Óbudai Egyetem,Bánki Donát Gépész- és

Biztonságtechnikai Mérnöki Kar

Mechatronika MSc szak Esti tagozat

2009-2010 tavaszi félév

MECHATRONIKAI SZERKEZETEK 4. ELŐADÁS

HIDRAULIKUS ELEMEK

Czifra Árpád

ENERGIAKÖZVETÍTŐ, ÁTALAKÍTÓ RENDSZEREK

Erőgép MunkagépEnergia közvetítés

Mechanikus

Hidraulikus, pneumatikus

Elektromos

Hidraulikus energia közvetítés

Hidrodinamikus Hidrosztatikus

Az energiát az áramló közeg mozgás révén továbbítja.

Az energiát a munkaközeg nyomása továbbítja.

HIDROSZTATIKUS ENERGIAÁTVITEL

Hidraulikus rendszer előnyei:- nagy energiasűrűség- nagy áttétel (akár 1/1000)- pontosság- nagyfrekvenciás irányváltás (500/min) - nagy távolság (30-100m)- tetszőleges helyzetű kapcsolatok- fokozatmentesség- egyszerű túlterhelésvédelem

Hidraulikus rendszer hátrányai:- hidr. energia előállítása- jelentős karbantartási igény- tűzveszélyesség- érzékeny a szennyeződésekre- munkaközeg hőm. függése - környezetszennyező

Erőgép:- villanymotor- robbanómotor- kézi hajtás- stb…

GépEnergia átalakító:Szivattyú

Mechanikus-

Hidraulikus

Hidraulikus-

Mechanikus

Energia átalakító:MunkahengerHidraulikus motor

Továbbító, vezérlő, szabályozó rendszer

HIDROMOTOROK JELLEMZŐI.

Hidromotorok csoportosítása:- nagy fordulatú (300-3000 1/min) - közepes fordulatú (10-750 1/min)- kis fordulatú (1-150 1/min)

Típusok:- fogaskerék

• fogaskerékpár réskiegyenlítés• Gerotor-motor• Orbit-motor

- csúszólapátos• egykörös• kétkörös

- axiáldugattyús• ferdetengelyes• ferdetárcsás

- radiáldugattyús• külső beömlésű• belső beömlésű

- kerékagy motor

FOGASKERÉK MOTOROK I.Külső fogazatú fogaskerékpár

1. ábra. Fogaskerék szivattyú (motor)

Fogaskerék motor jellemzői:- 10-420 Nm nyomaték - 250 bar üzemi nyomás- 3-255 cm3/ford folyadéknyelés- 1500-3000 ford/min- 85% max. hatásfok- olcsó- zajos

2. ábra. Folyadékáram a motorban

3. ábra. Gerotor motor elvi működése

FOGASKERÉK MOTOROK II.Gerotor motor I.

Az excentrikusan elhelyezkedő belső fogaskerék egyel kevesebb foggal rendelkezik. Minden pillanatban az összes fog kapcsolódik. A két fogaskerék között relatív sebesség alakul ki (mindkettő forog). A belső kerékhez kapcsolódik a kihajtó tengely.

4. ábra. Görgős gerotor motor

FOGASKERÉK MOTOROK III.Gerotor motor II.

Gerotor motor jellemzői:- 150-300 Nm nyomaték - 140 bar üzemi nyomás- 60 cm3/ford folyadéknyelés- 200-800 ford/min- 82% max. hatásfok- csandesebb járás

5. ábra. Gerotor motor szerkezeti kialakítása

6. ábra. Gerotor motor

FOGASKERÉK MOTOROK IV.Orbit motor I.

7. ábra. Orbit motor elvi működése

A külső fogazat áll, a belső forog. Minden fordulatnál az összes fogárok feltöltődik és kiürül.

8. ábra. Orbit motor működése

FOGASKERÉK MOTOROK V.Orbit motor II.

9. ábra. Roller Stator (Orbit motor) felépítése:1-tömítés2-ház3-motor4-kihajtó tengely5-szeleprendszer

Orbit motor jellemzői:- 50-200 Nm nyomaték - 140 bar üzemi nyomás- 50-60 cm3/ford folyadéknyelés- 20-1000 ford/min- 80% max. hatásfok- csandesebb járás- hosszabb élettartam

CSÚSZÓLAPÁTOS MOTOROK I.Forgó lapátos egy és kétkörös

11. ábra. Csúszólapátos motor elvi vázlata (ovális elrendezés; kétkörös)Csúszólapátos motor jellemzői:

- 50-1130 Nm nyomaték - 80 bar üzemi nyomás- 75-650 cm3/ford folyadéknyelés- 800-2100 ford/min- 83% max. hatásfok- szivárgás miatt csak kis nyomáson- népszerű

10. ábra. Csúszólapátos motor elvi vázlata (excentrikus elrendezés; egykörös)

A lapátok a belső tárcsában csúsznak, úgy, hogy mindig érintkezzenek a külsővel. Ezt rugós rásegítés is végezheti, de működésnél a centrifugális erőtér biztosítja.

AXIÁLDUGATTYÚS MOTOROK I.

12. ábra. Ferdetengelyes axiáldugattyús motor elvi kialakítása

Ferde tengelyes I.

