. [5.] Kása Erika (2013). Szervoszelep vizsgáló próbapadhoz mérésadatgyűjtő rendszer illesztése

41

Mellékletek

MÉRÉSI EREDMÉNYEK U [V] Δp=10 bar

Δp=20 bar

Q [l/perc]

P A [bar]

P B [bar]

P T [bar]

T [°C]

15

-13,93

11

10

20

31,1

13

-11,1

11

10

20

31,2

11

-8,91

10

9

19

31,5

9

-7,164

11

10

20

31,5

7

-5,148

11

10

20

33,3

5

-2,862

10

8

18

32,9

-5

3,15

11

10

21

32,5

-7

5,544

12

11

22

31,6

-9

7,938

13

11

23

30,7

-11

9,918

12

10

22

30,4

-13

13,35

13

11

23

30

-15

19,66

14

12

24

29

15

-19,96

20

19

40

31,5

13

-15,87

20

19

40

32,2

11

-12,96

20

19

40

32,8

9

-10,09

20

19

40

33

7

-7,236

19

18

39

33,9

5

-4,266

18

17

38

34,6

-5

4,428

18

17

37

35

-7

7,254

19

17

37

34,6

-9

9,918

18

16

36

34,6

-11

13,33

20

18

38

34,2

-13

17,3

20

17

37

34,2

-15

22,53

20

17

37

34,5

U [V] Δp=40 bar

Δp=60 bar

Q [l/perc]

P A [bar]

P B [bar]

P T [bar]

T [°C]

15

-28

36

35

76

40,7

13

-22,15

36

35

76

40,4

11

-18,14

36

35

76

40

9

-14

36

34

76

39,8

7

-10

34

33

74

39,7

5

-5,8

30

28

70

40

-5

5,7

31

28

68

39,3

-7

10

35

32

72

40,1

-9

14,2

36

33

73

39,7

-11

18,5

36

33

73

38,9

-13

24,5

37

33

73

38

-15

32,3

38

34

74

36,7

15

-33,3

52

53

112

28

13

-26,3

52

52

112

30

11

-21,5

52

52

112

31

9

-16,9

52

51

112

31,7

7

-12

50

49

110

34

5

-6,966

43

42

103

34,4

-5

7,1

45

43

103

34,7

-7

12,4

51

48

108

35,1

-9

17,5

52

49

109

36,3

-11

22,9

52

49

109

37

-13

30,1

53

49

109

37,8

-15

39,8

55

51

111

39,8

Parker D1FP sorozat műszaki adatai Általános Modell

Közvetlen vezérlésű arányos DC szelep

Működtetés

VCD® aktuátor

Méret

NG06/CETOP03/NFPA D03

Szerelési felület

DIN 24340 / ISO 4401 / CETOP RP121 / NFPA

Szerelési helyzet

bármilyen

Környezeti hőmérséklet

[°C]

-20...+50

MTTFD érték

[év]

75

Tömeg

[kg]

5.0

Rezgés ellenállás

[g]

10 Szinusz 5...2000 Hz acc. IEC 68-2-6 30 Random noise 20...2000 Hz acc. IEC 68-2-36 15 Shock acc. IEC 68-2-27

Hidraulika Max. működő nyomás

[bar]

P, A, B ágon 350

[bar]

T ágon max. 35, Y ágon max. 35

Munkafolyadék

Hidraulika olaj DIN 51524...535 szerint, igény szerint egyéb

Folyadék hőmérséklet

[°C]

-20...+60

Megengedett viszkozitás

[cSt]/[mm2/s]

20...380

ajánlott

[cSt]/[mm2/s]

30...80

Szűrés

ISO 4406 (1999) 18/16/13 (meet NAS 1638: 7)

Névleges folyadékáram

[l/perc]

3 / 6 / 12 / 16 / 25 / 40

Maximum folyadékáram

[l/perc]

90 (Δp=350 bar két vezérlőélen)

Résveszteség 100 bar-on

[ml/perc]

Δp=35bar vezérlő élenként

<400 (átfedés nélküli tolattyú); <50 (átfedéses tolattyú)

Statikus / Dinamikus Állítási idő 100 %-os lépésnél

[ms]

<3.5

Frekvencia átvitel (±5%-os jel)

[Hz]

350 (amplitúdó arány -3dB), 350 (fázis késés -90°)

Hiszterézis

[%]

<0.05

Érzékenység

[%]

<0.03

Hőmérsékleti drift

[%/K]

<0.025

Elektromos jellemzők Kitöltési tényező

[%]

Védelmi osztály

100 IP65 összhangban az EN 60529-cel (helyesen felszerelt csatlakozókkal)

Tápfeszültség/ripple

[V]

DC 22...30, ripple <5% eff., surge free

Max. áram felvétel

[A]

3.5

Biztosítási áram

[A]

4.0 közepes késés

Feszültség

[V]

10...0...-10, ripple <0.01% eff., surge free, 0...+10V P->A

Ellenállás

[kOhm]

Bemenő jel

Áram

[mA]

Ellenállás

[Ohm]

Áram

[mA]

100 20...0...-20, ripple <0.01% eff., surge free, 0...+20mA P->A 250 4...12...20, ripple <0.01% eff., surge free, 12...20mA P->A <3.6 mA = disable, >3.8 mA = NAMUR NE43 szerint

Ellenállás

[Ohm]

250

Differential input max. Code 0

[V]

Code 5

[V]

30 for terminal 4 and 5 against PE (terminal W )

Code 7

[V]

30 for terminal D and E against PE (terminal G)

Engedélyező jel (csak code 5/7)

[V]

5...30, Ri = 9 kOhm

Diagnosztikai jel

[V]

+10...0...-10 / +Ub, rated max. 5mA

EMC

30 for terminal D and E against PE (terminal G)

EN 61000-6-2, EN 61000-6-4

Elektromos csatlakozók

Code 0/7 Code 5

6 + PE acc. EN 175201-804 11 + PE acc. EN 175201-804

Vezeték min.

Max. vezeték hossz

Code 0/7

[mm²]

7x1.0 (AWG 18) overall braid shield

Code 5

[mm²]

8x1.0 (AWG 18) overall braid shield

[m]

50

Parker D1FP sorozat karakterisztikus görbéi Áramlás görbék Δp = 35 bar mérő élenként Tolattyú típus E01/E50 100%=Q N

50%

0% -100% Nyomás erősítés

0%

Vezérlő jel 100%

Frekvencia átvitel ±5% vezérlő jel ±90% vezérlő jel

MISKOLCI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR

Recommend Documents