Hydraulické mechanismy

1. Plynulá regulace rychlosti, tlumení rázů a možnost vyvinutí velikých sil jsou přednosti hydrauliky. Hydraulické mechanismy jsou typu: Hydraulické mechanismy • hydrostatické (princip -- Pascalův zákon) • hydrodynamické (proud kapaliny při změně směru) Problémy hydrauliky souvisí s potřebnou vysokou přesností prvků a čistotou hydraulické kapaliny. Vyšší cena však dává dokonalejší zařízení – snadná a širokorozsahová regulace rychlosti a sil. Hydrostatické mechanismy Jsou vytvářeny obvody obsahující zdroje (čerpadla, akumulátory), filtry, nádrže, škrticí ventily, přepouštěcí ventily, hydromotory (lineární = válec s pístem, rotační), rozvaděče (stavebnicové). Čerpadlo je označováno také jako hydrogenerátor. Funkční schémata hydraulických obvodů obsahují značky pro uvedené prvky a pro spoje. Spoje jsou vedeny potrubím se šroubeními nebo hydraulickými hadicemi. Aby bylo zabráněno úniku používané hydraulické kapaliny (ropný olej), jsou ve spojích různá těsnění (manžety, O kroužky aj., pryžové, plastové).

2. Hydrostatické mechanismy Používají hydraulické kapaliny jako médium – viskózní kapaliny (na bázi minerálních olejů) pro mazání komponent a odolnost korozi atd. Proudění ve kanálech a hadicích je laminární. Analogie s Kirchhoffovy a Ohmovým zákonem v elektrotechnice. Pro ztrátu tlaku Δp, průtočné množství Q a hydraulický odpor Rh platí: Δp = Rh . Q Σ Qi = 0 ΣΔpi = Σ Rh . Qj i=1,m i=1,m j=1,n Turbulence nastává ve škrtících orgánech, při vtoku a výtoku do válců, nádrží, v rozváděčích a jiných řídících prvcích (hranové škrcení). Výkon hydromotoru (obdobně i příkon čerpadla) P = Q . p . η Q je množství kapaliny [m3. s-1], p je tlak [Pa] a η je účinnost [%], výkon P je ve [W]. Zdroje tlakové kapaliny (čerpadla, hydrogenerátory): • objemové (pístové, zubové aj.) • hydrodynamické (odstředivé aj.) Hydrogenerátory a hydromotory obvykle pracují na stejném principu. Některé konstrukce umožňují upravovat průtočné množství (regulovat).

3. Součásti hydrostatických mechanismů Hydrostatické mechanismy jsou sestavovány jako hydraulické obvody. Jejich součástí jsou zdroje, spoje, řídící jednotky, výstupní mechanismy (hydromotory) a další součásti pro udržení provozuschopnosti. Jako pracovní média jsou používány hydraulické kapaliny na bázi ropných olejů, pro velké hydraulické kovací a jiné lisy jsou to kapaliny na bázi vody. Hydrostatické obvody jsou vytvářeny zčásti ze stavebnicových prvků, které nabízejí úzce specializovaní výrobci a dodavatelé. Lze rozlišovat základní celky: • zdroje • řídící jednotky • hydromotory Zdroje jsou celky tvořené čerpadly, filtry, nádrží, akumulátory a dalšími prvky pro rozvod a řízení průtoku aj. Hydrostatické mechanismy pracují s tlaky řádově 5 až 15 MPa. Vyšší tlaky dovolují konstrukci s malými rozměry (síla na píst o průměru 40 mm je cca 6 až 18 kN).

4. Schéma jednoduchého hydraulického obvodu řízení návratové potrubí lineární hydromotor zdroj nádrž

5. Hydrogenerátory (čerpadla) jsou v provedení bez regulace nebo s regulací průtočného množství. Obvykle jsou součástí zdroje tlakové kapaliny spolu s nádrží, filtry a dalšími prvky (diagnostika). Ve zdrojích tlakové kapaliny jsou požívána objemová čerpadla: • zubová • lamelová • pístová axiální • pístová radiální • šroubová Pro vyšší tlak jsou čerpadla zapojena do série (vícestupňová). zubová čerpadla Zubová čerpadla jsou nejčastějšími zdroji tlak. kapaliny.

6. Zubová a lamelová čerpadla Patří mezi objemová čerpadla. Tlak závisí na přesnosti provedení, neboť je omezen možnostmi těsnění kol či lamel v tělesech. Lamely jsou vysouvány tlakem pružin z rotoru, ve kterém jsou posuvně uloženy v drážkách. Pro dosažení vyššího tlaku jsou čerpadla řazena do série (kola na týchž hřídelích).

