Napędy hydrauliczne IV sem wykłady

Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Projekt „Rozwój i promocja kierunków technicznych w Akademii Morskiej w Szczecinie”

Akademia Morska w Szczecinie, ul. Wały Chrobrego 1-2, 70-500 Szczecin

1

Materiały dydaktyczne

Napędy hydrauliczne

Semestr IV

Wykłady




2

Temat 1 (3h): Podstawowe rodzaje napędowych układów hydraulicznych

Zagadnienia:

A. Systematyka hydraulicznych układów napędowych

B. Pompy i silniki hydrauliczne

C. Osprzęt

Zagadnienie 1.A: Systematyka hydraulicznych układów napędowych

1. Co to jest napęd hydrostatyczny

Hydrauliczny układ napędowy to instalacja której zadaniem jest przeniesienie energii

mechanicznej od źródła do odbiornika za pośrednictwem cieczy roboczej. Zasadniczą rolę odgrywa

tutaj ciecz, która jest akumulatorem i nośnikiem energii. Wykorzystując równanie Bernoulliego można

założyć, że energia całkowita cieczy w ruchu ustalonym ma wartość stałą i składa się z trzech

składników: energii potencjalnej, energii ciśnienia i energii kinetycznej:

ρVgh + pV + ρVν2/2 = const

gdzie: ρ- gęstość cieczy

V- objętość cieczy

g- przyspieszenie ziemskie

h- wysokość położenia

p- ciśnienie cieczy

v- prędkość cieczy

ρVgh- energia potencjalna cieczy

pV- energia ciśnienia cieczy

ρVv2/2- energia kinetyczna cieczy

Energia potencjalna wykorzystana jest w energetyce wodnej, energia kinetyczna w napędach

hydrokinetycznych a energia ciśnienia w napędach hydrostatycznych omawianych na przedmiocie

„Napędy hydrauliczne”.




3

2. Co to jest układ hydrauliczny

Zgodnie z ogólnie przyjętą nomenklaturą instalacja to zespół maszyn urządzeń i rurociągów

tworzących ciąg technologiczny. Zatem przez napęd hydrauliczny rozumiemy instalację, w której

dowolny rodzaj energii (zazwyczaj jest to energia mechaniczna ruchu obrotowego) zamieniany jest w

sposób kontrolowany na energię ciśnienia cieczy, a następnie przenoszony wraz ze strumieniem cieczy

i ponownie zamieniany na energię mechaniczną – rys.1.1.

3. Czym różnią się otwarty i zamknięty układ hydrauliczny

Istnieje wiele kryteriów podziału układów hydraulicznych Najważniejsze z nich to rola

zbiornika w cyrkulacji cieczy. Zbiornik układu hydraulicznego zawsze pośredniczy, w mniejszym lub

większym stopniu, w przepływie cieczy cyrkulującej między pompą i silnikiem. W zależności od

tego jaki strumień cieczy przepływa przez zbiornik układy hydrauliczne dzieli się na otwarte i

zamknięte- rys.1.2.

W układzie otwartym cały strumień cieczy generowany przez pompę i przenoszący energię do

silnika hydraulicznego spływa do zbiornika po oddaniu energii ciśnienia w silniku.

W układzie zamkniętym przez zbiornik przepływa wyłącznie strumień równy przeciekom

wewnętrznym oraz upustom elementów układu hydraulicznego, ponieważ strumień generowany przez

pompę wraca na jej stronę ssącą bez pośrednictwa zbiornika, po oddaniu energii ciśnienia w silniku.

Przecieki wewnętrzne układu oraz upusty cieczy odprowadzane do zbiornika muszą być uzupełniane

w sposób ciągły podczas pracy instalacji przez zawory dopełniające zlokalizowane na ssaniu pompy

głównej układu. Uzupełnianie cieczy może odbywać się dzięki zasysaniu cieczy przez pompę główną

układu lub dzięki wtłaczaniu cieczy pod ciśnieniem wytwarzanym przez pomocniczą pompę

dopełniającą. Upust cieczy z obiegu do zbiornika realizowany jest przez rozdzielacze sterowane

różnicą ciśnień strony tłocznej i ssawnej pompy głównej. Zadaniem zaworów upustowych jest ciągła

wymiana cieczy w obiegu głównym wynikająca z konieczności utrzymania optymalnej temperatury.

Ciecz upuszczana do zbiornika oddaje ciepło podczas kontaktu z jego ścianami.




4

Rys.1.1 Budowa hydraulicznego układu napędowego i transformacja energii

Rys. 1.2. Układ hydrauliczny otwarty i zamknięty

4. Czym charakteryzują się układy hydrauliczne i jak wygląda ich systematyka

Podstawową zaletą układów hydraulicznych jest wysoki wskaźnik przenoszonej mocy do

objętości i masy potrzebnych urządzeń oraz precyzyjna zmiana parametrów ruchu niedostępna w

innych rozwiązaniach napędów. Podstawową wadą układów hydraulicznych jest niższa sprawność




5

całkowita w porównaniu z pozostałymi rozwiązaniami napędów. Pozostałe zalety i wady układów

hydraulicznych przedstawiono na rys. 1.3.

Kolejne kryterium podziału układów hydraulicznych wynika z rodzaju i zakresu ruchu silnika

hydraulicznego przekazującego energię mechaniczną do odbiornika. Zgodnie z wcześniejszymi

informacjami mamy więc do czynienia z napędem postępowo zwrotnym realizowanym za pomocą

siłownika lub obrotowym realizowanym przez silnik. W specjalnych rozwiązaniach możliwa jest

również wzajemna zamiana ruchu postępowo- zwrotnego na ruch obrotowy. W takich układach skok

siłownika wykonującego ruch postępowo- zwrotny jest naturalnie ograniczony, co limituje również

zakres ruchu obrotowego. Jeżeli ruch obrotowy odbywa się w sposób nieograniczony, wówczas napęd

obrotowy nazywany jest przekładnią. Na rys.1.4 przedstawiono układ otwarty z napędem postępowo-

zwrotnym oraz układ zamknięty z napędem obrotowym o ruchu nieograniczonym, czyli przekładnię.

Rys.1.3 Cechy układu hydraulicznego

Kolejny podział układów hydraulicznych wynika z liczby i natężenia przepływu

zainstalowanych pomp i silników. Hydrauliczne układy napędowe dzielą się w związku z tym na

jedno lub wielopompowe oraz jedno lub wielosilnikowe. Pompy mogą mieć w ramach tego samego

układu stałą lub zmienną wydajność a silniki stałą lub zmienną chłonność, zależnie od przeznaczenia.




