Pod ovim pojmom podrazumevamo komponente ili ureaje koji pretvaraju mehaniki rad u hidrostatiku energiju (pumpe) i obratno, koje pretvaraju hidrostatiku energiju u mehaniki rad (motori). Prema nainu formiranja radne zapremine hidrauline maine (pumpe i motori) se mogu podeliti kao to je to prikazano na slici.

HIDRAULIKE PUMPE I MOTORI

Podela zapreminskih pumpi - nastavak

1

Naini promene radne zapremine i veliine koje je odreuju kod osnovnih tipova hidraulinih ureaja prikazani su na slici.

Osnovni parametri rada hidraulinih komponenata specifini protok (min, maks.), Pritisak (nom., maks.), broj obrataja (min., maks.), ukupni stepen korisnosti (definisan kao proizvod zapreminskog i mehanikog stepena iskorienja) Zapreminski gubici se javljaju usled curenja izmeu prostora koji se nalazi pod razliitim pritiscima i zbog nepotpunog popunjavanja radne zapremine usled poveanja hidraulikih otpora izazvanih velikom brzinom kretanja rotora maine.

2

Zupaste pumpe sa spoljanjim ozubljenjemZbog jednostavnosti konstrukcije (slika 3), niske cene i dobrog radnog veka uvek se ugradjuju u hidraulini sistem kada je to mogue. Pri rotacionom (obrtnom) kretanju zupastog para 1-2, od kojih je jedan pogonski (povezan sa elektro-motorom) a drugi gonjeni, transporuje se radni fluid u meuzubljima ovih zupanika ogranienim kuitem .

Zupaste pumpe sa spoljanjim ozubljenjem Geometrijska zapremina pumpe imajui u vidu sliku 2. je: gde je: b (cm) irina radne zapremine (zupanika). Teorijski zapreminski protok pumpe sa dva zupanika moe se sraunati preko obrasca: gde su: d0(cm) prenik podeonog kruga pogonskog zupanika m (-) modul zupanika n (o/min) br. obrtaja pogonskog zupanika Stvarni protok (kapacitet pumpe ) dobija se mnoenjem teorijskog sa zapreminskim stepenom iskorienja (obino izmeu 0,750,98). Ukupni stepen iskorienja, u zavisnosti od veliine pumpe obino ne prelazi 0,9.

V = 2h b 2r

QT = 2p d 0 m n 10-6 (cm3 / min)

3

Zupaste pumpe Snaga pumpe se izraunava na osnovu sledeeg obrsca:

N = pQili

[W ]

gde je: p pritisak (Pa), Q protok (m3/s)

N=

pQ 600 huk

[kW ]

gde je: p pritisak (bar), Q protok (l/min), huk = hv hhidmeh - ukupni stepen korisnog dejstva Radni pritisak u opsegu od 5 do 210 bar . Kod korienja ovih pumpi za potiskivanje ulja za podmazivanje, njihov br. obrtaja obino ne sme da padne ispod 600 o/min. Za pritiske izmeu 50 i 120 bar, i za protoke izmeu 10 i 80 l/min, primenjuju se brojevi obrtaja do 1500 o/min, a za visoke pritiske i male protoke, mogu dostii vrednost i od 3000 o/min.

Zupaste pumpe sa unutranjim ozubljenjem

Zona potisa Zona usisa

Razdelni element (polumesec)

4

Zupaste pumpe sa unutranjim ozubljenjem

Zapremina: Broj obrtaja:

1 700 (cm3), 300 500 (o/min),

Pritisak (nom., maks.): 80 250, maks. 300 (bar), Prednosti: tihe, robusne, nisu pulsirajue, razliite zapremine, trajne/ekspl. Mana: skupe za izradu, pumpe konstantnog protoka

Zupaste pumpe sa unutranjim ozubljenjem (prstenaste gerotor pumpe)

5

Zupaste pumpe sa unutranjim ozubljenjem (Orbitralne pumpe)

Zapremina: Broj obrtaja:

10 800 (cm3), 10 2000 (o/min),

Pritisak (nom., maks.): do 200, maks. 250 (bar), Prednosti: tihe, robusne, nisu pulsirajue, velike zapremine, trajne u ekspl. Mana: skupe za izradu, pumpe konstantnog protoka, manji stepen iskori.

Zavojne pumpe Ove pumpe putem rotora koji je u vidu zavojnih vretena sabijaju i potiskuju radni fluid od ulaznog do potiskog otvora koji se nalaze na suprotnim krajevima rotora.

6

Zavojne pumpe obezbeuju beuman i pouzdan rad, ravnomeran protok ulja, zbog ega su dosta primenjene u hidraulinim sistemima. Naroitu primenu su nale kod automatizacije maina i procesa, zbog lake regulacije i upravljanja njihovim radom. Pumpe se upotrebljavaju za pritiske od 25100 bar, a optimalan rad se postie pritiskom od 50 bar. Nedostatak im je velika osetljivost na pritisak u usisnom vodu, to se primeuje po jakom umu.

Krilne pumpe Izgled krilne pumpe (motora) sa konstantnim kapacitetom prikazan je na slici.

