Uredništvo


Univerza v Ljubljani
Fakulteta za strojništvo Uredništvo revije VENTIL

Aškerčeva 6, POB 394, 1000 Ljubljana

T: 01 47 71 704
F: 01 25 18 567 
    01 4771-772
E-mail: ventil@fs.uni-lj.si

Revijo sofinancira Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije (ARRS)

Znanstveni in strokovni članki

 
<< < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 > >>
 

Raziskave energetske učinkovitosti hidravlične stiskalnice za globoki vlek na osnovi numeričnih simulacij

 
Harald Lohse. research assistant, Prof. Dr.-Ing. Jürgen Weber; both Institute of Fluid Power, TU Dresden. Dresden, Germany
 
Razširjeni povzetek

Hidravlične stiskalnice se široko uporabljajo za izvedbo globokega vleka pri industrijskem preoblikovanju pločevin. Manjši izdelovalci globoko vlečenih izdelkov iz pločevine ter dobavitelji za avtomobilsko industrijo cenijo uporabo hidravličnih stiskalnic zaradi njihove visoke fleksibilnosti. Energetska učinkovitost sodobnih hidravličnih stiskalnic pa je zaradi pomanjkanja raziskav na tem področju skoraj nepoznana. Glavni cilj tega prispevka je zapolniti vrzel na tem področju z analizo stanja z vidika energetske učinkovitosti in generiranja novih znanj. To pa v nadaljevanju lahko vodi k izboljšavam izkoristkov hidravlične stiskalnice za globoki vlek pločevine. Prispevek se osredotoča predvsem na numerične simulacije delovnih parametrov hidravlične stiskalnice.

Slika 1 prikazuje tri hidravlične stiskalnice za globoki vlek, prva je 6300 kN iz proizvodne linije, druga 1600 kN in tretja 2500 kN sta eksperimentalni stiskalnici z inštituta avtorjev prispevka. Na drugi in tretji stiskalnici so bile izvedene meritve in kasneje izdelan numerični preračun delovanja. V tabeli 1 so prikazani tehnični podatki za omenjene tri hidravlične stiskalnice. Slika 2 predstavlja poenostavljeno hidravlično shemo in legendo za eksperimentalno stiskalnico z največjo možno silo 1600 kN. Na sliki 3 sta prikazana fotografija orodja in izdelka (levo zgoraj) ter rezultat meritev med globokim vlekom (levo spodaj). Na desnem delu slike 3 so prikazani orodje in izdelek (desno zgoraj) ter rezultat meritev (desno spodaj) med postopkom rezanja pločevine. Slika 4 prikazuje diagram energijskega toka za eksperimentalno hidravlično stiskalnico 1600 kN. Tridimenzionalni model in numerično izračunane deformacije ogrodja in pomičnega dela stiskalnice so prikazani na sliki 5. Volumetrične in mehansko-hidravlične izgube hidravlične črpalke s spremenljivo iztisnino za pomik orodja stiskalnice so prikazane na sliki 6. Sliki 7 in 8 prikazujeta primerjavo med rezultati meritev in numeričnih simulacij na hidravlični stiskalnici. Upoštevane so vse glavne operacije v procesu preoblikovanja pločevine. Rezultati numeričnih preračunov pri podrobni študiji delovanja hidravlične stiskalnice so prikazani na sliki 9.

Avtorja prispevka ugotavljata, da je mogoče na podlagi predstavljene numerične analize napovedati, kakšna bo energetska učinkovitost hidravlične stiskalnice in s tem posredno vplivati na izboljšave.

doc. dr. Franc Majdič, univ. dipl. inž.
Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo
 
Ključne besede: hidravlična stiskalnica, energetska učinkovitost
 
pdfRaziskave energetske učinkovitosti hidravlične stiskalnice za globoki vlek na osnovi numeričnih simulacij (.pdf 1.6MB)
 

 

Proporcionalni ventili z vgrajeno elektroniko

 
Peter Robson,  SUN Hydraulics Coventry, England; Dr.-Ing Bernd Zähe, SUN Hydraulik Erkelenz, Germany
 
Razširjeni povzetek

Prispevek obravnava elektrohidravlične proporcionalne ventile za vgradnjo (z navojem), ki krmilijo tlak oziroma tok v odprtih in zaprtih krmilnih zankah. Ventili so  krmiljeni z elektromagnetno tuljavo, ki ima vgrajeno elektroniko. V primerjavi z drugimi konvencionalnimi izvedbami ima ventil infrardeči vmesnik med elektroniko in ročno programirno napravo, ki jo programer uporablja za postavljanje parametrov elektronskega krmilja. Programer lahko enostavno in varno nadzoruje delovne točke oziroma ukaze in dejanske vrednosti ojačevalnika. V prispevku so predstavljene komponente proporcionalnega krmilja ter nekatera izbrana krmilna vezja.   