6

Kolejne kryterium podziału dotyczy układów hydraulicznych wielosilnikowych i wynika ze

sposobu powiązania jednego lub kilku źródeł zasilania z poszczególnymi odbiorami. Zasilanie może w

związku z tym mieć charakter indywidualny, grupowy lub centralny jak przedstawiono to na rys.1.4.

Rys.1.4. Przykłady zasilania w układach hydraulicznych z wieloma odbiornikami

Przy zasilaniu indywidualnym każdy silnik zasilany jest przez oddzielną pompę. Przy

zasilaniu grupowym klika odbiorów zasilanych jest przez jedno źródło obsługiwane przez jedną lub

kilka pomp. W przypadku zasilania centralnego wszystkie odbiory podłączone są do jednego źródła

obsługiwanego przez kilka pomp. Wydajność źródła zasilania dopasowana jest automatycznie do

liczby i chłonności pracujących odbiorów a bateria akumulatorów stanowi rezerwę wydajności źródła

w stanach przejściowych.

Rys.1.5. Sposoby regulacji prędkości silnika




7

Ostatnim kryterium podziału hydraulicznych układów napędowych jest sposób sterowania i

regulacji prędkości odbiorników. Prędkość robocza silnika zależy od natężenia zasilającego go

strumienia cieczy roboczej- rys.1.5.

Sterowanie i regulacja dławieniowa wykorzystuje pompy o stałej wydajności współpracujące

z zaworami sterującymi natężeniem przepływu. Zadaniem zaworów sterujących jest odprowadzenie

do zbiornika części strumienia wytworzonego przez pompę, przy jednoczesnym zapewnieniu ciśnienia

niezbędnego do pokonania obciążenia zewnętrznego silnika, związanego z odbiornikiem energii

mechanicznej. Odprowadzenie części strumienia do zbiornika powoduje zmniejszenie natężenia

przepływu cieczy docierającej do silnika, co pozwala na regulację prędkości. Regulacja odbywa się

kosztem strat wynikających z energii strumienia odprowadzonego do zbiornika. Dlatego regulacja

dławieniowa stosowana jest najczęściej w hydraulicznych układach napędowych małej lub średniej

mocy pracujących w sposób przerywany, przy niewielkich współczynnikach czasu włączenia. W

zależności od miejsca montażu zaworu dławiącego przepływ układy z regulacją dławieniową dzieli się

na szeregowe i równoległe. W szeregowym układzie dławieniowym element dławiący przepływ

umieszczony jest w linii łączącej pompę, silnik i zbiornik. W równoległym układzie dławieniowym

element dławiący umieszczony jest w linii równoległej do linii w której zamontowany jest silnik.

Dalszy podział układów dławieniowych wynika z miejsca montażu elementu dławiącego w stosunku

do silnika. Jeżeli element dławiący znajduje się przed silnikiem, wówczas układ określa się jako

sterowany szeregowo z dławieniem na wejściu. Jeżeli element dławiący znajduje się za silnikiem

wówczas sterowany jest szeregowo z dławieniem na wyjściu. Przedstawiony na rys. 1.6 układ

dławieniowy jest układem szeregowym z dławieniem na wyjściu.

Sterowanie i regulacja objętościowa wykorzystuje pompy o zmiennej wydajności regulowanej

za pomocą zmiany geometrycznej objętości roboczej oraz silniki o zmiennej chłonności realizowanej

w analogiczny sposób. W układach tych do odbiornika dociera cały strumień generowany przez źródło

zasilania a więc pomijając straty objętościowe samych elementów, regulacja odbywa się bez strat

charakterystycznych dla regulacji dławieniowej. Układy z regulacją objętościową zużywają więc

mniej energii napędowej lecz ze względu na stopień skomplikowania elementów instalacji są droższe,

cięższe i objętościowo większe.

Jeżeli układ sterowania prędkością umożliwia dodatkowo stabilizację prędkości silnika

wówczas nazywany jest układem z automatyczną regulacją prędkości. Do stabilizacji prędkości w

układach hydraulicznych dławieniowych wykorzystuje się, zamiast zwykłych elementów

dławieniowych, wielodrogowe regulatory przepływu.




8

W układach hydraulicznych z regulacją objętościową stabilizację prędkości silnika uzyskuje

się dzięki zastosowaniu elementów nastawczych pomp i silników sterowanych sygnałem sprzężenia

zwrotnego w postaci natężenia przepływu lub ciśnienia. Dzięki zastosowaniu układu sprzężenia

zwrotnego mogą one dodatkowo realizować określony program sterowania silnikiem w zależności od

warunków podyktowanych jego obciążeniem. Ogólną systematykę układów hydraulicznych ze

względu na sposób automatycznej regulacji prędkości odbiornika przedstawiono na rys.1.6.

Rys. 1.6. Ogólna systematyka układów hydraulicznych

Zagadnienie 1B: Pompy i silniki hydrauliczne

5. Jakie rodzaje pomp stosowane są w układach hydraulicznych

Elementem wejściowym układu hydraulicznego jest zgodnie z rys.1.1. pompa wyporowa

napędzana silnikiem elektrycznym lub spalinowym o mocy N1, wytwarzającym moment obrotowy M1

przy prędkości obrotowej wału ω1. Pompa jest generatorem energii hydraulicznej cieczy a jej moc

hydrauliczna NH1 uzyskiwana jest dzięki podniesieniu ciśnienia cieczy o wartość ∆p1 przy przepływie

cieczy wynoszącym Q1. Pompa ta nosi nazwę pompy głównej układu hydraulicznego, gdyż poza nią w

instalacji mogą znajdować się pompy pomocnicze realizujące dodatkowe zadania wynikające z

rodzaju układu lub potrzeb napędu.




9

W wyniku strat hydraulicznych i objętościowych ciecz dopływająca do elementu wyjściowego

układu posiada niższą energię hydrauliczną NH2 wynikającą z dostępnego natężeniu przepływu Q2 i

dysponowanego spadku ciśnienia ∆p2. Elementem wyjściowym może być silnik realizujący ruch

obrotowy lub siłownik realizujący ruch postępowo- zwrotny. Często nie rozróżnia się formalnie tych

elementów nazywając je po prostu silnikiem hydraulicznym, tak jak na rysunku 1.2, realizującym

określony rodzaj ruchu. Silnik zamienia energię hydrauliczną cieczy NH2 na energię mechaniczną

przekazując odbiornikowi moc mechaniczną N2 przy założonych parametrach ruchu obrotowego w

postaci momentu M2 i prędkości ω2, lub ruchu postępowego w postaci siły F i prędkości V.

Istnieje wiele rozwiązań konstrukcyjnych głównych i pomocniczych pomp wyporowych

stosowanych w hydraulicznych układach napędowych. Podstawowy podział na pompy rotacyjne i

tłoczkowe wynika z charakteru ruchu wykonywanego przez elementy wyporowe pompy a dalsza

systematyka wynika ze szczegółów konstrukcji – rys.1.7.