Simbol

7

Jednokomorne Konstantne i promenjive zapremine

Dvo ili vie komorne Konstantne zapremine

Kod krilnih pumpi mogua je regulacija protoka, a sa tim i promena smera kretanja i brzine proticanja radnog fluida. Ovo se postie pomeranjem statorskog prstena (3) u odnosu na rotor (1), kao to je to prikazano na slici.Simbol Mehanikog regulatora protoka Regulator pritiska hidraulino upravljan

8

Krilne pumpe sa fiksnim krilcimaPotis

Usis

Karakteristike krilnih pumpi

Zapremina: Broj obrtaja:

5 400 (cm3), 10 4000 (o/min),

Pritisak (nom., maks.): do 250, maks. 280 (bar), Prednosti: tihe, nisu pulsirajue, srednjih zapremina, malih dimenzija, pogodne za razliite tipove regulacije Mana: manji stepen iskorienja, nisu otporne na hidrauline udare (lom krilaca), nieg radnog pritiska, osetljive na istou radnog fluida.

9

Radijalno klipna pumpa Konstrukcija radijalno klipne pumpe slina je konstukciji krilne pumpi (slika 11)

10

Radijalno klipne pumpe se prave u izvoenjima sa ventilskim ili lebnim razvoenjem, sa konstanim ili promenjivim protokom. Treba razlikovati pumpe sa unutranjim bregastim vratilom od pumpi sa spoljanjim bregastim vratilom Da bi se obezbedila ravnomernost u radu, ove pumpe se obino prave sa neparnim brojem klipova (511). Omoguavaju vee radne pritiske (i do 700 bar), pri malim hidraulinim gubicima zahvaljujui boljim mogunostima zaptivanja cilindrinih povrina klipa i cilindra.

11

Karakteristike radijalno klipnih pumpi

Zapremina: Broj obrtaja:

2 8000 (cm3), 2 12000 (o/min),

Pritisak (nom., maks.): do 600, maks. 700 (bar), Prednosti: visoki pritisci i protoci, visoke brzine obrtanja, visok stepen iskoristivosti, robusne. Mana: skupe, manje kompaktne u odnosu na aksijalne, osetljive na istou radnog fluida.

Aksijalno klipne pumpe Za razliku od radijalnih pumpi, kod aksijalnih pumpi klipovi su aksijalno pokretni. Postoje dve osnovne konstrukcije ovih pumpi: a) sa zakretnom osom (dobo) slika A b) sa zakretnom ploom slika B

Slika B

12

Kod pumpe sa zakretnim doboem (sl. pod A) pri obrtanju rotora istovremeno se posredstvom centralnog zgloba radijalno i aksijalno kreu klipovi smeteni po obodu rotora, to izaziva usisavanje i potiskivanje radnog fluida. Kod druge varijante ove pumpe, sa zakretnom ploom (sl. pod B), hod klipova ostvaren je zahvaljujui nepokretnoj ili zakretno (pumpa konstanog ili promenjivog kapaciteta) nagnutoj ploi (1) sa aksijalnim leitem za iji su pokretni prsten vezani klipovi. Klipno aksijane pumpe kao i motori mogu biti konstantnog ili promenljivog protoka. U ureajima sa konstantnim protokom ne postoji mogunost promene ugla nagibnog bloka odnosno nagnute ploe, dok se kod pumpi (motora) sa promenljivim protokom promenom ovog nagibnog ugla menja i hod klipa, a samim tim i radna zapremina odnosno protok.

Broj klipova u rotoru je uvek neparan zbog uravnoteenja rada same pumpe i smanjenja vibracija u radu. Kree se od 5, 7, do 9 klipova u rotoru u zavisnosti od veliine pumpe. Ugao nagiba kod pumpi sa zakretne ploom se kree 15, dok se kod pumpi sa zakretnim doboem taj ugao poveava i kree se 25 kod pumpi koje mogu da budu dvosmerne odnosno da menjaju usisno-potisnu stranu. Iz navedenog se da zakljuiti da pumpe sa zakretnim doboem za istu nazivnu veliinu mogu imati daleko vei kapacitet u odnosu na aksijalne pumpe sa zakretnom ploom. U novije vreme, posebnom konstrukcijom radnih klipova, poreenjem dve aksijalno klipne pumpe starije i nove konstrukcije, protok je povean za ak tri puta jer je ugao nagiba zakretne ploe povean sa 15 na 45 (slika dole).