Ventili z navojem za vgradnjo so še vedno obravnavani kot enostavni ventili  za mobilno hidravliko. Nekateri ventili pa so primerni tako za mobilno kot industrijsko uporabo in lahko uspešno delujejo v sistemih pri tlaku do 350 bar. Ventili z navojem danes nimajo samo enostavne hidravlične funkcije, ampak se lahko uporabljajo tudi kot proporcionalni ventili za krmiljenje tlaka in toka. Slabosti analognih in tudi digitalnih ojačevalnikov je SUN izboljšal z novim digitalnim ojačevalnikom, ki je vgrajen v okrov tuljave in ga je mogoče programirati in nadzorovati preko ročne programirne naprave.

Razlikovati je treba med infrardečim vmesnikom za programiranje in nadzor ter električnim vmesnikom za oskrbo z energijo in ukaznimi signali. Ukazni signali so še vedno vodeni z električnim kablom s 4–20 mA oziroma 0–10 V, tako da umazanija in infrardeča povezava ne vplivata na delovanje ventila. Infrardeči vmesnik se uporablja le za programiranje ojačevalnika z ročno programirno napravo ali s prenosnim računalnikom. Povezava med tuljavo in ojačevalnikom preprečuje nepotrebne stične točke med ojačevalnikom in tuljavo, ki bi lahko povzročale probleme v različnih konstrukcijah.

Komponente proporcionalnega krmilja ventila  so (slika 1): 
  • Ročna enota za programiranje z napajalno baterijo je v osnovi terminal, ki ima digitalni prikazovalnik in samo pet tipk. Dve imata puščice za premikanje navzgor  oziroma navzdol in se lahko uporabita za izbiro 8 različnih nastavljivih parametrov in štiri dejanske vrednosti. Nastavljivi parametri so na primer: frekvenca nihanja, strmina vrednosti za dviganje in padanje ukazne vrednosti, način, ki določi, če je nek signal zahtevan ali ne, ter drugi parametri.  Določi se lahko vrednost minimalnega in maksimalnega ukaznega signala k minimalni in maksimalni izhodni napetosti. Lahko se na primer določi, da so ukazni signali pod vrednostjo minimum enaki nič in signali nad vrednostjo maksimum enaki maksimalni izhodni napetosti.  S programirno napravo ni mogoče spreminjati ukaznih signalov, lahko se le prikažejo (napetosti med 0 in 10 V oziroma tok od 4 do 20 mA), dejanske trenutne napetosti v tuljavi, dejanske napajalne napetosti ter signala stanja.
  • Kabel z infrardečim vmesnikom ima na eni strani serijski ali USB-vmesnik, na strani ojačevalnika pa sta dva infrardeča vmesnika, eden za branje in drugi za pisanje. Kabel je dolg okrog 2 m. V tuljavo z vgrajeno elektroniko ga je mogoče vstaviti brez nevarnosti, da bi se povzročili nezaželeni premiki, vstavljanje ne prekine delovanja hidravlike na stroju.
  • Tuljava z vgrajeno elektroniko je tretja komponenta in je sestavljena iz tuljave, elektronike ter okrova s priključki (slika 2). Dve diodi na okrovu jasno pokažeta  stanje osnovnih funkcij (stanje, napajanje), več podrobnih informacij pa se ugotavlja preko ročne programirne enote. Prednost vgrajene elektronike je zaščita proti vlagi. S konektorjem DT 04-6P je zaščita  IP 69K. Okrov  je varjen z ultrazvokom in napolnjen s poliuretanom. Ker je sistem modularen,  je mogoče kombinirati različne tuljave (12 V ali 24 V) z različnimi ojačevalniki ter različnimi okrovi s priključki. Vgrajen ojačevalnik je varovan tudi proti mehanskim sunkom, toploti in vlagi. V programu je tudi verzija z varčevanjem  tuljave pri krmiljenju vklopno-izklopnih ventilov. Ojačevalnik najprej pošlje velik tok skozi tuljavo, tako da ventil deluje varno in zanesljivo in premaguje tokovne sile in velike razlike tlakov. Po nekaj sto milisekundah ojačevalnik zmanjša tok. Ko je ventil popolnoma odprt, zadošča že majhna sila, da drži ventil v danem položaju. Varčevalnik tuljave podaljša življenjsko dobo potnih ventilov.

