GÉPIPARI AUTOMATIZÁLÁS II.

1. GÉPIPARI AUTOMATIZÁLÁS II. 3-4. előadás HIDRAULIKA

2. SZELEPEK • A hidraulikus berendezésekben a szivattyú és a fogyasztó között az energiaátvitel csővezetékekben történik. • Ahhoz, hogy a fogyasztó a megfelelő értékeket (erő, forgatónyomaték, fordulatszám, forgásirány) létre tudja hozni, és a berendezésekben ezek tartósan fennmaradjanak az üzemi feltételek mellett, a csővezetékekbe energiavezérlő elemeket, szelepeket kell beépíteni. • A szelepek a hidraulikus rendszerben ellenállást hoznak létre, azaz áramlási veszteséget okoznak.

3. Szelepek csoportosítása • Feladatuk alapján: • Nyomásirányító szelepek • Útszelepek • Zárószelepek • Áramirányító szelepek • Építési mód alapján: • Ülékes • Tolattyús

4. Ülékes szelepek • Golyó, kúp vagy tányér alakú zárótestet egy rúgó szorít az ülékre • Valamilyen működtető erő hatására a zárótest elmozdul, a rugó összenyomódik és a szelep nyit vagy zár • Előnye: az ilyen szelepek jól zárnak, a munkanyomás segíti a tömítettséget, szennyeződés érzéketlen • Hátránya: nagyobb működtető erő, maximum 3 út nyitható ill. zárható

5. Tolattyús szelepek • A ház furatában egy axiálisan mozgatható tolattyú helyezkedik el. • A házba a vezérelni kívánt utak számának megfelelően gyűrűcsatornát esztergálnak, melyek koncentrikusan, vagy excentrikusan helyezkednek el egy furat körül, ezáltal a házban a vezérlődugattyú éleivel együtt működő úgynevezett vezérlőélek alakulnak ki. • Előnye: A tolattyú eltolásakor csak folyadéksúrlódás lép fel, kisebb a működtető erő. • Hátránya:A tolattyút illesztési játékkal kell beépíteni, aminek következménye az állandó résolajáram, szennyeződésérzékeny

6. Tolattyú túlfedések • A tolattyús szelepek átváltási viselkedését a tolattyú túlfedése határozza meg. • Megkülönböztetünk: • Pozitív túlfedést, ahol a tolattyú vezérlő élének szélessége nagyobb, mint a vezérelt csatornáé • Negatív túlfedést, ahol a tolattyú vezérlő élének szélessége kisebb, mint a vezérelt csatornáé • Nulla túlfedést, ahol a tolattyú vezérlő élének szélessége megegyezik a vezérelt csatornáéval

7. Tolattyú túlfedések • Pozítiv túlfedés: • Átváltáskor rövid ideig az összes csatlakozás egymástól el van választva • A nyomás nem omlik össze • A keletkezett nyomáscsúcsok miatt átváltási ütések keletkeznek, kemény átváltás • Negatív túlfedés: • Átváltáskor rövid ideig az összes csatlakozás egymással össze van kötve • A nyomás rövid ideig leesik (a teher süllyedhet) • Lágy átváltás • Nulla túlfedés: • Él az élen • Gyors átváltás rövid kapcsolási utak

8. Csatlakozások jelölései • Kapcsolási rajzokon valamint az elemeken a csatlakozásokat egymástól meg kell különböztetnünk. A csatlakozások jelölésére a P,T,A,B,L betűket használjuk. P: nyomóág T: Tartályág A, B: Munkavezetékek L: Résolaj elvezetés • A szelepeknek különböző működési helyzetei vannak. Azoknál a csatlakozásoknál amelyek adott helyzetben egymással összevannak kötve a betűjelek között kötőjellel jelöljük, a zárt állapot esetén a betűket vesszővel választjuk el egymástól. pl: P-A,T azt jelenti P és A egymással össze van nyitva , a T le van zárva