Rys. 1.7. Systematyka pomp wyporowych stosowanych w układach hydraulicznych.

Jeżeli pompa posiada stałą geometryczną objętość roboczą (w przypadku pomp tłoczkowych

jest to objętość skokowa) wówczas nazywana jest pompą o stałej wydajności, ponieważ jej wydajność

zależy wyłącznie od prędkości obrotowej wału napędowego. Pompy o stałej wydajności stosowane w

układach hydraulicznych to pompy zębate i śrubowe. Pozostałe rodzaje pomp występują w obu

wersjach, to znaczy ze stałą i zmienną wydajnością. O zmiennej wydajności mówi się wtedy, gdy

pompa posiada możliwość regulacji geometrycznej objętości roboczej, czyli jej wydajność może być

regulowana przy stałej prędkości obrotowej wału napędowego.




10

Rys.1.8 Charakterystyka i symbole graficzne pomp wyporowych

Pompy zębate, śrubowe oraz tłoczkowe rzędowe produkowane są w wersjach z jednym

kierunkiem tłoczenia. Pozostałe pompy są budowane w obu wersjach, to znaczy ze stałym lub

zmiennym kierunkiem tłoczenia. Zmiana kierunku tłoczenia pomp może być realizowana najprościej

przez zmianę kierunku obrotów wału napędowego. Pompy takie nazywane są pompami o zmiennym

kierunku tłoczenia i zmiennym kierunku obrotów. Konstrukcja niektórych pomp pozwala jednak na

zmianę kierunku tłoczenia pompy przy zachowaniu stałego kierunku obrotów wału napędowego.

Pompy te nazywane są pompami o zmiennym kierunku tłoczenia. Charakterystykę pomp wynikającą z

tych kryteriów wraz z symbolami graficznymi przedstawiono na rys. 1.8.

Dalsze podziały pomp wynikają z liczby niezależnych strumieni cieczy roboczej

generowanych przez pompę oraz liczby stopni ciśnienia montowanych wewnątrz jednej obudowy.

Pompy nazywa się wówczas wielostrumieniowymi przy połączeniu równoległym dwóch lub więcej

zespołów wyporowych oraz wielostopniowymi przy połączeniu szeregowym tych elementów.

Szczegóły konstrukcyjne budowy oraz zagadnienia dotyczące strat, sprawności hydraulicznej i

mechanicznej oraz kształtu charakterystyk teoretycznych i rzeczywistych pomp stosowanych w

hydraulicznych układach napędowych omówione zostały szczegółowo w literaturze przedmiotu [i]




11

6. Jakie rodzaje silników stosowane są w układach hydraulicznych

Silniki hydrauliczne spełniają w układzie zadania odwrotne do pomp a ich systematyka może

być identyczna. Istnieją jednak problemy praktyczne w postaci niskiego momentu obrotowego

dostępnego przy małych prędkościach obrotowych, lub zbyt wysokiego momentu rozruchowego,

decydujące o ograniczonym zastosowaniu niektórych rodzajów pomp jako silników. O zamienności

pomp i silników hydraulicznych według systematyki przedstawionej na rys. 7 można mówić

wyłącznie przy wysokich prędkościach obrotowych. Przy niskich prędkościach obrotowych

obowiązuje schemat podziału silników hydraulicznych przedstawiony na rys. 1.9.

Rys.1.9. Systematyka wolnoobrotowych silników hydraulicznych [1]

Podobnie jak pompy, silniki mogą posiadać stałą lub zmienną objętość roboczą, którą określa

się jako chłonność. W przypadku silnika o stałej chłonności jego prędkość zależy wyłącznie od

natężenia przepływu cieczy roboczej, a przy zmiennej chłonności prędkość silnika może ulegać

zmianie niezależnie od natężenia przepływu. Regulacja chłonności może być stopniowa lub płynna.

Regulację płynną uzyskuje się w silnikach szybkoobrotowych a stopniową w silnikach

wolnoobrotowych. Regulacja stopniowa polega na wyłączeniu części cylindrów z pracy. W silnikach

jednorzędowych regulacja ta jest możliwa w przypadku konstrukcji wielokrotnego działania a w

silnikach wielorzędowych odbywa się przez wyłączenie całego rzędu cylindrów.




12

Rys.1.10 Charakterystyka i symbole graficzne silników hydraulicznych

Konstrukcja wielokrotnego działania polega na tym, że każdy aktywny zespół wyporowy

wykonuje więcej niż jeden cykl roboczy podczas jednego obrotu wałka wyjściowego silnika. Silniki

hydrauliczne mogą mieć stały lub zmienny kierunek obrotów wałka wyjściowego realizowany przez

zmianę kierunku zasilania. Osobną grupę stanowią silniki wahadłowe. Są one połączeniem siłownika z

tłoczyskiem w formie listwy zębatej napędzającej przez przekładnię wałek wyjściowy silnika. Kąt

obrotu wałka silnika wahadłowego ograniczony jest skokiem siłownika i przełożeniem przekładni

zębatej. Silniki wahadłowe są więc silnikami niepełnoobrotowymi. Charakterystykę i symbole

graficzne silników hydraulicznych przedstawiono na rys. 1.10

Szczegóły konstrukcyjne budowy i sposobu regulacji chłonności oraz zagadnienia dotyczące

strat, sprawności hydraulicznej i mechanicznej oraz kształtu charakterystyk teoretycznych i

rzeczywistych silników stosowanych w hydraulicznych układach napędowych omówione zostały

szczegółowo w literaturze przedmiotu [1].

7. Jakie rodzaje siłowników stosowane są w układach hydraulicznych

Oddzielną grupą elementów wyjściowych układu hydraulicznego są odbiorniki energii

ciśnienia o ruchu posuwisto- zwrotnym, nazywane popularnie siłownikami lub cylindrami

hydraulicznymi- rys.1.11.




13

Podstawowy podział siłowników wynika z rodzaju elementu przekazującego energię.

Rozróżnia się w związku z tym siłowniki nurnikowe i tłokowe. Kolejnym kryterium podziału jest

liczba ruchów roboczych elementu. W siłownikach jednostronnego działania ruch roboczy wywołany

jest ciśnieniem cieczy roboczej a ruch powrotny obciążeniem zewnętrznym. W siłownikach

dwustronnego działania ruch wysuwowy i powrotny wywołany jest działaniem ciśnienia cieczy

roboczej podawanej odpowiednio na obie strony tłoka. Dalsza systematyka siłowników dwustronnego

działania wynika ze szczegółów budowy pokazanych na rysunku 1.11.

Osobną grupę stanowią wspomniane wcześniej w systematyce silników hydraulicznych

siłowniki zamieniające ruch posuwisto- zwrotny na ograniczony ruch obrotowy za pośrednictwem

przekładni zębatej lub śrubowej.