Ista proporcionalna tuljava se lahko uporabi pri različnih izvedbah ventilov, tako za  neposredno delujoč krmilnik toka do 28 l/min, neposredno delujoč krmilnik tlaka do 20 l/min ter 85 bar ali pa za predkrmilne – pilotne tlačne – varnostne ventile za toke 2 l/min in tlake do 350 bar.  Sam pilotni tlačni varnostni ventil se lahko uporabi z več različnimi glavnimi  enotami, kot na primer proporcionalni tlačni varnostni ventil, proporcionalni ventil z razbremenitvijo, proporcionalni zaporednostni ventil, proporcionalni zmanjševalnik – reducirni ventil, trismerni proporcionalni regulator tlaka in podobno.

Na sliki  3 je prikazan neposredno delujoč tlačni ventil za tlake do 85 bar in nominalni tok 20 l/min.  Fluid teče v smeri od priključka 2 k priključku 1. Tlak olja, ki deluje na čelno stran ventila, je v ravnotežju s silo v tuljavi.  Značilne krivulje poteka tlaka pri neposrednem proporcionalnem krmilniku tlaka  so prikazane na sliki 4. Tlak narašča glede na povečanje krmilnega signala pri različnih ročnih nastavitvah. Proporcionalni ventil lahko regulira tlake med dva in 18 bar. Ročna prilagoditev z nastavitvijo sile vzmeti potisne to območje višje, tako da je še tudi pri tlaku 32 in 48 resolucija dovolj dobra. Ročna nastavitev je uporabna tudi pri izpadu električnega napajanja. 

Za večje toke in višje tlake se uporabljajo  tlačni ventili s predkrmilnimi – pilotnimi ventili. Tako lahko proporcionalni varnostni s pilotnim ventilom v glavni stopnji pa pretoke med 60 do 320 l/min.

Na sliki 6 je prikazano krmilno vezje, kjer normalno zaprt regulator tlaka (slika 5 a) uporablja tlačno kompenziran krmilnik toka in proporcionalni pilotni razbremenilni ventil. Krmilje daje regulator tlaka z dobrim dušenjem, ker je ventil sam dobro dušen in pilotni tlak uporablja napajalni tlak kot vir in ne krmiljeni tlak. V tem krmilju normalno zaprt regulator tlaka pomaga pri izogibanju prenihanja tlaka, ko direktni ventil poveže tlak ventila z napajalnim tlakom.

Za regulacijo toka se uporabljajo iste proporcionalne tuljave. Neposredno delujoči proporcionalni tokovni ventili so primerni za tokove do 28 l/min  (slika 7).  Pri teh ventilih proporcionalna tuljava deluje neposredno na krmilni element oziroma magnetna sila je v ravnotežju s silo vzmeti, deformacija vzmeti je premo sorazmerna s tokom skozi ventil. Lekaža je minimalna zaradi dovolj velikega prekritja krmilnega elementa ter puše.  Slabost je le v tem, da ventil ne odpre pretoka, dokler elektromagnetna sila ne doseže 30 odstotkov nominalne vrednosti.
 
Ko teče olja v smeri od priključka 1 do priključka 2 (s čelne strani k stranskemu priključku) nastopijo sile, ki imajo tendenco zapiranja ventila, to je še posebno opazno pri veliki tlačni razliki. Diagrami na sliki 8 kako dobro proporcionalni krmilnik toka kompenzira razliko tlakov. Diagrami kažejo poteke krivulj treh normalno zaprtih krmilnikov toka z nominalnim tokom 7, 14 in 28 l/min pri različnih ukaznih vrednostih. V začetku tok narašča z večanjem tlačne razlike, vendar pri zelo visokih tlačnih razlikah so tokovne sile tako velike, da je ventil prekompenziran in tok skozi ventil prične padati  tlačno razliko.

Z uporabo dvosmernega kompenzatorja tlaka je mogoče karakteristiko proporcionalnih krmilnikov toka bistveno izboljšati (slika 9). Prikazane rezultati meritev kažejo da je, ob uporabi 12 bar kompenzatorja, tok skozi ventil enak tudi pri večjih razlikah tlakov. Pomembno je, da je kompenzator ustreznih dimenzij, kar zahteva natančno dimenzioniranje.

Povzeti je mogoče, da so ventili zanesljivi  in da je vgrajena elektronika primerna rešitev za krmiljenje proporcionalnih tlačnih in tokovnih ventilov. Prednosti ventilov so v enostavnem programiranju in povezavi z ročno programirno napravo.

