Upload
ispirac
View
387
Download
3
Embed Size (px)
Citation preview
Izvijanje cilindaraK [N]; E [N/mm]; J [mm4]; S = 3.5SKF /= JE
sK
k
⋅⋅=2
2π
VENTILI
Ventili su uređaji (elementi) za upravljanje ili regulaciju pokretanja, zaustavljanja, usmjeravanja, te tlaka i protoka fluida pod tlakom dobavljenog crpkom ili pohranjenog u akumulatoru (DIN/ISO 1219).
Ventili, podjela prema izradbi
• Sa razvodnim klipom (klizni)• Sa sjedištem (kugla, stožac, tanjur, ..)
• Klizni rotirajući
Ventili, podjela
• Prema načinu pokretanja– Mehanički– Hidraulički (ili pneumatski)– Električni (elmag., koračni, momentmot.,..)
• Prema namještanju– Dvopoložajni (on-off, schaltend)– Proporcionalni
Ventili, podjela prema funkciji
• Razvodnici • Tlačni ventili• Protočni ventili• Nepovratni ventili
RAZVODNICI
• Niz funkcija u krugu, ne samo “razvođenje” fluida
• Označavanje– 2/2, 3/2, 4/3, 5/3, ...– P, T, A, B, L, X, Y,
• Primjeri protoka i upravljanja..
Razvodnici, primjeri protoka i upravljanja
Razvodnici, konstrukcija
• S razvodnim klipom (klizni)• Sa sjedištem
Razvodnici, sa sjedištem
• kugla, stožac, tanjur
Razvodnici, prekrivanja
Razvodnici, karakteristike
• Kriteriji odabira: priključci/br.položja i pokretanje; prekrivanje; nazivna veličina; svojstva i područje djelovanja (statičko i dinamičko)
– Nazivna veličina NV• NV 6 (40 – 80 l/min)• NV 10 (60 – 120)• NV 16 (100 – 240)• NV 25 ( 160 – 500)
direktno upravljani
posredno upravljani
Razvodnici, karakteristike
Dinamičko ograničenje
Razvodnici, direktno upravljani
• do NV 10
Razvodnici, posredno upravljani
• NV 16 i više
1 - glavni ventil
g.v
p.v.
2 - pilot ventil
Elektromagneti
• suhi (treba ih odvojiti brtvljenjem – trenje, gubici)• ispunjeni uljem (suvremenije rješenje)
• Neke značajke:
(uklj. 20 – 100 ms;isklj. 10 – 60 ms)
Frekvencija i vrijeme uključivanja
Radna temperatura
(Npr. IP65)Zaštita
DC 24 V (standard);DC 12V; AC
Napajanje
NV 6 – 30 WNV 10 – 50 W
Snaga (potrošnja)
Ugradnja, priključci
• Uglavnom pokriveno standardima (npr. DIN 24340)
NEPOVRATNI VENTILI
• Načelno, dozvoljavaju protok fluida u jednom smjeru, a ne dozvoljavaju u drugom
• check valve (eng), sperrventile (njem)
• Konstruirani su s sjedištem (kugla, stožac, tanjur), tako da izoliraju dio kruga bez propuštanja (curenja)
Nepovratni ventili, podjela
OBIČNI
NEPOVRATNI VENTILI
S DEBLOKADOM
ZA PREDPUNJENJE
Nepovratni ventili, obični
• S oprugom (tlak otvaranja 0.5; 1.5; 3; 5 bar)• Bez opruge (ugrađuju se vertikalno)
• Izvedeni za različite ugradnje (u liniji, kao ugradbeni, kao ploče..)• Koriste se za by-pass, za zatvaranje jednog smjera toka fluida, ili za
dobivanje određene pretenzije (backpressure)
simbol
Nepovratni ventili, obični
• Realizacija ispravljačkog spoja (Graetzov spoj)
Nepovratni ventili, s deblokadom
• deblokiranjem se omogućuje protok u oba smjera – s hidrauličkom deblokadom (pilot operated check valve)
– s električnom deblokadom (omogućava deblokadu bez rada crpke)
simbol
Nepovratni ventili, s deblokadom
• primjer
Nepovratni ventili, s deblokadom, dvostruki
Nepovratni ventili, za predpunjenje
• U naravi su to nep. ventili s hidrauličkom deblokadom, ali velikih dimenzija (NV 40 – 500)
• Služe za predpunjenje velikih cilindara uz izoliranje glavnog hidrauličkog kruga pod tlakom, npr kod preša
TLAČNI VENTILI
• Zadatak je utjecaj na tlak u hidrauličkom sustavu, ili u nekom njegovom dijelu. Održavanje konstantnog tlaka u određenom režimurada jedan je od najvažnijih zadataka u upravljanju hidrauličkimkrugom. Osim sigurnosne funkcije, time se upravlja silama i momentima aktuatora. Osim ventila u tu svrhu mogu se koristiti i crpke promjenljivog volumena. Sigurnosna funkcija ograničenja tlaka jednostavno se postiže ugradnjom tlačnih ventila.