Rys.1.11 Systematyka i schemat budowy siłowników

Bezpośrednią zamianę energii ciśnienia na moment obrotowy, bez pośrednictwa przekładni,

uzyskuje się w siłownikach toroidalnych. Zakres obrotu takiego siłownika zależy generalnie od liczby

komór roboczych i jest zawsze nieco mniejszy od kąta wynikającego z podziału geometrycznego kata

pełnego na liczbę komór. Zagadnienia dotyczące szczegółów budowy, strat, sprawności oraz zasad

doboru siłowników omówiono szczegółowo w literaturze [1]




14

Zagadnienie 1C: Osprzęt

8. Co to jest i z czego składa się układ sterowania

Pomiędzy pompą i silnikiem hydraulicznego układu napędowego znajduje się układ

sterowania decydujący o dopasowaniu energii wejściowej i wyjściowej instalacji- rys.1.12. W skład

układu sterowania wchodzą elementy sterujące przepływem i ciśnieniem cieczy lub odpowiadające za

nastawę wydajności pomp i chłonności odbiorników. Są to różnego rodzaju zawory. Pozwalają one na

uruchomienie, zatrzymanie zmianę prędkości i kierunku ruchu odbiornika. Układ hydrauliczny jest

wyposażony dodatkowo w zawory bezpieczeństwa, zawory zwrotne i przełączające spełniające

zadania wynikające z przeznaczenia i charakteru pracy odbiornika energii. Zawory sterujące

odprowadzają część cieczy przewodem obejściowym do zbiornika, lub ustalają ciśnienie potrzebne do

wysterowania elementów odpowiedzialnych za nastawę chwilowej wydajności i chłonności pomp i

odbiorników, w zależności od przyjętego sposobu regulacji prędkości. Konieczność regulacji powstaje

w stanach przejściowych pracy instalacji kiedy wydajność pompy jest wyższa od chłonności

odbiorników, ciśnienie tłoczenia pompy jest wyższe niż wymagane przez odbiornik, lub odbiornik

zostaje przeciążony.

9. Jak wygląda systematyka zaworów hydraulicznych

Systematykę zaworów hydraulicznych przedstawiono na rys. 1.13. Podział na cztery

podstawowe grupy wynika z rodzaju kontrolowanego parametru. Rozróżnia się w związku z tym

zawory sterujące: kierunkiem przepływu, ciśnieniem przepływu, natężeniem przepływu oraz

przekaźniki ciśnieniowe i czasowe. Dalszy podział poszczególnych grup zaworów wynika z

możliwości funkcjonalnych. W przypadku zaworów sterujących przepływem istotna jest liczba dróg

dopływu i wypływu, liczba możliwych stanów czyli położeń oraz sposób zmiany stanu, czyli rodzaj

sterowania zaworem. Rozróżnia się w związku z tym zawory dwudrogowe czyli posiadające jeden

dopływ i jeden odpływ oraz zawory wielodrogowe. Ze względu na liczbę stanów zawory dzieli się na

dwupołożeniowe i wielopołożeniowe. Liczbę dróg i stanów rozdzielcza podaje się często w formie

ilorazu X/Y, gdzie X oznacza liczbę dróg a Y liczbę stanów.




15

Rys.1.12 Sposób dopasowania energii produkowanej i pobieranej w układzie hydraulicznym

Zawory mogą być przesterowane mechanicznie, elektromagnetycznie oraz z wykorzystaniem

energii ciśnienia cieczy roboczej czyli hydraulicznie. Stosuje się również sterowanie alternatywne z

wykorzystaniem więcej niż jednego sposobu przełączania zaworu. Symbole graficzne wybranych

zaworów i rozdzielaczy z wyjaśnieniem szczegółów budowy przedstawiono na rys. 1.14.

Rys.1.13 Systematyka zaworów hydraulicznych




16

Szczegóły budowy i zasady działania oraz charakterystykami przekroju przepływu w funkcji

przemieszczenia elementu sterującego przedstawiono szerzej w literaturze przedmiotu [1].

10. Co to są i do czego służą akumulatory hydrauliczne

Poszczególne elementy układu połączone są rurociągami o odpowiednich średnicach i

własnościach mechanicznych wynikających z prędkości przepływu i ciśnienia cieczy. Elementem

instalacji mogą być również akumulatory magazynujące energię ciśnienia cieczy która następnie może

być wykorzystana do napędu odbiornika lub na potrzeby układu sterowania. Akumulatory przejmują

chwilowe nadwyżki energii ciśnienia i oddają je w podczas deficytu wynikającego z bilansu

zapotrzebowania odbiorników i zdolności wytwarzania energii przez pompę w układach z wieloma

odbiornikami. W cyklu ładowania akumulatora energia ciśnienia cieczy zamieniana jest na energię

ciśnienia gazu a w cyklu rozładowania odwrotnie. Zasadniczy podział akumulatorów wynika z rodzaju

elementu oddzielającego przestrzeń gazową i cieczową . Rozróżnia się w związku z tym akumulatory

tłokowe i akumulatory z elastyczną przegrodą. Te ostatnie dzielą się na membranowe i pęcherzowe.

Rys.1.14 Symbole graficzne wybranych zaworów i rozdzielaczy

11. Jakie elementy armatury stosowane są w układach hydraulicznych

Filtry i wymienniki ciepła odpowiadają za utrzymanie prawidłowych własności

fizykochemicznych cieczy oraz pozwalają na przedłużenie okresu jej eksploatacji. Ważnym




17

elementem armatury każdego układu hydraulicznego jest zbiornik w którym magazynowana jest ciecz

robocza powracająca z odbiornika po oddaniu energii ciśnienia i skąd następnie pobierana jest przez

pompę. Poza magazynowaniem cieczy zbiornik pełni rolę wymiennika ciepła i odpowiada za

wydzielanie się powietrza oraz cząsteczek zanieczyszczeń z cieczy przed kolejnym cyklem roboczym.




18

Temat 2 (4h): Teoretyczne podstawy pracy napędów hydraulicznych

1. Na jakiej podstawie określa się wymagane ciśnienie w instalacji hydraulicznej?

Wartość ciśnienia w instalacji można dobrać na podstawie orientacyjnych danych dotyczących

podobnych układów – rys. 2.1 lub w oparciu o obliczenia- rys. 2.2. Ponadto, określone ciecze robocze

mają praktyczne limity ciśnienia roboczego.

Rys. 2.1 Typowe ciśnienia występujące w układach hydraulicznych

Dobór ciśnienia w oparciu o obliczenia wymaga uwzględnienia obciążenia zewnętrznego i

sprawności elementu wykonawczego.