Izr. prof. dr. Dragica Noe,
Uredništvo revije Ventil
 
 
pdfProporcionalni ventili z vgrajeno elektroniko (.pdf 851KB)
 

 

Optimizacija periodične razvrstitve procesov pri robotski manipulaciji

 
Dr. Tomaž Koritnik, univ. dipl. inž., Darko Koritnik, univ. dipl. inž., oba DAX, d. o. o., Trbovlje
 
Izvleček: Optimizacija urnika, v mednarodni literaturi opisana kot problem Job-Shop, je aritmetično izjemno zahteven problem, ki spada v skupino NP-kompleksnih problemov, kjer časovna zahtevnost glede na število izdelkov in strojev v procesu narašča eksponencialno. Že pri manj obsežnih procesih, npr. 6 izdelkov na 6 strojih, eksaktni postopki zaradi časovne potratnosti odpovedo. Za razvrščanje opravil v obsežnejših procesih so uporabni le aproksimativni postopki, ki pa ne zagotavljajo optimalnosti. Prispevek prikazuje optimizacijo konkretne robotske celice, kjer sta zaradi nenehnega ponavljanja istega procesa za uspešno optimizacijo ključni prekrivanje in periodičnost. Izvedljivost urnika in veljavnost predvidenih taktnih časov smo pred izvedbo robotske celice preverili tudi s simulacijo, ki je pokazala, da je glede na konfiguracijo procesa urnik optimalen.
 
Ključne besede: urnik, optimizacija, industrijski procesi, robotska manipulacija
 
pdfOptimizacija periodične razvrstitve procesov pri robotski manipulaciji (.pdf 0.9MB)
 

 

PLC/PAC/PC – krmiljenje zvezno delujočega elektrohidravličnega sistema

 
Associate Professor, Ph.D. Željko Šitum, Mihael Lobrović, Univ.Bacc.Ing.Mech, University of Zagreb, Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture
 
Razširjeni povzetek

Izbira primernega krmilnega sistema ima pomembno vlogo v procesu projektiranja novega elektrohidravličnega pogona. Dandanes imajo končni uporabniki veliko možnosti izbire med različnimi krmilnimi sistemi, kar pa lahko povzroča zmedo. Danes najbolj uporabljani krmilni sistemi so programabilni logični krmilnik (PLC), industrijski računalnik (PC-DAQ) in programabilni samodejni krmilnik (PAC). V prispevku so prikazane vse tri možnosti krmiljenja na primeru regulacije pozicije elektrohidravličnega zvezno delujočega linearnega pogona. Eksperimentalni sistem vsebuje glavni hidravlični valj, krmiljen z uporabo proporcionalnega potnega ventila, in obremenitveni hidravlični valj, preko katerega se ustvarja reakcijska sila s pomočjo tlačnega ventila.

Slika 1 prikazuje funkcijsko shemo in fotografijo hidravličnega preizkuševališča, na katerem so bili preizkušeni trije različni krmilni sistemi.

Slika 2 predstavlja osnovni blokovni diagram za hidravlično regulacijo pozicije bremena.

Slika 3 prikazuje način regulacije pozicije z uporabo programabilnega logičnega krmilnika (PLC) in rezultat meritev.

Slika 4 prikazuje način regulacije pozicije z uporabo industrijskega računalnika (PC-DAQ) in rezultat meritev.

Slika 5 prikazuje način regulacije pozicije z uporabo programabilnega samodejnega krmilnika (PAC) in rezultat meritev.

Programabilni logični krmilnik (PLC) je primeren za manj zahtevne aplikacije kot osnovni krmilni element za groba industrijska okolja. Sodobni PLC-krmilniki omogočajo povezavo z osebnimi računalniki, komunikacijo Ethernet in samodiagnostična orodja. Vse to močno povečuje njihovo zmogljivost, uporabnost in dostopnost. Krmilna sistema PC-DAQ in PAC pa omogočata številne krmilno-nadzorne funkcije in druga orodja, ki so danes potrebna v moderni industriji, seveda za višjo ceno.
 
Ključne besede: elektrohidravlični sistem, krmilnik, PLC, PC-DAQ, PAC, regulacija pozicije
 
pdfPLC/PAC/PC – krmiljenje zvezno delujočega elektrohidravličnega sistema (.pdf 1.4MB)
 

 

Optimiranje zalog polizdelkov za hladilnike preko računalniškega modela in simulacije diskretnih dogodkov

 
Dr. Mihael Debevec, univ. dipl. inž., Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo
Gregor Črep, dipl. inž., Gorenje, d. d., Velenje
 
Izvleček: Podjetje Gorenje, d. d., je eden od večjih proizvajalcev hladilnikov. Proizvodne linije med drugim obsegajo lakirno linijo za lakiranje surovih izdelkov in vmesna skladišča gotovih lakiranih izdelkov, ki morajo zagotavljati dovolj velike kapacitete za obstoječi obseg proizvodnje in predmontažo. Gotovi lakirani izdelki se vgrajujejo na linijah predmontaže, za katere velja, da morajo delovati brez zaustavitev.