9. NYOMÁSIRÁNYÍTÓ SZELEPEK • A nyomásirányító szelepek feladata, hogy a hidraulikus berendezésekben vagy annak egy részében a nyomást egy előre meghatározott módon befolyásolják • Funkciójuk szerint lehetnek: • Nyomáshatároló szelep • Nyomáscsökkentő szelep • Nyomáskülönbség állandósító szelep

10. Nyomáshatároló • a rendszer maximális nyomását korlátozza • ülékes vagy tolattyús felépítésűek • nyugalmi helyzetben zárt állapotú, egy nyomórugó egy tömítő elemet a bemeneti csatlakozóhoz nyom, vagy egy tolattyút tol a tartálycsatlakozó nyílásához

11. Nyomáshatároló • A bemeneti nyomás (p) a szelep mozgó elemének felületére hat és létre hozza az F = p * A erőt. • A rugóerőt állítani lehet. • Ha nő az erő a rugóerő ellenében, amelyet a bemeneti nyomás hoz létre, akkor a szelep nyitni kezd. Ekkor az átáramló folyadékmennyiség egy része a tartályba folyik. Ha a bemenő nyomás tovább nő, akkor a szelep oly mértékig nyit, hogy a szivattyú teljes szállítási mennyisége a tartályba folyik.

12. Nyomáshatároló • Nyomáshatároló szelepeket alkalmaznak elsősorban: • Biztonsági szelepként • Követő szelepként • Ezenkívül alkalmazzák: • Ellentartó szelepként • Fékező szelepként • Nyomáslekapcsoló szelepként • Előfeszítő szelepként

13. Hidraulikus tápegység • Szűrő • Szivattyú • Meghajtó motor • Nyomáshatároló • Nyomásmérő óra • Szintjelző • Tartály

14. ELLENÁLLÁS (ELLENTARTÓ) SZELEP

15. Nyomáscsökkentő • A bemenő nyomást redukálja egy előre megadott kimeneti nyomásra. • Akkor alkalmazzák ha egy berendezésben különböző nyomások szükségesek • Nyugalmi helyzetben a szelep nyitva van.

16. Nyomáscsökkentő 2 utas • Az A –nál uralkodó kimeneti nyomás a vezérlőágon keresztül a tolattyú felületére hat, és ott F=p*A erő ébred amit a beállított rugóerő kiegyenlít. • Amikor az A kimeneten a nyomás megnő az F erő nagyobb lesz mint a rugóerő a tolattyú elmozdul a szelep zárni kezd, addig míg az erőegyensúly be nem áll • Ekkor az átáramlási keresztmetszet csökken, ez nyomáscsökkenést okoz. • Az A kimeneten a nyomás további növekedése a szelep teljes elzárásához vezethet.

17. Nyomáscsökkentő 2 utas • A kimeneti nyomás beállított érték fölé emelkedését megakadályozhatjuk egy a kimenethez beépítetett nyomáshatárolóval

18. Nyomáscsökkentő 3 utas • Nyomásnövekedés megakadályozható a 3 utas nyomáscsökkentő szelep alkalmazásával

19. Nyomáskülönbség állandósító • A hidraulikus rendszer két pontja (P és A) között tart fenn állandó nyomáskülönbséget függetlenül a térfogatáram változásától és a pontokon mért nyomások értékétől. • Alkalmazása: főleg más irányító elemek szerkezeti részeként

20. ÚTSZELEPEK • Olyan hidraulikus elemek, amelyek a hidraulikus berendezésben a folyadék útját megváltoztatják, nyitják vagy zárják. • Így vezérelhető a munkavégző elem mozgásiránya és megállítása.