• Po konstrukciji mogu biti – Sa sjedištem– Klizni
• Po načinu upravljanja su– Direktno upravljani– Posredno upravljani
Tlačni ventili, podjela
ZA OGRANIČENJE TLAKA
TLAČNI VENTILISLIJEDNI
ZA PRAŽNJENJE
REGULATORI TLAKA
Tlačni ventili, podjela
Osnovna razlika između funkcija ventila za ograničenje tlaka (druckbegrenzung, pressure relief) i reguatora tlaka (druckminder, pressure reducing):
ventil za ograničenje tlaka regulator tlaka
P P
T A
Ventil za ograničenje tlaka
• ograničavaju tlak u sustavu na neki postavljeni. Ako se nadmaši postavljeni tlak, višak fluida odvode u spremnik.
Ventil za ograničenje tlaka, ravnoteža sila
F = p•A
Ventil za ograničenje tlaka, izvedbe
• Direktni (sa sjedištem)
• Posredno upravljani (sa sjedištem i klizni*)
* Na slici je direktni klizni
Ventil za ograničenje tlaka, posredno upravljani
pilot ventil
glavni ventil
Ventil za ograničenje tlaka, posredno upravljani
Simbol
Ventil za ograničenje tlaka, karakteristike
• Karakteristike za direktno upravljani (isprekidano) i za posredno upravljani (puna linija)
Područje rada:gornje (određena površinom i
silom opruge) donje (prilikom max otvora
dolazi do prigušenja (prekomjernog). Za posredne to je najmanji tlak funkcioniranja (1.5 – 4.5 bara)).