19

Rys. 2.2 Wpływ ciśnienia roboczego na pracę instalacji

Zgodnie z rys. 2.2 podwyższenie ciśnienia w instalacji pozwala na zmniejszenie elementów

instalacji oraz średnic rurociągów kosztem zwiększenia przecieków i sprawności wewnętrznej

urządzeń, przyspieszonego zużycia ściernego elementów i degradacji cieczy roboczej, pogorszenia

własności dynamicznych układu spowodowanych ściśliwością cieczy oraz większej emisji hałasu.

2. Na jakiej podstawie określa się natężenie przepływu w instalacji?

Jak wynika z rys. 2.2 wysokość ciśnienia w instalacji wpływa, przy okręconych parametrach

elementów wykonawczych, również na natężenie przepływu. Zwiększenie natężenia przepływu w

wyniku dopasowania wydajności lub chłonności urządzeń do założeń projektowych względnie doboru

wielkości konstrukcyjnej powoduje zwiększenie prędkości i strat przepływu, które rosną

proporcjonalnie do kwadratu prędkości.

3. Jakie parametry siłownika bierze się pod uwagę podczas jego doboru?

Zasady doboru siłownika wyjaśnia rys. 2.3. Parametry podlegające analizie to przebieg

wartości sił, droga i prędkość ruchu oraz ciśnienie robocze i ewentualnie wyboczenie siłownika.




20

Rys. 2.3 Parametry doboru siłownika

4. Jakie parametry bierze się pod uwagę podczas doboru silnika hydraulicznego?

Parametry silnika hydraulicznego brane pod uwagę prezentuje rys. 2.4

5. Jaki jest zakres wykorzystania i parametry eksploatacyjne różnych rodzajów silników

hydraulicznych?

O zakresie wykorzystania silnika decyduje chłonność właściwa, zakres prędkości i ciśnień

roboczych, stopień pulsacji ciśnienia, poziom emisji hałasu oraz sprawność ogólną, co wyjaśnia rys.

2.5

Rys. 2.4 Parametry doboru silnika hydraulicznego




21

Rys. 2.5 Cechy eksploatacyjne silników hydraulicznych

6. Jakie przesłanki decydują o wyborze rodzaju układu hydraulicznego

Wybór pomiędzy układem otwartym i zamkniętym zależy od szeregu parametrów

uwzględnionych na rys. 2.6.

7. Jakie cechy decydują o wyborze rodzaju zasilania indywidualnego w układzie hydraulicznym?

Cechy układów zasilanych pompą o stałej i zmiennej wydajności lub pompą

wielostrumieniową przedstawiono na rys. 2.7.

Rys. 2.6 Kryteria wyboru rodzaju układu hydraulicznego




22

Rys. 2.7 Cechy decydujące o wyborze rodzaju zasilania indywidualnego

8. Jakie cechy decydują o sposobie zasilania grupowego odbiorników?

Cechy układów zasilanych grupowo pompami o stałej i zmiennej wydajności lub pompą

wielostrumieniową z akumulatorami przedstawiono na rys. 2.8.

9. Jakie parametry bierze się pod uwagę podczas doboru pompy hydraulicznej?

Parametry pompy hydraulicznej brane pod uwagę prezentuje rys. 2.9.

10. Jaki jest zakres wykorzystania i parametry eksploatacyjne różnych rodzajów silników

hydraulicznych?

O zakresie wykorzystania pompy decyduje wydajność właściwa, zakres prędkości i ciśnień

roboczych, stopień pulsacji ciśnienia, poziom emisji hałasu oraz sprawność ogólną, co wyjaśnia rys.

2.10




23

Rys. 2.8 Cechy decydujące o wyborze rodzaju zasilania centralnego

Rys. 2.9 Parametry doboru pompy hydraulicznej




24

Rys. 2.10 Cechy eksploatacyjne pomp hydraulicznych




25

Temat 3 (3h): Regulacja mocy i prędkości roboczej w napędowych układach hydraulicznych

1. Jakie rodzaje sterowania i regulacji dławieniowej prędkości odbiornika stosowane są w

hydraulicznych układach napędowych?

Nastawa dławieniowa prędkości odbiornika polega na zmianie strumienia cieczy roboczej na

dopływie lub odpływie z odbiornika, ewentualnie strumienia równoległego do płynącego przez

odbiornik.

Rys.3.1 Systematyka układów sterowania i regulacji dławieniowej

Jeżeli dławienie dotyczy strumienia przed lub za odbiornikiem wówczas układ hydrauliczny

nazywa się szeregowym układem regulacji dławieniowej. W przypadku dławienia strumienia

równoległego do płynącego przez odbiornik układ hydrauliczny nazywa się równoległym układem

regulacji dławieniowej- rys. 3.1.

Jeżeli natężenie przepływu dławionego strumienia podlega dodatkowo stabilizacji, wówczas

układ hydrauliczny nazywa się układem regulacji i stabilizacji prędkości odbiornika.

2. Jaki jest wpływ lokalizacji zaworu dławiącego przed lub za odbiornikiem na pracę układu z

dławieniem szeregowym?




26

Oba układy są identyczne pod względem zasady działania, sprawności i przebiegu charakterystyk

regulacyjnych, jednak różnią się pod względem własności eksploatacyjnych, co wyjaśnia rys. 3.2.

Rys.3.2 Wpływ lokalizacji zaworu dławiącego na własności układu hydraulicznego

3. Jak kształtują się charakterystyki regulacyjne szeregowych i równoległych układów regulacji

dławieniowej?

Charakterystyki regulacyjne układów regulacji dławieniowej przedstawiają zależność

względnej prędkości odbiornika w przypadku siłowników oraz względnego natężenia przepływu w

przypadku silników od względnego przekroju przepływu zaworu dławiącego i względnego obciążenia

odbiornika. Rys. 3.3 przedstawia charakterystyki regulacyjne układu szeregowego a rys. 3.4 układu

równoległego. W obu wypadkach odbiornik zasilany jest strumieniem cieczy zależnym od przekroju

przepływu elementu dławiącego fd. Symbol fdo oznacza maksymalny przekrój przepływu elementu

dławiącego.

3. Jakie rodzaje sterowania i regulacji objętościowej prędkości odbiornika stosowane są w

hydraulicznych układach napędowych?

Sterowanie i regulacja objętościowa może mieć charakter ciągły i skokowy. W pierwszym

przypadku zmianie ulega wydajność generatora lub chłonność odbiornika albo zmianie podlegają oba




27

parametry a układ nazywa się przekładnią hydrostatyczną. Przy regulacji skokowej włączane lub

wyłączane są w obieg, w zależności od zapotrzebowania odbiorników, sekcje pompy

wielostrumieniowej lub pompy o różnych wydajnościach. Systematykę układów z regulacją ciągłą

prędkości przedstawiono na rys. 3.5 a przykład trzystopniowej regulacji prędkości odbiornika na

rysunku 3.6.