Podjetje načrtuje selitev proizvodnje hladilnikov na novo lokacijo, kjer se bo kapaciteta vmesnih skladišč gotovih lakiranih izdelkov zmanjšala za približno 6,5-krat. Manjša kapaciteta načrtovanih vmesnih skladišč za načrtovalce proizvodnega procesa pomeni izredno natančno planiranje procesa lakiranja, da so zagotovljeni vsi potrebni gotovi lakirani izdelki na linijah predmontaže ohišij in vrat v ustreznih količinah in ob upoštevanju minimalnih kritičnih zalog v primeru zastojev lakirnice. Iz tega razloga se je podjetje povezalo z laboratorijem LASIM na Fakulteti za strojništvo v Ljubljani. V okviru raziskovalnega dela je bil izdelan računalniški model proizvodnega procesa lakiranja in predmontaže, ki preko izvajanja simulacije omogoča zasledovanje in sprotno spremljanje aktualnega stanja gotovih lakiranih izdelkov v vmesnih skladiščih glede na postavljeni proizvodni plan lakiranja.
 
Ključne besede: simulacija diskretnih dogodkov, modeliranje, optimizacija, proizvodni proces, velikoserijska proizvodnja
 
pdfOptimiranje zalog polizdelkov za hladilnike preko računalniškega modela in simulacije diskretnih dogodkov (.pdf 1.2MB)
 

 

Vpliv kombinacije toplotne obdelave, podhlajevanja in nitriranja na tribološke in nosilne lastnosti hitroreznega jekla

 
Izr. prof. dr. Bojan Podgornik, univ. dipl. inž., prof. dr.  Vojteh Leskovšek, univ. dipl. inž.; oba Inštitut za kovinske materiale in tehnologije, Ljubljana
Jure Jerina, univ. dipl. inž., Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo
 
Izvleček: Preoblikovalna orodja so pri delovanju istočasno izpostavljena mehanskim, termičnim, kemijskim in tribološkim obremenitvam. Tako kompleksni kontaktni pogoji zahtevajo zelo specifične mehanske, še posebej pa tribološke lastnosti kontaktnih površin. Materiali za preoblikovalna orodja morajo tako izpolnjevati najrazličnejše zahteve, ki pa niso vedno istočasno dosegljive, kot je primer visoke trdote in žilavosti, odpornosti na abrazijsko in adhezijsko obrabo itd. Cilj predstavljenega dela je bil raziskati vpliv kombinacije vakuumske toplotne obdelave, podhlajevanja in nitriranja površine na lastnosti PM hitroreznega jekla, tako s stališča obrabne odpornosti, odpornosti na prenos preoblikovanega materiala in povečanja nosilnosti v primeru nanosa PACVD-prevleke. Rezultati kažejo, da podhlajevanje prispeva k izboljšanju abrazijske in adhezijske obrabne odpornosti hitroreznega jekla, ima pa negativen vpliv na nosilnost, ki se s povečanjem temperature avstenitizacije in v kombinaciji z nitriranjem stopnjuje.
 
Ključne besede: podhlajevanje, nitriranje, nosilnost, obraba, trenje
 
pdfVpliv kombinacije toplotne obdelave, podhlajevanja in nitriranja na tribološke in nosilne lastnosti hitroreznega jekla (.pdf 849KB)
 

 

Raziskava trajnosti in vzdržljivosti hidravličnega valja

 
Dr. Franc Majdič, univ. dipl. inž., Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo
Maks Plesec, MAPRO, d. o. o., Žiri
 
