Istnieją programy komputerowe do tworzenia schematów hydraulicznych, a także cyklogramów (wykresów przedstawiających przebieg kolejnych czynności procesu technicznego), jak też programy do symulacji, w których skonstruowany układ można zobaczyć i sprawdzić wirtualnie jego działanie. Żeby w pełni korzystać z tych programów konieczna jest pewna wiedza na temat działania hydrauliki, zwłaszcza jeżeli chce się budować układy hydrauliczne bardziej skomplikowane i działające optymalnie. Wiedza ta nie jest łatwa do zdobycia i nie wszystko zawarte jest w poradnikach i podręcznikach. W artykule przybliżymy podstawowe informacje na temat tworzenia cyklogramów i schematów hydraulicznych.
Projektowanie obrabiarki specjalnej, a więc i układu hydraulicznego obrabiarki, rozpocząć należy od ustalenia lub obliczenia parametrów technologicznych obróbki. Najczęściej wykorzystuje się do tego skatalogowane parametry obróbki skrawaniem, które uzyskać można np. od dostawców narzędzi. Przykładowo dla wiercenia, w zależności od średnicy otworu wierconego i rodzaju materiału obrabianego, można dobrać odpowiednie narzędzia i odpowiednie parametry obróbki. Rozpoczyna się od ustalenia szybkości skrawania, potem ustala się posuw na obrót i posuw wzdłużny, skąd otrzymać można szybkość posuwu i siłę poosiową posuwu, czyli parametry niezbędne do doboru siłownika i zespołu pompowego oraz pozostałych aparatów i przewodów hydraulicznych. Prowadzi się optymalizację ze względu na wydajność obrabiarki, z uwzględnieniem programu rocznego produkcji. Można tu zastosować wiercenie mniejszej średnicy, a na drugim stanowisku powiercanie (co zmniejsza siły osiowe), albo zastosować jednoczesną obróbkę dwóch lub więcej detali i inne rozwiązania technologiczne.
Po ustaleniu sił i szybkości wykonuje się cyklogram. Cyklogramy mogą być różne. Może być cyklogram pracy zespołów obrabiarki (funkcyjny) albo tylko cyklogram pracy automatyki, a więc elementów układu hydraulicznego ze sterowaniem elektrycznym i PLC. Na ogół jednak potrzebne są oba i projektując układ hydrauliczny porównuje się zgodność między nimi. Cyklogramy mogą być różnie przedstawiane. Wcześniej rysowało się je w sposób prosty. Obecnie zasady ich przygotowywania wynikają z programów komputerowych, np. „FluidSIM Hydraulika”, używających symboli wg normy PN-EN (DIN). Ważne żeby zrozumiałe były kolejne fazy działania układu i żeby można było wg cyklogramu zbudować schemat układu hydraulicznego. Wiele koncernów wymaga często przedstawienia cyklogramu jakiegoś skomplikowanego urządzenia technologicznego przed podjęciem decyzji o zamówieniu tego urządzenia, np. w celu potwierdzenia wykonania operacji technologicznej w założonym takcie linii produkcyjnej. Wtedy należy go wykonać według programu komputerowego żądanego przez inwestora.
Cyklogram pracy służy do przedstawienia kolejnych ruchów elementów wykonawczych oraz sygnałów sterujących w cyklu pracy układu hydraulicznego. Przedstawia się go w formie graficznej. Na osi odciętych odkłada się jednakowe odległości symbolizujące kolejne czynności w cyklu pracy. Na osi rzędnych zamieszcza się istotne elementy układów, tzn. elementy robocze, zawory i rozdzielacze sterujące, których zmiana stanu jest istotna dla działania układu. Dla elementów roboczych na osi rzędnych nanosi się oznaczenia położenia, czyli przebytej drogi, a dla zaworów – stany przesterowania pozycji. Na osi odciętych często nanosi się czas wykonania każdej istotnej czynności, tak że w efekcie na końcu cyklogramu można otrzymać czas działania całego cyklu. Istotą cyklogramu pracy jest przedstawienie przyczynowo-skutkowe działania projektowanego układu w pełnym cyklu pracy. Na tej podstawie można dobrać zarówno niezbędne elementy wykonawcze i sterujące, jak i prowadzić obliczenia, np. chwilowych wymaganych natężeń przepływu oleju w różnych gałęziach instalacji. Cyklogramy mogą być jedynie funkcyjne ale o wiele korzystniejsze są gdy realizację funkcji odnosi się do czasu. Wtedy można otrzymać (a także optymalizować) czynności poszczególnych elementów układu, zwłaszcza siłowników, których czas działania zazwyczaj decyduje o czasie taktu. Praca siłownika hydraulicznego składa się z na ogół z czterech faz: stan spoczynku, ruch do przodu z założoną siłą, trzymanie pod ciśnieniem i wycofanie. Trzeba też uwzględnić minimalne czasy na pokonanie bezwładności tłoka, przesterowanie rozdzielacza, a także zadziałanie sygnału elektrycznego. Są to często ułamki sekundy (np. od 0,1 do 0,2 s), ale przy skomplikowanych układach działających w sposób sekwencyjny te mikro-czasy sumują się, co przy taktach linii produkcyjnych rzędu kilkanaście sekund nabiera znaczenia. Start i zatrzymanie siłownika trwa przez krótki czas. Jest jednak mierzalny i trzeba to uwzględnić w cyklogramie.
Cały artykuł dostępny jest w wydaniu 7/8 (178/179) Lipiec/Sierpień 2022