Rys.3.3 Charakterystyki regulacji szeregowej układów z różnymi rodzajami odbiorników

Rys.3.4 Charakterystyki regulacji równoległej układów z różnymi rodzajami odbiorników




28

Strumień dopływający do silnika przekładni hydrostatycznej zależy od nastaw parametrów

wydajności generatora i odbiornika. Ciśnienie w linii zasilającej odbiornik zależy od momentu jakim

jest obciążony. Po przekroczeniu ciśnienia pmax nastawionego na zaworze maksymalnym ZM linia

zasilająca jest odciążona do zbiornika a prędkość odbiornika spada do zera.

Strumień dopływający do odbiornika zasilanego przez kilka pomp zależy od przesterowania

rozdzielaczy R1 i R2 w linii zasilania. Może być równy wydajności każdej z pomp lub ich sumie,

dzięki czemu uskakuje się trzy poziomy prędkości ruchu odbiornika. Zawory maksymalne ZM1 i ZM2

odprowadzają ciecz z linii zasilającej odbiornika po przekroczeniu ciśnienia wynikającego z

maksymalnego momentu obciążającego silnik.

Rys.3.5 Rodzaje przekładni hydrostatycznych

Rys. 3.6. Układ skokowej regulacji objętościowej prędkości silnika




29

4. Jak wyglądają charakterystyki regulacyjne przekładni hydrostatycznych

W przekładni z nastawną pompą jej wydajność zależy od parametru regulacyjnego εp który

przyjmuje wartości z przedziału (0;1). Prędkość obrotowa silnika ns jest, przy stałych wartościach

wydajności właściwej pompy qp, chłonności właściwej silnika qs oraz stałej prędkości obrotowej

pompy np, liniową zależnością jej parametru regulacyjnego εp- rys. 3.7. Przełożenie przekładni „i” jest

przy stałych wartościach wydajności i chłonności właściwej urządzeń odwrotnie proporcjonalne do

parametru regulacyjnego pompy, a jej obrazem jest fragment hiperboli równoosiowej. Moc

teoretyczna Nsmax przenoszona przez przekładnię jest linową zależnością parametru regulacyjnego

pompy. Moment wyjściowy teoretyczny przekładni Msmax nie zależy ani od parametru regulacyjnego

ani od prędkości silnika, lecz wyłącznie od obciążenia zewnętrznego. Przekładnia hydrostatyczna z

nastawną pompą nazywana jest również przekładnią stałego momentu. Pozostałe oznaczenia

stosowane na rysunku: ηsmh – sprawność mechaniczno- hydrauliczna silnika, ηvp – sprawność

objętościowa pompy, ηvs – sprawność objętościowa silnika.

Rys. 3.7 Charakterystyki regulacyjne przekładni hydrostatycznej z pompą o zmiennej wydajności (przekładni

stałego momentu)

W przekładni z nastawnym silnikiem i pompą o stałej wydajności chłonność silnika zależy od

parametru regulacyjnego εs który przyjmuje wartości z przedziału (0;1). Prędkość obrotowa silnika ns




30

jest, przy stałych wartościach wydajności właściwej pompy qp, chłonności właściwej silnika qs oraz

stałej prędkości obrotowej pompy np, odwrotnie proporcjonalna do parametru regulacyjnego silnika a

jej obrazem jest fragment hiperboli równoosiowej - rys. 3.8. Przełożenie przekładni „i” jest przy

stałych wartościach wydajności i chłonności właściwej urządzeń wprost proporcjonalne do parametru

regulacyjnego silnika, a jej obrazem jest linia prosta przechodząca przez początek układu

współrzędnych. Moment wyjściowy teoretyczny przekładni Msmax jest przy stałym obciążeniu

zewnętrznym liniową funkcją parametru regulacyjnego silnika. Moc teoretyczna Nsmax przenoszona

przez przekładnię nie zależy parametru regulacyjnego silnika i jest stała w całym zakresie jego

zmiany. Przekładnia hydrostatyczna z nastawną pompą nazywana jest również przekładnią stałej

mocy.

Rys. 3.8 Charakterystyki regulacyjne przekładni hydrostatycznej z silnikiem o zmiennej wydajności

(przekładni stałej mocy)

Przekładnia z nastawną pompą i nastawnym silnikiem może być sterowania sekwencyjnie lub

równocześnie. Przy sterowaniu sekwencyjnym najpierw zmianie ulega parametr regulacyjny pompy

od εp=0 do εp=1 przy stałej wartości parametru regulacyjnego silnika εs=1, a następnie zmianie ulega

parametr regulacyjny silnika od εs=1 do εsmin.




31

Rys. 3.9 Charakterystyki regulacyjne przekładni hydrostatycznej z nastawną pompą i nastawnym

silnikiem sterowanej sekwencyjnie.

Charakterystyki przekładni sekwencyjnej stanowią połączenie charakterystyki przekładni

stałego momentu (lewa część rys. 3.9) i przekładni stałej mocy (prawa część rys 3.9).

Przy sterowaniu równoczesnym zmianie ulegają oba parametr regulacyjne. Zmienia się

zarówno nastawa wydajności pompy jak i nastawa chłonności silnika. Relacja pomiędzy nastawami

zależy od programu realizowanego przez przekładnię. Najczęściej przyjmuje się, że εp + εS = 1 a

charakterystykę takiej przekładni przedstawiono na rys 3.10.




32

Rys.3.10 Charakterystyki regulacyjne przekładni z równoczesna nastawą obu parametrów regulacyjnych

Charakterystyki zewnętrzne przekładni hydrostatycznych przedstawiono na rys. 3.11.

Rys. 3.11 Charakterystyki zewnętrzne przekładni hydrostatycznych




33

Temat 4 (3h): Podstawowe układy hydrauliczne elektrohydraulicznych maszyn sterowych,

sterów strumieniowych, śrub nastawnych

1. Jak zbudowany jest układ hydrauliczny maszyny sterowej z pompami o zmiennej wydajności i

zmiennym kierunku tłoczenia ?

Układ hydrauliczny maszyny sterowej z pompami głównymi o zmiennej wydajności i

zmiennym kierunku tłoczenia jest najbardziej rozpowszechnionym rozwiązaniem. Składa się z dwóch

identycznych zespołów pompowych, układów sterowania i cylindrów hydraulicznych zmieniających

wychylenie płetwy sterowej. Zespoły siłowe mogą pracować oddzielnie, wówczas jeden z nich jest

jednostką rezerwową, lub jednocześnie kiedy potrzebna jest większa wydajność instalacji warunkująca

odpowiednią prędkość zmiany położenia płetwy sterowej. Jeden z zespołów przedstawiono na rys. 4.1.