7. Regulační lopatkové čerpadlo (hydromotor) Změnou excentricity rotoru v tělese se mění prostor uzavíraný mezi lopatkami a rotorem a tělesem a reguluje se tak průtočné množství (u hydromotoru i směr otáčení)

8. Pístové čerpadlo radiální (s více válci) Vstup a výstup kapaliny je řízen samočinnými (zpětnými) ventily vstup kapaliny z nádrže π . d2 Q = i . . h . n . ηV 4 výstup tlakové kapaliny Regulační čerpadlo radiální Regulace je provedena změnou excentricity rotoru v tělese a způsobí změnu zdvihu pístů.

9. Radiální pístové čerpadlo (hydromotor) Průtočné množství Q [ mm3 . min-1 ] je dáno výrazem π . d2 Q = i . . h . n . ηV 4 i počet válců v tělese d průměr pístu [ mm ] h zdvih pístu [ mm ] n frekvence otáčení [ min-1 ] ηV účinnost objemová u regulačního čerpadla je regulace provedena změnou zdvihu, tj. změnou excentricity

10. Pístový rotační hydrogenerátor (čerpadlo) nebo hydromotor axiální Hydromotor a čerpadlo mají stejnou konstrukci. Jsou řešeny i jako regulační (regulace množství).

11. osový řez Izometrický pohled s řezem Konstrukce axiálních hydromotorů

12. Regulační axiální pístové čerpadlo (hydromotor) B A při regulování průtočného množství se mění úhel sklonu opěrné desky vůči osám válců A natáčí se těleso s válci B opěrná deska C jen opěry pístů C

13. Regulační axiální pístové čerpadlo (hydromotor) osa otáčení tělesa otočné těleso

14. Čerpadla vřetenová (šroubová) Mohou mít jedno nebo více vřeten (šroubů) s drážkami ve šroubovicích. Drážky závitů fungují jako uzavřené komory přenášející kapalinu ze vstupu do výtlaku.

15. Vřetenová (šroubová) čerpadla Drážky vytvářejí komory (350°), které se při otáčení vřeten posouvají k výstupu. Čerpadlo má velmi klidný chod, ale vysoký tlak zatěžuje nerovnoměrně vřeteno a jeho uložení.

16. Schéma hydrostatického převodu s přestavitelným čerpadlem Nejjednodušší obvod s regulačním čerpadlem a neregulovaným hydromotorem dává spojitou regulaci frekvence otáčení. Obvod může být tzv. uzavřený (bez nádrže).

17. Akumulátory Akumulátory slouží k pokrytí zvýšené potřeby tlakové kapaliny bez čerpadla. Může tak být snížen potřebný příkon čerpadla – čerpadlo a jeho motor mohou být menší a v letecké technice lehčí. Typy akumulátorů: • se závažím (pístové) • s pružinami (pístové) • s pneumatickou pružinou (vakové) Akumulátory jsou součástí zdroje tlakové kapaliny a umožňují např. konat rychlé pohyby s malou silou jako jsou přísuvy, nastavení polohy aj. vakový akumulátor

18. Komplexní jednotka zdroje • čerpadlo • filtry • přepouštěcí ventil • akumulátor • nádrž nádrž asynchronní elektromotor pohonu čerpadla akumulátor

19. Hydraulický pracovní válec (lineární hydromotor) Síla vyvozená na píst F = S . p S = π . d2 / 4 Hydraulické pracovní válce Jihostroj Velešín těsnění pryžovými O kroužky

20. Hydraulický válec AMP Hydraulika

21. Hydr. válec HM 1.2 fy Šafránek

23. Hydraulické schéma jednotky rozvaděčů

24. Rozvaděč fy Hydracol s.r.o. RS 16 D

25. Značky používané ve funkčních schématech hydraulických obvodů Hydraulické obvody jsou řešeny pro jednoduché pohony s ručním řízením i pro obvody složité. Často je hydraulika kombinována elektrickým ovládáním.

26. Jednoduchý hydraulický obvod Pracovní válec (lineární hydromotor) pro ruční ovládání pohybu pístu v pracovním válci (vpřed a vzad). Řízení je řešeno ručním rozváděčem se 3 polohami a 4 cestami. Rozváděč je v neutrální poloze a je blokován pohyb pístu. Rozváděč Komplexní zdroj Přepouštěcí ventil filtr nádrž

27. Sílu vyvinutou hydraulickým válcem je možno zvětšit pákou, klínem, kolenovým mechanismem aj. Zvětšení síly je spojeno se zkrácením dráhy. použití klínu Místo rotačního hydromotoru (vhodný pro vyšší frekvence otáčení) lze změnit posuvný pohyb lineárního hydromotoru na rotaci pastorkem a hřebenem, šroubem a maticí, pákou aj. pastorek s hřebenem

28. ELO TOMAN s.r.o. prvky hydraulických obvodů válec čerpadlo hadice filtr propojky hydromotor rozvaděče kostka

29. HYDRACOL s.r.o. řídící prvky umístěné a propojené v kostce

30. Hydraulický obvod – provedení se zdrojem a řídícími prvky

31. REROSA rozvaděč škrticí ventil

32. Hadice (Hydraulika Šfránek s.r.o.)

33. Řídící obvody sestavené na zdroji Akumulátory