Napędy hydrauliczne

Napędy hydrauliczneNapędy hydrauliczne

WprowadzenieWprowadzenie

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 hydraulicznychPodział napędów hydraulicznych

hydrostatycznehydrostatyczne, , których działanie opiera się na wykorzystaniu których działanie opiera się na wykorzystaniu przede wszystkim energii ciśnienia cieczy,przede wszystkim energii ciśnienia cieczy,

hydrokinetycznehydrokinetyczne, , których działanie opiera się na których działanie opiera się na wykorzystaniu energii kinetycznej cieczy.wykorzystaniu energii kinetycznej cieczy.

Zastosowanie napędów hydraulicznychZastosowanie napędów hydraulicznych

Budownictwo

koparka kołowa


Prasa hydrauliczna Schuler

Przemysł


Podnośnik hydrauliczny typu "żaba"

Schemat napędu hydraulicznego 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 Zasada działania napędu hydrostatycznego

o ruchu postępowo-zwrotnym

1 - pompa, 2 - zbiornik cieczy roboczej, 3 - urządzenie sterujące, 4 - cylinder hydrauliczny


o ruchu obrotowym

1 - pompa, 2 - zbiornik cieczy roboczej, 5 - silnik hydrauliczny


o ruchu wahadłowym

1 - pompa, 2 - zbiornik cieczy roboczej, 3 - urządzenie sterujące, 4 - cylinder hydrauliczny

Zalety napędów hydraulicznychZalety napędów hydraulicznych

możliwość uzyskania bardzo dużych sił, przy małych możliwość uzyskania bardzo dużych sił, przy małych wymiarach urządzeń, wymiarach urządzeń,

możliwość uzyskania bezstopniowej zmiany prędkości ruchu,możliwość uzyskania bezstopniowej zmiany prędkości ruchu,

możliwość użycia małych sił do sterowania pracą ciężkich możliwość użycia małych sił do sterowania pracą ciężkich maszyn, maszyn,

możliwość zdalnego sterowania,możliwość zdalnego sterowania,

możliwość zastosowania mechanizacji i automatyzacji możliwość zastosowania mechanizacji i automatyzacji ruchów,ruchów,

dużą trwałość elementów układów hydraulicznych oraz dużą trwałość elementów układów hydraulicznych oraz łatwość ich wymiany.łatwość ich wymiany.

Wady napędów hydraulicznychWady napędów hydraulicznych

trudności związane z uszczelnieniem elementów ruchowych; trudności związane z uszczelnieniem elementów ruchowych; wszelkie nieszczelności powodują przedostawanie się wszelkie nieszczelności powodują przedostawanie się powietrza do obiegu, a to z kolei powoduje zakłócenia pracy powietrza do obiegu, a to z kolei powoduje zakłócenia pracy układu oraz powodują wycieki cieczy roboczej,układu oraz powodują wycieki cieczy roboczej,

duże straty energii na pokonywanie oporów przepływu.duże straty energii na pokonywanie oporów przepływu.

Ciecz w hydrostatycznych układach Ciecz w hydrostatycznych układach napędowych powinno cechować: napędowych powinno cechować:

jak najmniejsza zmienność lepkości wraz ze zmianą jak najmniejsza zmienność lepkości wraz ze zmianą temperatury, temperatury,

mała ściśliwość, a więc duży moduł sprężystości mała ściśliwość, a więc duży moduł sprężystości objętościowej,objętościowej,

jak najwyższa temperatura zapłonu i jak najniższa temperatura jak najwyższa temperatura zapłonu i jak najniższa temperatura krzepnięcia, krzepnięcia,

duże ciepło właściwe, mała rozszerzalność temperaturowa, duże ciepło właściwe, mała rozszerzalność temperaturowa, dobra przewodność cieplna,dobra przewodność cieplna,

odporność, na pienienie się i utlenianie, odporność, na pienienie się i utlenianie, dobre własności smarne,dobre własności smarne, jednorodność struktury i trwałość chemiczna oraz obojętność jednorodność struktury i trwałość chemiczna oraz obojętność

chemiczna w czasie kontaktu z metalami i materiałami chemiczna w czasie kontaktu z metalami i materiałami uszczelnień.uszczelnień.