W skład zespołu napędowego wchodzą pompa główna i pompa dopełniająca PD o stałej wydajności,

napędzane tym samym silnikiem elektrycznym. Zespół pompowy zostaje połączony z cylindrem

hydraulicznym po przesterowaniu rozdzielacza ZO ciśnieniem wytwarzanym przez pompę

dopełniającą. Zawory ręczne ZR służą do odcinania odpowiedniej gałęzi instalacji w przypadku awarii

lub wycieków. Pompa dopełniająca jest zabezpieczona przed przeciążenie zaworem maksymalnym

ZN. Podczas pracy pompy głównej sterowany różnicą ciśnień zawór upustowy ZU odprowadza do

zbiornika część oleju wracającego z siłownika a pompa dopełniająca wprowadza do obiegu

zamkniętego nową porcje oleju przez zawory zwrotne. Zawory bezpieczeństwa ZB, wspólne dla obu

zespołów hydraulicznych, zabezpieczają pompy główne przed przeciążeniem.

Rys. 4.1 Układ hydrauliczny maszyny sterowej z pompą o zmiennej wydajności i zmiennym kierunku tłoczenia




34

Pompa dopełniająca pełni jednocześnie rolę pompy filtrującej ciecz roboczą. Nastawa

kierunku i wydajności tłoczenia pompy głównej zależy od sposobu sterowania. Przy sterowaniu

nadążnym nastawa N zależy od różnicy sygnałów pochodzących z kolumny sterowej WZ i układu

sprzężenia zwrotnego SZ informującego położeniu płetwy sterowej. Nastawa pompy maleje do zera

jeżeli różnica tych sygnałów wynosi zero, czyli płetwa osiągnęła wartość zadaną położenia. Przy

sterowaniu przyciskowym pompa pracuje w wybranym kierunku do czasu zwolnienia odpowiedniego

przycisku na kolumnie sterowej.

2. Jak zbudowany jest układ hydrauliczny steru strumieniowego?

Układ hydrauliczny steru strumieniowego składa się z zespołu siłowego w skład którego

wchodzi pompa główna PG o stałej wydajności i jednym kierunku tłoczenia, układ sterowania oraz

siłownik wykonawczy decydujący o kącie wychylenia płatów śruby steru strumieniowego. Kierunek

zmiany nastawy kata natarcia płatów zależy od położenia sterowanego elektrycznie rozdzielacza RG

decydującego o wyborze komory aktywnej A lub B przekładni steru a prędkość tej zmiany od nastawy

regulowanych zaworów dławiących ZD na wypływie z komory pasywnej przekładni wychylenia

płatów. Pompa opróżniająca PO służy do opróżnienia korpusu przekładni steru strumieniowego

podczas okresowej wymiany oleju. Zbiornik grawitacyjny ZG zapewnia poprzez przewód R

nadciśnienie potrzebne do smarowania przekładni i łożysk steru oraz smarowania i uszczelnienia wału

śruby steru.

Rys. 4.2 Układ hydrauliczny steru strumieniowego




35

Zbiornik powinien być usytuowany na odpowiedniej wysokości nad lustrem wody. Rurociąg

przelewowy S łączy zbiornik grawitacyjny ze zbiornikiem zespołu hydraulicznego. W położeniu

środkowym rozdzielacza RG pompa główna jest w pełni odciążona do zbiornika a w każdym z

położeń roboczych zabezpieczona jest zaworem bezpieczeństwa ZB. Cały strumień oleju powracający

z instalacji oczyszczany jest przez filtr spływowy.

3. Jak zbudowany jest układ hydrauliczny śruby nastawnej?

Układ hydrauliczny śruby nastawnej składa się z dwóch identycznych pomp głównych P1 i P2

pracujących niezależnie lub równocześnie, układu sterowania, siłownika przekładni śruby oraz

zbiornika grawitacyjnego ZG zapewniającego smarowanie podczas normalnej pracy i dodatkowo

ciśnienie w stanach awaryjnych. Pompy główne są pompami o stałym kierunku i wydajności

tłoczenia. Pompa pomocnicza P3 również o stałej wydajności i jednym kierunku tłoczenia służy do

utrzymania poziomu w zbiorniku grawitacyjnym. Sterowany różnicą ciśnień lub dźwignią zawór

proporcjonalny RG decyduje o natężeniu i kierunku przepływu oleju do komór nastawczych A i B

przekładni płatów śruby. Zawór proporcjonalny sterowany jest przez zespół sterowanych elektrycznie

rozdzielaczy R1- R4. W przypadku awarii układu zdalnego sterowania kat płatów śruby może być

ustawiony ręcznie za pomocą dźwigni rozdzielacza RG. Olej powracający z przekładni śruby

chłodzony jest w wymienniku ciepła. Pompy zabezpieczone są przed przeciążeniem za pomocą

zaworów ZB. Czystość cieczy w instalacji zapewniają filtry ssawne pomp a filtr ochronny zabezpiecza

zespół rozdzielaczy i zawór proporcjonalny przed skutkami awarii pomp.

Rys. 4.3 Układ hydrauliczny śruby nastawnej




36

Temat 5 (2h): Filtry i filtracja czynnika roboczego w układach hydraulicznych

1.Jaki jest cel stosowania filtrów w układach hydraulicznych

Jednym z warunków zachowania własności eksploatacyjnych cieczy roboczej w układzie

hydraulicznym jest utrzymanie jej parametrów fizykochemicznych na odpowiednim poziomie.

Istotnym parametrem jest czystość cieczy roboczej. Czystość cieczy hydraulicznej określana jest

zestawem liczb niosących informację o liczbie zanieczyszczeń większych od unormowanych średnic

zawartych w próbce cieczy. Zadaniem filtrów zamontowanych w układzie hydraulicznych jest

oddzielenie ze strumienia cieczy cząsteczek zanieczyszczeń stałych a w przypadku cieczy HLPD

zawierających dodatki dspergująco- myjące, również produktów jej starzenia.

2. Gdzie montowane są filtry w układach hydraulicznych

Lokalizacja i nazewnictwo filtrów wynika z funkcji jaką mają spełniać w instalacji- rys. 5.1.

Rys.5.1. Rodzaje filtrów stosowanych w układzie hydraulicznym




37

3. Jakie są zadania prawidłowo dobranych filtrów w układach hydraulicznych

Dzięki utrzymaniu własności fizykochemicznych cieczy na odpowiednim poziomie filtry zapobiegają

zakłóceniom w pracy instalacji i przedłużają żywotność jej elementów- rys 5.2

4. Jakie zadania pełni filtr po stronie ssawnej pompy w układzie hydraulicznych otwartym

Teoretycznie filtr ssawny powinien chronić cały układ hydrauliczny, jednak jego lokalizacja

narzuca pewne warunki i ograniczenia- rys. 5.3

5. Jakie zadania pełni filtr wysokociśnieniowy po stronie tłocznej pompy głównej w układzie

hydraulicznym otwartym

Teoretycznie filtr po stronie tłocznej pompy głównej chroni wszystkie elementy układu

sterowania, ale jego lokalizacja niesie pewne ograniczenia- rys. 5.4. Filtr ten pracuje przy pełnym

ciśnieniu roboczym wytwarzanym przez pompę główną układu.