Regulator tlaka
• Za razliku od ventila za ograničenje tlaka koji djeluju na primarni tlak, ovi služe da djeluju na sekundarni tlak
Regulator tlaka (dvosmjerni)
simbol
Regulator tlaka
direktni i posredno upravljani, uglavnom klizne konstrukcije
Regulator tlaka
dvosmjerni i trosmjerni
Slijedni ventili, ventili za pražnjenje
• vrlo slični ventilima za ograničenje tlaka, ali imaju drugu funkciju• Slijedni – uključuju dio po dio kruga (druckzuschalt, pressure
sequencing) (isti kao v.o.t., ali curenje mora biti riješeno direktnim dvodom da ne djeluje na silu uključivanja)
• Ventili za pražnjenje (ili za punjenje akumulatora) (druckabschalt, pressure cut-off)
v. za pražnjenje slijedni, direktni i posredno upravljani
Slijedni ventili, ventili za pražnjenje
• Gibanje: desni pa lijevi cilindar (odnosno samo lijevi, ako desni miruje)
Slijedni ventili, ventili za pražnjenje
• Usmjerava se tok fluida na punjenje akumulatora dok se ne napuni
Protočni ventili
• Utjecajem na protok mijenjajući otvor prigušnog elementa, protočnim ventilima utječe se na brzinu gibanja aktuatora
• iznimka je razdjeljnik protoka
Protočni ventili, podjela
PRIGUŠNICE I BLENDE
PROTOČNI VENTILI
REGULATORI PROTOKA
RAZDJELJNICI PROTOKA
Prigušnice i blende
prigušnica blenda
Prigušnica: dugi prigušni put (l > 100 h), laminarno strujanje
Blenda (ili fina prigušnica): kratki prigušni put, turbulentno strujanje
prigušnica
blenda
Prigušnice i blende
Q h
l
h
l
bhluzpl
hbQv <<<∆⋅⋅⋅
⋅= ;100
12
3
ηPrigušnica (kvadratni profil)
ρα pAQv
∆⋅⋅⋅=
2blenda
Prigušnice i blende, Q – dp karakteristika
AQ
pAQ ∆⋅⋅= ρα /2
r2
l
Q
pl
rQ ∆⋅⋅⋅
⋅=
ηπ8
4
Q
dp f(t)
Prigušnice i blende, geometrijske karakteristike
Prigušnice i blende
• Jedna blenda, presjek
Prigušnice i blende
• prigušno- nepovratni ventil
Prigušnice i blende, ovisnost o dp
Regulatori protoka
p1*Ak = p2*Ak+FF
Ak *(p1-p2) = FF
dp = FF /Ak = const.
simbol
Regulatori protoka• Mjerna (podešavajuća) prigušnica A2 može biti iza (upstream) ili ispred
(downstream) tlačnog kompenzatora, odnosno upravljačke prigušne površine A1.
• Nema značajnijeg utjecaja na funkciju.
upstream downstream
Regulatori protoka• Mjerna (podešavajuća) prigušnica može biti iza (upstream) ili ispred
(downstream) tlačnog kompenzatora. • Nema značajnijeg utjecaja na funkciju.
upstream downstream
Regulatori protoka
• regulatori protoka mogu biti:– dvosmjerni (2-way) (oni prethodni)– trosmjerni (3-way) – za razliku od serijskog spoja mjerne
prigušnice A2 i upravljačke prigušne površine A1 kod dvosmjernog r.p., ovdje su one u paraleli.
– Nap: obzirom na odvod viška fluida u spremnik, trosmjerni r.p. može biti smješten samo u tlačnom vodu (meter-in prigušenje)
trosmjernidvosmjerni
Načini prigušenja protoka
P T
P T P T
meter-in meter-out by-pass
Načini prigušenja
protoka
Za teret koji se suprotstavlja izlasku klipnjače, te za male snage (zbog gubitaka).
Kod sustava malog tlaka oprez kod izbora.
Za sve vrste opterećenja, posebno za vlačna. Tlak na strani klipnjače intenziviran:Nema gubitka tlaka pred aktuatorom. Čak i neopt. aktuator je pod punim tlakom.
Često kod alatnih strojeva. Mali gubici u određenom području.
Finije podešavanje brzine moguće.
Daje ravnomjernije gibanje aktuatora.
Podešavanje nije najbolje.
Generirana toplina uslijed prigušenja ide u aktuator.
Toplina ide u spremnik.
Toplina ide u spremnik.
Nije pogodna za podešavanje brzine motora.
Pogodna za motore. Nije pogodna za krugove sa akumulatorom
Kolebanje protoka u slučaju da se protok crpke koleba.