Wielkości charakteryzujące Wielkości charakteryzujące silniki hydrauliczne 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 s

tsVs Q

Q

• różnica ciśnień na wejściu i wyjściu z silnika p [Pa]

Znając parametry silnika można obliczyć:Znając parametry silnika można obliczyć:

• prędkość obrotową silnika hydraulicznego:prędkość obrotową silnika hydraulicznego:

min]/[obrq

Q60n Vs

s

ss

gdzie: Qs - chłonność silnika [m3/s],qs - chłonność jednostkowa silnika w [m3/obr],Vs - sprawność objętościowa silnika.

• prędkość przesuwu tłoka i tłoczyskatłoczyska względem cylindra:

]m/s[vss

s A

Qv

gdzie: A - powierzchnia czynna tłoka [m2], Vs - sprawność objętościowa siłownika

Znając parametry silnika można obliczyć:Znając parametry silnika można obliczyć:

• moc użyteczna: ]kW[1000 es

ses

pQP

gdzie: es – sprawność ogólna silnika

• moment na wale silnika: ]Nm[9550s

ess n

PM

gdzie: Pes – moc użyteczna silnika [kW],

ns - prędkość obrotowa silnika [obr/min]

• moc wyjściową siłownika: ]kW[1000 es

sses

vFP

gdzie: Fs - siła otrzymywana na tłoczysku lub nurnika siłownika [N], vs - prędkość przesuwu tłoczyska siłownika [m/s],es – sprawność ogólna silnika

SiłownikiSiłownikiTłokowe

Jednostronnego działania Dwustronnego działania

SiłownikiSiłownikiNurnikowe

Jednostronnego działania

SiłownikiSiłownikiPrzeponowe


SiłownikiSiłownikiTeleskopowe


Elementy sterujące napędów hydraulicznychElementy sterujące napędów hydraulicznych

Przykłady rozwiązań zaworów Przykłady rozwiązań zaworów

Zawór zwrotny kulkowyZawór zwrotny kulkowy

1 - kulka, 7 - korpus zaworu

Przykłady rozwiązań zaworówPrzykłady rozwiązań zaworówZawór odcinający igłowy

4 - iglica, 5 - trzpień, 6 - uszczelnienie, 7 - korpus zaworu

Przykłady rozwiązań zaworówPrzykłady rozwiązań zaworów

Zawór bezpieczeństwa (kulkowy)

1 - kulka, 2 - sprężyna, 3 - wkręt regulacyjny, 4 - iglica, 5 - trzpień, 6 - uszczelnienie, 7 - korpus zaworu

Zasada działania Zasada działania suwakowego zaworu rozdzielczego 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 Osprzęt pomocniczy w napędach hydraulicznychw napędach hydraulicznych

FiltryFiltry

Akumulatory hydrauliczneAkumulatory hydrauliczne

Zbiorniki, chłodniceZbiorniki, chłodnice

Przewody, złącza i uszczelnieniaPrzewody, złącza i uszczelnienia

Sterowanie napędów hydrostatycznychSterowanie napędów hydrostatycznych

prędkość obrotowa, prędkość obrotowa, moment obrotowy, moment obrotowy, moc.moc.

Jeżeli elementem wyjściowym napędu jest silnik, to parametrami Jeżeli elementem wyjściowym napędu jest silnik, to parametrami regulowanymi są:regulowanymi są:

W przypadku siłownika parametrami regulowanymi są:W przypadku siłownika parametrami regulowanymi są:

prędkość liniowa, prędkość liniowa, siła, siła, moc.moc.

Sterowanie prędkości obrotowej polega na zmianie:Sterowanie prędkości obrotowej polega na zmianie:

wydajności pompy Qwydajności pompy Qvv, , zmianie oporów przepływu cieczy w instalacji, zmianie oporów przepływu cieczy w instalacji, zmianie jednostkowej chłonności silnika zmianie jednostkowej chłonności silnika (q(qss mm33/obr), /obr), zmianie powierzchni czynnej tłoka (A mzmianie powierzchni czynnej tłoka (A m22) siłownika.) siłownika.

Podstawowy napęd hydrauliczny Podstawowy napęd hydrauliczny ruchu postępowo-zwrotnego ruchu postępowo-zwrotnego

1 – zbiornik, 2 – pompa wyporowa, 3 – zawór bezpieczeństwa, 4 - zawór rozdzielczy, 5 – siłownik, 6 – filtr.

Documents

Napędy hydrauliczne