Ferdetengelyes axiáldugattyús motor jellemzői:- 25-22000 Nm nyomaték - 320 bar üzemi nyomás- 5-7000 cm3/ford folyadéknyelés- 800-4500 ford/min- 90% max. hatásfok- drágább

AXIÁLDUGATTYÚS MOTOROK II.Ferde tengelyes II.

14. ábra. Ferdetengelyes motor felépítése

13. ábra. Ferdetengelyes axiáldugattyús motor

15. ábra. Ferdetárcsás axiáldugattyús motor elvi kialakítása

AXIÁLDUGATTYÚS MOTOROK III.Ferde tárcsás I.

Ferdetárcsás axiáldugattyús motor jellemzői:- 140-1620 Nm nyomaték - 320 bar üzemi nyomás- 30-250 cm3/ford folyadéknyelés- 1500-2500 ford/min- 90% max. hatásfok- drágább

16. ábra. Állítható ferdetárcsás axiáldugattyús motor

17. ábra. Belső beömlésű radiáldugattyús motor elvi felépítése

RADIÁLDUGATTYÚS MOTOROK I.Belső beömlésű I.

Belső beömlésű radiáldugattyús motor jellemzői:- 2100-125000 Nm nyomaték - 400 bar üzemi nyomás- 300-38000 cm3/ford foly.nyelés- 20-180 ford/min- 87% max. hatásfok

RADIÁLDUGATTYÚS MOTOROK II.Belső beömlésű II.

18. ábra. Belső beömlésű rediáldugattyús motor felépítése

19. ábra. Belső beömlésű rediáldugattyús motor

20. ábra. Külső beömlésű radiáldugattyús motor elvi felépítése

RADIÁLDUGATTYÚS MOTOROK III.Külső beömlésű I.

Külső beömlésű radiáldugattyús motor jellemzői:- 20-14000 Nm nyomaték - 190 bar üzemi nyomás- 8-5200 cm3/ford folyadéknyelés- 150-700 ford/min- 90% max. hatásfok

21. ábra. Folyadékáram a motorban

RADIÁLDUGATTYÚS MOTOROK IV.Külső beömlésű II.

22. ábra. Külső beömlésű rediáldugattyús motor felépítése

23. ábra. Külső beömlésű rediáldugattyús motor

HIDRAULIKUS MUNKAFOLYADÉKFeladata:- energia közvetítés - kenés- hőelvezetés- rendszer tisztítása- korrózióvédelem

Követelmények:- stabil molekulaszerkezet - jó kenőképesség- nagy viszkozitási index- hosszú élettartam- alacsony dermedéspont- jó detergens, diszpergens hatás- ne legyen tűzveszélyes- környezetbarát- gazdaságos

Általában ásványi olaj alapú hidraulika folyadékokat használnak, a speciális tulajdonságok elérése érdekében adalékokkal kiegészítve.

HIDRAULIKUS MUNKAFOLYADÉK TULAJDONSÁGAI I.

Sűrűsége: hőmérésklet és nyomásfüggő

)p,T(

m/kg900800 3

T1

T1

p

0p

T

0T

Ahol: - T: hőtágulási együttható; kb 0,0007 1/ °C - p: térfogatváltozási együttható; kb 7,5•10-10 m2/N

Az üzemi hőmérséklet általában kb 50 °C. E fölött minden 10 °C hőmérséklet emelkedés felezi a rendszer élettartamát.

Kinematikai viszkozitás: hőmérésklet és nyomásfüggő

)p,T(

s/mm3616 2

kp1

T

50

bar1p

n

50T

Ahol: - n kitevő függvénye az Engler°-nak (vízhez viszonyított folyósság) - k együttható kb 0,0025 - hm hidraulikus-mechanikus hatásfok (súrlódási veszteségek) - v volumetrikus hatásfok (szivárgások)

HIDRAULIKUS MUNKAFOLYADÉK TULAJDONSÁGAI II.

hmv

kb 85%

16 36

HIDRAULIKUS MUNKAFOLYADÉK TULAJDONSÁGAI III.

Összeférhetőség: sem az olaj, sem bomlástermékei nem károsíthatják a szerkezetet.Befolyásolja: Zn tartalomHa Zn%=0, akkor bárhol használható;Ha 0<Zn% <0,07, akkor ezüst bevonatú elemek nem használhatók;Ha 0,07<Zn%, akkor semmilyen színesfém nem használható;

Tisztaság:Szennyezés lehet:Szilárd: 5-15 µm átmérőjű szemcsék okozzák a legnagyobb kárt; szűrők

alkalmazása szükséges.Folyékony: ált. kondenzvíz; 0,5 tf%-ig nem okoz problémát; tartályban

leválaszthatóGáz: többnyire levegő; 0,5 tf%-ig nem okoz problémát, e fölött kavitáció

léphet fel.

FELHASZNÁLT IRODALOM

[1] Zsáry Árpád: Gépelemek I. Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, 1999

[2] Kozma Mihály: Hajtásrendszerek, Műegyetemi Kiadó, 1998

[3] Loboda Klára: Hidraulika, pneumatika, előadásvázlat, BME

[4] Bosch-Rexroth, internetes katalógus, www.boschrexroth.hu