Povzetek: Proizvajalci mobilno-hidravličnih naprav zahtevajo od svojih dobaviteljev preverjene izdelke. V primeru hidravličnih valjev so te zahteve zelo ostre, ko gre za uporabo v mobilni hidravliki. Prispevek prikazuje zahteve glede trajnosti in vzdržljivosti hidravličnega valja svetovno uveljavljenega proizvajalca strojev s področja mobilne hidravlike, preizkušani hidravlični valj in uporabljena tesnila, preizkuševališče ter rezultate preizkušanj. Čeprav na tem področju obstaja več standardov, se ti v praksi vedno ne uporabljajo. Standardi namreč predpisujejo področja testiranja, ki pa se velikokrat razlikujejo od dejanskih razmer pri uporabi posameznih hidravličnih valjev. Rezultati prvega testa kažejo na nujnost uporabe poli-tetraflor-etilenskih tesnil in nizke reže med batom in cevjo hidravličnega valja. Rezultati drugega visokotlačnega testa nam povedo, da je potrebno paziti pri zasnovi bata v povezavi z zareznim učinkom. Tretji in četrti test vzdržljivosti navojnih zvez in celotne nosilne konstrukcije hidravličnega valja sta že s prvim poskusom zadovoljila zahtevam naročnika. Rezultati izvedenih testov hidravličnega valja kažejo na to, da je za uporabo hidravličnih valjev v mobilni hidravliki potrebno te skrbno zasnovati in izdelati. Vsaka napaka oz. odstopanje pomeni okvaro, drage zastoje ter reklamacije.
 
Ključne besede: diferencialni hidravlični valj, konstrukcija, mineralno hidravlično olje, tesnila, preizkuševališče, puščanje, deformacija
 
pdfRaziskava trajnosti in vzdržljivosti hidravličnega valja (.pdf 2.0MB)
 

 

Pregled razvoja magnetnega hlajenja na fakulteti za strojništvo (UL)

 
Dr. Jaka Tušek, univ. dipl. inž.,
dr. Samo Zupan, univ. dipl. inž.,
dr. Alen Šarlah, univ. dipl. inž.,
Aleksander Novak, dipl. inž.,
Urban Tomc, univ. dipl. inž.,
doc. dr. Andrej Kitanovski, univ. dipl. inž.,
prof. dr. Ivan Prebil, univ. dipl. inž.,
prof. dr. Alojz Poredoš, univdipl. inž.; vsi Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo
 
Izvleček: Prispevek opisuje pregled razvoja tehnologije magnetnega hlajenja na Fakulteti za strojništvo (UL) v zadnjih šestih letih (2006–2012). Kot uvod v obravnavano tematiko so najprej predstavljene osnove magnetnega hlajenja in pregled stanja na obravnavanem področju. Drugi del prispevka opisuje razvoj rotirajočega prototipa magnetnega hladilnika, razvitega na Fakulteti za strojništvo. Opisani so osnovni principi delovanja, analiza strukture za ustvarjanje magnetnega polja ter nekatere konstrukcijske težave, ki otežujejo učinkovito delovanje. V tretjem delu prispevka je opisana razvita in izdelana eksperimentalna proga za testiranje aktivnih magnetnih regeneratorjev (AMR) kot osnovnega elementa magnetnega hladilnika. Ugotovljen je bil izjemen vpliv geometrije AMR-ja na delovanje magnetnega hladilnika. Nadalje je opisana inovativna metoda za izdelavo AMR-ja, ki temelji na tehnologiji laserskega varjenja. V zaključnem delu je predstavljeno nadaljnje delo na tem področju, ki med drugim zajema alternativno rešitev za hitrejši prenos toplote v AMR-ju z uporabo toplotnih diod.
 
Ključne besede: magnetno hlajenje, magnetokalorični učinek, aktivni magnetni regenerator, magnetno polje
 
pdfPregled razvoja magnetnega hlajenja na fakulteti za strojništvo (UL) (.pdf 1.0MB)
 

 

Motivacijski laboratorijski projekti pri dodiplomskem predmetu robotika

 
Dr. Jure Rejc, univ. dipl. inž., prof. dr. Marko Munih, univ. dipl. inž., both Faculty of Electrical Engineering, University of Ljubljana, Ljubljana, Slovenia
 
Razširjeni povzetek

Študentski laboratorijski projekti so najpomembnejši člen učnega procesa pri študiju tehnike. To še posebej velja za področje robotike. Laboratorijska izkušnja mora študentom nuditi spoznavanje opreme, delovnih navad in tesne povezave med teorijo in prakso. Namen članka je predstaviti motivacijske laboratorijske projekte pri predmetu Robotika, kjer študenti uporabljajo industrijske robote. Predstavljeni projekti so neposredno povezani s predavanji homogenih transformacij, z robotskim modelom in robotskim vodenjem po poziciji in sili. Vsak študent samostojno ali v manjši skupini do treh študentov opravi šest projektov. Članek detajlno opisuje tri študentske laboratorijske projekte.