21. Útszelepek ábrázolása • Minden egyes helyzet egy – egy négyzetben van ábrázolva. • Az irányok, az átfolyási utak jelölése nyíllal történik. • A zárt csatlakozások jelölése keresztirányú vonalkával. • A résolaj csatlakozások ábrázolása szaggatott vonallal, és jelölésük is különbözik a vezérlő csatlakozásokétól. (L). • Az útváltók megjelölése a munkaági csatlakozó nyílások száma (a vezérlő csatlakozásokat nem számítva) és a működési helyzetek száma szerint történik: Csatlakozások száma/működési helyzetek száma Pl.: 4/2 –es útszelep: A szelepnek 4 munkaági csatlakozása és 2 működési helyzete van

22. Útszelepek ábrázolása

23. Útszelepek típusai • A csatlakozások és működési helyzetek száma alapján: • 2/2–es útszelep • 3/2–es útszelep • 4/2–es útszelep • 5/2–es útszelep • 4/3–as útszelep

24. Útszelepek típusai

25. Útszelepek típusai

26. 2/2-es útszelep • A 2/2-es útszelepnek egy munkacsatlakozója (A) és egy nyomóági (P) csatlakozója van. A térfogatáramot az áramlási út zárásával, vagy nyitásával lehet vezérelni. • Az ábrázolt szelepeknek a következő működési helyzetei vannak: • alaphelyzet: P az A felé zárt • működtetett helyzet: átfolyás P-től A felé • Alkalmazási lehetőségek: • Egyszeres működésű munkahenger vezérlése • Motor vezérlése egy irányban • Egyéb szelepek kiiktatása illetve visszakapcsolása

27. 3/2-es útszelep • A 3/2-es útszelepnek egy munkacsatlakozója (A), egy nyomóági csatlakozója (P) és egy tartálycsatlakozója (T) van. • A szelep a térfogatáramot a következő módon vezérli: • nyugalmi helyzet: P zárt és A a T felé nyitva; • működtetett helyzet: T felé az átfolyás zárt, átfolyás P – től A felé. • Alkamazása: • egyszeres működésű munkahenger vezérlése • megkerülő ág létrehozása

28. 4/2-es útszelep • A 4/2 – es útszelepeknek két munkacsatlakozója (A, B), egy nyomóági (P) és egy tartálycsatlakozója (T) van: • Működése: • nyugalmi helyzet: P-től B felé és A–tól T felé nyitott; • működtetett helyzet: P-től A felé és B-től T felé nyitott. • Alkalmazása: • Kettősműködésű munkahenger vezérlése • Bal és jobb forgásirányú motorok vezérlése • Két hidraulikus kör vezérlése

29. Útszelepek közbenső helyzete • A szelepek kiválasztásánál jelentősége van az úgynevezett közbenső helyzetnek. • A közbenső helyzet nem tényleges működési helyzet, ezért ábrázolása szaggatott vonallal történik. • A szelep a közbenső helyzet alapján lehet: • pozitív átkapcsolási túlfedéses • negatív átkapcsolási túlfedéses • A közbenső helyzet ábrázolása csak részletes jelkép használata esetén szükséges. 4/2-es szelep pozitív átkapcsolási túlfedéssel 4/2-es szelep negatív átkapcsolási túlfedéssel

30. Egyéb útszelepek alkalmzása • 5/2 szelep: • két munkacsatlakozója (A, B), egy nyomóági (P) és két tartálycsatlakozója (T, R) van • Alkalmazása: 4/2-es szelep helyett • 4/3 szelep: • Ugyanazok a csatlakozóágai mint a 4/2-es szelepnek csak itt van egy harmadik működési helyzet( lásd jelképi jelöléseknél) • Alkalmazása: kettősműködésű munkahengerek és motorok vezérlésére

31. ZÁRÓSZELEPEK • A zárószelepek a folyadék átfolyását az egyik irányban lezárják a másik irányban pedig szabad áramlást biztosítanak. • A lezárásnak résolajmentesnek kell lennie, ezért ezek a szelepek kizárólag ülékes kivitelben készülnek. • Megkülönböztetünk: • Visszacsapó szelepeket (rugós vagy rugó nélküli) • Vezérelt visszacsapó szelepeket • Váltószelepek

32. Zárószelepek típusai

33. Rugó terhelésű visszacsapó szelep • A zárókúpra a p1 nyomás hat, ez a kúpot felemeli az ülékről, az átfolyás szabad lesz, • Ha a szelep nem rugóterhelésű akkor csak a p2 ellennyomást kell győzni. • Ha a szelep rugóterhelésű, a p2 ellennyomás mellett a rugóerő is hat a zárókúpra, • Az átfolyás akkor jön létre, ha a p1nyomás nagyobb, mint a p2 (a rugóerőből) származó nyomás.