Rys. 5.2 Zadania filtrów w układzie hydraulicznym




38

Rys.5.3 Cechy filtra ssawnego w układzie hydraulicznym otwartym

6. Jaką rolę pełni filtr spływowy w układzie hydraulicznym otwartym?

Filtr spływowy w układzie hydraulicznym otwartym filtruje cały strumień cieczy powracający

z instalacji, co pozwala zachować wymaganą czystość cieczy w zbiorniku, przy prawidłowo

dobranych i stosowanych filtrach oddechowym i wlewowym zbiornika. Podobnie jak w innych

przypadkach lokalizacji istnieją jednak pewne ograniczenia i uwarunkowania jego eksploatacji- rys.

5.5.

7. Kiedy stosuje się układ niezależnej filtracji?

Układ niezależnej filtracji jest alternatywą dla filtra spływowego przy dużych natężeniach

przepływu cieczy roboczej. Wykazuje szereg zalet z których najważniejsze to możliwość czyszczenia i

kontroli temperatury cieczy roboczej niezależnie od stanu pracy obwodu głównego- rys. 5.6. Układ

niezależnej filtracji stosuje się zarówno w otwartych jak i zamkniętych układach hydraulicznych.




39

Rys.5.4 Cechy filtra tłocznego w układzie hydraulicznym otwartym

Rys.5.5 Cechy filtra spływowego w układzie hydraulicznym otwartym




40

8. W jaki sposób montuje się filtry w układach hydraulicznych zamkniętych?

Podstawowym rodzajem filtra w układzie hydraulicznym zamkniętym jest filtr tłoczny

niskociśnieniowy montowany w układzie pompy dopełniającej instalację główną- rys. 5.7. Pompa

dopełniająca uzupełnia przecieki wewnętrzne układu zamkniętego lub dodatkowo kompensuje

strumień cieczy wracający do zbiornika przez zawory upustowe, których zadaniem jest zapewnienie

wymiany cieczy w obwodzie głównym, celem utrzymania optymalnej temperatury.

9. W jaki sposób określa się efektywność przegrody filtracyjnej?

Efektywność filtrowania w układach hydraulicznych mierzona jest współczynnikiem βxo-

rys.5.8. Określa on iloraz liczby cząsteczek zanieczyszczeń o średnicy większej od xo wyrażonej w µm

na wejściu do filtra i na wyjściu z niego. Współczynnik ten pozwala na bardzo przejrzystą

interpretacje skuteczności działania filtra. Przykładowo: β3=100 oznacza, że na 100 cząsteczek

zanieczyszczeń o średnicy 3µm które znajdują się w cieczy przed filtrem tylko jedna przejdzie przez

przegrodę filtracyjną (100/1).

Rys.5.6 Cechy układu niezależnej filtracji




41

Rys.5.7 Cechy filtra tłocznego niskociśnieniowego w układzie hydraulicznym zamkniętym

10. Jak wygląda systematyka filtrów ze względu na zadanie w układzie hydraulicznym?

Podział na filtry ochronne i robocze wynika z podstawowego zadania spełnianego przez te

elementy instalacji. Zadaniem filtrów ochronnych, zgodnie z nazwą, jest ochrona wrażliwych

elementów instalacji przed skutkami zanieczyszczenia cieczy np. wskutek awarii pomp lub silników.

Zadaniem filtrów roboczych jest utrzymanie stanu czystości cieczy roboczej w całej instalacji na

poziomie wymaganym przez producentów urządzeń. Wynikają stąd określone własności obu rodzajów

filtrów opisane na rys. 5.9.

Rys.5.8 Cechy filtra tłocznego niskociśnieniowego w układzie hydraulicznym zamkniętym




42

Rys.5.9 Cechy filtrów ochronnych i roboczych

11. Jakie są kryteria doboru filtra do instalacji?

Podstawowe cechy filtra hydraulicznego to jego wielkość konstrukcyjna, dokładność

filtrowania (βxo) oraz sposób wykonania (materiały, złącza, elementy dodatkowe itp.). Podczas doboru

filtra istotne są kryteria przedstawione na rys. 5.10.

12. Co to jest czystość cieczy roboczej w układzie hydraulicznym?

Zgodnie z normą ISO czystość cieczy to liczba kodowa określająca zawartość zanieczyszczeń

stałych o określonej średnicy w próbce badanej cieczy. Czystość określa się kodem dwucyfrowym dla

metod mikroskopowych oraz trzycyfrowym dla automatycznych liczników cząsteczek zanieczyszczeń.

Podstawą określenia stanu czystości jest sporządzenie rozkładu granulometrycznego cieczy i na tej

podstawie określenie liczby cząsteczek zanieczyszczeń o średnicy większej niż 5 i 15 µm w metodach

mikroskopowych lub większej od 4, 6 i 14 µm w metodach liczników cząsteczek. Liczba cząsteczek w

poszczególnych grupach jest podstawą przyznania kodu klasy czystości- rys. 5.11.




43

Rys.5.10 Kryteria doboru filtrów do instalacji.

Rys.5.11. Procedura wyznaczania klasy czystości cieczy

13. Co to jest proces płukania instalacji i od czego zależy czas płukania?

Płukanie instalacji hydraulicznej to proces odfiltrowania cząsteczek zanieczyszczeń obecnych

w instalacji za pomocą agregatu pompowego i zespołu filtrów o odpowiedniej zdolności pochłaniania

zanieczyszczeń. Przed płukaniem demontuje się wkłady wszystkich wrażliwych elementów instalacji




44

takich jak zawory proporcjonalne lub serwozawory. Proces płukania połączony jest z bieżącą kontroli

stanu czystości cieczy. Podczas płukania początkowo obserwuje się wzrost a potem stopniowy spadek

liczby zanieczyszczeń w cieczy. Proces płukania przerywany jest po osiągnięciu wymaganego

poziomu czystości cieczy- rys. 5.12. Minimalny czas płukania zależy od wielu parametrów opisanych

na rysunku, lecz generalnie jest uzależniony od relacji objętości zbiornika układu hydraulicznego do

wydajności agregatu płuczącego.

Rys.5.12. Zmiana czystości cieczy podczas płukania

Documents

Napędy hydrauliczne IV sem wykłady