500 likes | 1.23k Views
Napędy hydrauliczne. Wprowadzenie. Napędy hydrauliczne są to urządzenia służące do przekazywania energii mechanicznej z miejsca jej wytwarzania do urządzenia napędzanego. W napędach tych czynnikiem przenoszącym energię jest ciecz.
E N D
Wprowadzenie • Napędy hydrauliczne są to urządzenia służące do przekazywania energii mechanicznej z miejsca jej wytwarzania do urządzenia napędzanego. • W napędach tych czynnikiem przenoszącym energię jest ciecz. • Zasada działania napędu hydraulicznego jest oparta na prawie Pascala, dotyczącym równomiernego rozchodzenia się ciśnienia w cieczy.
Podział napędów hydraulicznych • hydrostatyczne, których działanie opiera się na wykorzystaniu przede wszystkim energii ciśnienia cieczy, • hydrokinetyczne, których działanie opiera się na wykorzystaniu energii kinetycznej cieczy.
Zastosowanie napędów hydraulicznych Budownictwo koparka kołowa
Zastosowanie napędów hydraulicznych Przemysł Prasa hydrauliczna Schuler
Zastosowanie napędów hydraulicznych Podnośnik hydrauliczny typu "żaba"
Schemat napędu hydraulicznego P1 - moc wejściowa (moc doprowadzana do napędu), P2 - moc wyjściowa (moc otrzymywana z napędu), Pstr - moc tracona w napędzie
Zasada działania napędu hydrostatycznego o ruchu postępowo-zwrotnym 1 - pompa, 2 - zbiornik cieczy roboczej, 3 - urządzenie sterujące, 4 - cylinder hydrauliczny
Zasada działania napędu hydrostatycznego o ruchu obrotowym 1 - pompa, 2 - zbiornik cieczy roboczej, 5 - silnik hydrauliczny
Zasada działania napędu hydrostatycznego o ruchu wahadłowym 1 - pompa, 2 - zbiornik cieczy roboczej, 3 - urządzenie sterujące, 4 - cylinder hydrauliczny
Zalety napędów hydraulicznych • możliwość uzyskania bardzo dużych sił, przy małych wymiarach urządzeń, • możliwość uzyskania bezstopniowej zmiany prędkości ruchu, • możliwość użycia małych sił do sterowania pracą ciężkich maszyn, • możliwość zdalnego sterowania, • możliwość zastosowania mechanizacji i automatyzacji ruchów, • dużą trwałość elementów układów hydraulicznych oraz łatwość ich wymiany.
Wady napędów hydraulicznych • trudności związane z uszczelnieniem elementów ruchowych; wszelkie nieszczelności powodują przedostawanie się powietrza do obiegu, a to z kolei powoduje zakłócenia pracy układu oraz powodują wycieki cieczy roboczej, • duże straty energii na pokonywanie oporów przepływu.
Ciecz w hydrostatycznych układach napędowych powinno cechować: • jak najmniejsza zmienność lepkości wraz ze zmianą temperatury, • mała ściśliwość, a więc duży moduł sprężystości objętościowej, • jak najwyższa temperatura zapłonu i jak najniższa temperatura krzepnięcia, • duże ciepło właściwe, mała rozszerzalność temperaturowa, dobra przewodność cieplna, • odporność, na pienienie się i utlenianie, • dobre własności smarne, • jednorodność struktury i trwałość chemiczna oraz obojętność chemiczna w czasie kontaktu z metalami i materiałami uszczelnień.
Wielkości charakteryzujące silniki hydrauliczne • chłonność teoretyczna (idealna – bez przecieków) Qts [m3/s] • chłonność rzeczywista Qs [m3/s] • chłonność jednostkowa (geometryczna objętość robocza) qs [m3/obr] • sprawność objętościowa • różnica ciśnień na wejściu i wyjściu z silnika Dp [Pa]
Znając parametry silnika można obliczyć: • prędkość obrotową silnika hydraulicznego: gdzie: Qs - chłonność silnika [m3/s], qs - chłonność jednostkowa silnika w [m3/obr], Vs- sprawność objętościowa silnika. • prędkość przesuwu tłoka i tłoczyska względem cylindra: gdzie: A - powierzchnia czynna tłoka [m2], Vs - sprawność objętościowa siłownika
Znając parametry silnika można obliczyć: • moc użyteczna: gdzie: es – sprawność ogólna silnika • moment na wale silnika: gdzie: Pes – moc użyteczna silnika [kW], ns - prędkość obrotowa silnika [obr/min] • moc wyjściową siłownika: gdzie: Fs - siła otrzymywana na tłoczysku lub nurnika siłownika [N], vs - prędkość przesuwu tłoczyska siłownika [m/s], es – sprawność ogólna silnika
Siłowniki Tłokowe Jednostronnego działania Dwustronnego działania
Siłowniki Nurnikowe Jednostronnego działania
Siłowniki Przeponowe Jednostronnego działania Dwustronnego działania
Siłowniki Teleskopowe Jednostronnego działania Dwustronnego działania
Przykłady rozwiązań zaworów Zawór zwrotny kulkowy 1 - kulka, 7 - korpus zaworu
Przykłady rozwiązań zaworów Zawór odcinający igłowy 4 - iglica, 5 - trzpień, 6 - uszczelnienie, 7 - korpus zaworu
Przykłady rozwiązań zaworów Zawór bezpieczeństwa (kulkowy) 1 - kulka, 2 - sprężyna, 3 - wkręt regulacyjny, 4 - iglica, 5 - trzpień, 6 - uszczelnienie, 7 - korpus zaworu
Zasada działania suwakowego zaworu rozdzielczego S1, S2 - kanały łączące siłownik z zaworem rozdzielczym, P - kanał łączący pompę z zaworem rozdzielczym, Z1, Z2 - kanały między zaworem rozdzielczym i zbiornikiem cieczy roboczej
Zasada działania suwakowego zaworu rozdzielczego S1, S2 - kanały łączące siłownik z zaworem rozdzielczym, P - kanał łączący pompę z zaworem rozdzielczym, Z1, Z2 - kanały między zaworem rozdzielczym i zbiornikiem cieczy roboczej
Zasada działania suwakowego zaworu rozdzielczego S1, S2 - kanały łączące siłownik z zaworem rozdzielczym, P - kanał łączący pompę z zaworem rozdzielczym, Z1, Z2 - kanały między zaworem rozdzielczym i zbiornikiem cieczy roboczej
Osprzęt pomocniczy w napędach hydraulicznych • Filtry • Akumulatory hydrauliczne • Zbiorniki, chłodnice • Przewody, złącza i uszczelnienia
Sterowanie napędów hydrostatycznych Jeżeli elementem wyjściowym napędu jest silnik, to parametrami regulowanymi są: • prędkość obrotowa, • moment obrotowy, • moc. W przypadku siłownika parametrami regulowanymi są: • prędkość liniowa, • siła, • moc.
Sterowanie prędkości obrotowej polega na zmianie: • wydajności pompy Qv, • zmianie oporów przepływu cieczy w instalacji, • zmianie jednostkowej chłonności silnika (qsm3/obr), • zmianie powierzchni czynnej tłoka (A m2) siłownika.
Podstawowy napęd hydrauliczny ruchu postępowo-zwrotnego 1 – zbiornik, 2 – pompa wyporowa, 3 – zawór bezpieczeństwa, 4 - zawór rozdzielczy, 5 – siłownik, 6 – filtr.