34. ÁRAMLÁSIRÁNYÍTÓ SZELEPEK • Az áramlásirányító szelepeket azért alkalmazzák, hogy egy henger sebességét, vagy egy motor fordulatszámát csökkenteni lehessen. Mivel mind a sebesség, mind a fordulatszám a térfogatáramtól függ, ezért ezt kell csökkenteni. • Az áramirányító szelepben az átfolyási keresztmetszet csökkentése a szelep előtt nyomásnövekedést okoz. Ez a nyomás kinyitja a nyomáshatároló szelepet, és így létre jön a térfogatáram megosztása. • A felesleges térfogatáram nyomáshatárolón keresztüli elvezetése nagy energiaveszteséggel jár. • Az energiaveszteség csökkenthető, ha változtatható munkatérfogatú szivattyúkat alkalmazunk, ekkor a nyomásnövekedés a szivattyú állítóegységére hat.

35. Áramlásirányító szelepek típusai

36. Fojtó és blende FOJTÓ • A fojtási hossz nagyobb mint a fojtási keresztmetszet • Súrlódásból származó nyomásesés nagyobb • Viszkozitás függő • Alkalmazása: meghatározott értékű nyomásesés esetén BLENDE • A fojtási hossz kisebb mint a fojtási keresztmetszet • Súrlódásból származó nyomásesés kicsi • Viszkozitás független • Alkalmazása: hőmérséklet és viszkozitás függetlenség esetén pl.: átfolyásmérők • Átfolyási ellenállást hoznak létre, amely az átfolyási keresztmetszettől, a keresztmetszet alakjától valamint a munkafolyadék viszkozitásától függ.

37. Fojtó-visszacsapó szelep • a fojtószelep és a visszacsapó szelep kombinációja • a fojtás csak az egyik irányban hatásos • az ellentétes irányban a teljes keresztmetszet nyitott

38. Fojtó-visszacsapó szelep • A folyadékáram az A – B átfolyási irányban fojtott. A fojtószelephez hasonlóan az áramlás megosztása jön létre. A munkavégző elemre jutó térfogatáram csökken, és ennek megfelelően csökken a sebesség is. • Az ellenkező irányban B – A nincs fojtás, mivel a visszacsapó szelep záró eleme a szelepülékről felemelkedik, és így a teljes átfolyási keresztmetszetet szabaddá teszi. • A fojtó-visszacsapó szelep fojtása állítható, így a sebesség szabályozható

39. Áramállandósító szelep • Az áramállandósító szelepbe egy– beállítófojtó és egy nyomáskülönbség állandósító szelep van beépítve. • A nyomáskülönbség állandósító a beállítófojtó be- és kimenete között a nyomásesést állandó értéken tartja, így az átfolyás mennyisége a terhelésváltozástól független. • Az áramállandósító a határoló szeleppel együtt hozza létre a folyadékáram megosztását.

40. Áramállandósító szelep • A szelep nyugalmi állásban nyitott. • A fojtó előtt p1 bemenő nyomás jön létre. • A fojtónál a Δp nyomásesés keletkezik, azaz: p2 < p1. • A nyomáskülönbség állandósítón az F1 erőt a p1 nyomás hozza létre, az F2 erőt a p2 nyomás és a rugóerő biztosítja. • A rugó hozza létre a konstans nyomáskülönbséget. • Ha a fogyasztó terhelésnövekedése a szelep kimenetére jut, akkor a nyomáskülönbség állandósító annyival csökkenti az ellenállást, amennyivel a terhelés nőtt.

41. Köszönöm a figyelmet!

43. ELLENÁLLÁS (ELLENTARTÓ) SZELEP