13

Aksijalno klipna pumpa novije generacije sa novim tipom konstrukcije radnih klipova (Parker F1 pumpe)

Poreenje pojave trenja i razlaganje sila kod pumpi novije i starije generacije

14

Karakteristike aksijalno klipnih pumpi

Zapremina: Broj obrtaja:

0.1 1000 (cm3), 5 8000 (o/min),

Pritisak (nom., maks.): 100 do 450, maks. 600 (bar), Prednosti: visoki pritisci i protoci, visoke brzine obrtanja, visok stepen iskoristivosti, robusne, maki moment inercije, prolazna osovina Mana: skupe, osetljive na istou radnog fluida, habanje na klipovima

Linijske pumpe

Zapremina: Broj obrtaja:

5 100 (cm3), 3000 (o/min),

Pritisak (nom., maks.): 200 do 500, maks. 1200 (bar), Prednosti: visoki pritisci, visok stepen iskoristivosti Mana: velike dimenzije, habanje klipnih sekcija

15

HIDRAULINI AKTUATORIHidr. aktuatori prema nainu funkcionisanja se mogu podeliti u tri osnovne grupe: Hidraulini aktuatori translatornog kretanja hidraulini cilindri, Hidraulini aktuatori rotacionog kretanja hidro motori (o njima smo ve priali), Hidraulini aktuatori oscilatorno-translatornog kretanja zakretni motori

HIDRAULINI CILINDRIHidraulini cilindri se najee izvode u sledeim tipovima konstrukcija: a) Cilindar jednostranog delovanja sa oprugom

b) Cilindar jednostranog delovanja - PLUNER c) Cilindar dvostranog delovanja sa jednom klipnjaom

16

d) Cilindar dvostranog delovanja sa dve klipnjae

e) Cilindri sa klipovima u obliku cilindarskih kouljica TELESKOPSKI cilindriJednostranog dejstva

Dvostranog dejstva

Najea primena cilindara je sa dvostukim delovanjem i jednostrukom klipnjaom. Sama konstrukcija hidraulinih cilindara moe se ivesti na nekoliko naina: Konstrukcija sa zateznim vijcima koji povezuju poklopac i dno cilindra, Konstrukcija sa vijanom vezom posebno na elu i dnu cilindra i Zavarena konstrukcija na dnu cilindra i vijana veza na elu (glavi) cilindra. Cilindar se uglavnom sastoji od: dna cilindra (1), cevi cilindra (2), glave cilindra (3), zateznih vijaka, klipa (4) sa klipnjaom (5), voice (6) i elementima za privrenje (prirubnica (7)).

17

Sila optereenja cilindra

Sila koju cilindra moe da savlada rauna se prema sledeem obrascu: F = p A N

[ ]

gde je: p pritisak (Pa), A povrina klipa

Cilindar sa zateznim vijcima

Cilindar sa zavarenim dnom i vijanom vezom na elu cilindra

18

Primeri privrenja hidraulinih cilindara

a) klizni leaj sa obe strane b) zglobni leaj na klipnjai i klizni na dnu cil. c) zglobni leaj sa obe strane d) prirubnice na elu cilindra e) prirubnice na dnu cilindra f) klizni leaj na cilindru g) kruta veza

Izvijanje cilindara Proraun cilindara odnosno klipnjae na izvijanje vri se prema Ojlerovoj jednaini koja glasi:

p 2E I Fiz = 2 sk S

gde je: E moduo elastinostiza elik E = 2.1 1072

[N / cm ]

I moment inercije za kruni popreni presek d4 p 4I= 64

[m ]

sk slobodna duina izvijanja klipnjae S stepen sigurnosti (2.5 do 3.5)

19

U zavisnosti od sluaja optereenja i veze klipnjae, slobodna duina izvijanja se rauna prema sledeim sluajevima prema Ojleru:

Jedan kraj slobodan, drugi kruto vezan

Dva kraja zglobno vezana

Jedan kraj zglobno voen, drugi kruto vezan

Dva kraja kruto vezana

Sk = 2 L

Sk = L

Sk = 0.707 L

Sk = L/2

Kontrolisanje brzine zaustavljanja cilindaraa) konstrukciono, b) primenom priguno nepovratnih ventila

20

Servo cilindri

Zakretni hidraulini motori Krilni zakretni motorZakretni motori spadaju u grupu oscilatornih izvrnih komponenata, jer je ugao zakretanja manji od 360 . Postoje dva konstrukciona oblika: zakretni motori sa kril(cima)om i zakretnim sa nazubljenim klipom

M = Dp A lGde je:

[Nm]

A=(D-d)b/2 povrina krilca D,d veliina spoljnog i unutranjeg prenika krilca b irina krilca l=(D+d)/4 krak delovanja sile pritiska

21

Klipni zakretni motor

gde je:

M=

Dp A d 2

[Nm] A - povrina klipa

Dp razlika pritiska na ulazu i izlazu motora d prenik podeonog kruga zupanika

Za razliku od krilnog motora, ovaj motor ima klipove na koje deluje ulje pod pritiskom. Jedna od konstrukcija je da klipovi budu paralelni, a klipnjae povezane sa klackalicom koja pokree vratilo. Ulje se dovodi naizmenino iznad jednog pa iznad drugog klipa koji obru vratilo za odreeni ugao. Moment kod ovog tipa motora zavisi od ugla zakretanja. On je obino zbog konstrukcije motora ogranien na max. 1000. Drugi tip klipnog zakretnog motora ima klip dvosmernog dejstva koji u sredini ima zupastu letvu spregnutu sa zupanikom na izlaznom vratilu. Dovoenjem ulja pod pritiskom na jednu ili drugu stranu, klip se pomera i zakree spregnuti zupanik sa izlaznim vratilom. Moment je konstantan na celom hodu, a ugao zakretanja moe iznositi do 1800.

22