Prvi je namenjen spoznavanju in predvsem utrjevanju ter razumevanju uporabe homogenih transformacij v praktičnem primeru. Študenti z vajo spoznavajo postopek, ki določi dve homogeni transformacijski matriki, s katerima nato izračunajo lego kamere glede na referenčni koordinatni sistem robota. Ta informacija je ključna za izračunavanje lege objektov (zamaškov) glede na referenčni koordinatni sistem, če so lege objektov zaznavne s pomočjo videokamere oz. znane v koordinatnem sistemu kamere. Po ustreznih matematičnih operacijah študenti poženejo že napisan robotski program, ki zamaške, glede na njihovo lego v koordinatnem sistemu videokamere, pobere in privije na ustja plastenk.

Za razumevanje pojma kinematika študenti opravijo laboratorijski projekt, pri katerem morajo glede na podano skico robota z uporabo metode z vektorskimi parameteri določiti geometrijski model robota. Ta model določa lego zadnjega koordinatnega sistema na vrhu robota glede na referenčni koordinatni sistem robota v odvisnosti od spremenljivk njegovih sklepov. Projekt izvajajo za robot Epson PS3.

V sklopu predavanj študenti spoznajo tudi različne načine vodenja robotov. Običajno so industrijski roboti vodeni po poziciji, vendar pa pri enem laboratorijskem projektu spoznajo, da je mogoče robot voditi tudi po sili. Projekt se izvaja na robotu Stäubli RX90, ki ima na vrhu nameščen senzor sile JR3. Z zapisom izredno preprostega proporcionalnega regulatorja, katerega izhod predstavlja hitrost vrha robota glede na bazni koordinatni sistem, študenti realizirajo: vodenje robota po poziciji s kroženjem vrha v eni ravnini, vodenje robota po sili, izmerjeni s senzorjem sile z referenčno silo enako 0 N, ter hibridnim vodenjem (po poziciji in sili), kjer realizirajo risanje kroga na tablo pred robotom, pri čemer je kontaktna sila med pisalom in tablo 1 N.

Na koncu vsakega posameznega laboratorijskega projekta preverimo znanje oz. razumevanje posameznega študenta glede na projekt, ki ga je tisti dan opravljal. Tako vsak študent dobi od 3 do 5 vprašanj, ki se nanašajo neposredno na razumevanje delovanja projekta s stališča teorije kot tudi prakse.

Konec poletnega semestra v šolskem letu 2011/2012, torej po zaključku laboratorijskih projektov, smo med študenti opravili anketo. Ta je pokazala, da so laboratorijski projekti pri predmetu robotika zanimivi in študente motivirajo za delo, pohvalili pa so tudi neposredno povezanost s snovjo predavanj, kar jim pomaga pri utrjevanju snovi za izpit.
 
Ključne besede: robotika, laboratorijski projekti, homogene transformacije, geometrijski model robota, vodenje robota
 
pdfMotivacijski laboratorijski projekti pri dodiplomskem predmetu robotika (.pdf 712KB)
 

 

Bat v izvrtini znotraj hidrostatičnih batnih pogonov – dolga pot odkrivanja

 
Prof. dr. Monika Ivantysynova, Maha Fluid Power Research Center, Purdue University, USA
 
Razširjeni povzetek

Prispevek prikazuje pomembnejše rezultate raziskovalcev in inženirjev pri odkritjih fizikalnih zakonitosti, povezanih z lastnostmi filma kapljevine in delovnih pogojev bata v izvrtini znotraj hidrostatičnih batnih pogonov. Osredotočen je na konstrukcijsko izvedbo bata v izvrtini za primer ustvarjanja potrebnega momenta za premagovanje večjih bočnih sil na bat. Od leta 1965 je bilo izvedenih preko 20 različnih doktorskih disertacij, ki so obravnavale teoretične in/ali eksperimentalne študije mejnih kontaktnih ploskev med batom in izvrtino znotraj hidrostatičnih batnih pogonov. Prispevek prikazuje le glavne mejnike v razvoju hidravlično-tribološkega para, bata v izvrtini.