Razdjeljnici protoka
dijeli protok (princip rada sličan regulatoru protoka)
Ugradbeni 2/2 ventili
• Ugradbeni ili logički ventili (2-Wege-Einbauventilen; Cartridge valve 2/2 ili logic valve)
• Mogu imati funkciju razvodnika i tlačnih ventila (također i protočnih ventila)
• Izvedba sa sjedištem ili klizna• Ugrađuju se u standardizirane
upravljačke blokove• Početkom 70-tih radi kompaktnosti,
posebno za veće snage• Danas se dosta koriste kod preša, strojeva
za plastiku, te u teškim strojevima
Ugradbeni 2/2 ventili, kako funkcioniraSile zatvaranja: pX · AX + Fopruge
Sile otvaranja: pA · AA i pB · AB
A
BXAA
AB
Ax
A
B
X
Ax
AB
AA
Ugradbeni 2/2 ventili, kako funkcioniraju
• Upravljanje x može se napajati zajednički (spojen s A), ili odvojeno• Primjer: funkcija 3/2 razvodnika i ventila za ograničenje tlaka
A
B T
p0
A
B
T
A
B
Ugradbeni 2/2 ventili, prednosti
• Niz prednosti i funkcija, međutim za njihovo dobro funkcioniranje potrebno ih je dobro poznavati i razumjeti njihovo funkcioniranje.
Velik raspon protoka Mogućnost finih operacija
Kompaktne dimenzije Minimalni vršni tlakovi
Razne funkcije može vršiti (također i sa 1 jedinicom)
Dobre značajke održavanja, mala osjetljivost na nečistoću
Malo curenje Mogu raditi na velikim tlakovima, i velikim snagama
Vrlo kratko vrijeme prebacivanja
Standardizirane instalacijske dimenzije
OSTALI ELEMENTI
• AKUMULATORI
• FILTERI
• SPREMNICI FLUIDA
• CJEVOVODI
• PRIKLJUČCI, PRIKLJUČNE PLOČE I ARMATURE
• BRTVE
• IZMJENJIVAČI TOPLINE
• MJERNA OPREMA I PRETVARAČI
AKUMULATORI
• Pohranjuje hidrauličku energiju• Uloge:
– Spremnik energije za krugove koji je kratko koriste (kratki rad crpki) – velike preše, starteri diesel motora, kotači zrakoplova, podizni kreveti u bolnicama, poljoprivredni strojevi, itd.
– Pokrivanje potrebe za kratkotrajnom vršnom hidrauličkom energijom
– Operacije u nuždi – Kompenzacije curenja– Amortizacija udara, te neravnomjernosti protoka i tlaka
AKUMULATORI, vrste• S masom• S oprugom• Plinski
– klipni – s mijehom– membranski
AKUMULATORI, kako rade
1. Bez predpunjenjaplinom
2. Predpunjen plinom
3. Fluid pohranjen
4. Fluid poslan u krug
p1
p2p3
p0
V3
p
V
3
2
1 0W12
V1V2 V0
00Vp
11Vp
22Vp
33Vp
p0 – tlak predpunjenja plina p2 – maksimalni radni tlak p1 – minimalni radni tlak p3 – maksimalni tlak V0 = V1 – V2 korisni volumen akumulatoraObično: p0 = 0.9 p1 i p3 = 1.1 p2 (ali ovisi o tipu i primjeni akk.) Rad: W12=kp2V1 (kizo=0.368; kadb=0.308)adijabatsko pražnjenje do 1 min; izotermno pražnjenje više od 3 min
AKUMULATORI, plinski, s mijehom• plinski su punjeni s N2 (dušik, inertan, zbog opasnosti od eksplozije)
AKUMULATORI, plinski, membranski
• Zavarena izvedba• Izvedba s navojem
AKUMULATORI, plinski, klipni
AKUMULATORI, plinski, osnovne značajke
U zrakoplovima se dosta koristi
Vertikalna ugradnja,sporije reagiraju
do 550 bar do 35 bardo 210 bar do 400 bardo 350 bar
do 40 l/s do 140 l/sMax protok
4 – 6 l 4 – 6 l/sMax protok
Max. dozv. brz. klipa do 3.5 m/s
do 50 l do 450 ldo 3.5 l do 10 ldo 250 l
v-tlačni n-tlačnizavareni s navojem
membranskis mijehomklipni
AKUMULATORI, uloge, pokrivanje vršnih opterećenja
AKUMULATORI, uloge, operacije u nuždi
AKUMULATORI, uloge, operacije u nuždi
AKUMULATORI, uloge, operacije u nuždi
AKUMULATORI, uloge, natezanje kablova
AKUMULATORI, uloge, natezanje prijenosnih elemenata
AKUMULATORI, uloge, prigušenje pulsacija
AKUMULATORI, uloge, prigušenje kod servo ili proporcionalnih ventila
AKUMULATORI, uloge, opružno djelovanje
FILTERI• Da bi hidraulički (i pneumatski) sustav dobro funkcionirao, neophodna je
zadovoljavajuća čistoća fluida. Posebno to dolazi do izražaja kod sustava visokih zahtjeva (skupi, precizni, rade pod visokim tlakom ...). O čistoći fluida brinu filteri.