Slika 1 prikazuje mazalne reže znotraj aksialnih in radialnih batnih črpalk. Slika 2 prikazuje osnovne kinematične razmere za primer aksialne batne črpalke z nagibno ploščo. Slika 3 prikazuje diagram sil na bat v izvrtini znotraj aksialne batne črpalke. Slika 4 prikazuje nagnjen položaj bata v izvrtini pri določenem položaju gredi. Na sliki 5 je prikazano eno prvih tovrstnih preizkuševališč, namenjeno raziskavam vplivov različnih materialov in površinskih hrapavosti na trenje in obrabo bata v izvrtini. Preizkuševališče sta leta 1975 razvila Dowd in Barvell. Prerez testirane črpalke s tremi piezomerilniki sile je prikazan na sliki 6. Testirana črpalka z integriranimi termočleni in tlačnimi zaznavali je prikazana na sliki 7. Na sliki 8 je preizkuševališče za neposredno merjenje tlačnih polj in filma kapljevine med batom in izvrtino. Numerično združevanje različnih fizikalnih domen za nov numerični model sestava bata v izvrtini je prikazano na sliki 9. Blokovni diagram izboljšanega numeričnega algoritma za preračun razmer med batom in izvrtino kaže slika 10. Slika 11 prikazuje primerjavo sile trenja bata v izvrtini med rezultati meritev in numeričnega izračuna. Na sliki 12 je prikazana primerjava med izmerjenimi in simuliranimi temperaturnimi polji med batom in izvrtino aksialne batne črpalke. Elastična deformacija bata in puše vpliva na spremembo višine reže med njima (slika 13). Na sliki 14 so prikazane obstoječe oblike standardnih batov. Slika 15 prikazuje novo, za 4 mikrometre po premeru, sodčkasto obliko bata. Slika 16 prikazuje patentiran bat z valovito površino. Preglednica 1 prikazuje nekaj vplivov na povprečno zmanjšanje izgub za osem različnih simuliranih delovnih pogojev in za tri različno valovite površina bata. Simulacije so bile izvedene za črpalko pri visoki in nizki vrtilni hitrosti (3000 vrt./min. in 1000 vrt./min.), pri visokem in nizkem delovnem tlaku (400 bar in 100 bar) in pri 100-odstotnem ter 20-odstotnem kotu nagibne plošče. Bat s površino, ki je imela 2,5 sinusnih valov, z amplitudo +/–6 mikrometrov, je pokazal največje zmanjšanje izgub (80 % zmanjšanje pri 3000 vrt./min, 400 bar in pri 20-odstotnem kotu nagibne plošče).

Poleg naštetih raziskav vpliva različnih oblikovnih in površinskih izvedb drsne površine bata so se nekateri raziskovalci osredotočili tudi na materiale in prevleke batov in izvrtin. Glavni namen omenjenih raziskav, povezanih z materiali in prevlekami, je zmanjšanje trenja in obrabe bata v puši aksialne batne črpalke. Rezultati omenjenih raziskav odpirajo vrata raziskavam novih materialov, prevlek in oblik drsnih površin težko obremenjenih mejnih ploskev batnih črpalk in motorjev.
 
Ključne besede: hidrostatične črpalke in motorji, lastnosti mazalnega filma, teoretične in eksperimentalne študije, mazalna reža, nagibna plošča, kinematika bata, sile, preizkuševališče, numerični model, meritve, oblika bata
 
pdfBat v izvrtini znotraj hidrostatičnih batnih pogonov – dolga pot odkrivanja (.pdf 3.2MB)
 

<< < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 > >>

Novice

 
 
Brezplačen dostop do najboljše raziskovalne opreme na področju robotike v Evropi
TERRINet predstavlja partnerstvo 15 evropskih raziskovalnih inštitucij, ki ponujajo brezplačen (s strani projekta financiran) dostop do svoje vrhuns... »
 
 
Dogodki, ki so se zapisali v zgodovino OZS in kličejo po nadaljevanju
V vsaki družbi je povezovanje znanosti in gospodarstva izjemno pomemben proces, ki spodbuja inovacije, razvoj novih izdelkov in storitev ter uporabo ... »
 
 
3 »Stičišče znanosti in gospodarstva« v okviru MOS 2018
V okviru 51. Mednarodnega sejma obrti in podjetnosti (največja poslovno-sejemska predstavitev regije) v Celju bomo letos organizirali že tretje ... »
 

Izpostavljamo znanstvene in strokovne članke

 
 
 
Miha Jež, Janez Kušar, Tomaž Berlec
Projekt obvladovanja investicijskega procesa

 

 
Janez Tušek, Klemen Pompe
Žice za lasersko varjenje orodnih jekel

 

   
   
 ppt commerce  MIEL-OMRON
   

Ventil 

revija za fluidno tehniko, avtomatizacijo in mehatroniko

Osnovno poslanstvo revije je prenos znanja v prakso, nadaljnji razvoj in popularizacija področij fluidne tehnike, avtomatizacije in mehatronike, kot tudi skrb za strokovno izrazoslovje na omenjenih področjih.
To spletno mesto uporablja spletne piškotke. Z nadaljevanjem uporabe spletnega mesta dajete soglasje za namestitev piškotkov na vašo napravo, s katero dostopate do spletnega mesta.