• Izvori kontaminacije fluida:– Eksploatacija (trošenje)– Proizvodnja (strugotina, pijesak, prljavština..)– Održavanje i montiranje sustava (strugotina, prljavština, novi fluid, ..)
• Posljedice kontaminiranog fluida (smatra se uzrokom 75% problema): – Blokada ventila– Povećano curenje– Promjene svojstava sustava– Totalno otkazivanje rada sustava
• O nivou kontaminacije i filterima brine niz standarda (ISO DIS 4406; CETOP RP 70H; SAE 749D; ..)
Filteri
• Površinski• Dubinski
Filteri
Važan je stupanj separacije nečistoće βx filtera:
Gdje su:x – veličina čestica [µm]nu – broj ulaznih čestica >= x (prije filtera)ni – broj izlaznih čestica >= x (nakon filtera)
i
ux n
n=β
Filteri
Efikasnost filtera:
Npr.:β10 = 15000 / 200 = 75 (referentna vrijednost)E10 = 98.5 %
1001⋅
−=
x
xxE
ββ
Filteri, zazori kod hidrauličkih elemenata
Filteri, klasa čistoće fluida za pojedine elemente
• primjeri
Filteri, smještaj filtera
Povratna linijaTlačna linijaUsisna linijaBypass Filter ulijevanjaOdušak za zrak
Filteri, zaprljanje i otpor protjecanju fluida
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Konta mina c ija [% ]
Pad
tlak
a [b
ar]
Filteri, konstrukcija
Primjer, tlačni filter
SPREMNICI FLUIDA
• Osim pohrane fluida služi i za njegovu «pripremu»(hlađenje, ispuštanje zraka, slijeganje nečistoća, smirivanje, ..), zato postoje razne preporuke ili pravila za njihovo konstruiranje (pregrade, visine i položaji priključaka, itd.)
• Izvedbe lijevane (Al, manji, do 60 l) i zavarene (čelik)
• Veličina spremnika
– stacionarna hidraulika 3 – 5 Q [l/min]
– mobilna hidraulika 1 –2 Q [l/min]
– zrakoplovna hidraulika 0.5 – 1 Q [l/min]
CJEVOVODI• krute i fleksibilne• optimalni promjer (Re broj, tabele), promjeri savijanja i
pravila postavljanja
3 m/sPovratna linija
0.5 – 1 m/sUsisna linija
6 - 7 m/s> 200 bar
5 - 6 m/s100 - 200 bar
4 - 5 m/s50 - 100 bar
4 m/s< 50 bar
Preporučena brzina strujanja fluidaRadni tlak
PRIKLJUČCI, PRIKLJUČNE PLOČE I ARMATURE
• razni standardi (ISO, NPT, NPTF, BSP, ...)
BRTVE
• statičke (X, R i O prsten)• dinamičke (brtve klipa i klipnjače)• prsteni-vodilice (trake i krute)• brisači (jednosmjerni i dvosmjerni)
BRTVE, materijali, kompatibilnost s fluidima