Upload
ivan-susilovic
View
36
Download
10
Embed Size (px)
DESCRIPTION
aaqwe
Citation preview
Srednja strukovna škola Tomislavgrad
Tomislavgrad
Struka: Strojarska
Zanimanje: Računalni tehničar za strojarstvo
MATURALNA RADNJA
Naziv teme: Dvoradna klipna crpka
Mentor: Ivica Papac Učenik: Josipa Tokić
Tomislavgrad, svibanj, 2015
SADRŽAJ
UVOD………………………………………………………………………………………….3
1. OSNOVNA PODJELA HIDROSTATIČKIH UREĐAJA…………………………………4
2. KARAKTERISTIKE IDEALNIH CRPKI I MOTORA.......................................................7
3. DVORADNE KLIPNE CRPKE............................................................................................8
ZAKLJUČAK...........................................................................................................................13
POPIS PRILOGA.....................................................................................................................14
POPIS LITERATURE..............................................................................................................15
2
UVOD
U ovom ćemo radu pisati o dvoradnoj klipnoj crpki. Rad smo podijeli na tri velika
poglavlja kroz koja ćemo pokušati objasniti dvoradnu klipnu crpku. No, da bismo bolje
razumijelu dvoradnu klipnu crpku, prvo ćemo opisati općenito glavne karakteristike
hidrostatičkih uređaja, točnije crpki i motora. Upravo o tome će nam govoriti prvi dio ovoga
rada. Sljedeće poglavlje će nam opisati kokao to izgledaju idealne crpke i motori, a posljednje
poglavlje, tj. treće , opisati će nam dvoradnu klipnu crpku. U tom ćemo poglavlju opisati
općenito klipne crpke, te jednoradnu, a onda dvoradnu klipnu crpku.
3
1. OSNOVNA PODJELA HIDROSTATIČKIH UREĐAJA
Osnovna podjela hidrostatičkih uređaja izvršena je prema konstrukciji, odnosno na koji način
oni prenose fluid, pa se tako razlikuju zupčaste, vijčane, krilne i klipne pumpe ili motori, sa
čitavim nizom različitih izvođenja. Ponekad isti hidraulički uređaj može raditi i kao pumpa, i
kao motor. Osim osnovne podjele prema konstrukcijskom izvođenju,važna je podjela i prema
promjenjljivosti zapremine pumpe ili motora. Dakle, pumpe i motori mogu biti:
- Nepromjenljive (fiksne) zapremine,i
- Promjenljive (varijabilne) zapremine.
Nisu sve vrste pumpi ili motora pogodne za izvođenje sa promjenljivom zapreminom.
Uglavnom se krilne jedno komorne, aksijalno−klipne pumpe i motori rade u izvođenjima sa
promjenljivim zapreminama. Ostalima konstrukcija se onemogućava, ili barem bitno otežava
promjenljivost zapremine. Potrebno je spomenuti i tzv. digitalne pumpe i motore, kao nova
konstruktivna rešenja. One su po pravilu radijalno−klipne konstrukcije, a promjenljivost
zapremine osiguravaju im periodi otvaranja i zatvaranja ventila za distribuciju fluida.
Mehanizmi koji mijenjaju zapreminu pumpi ili motora mogu biti sa mehaničkim izvođenjem
(npr. ručnom polugom), hidrauličkim izvođenjem (npr. hidrauličkim cilindrom kojim se
upravlja ventilima), elektro−hidraulički (npr. Hidrauličkim cilindrom kojim se upravlja
ventilima posredstvom elektrike i elektromagneta), te elektro−mehanički (npr. polugom, ili
polužnim mehanizmom, kojima se upravlja posredstvom elektrike, elektromagneta i/ili
elektromotora). Jasno je da mogućnost promjenljive zapremine znatno poskupljuje pumpu ili
motor. Može se reći (vrlo površno) da jedan hidraulički uređaj promjenljive zapremine košta
od 30% pa i značajno više, u odnosu na identičan uređaj fiksne zapremine. Važno je
napomenuti da se promjena protoka pumpe može mijenjati i promjenom broja okretaja kojom
se pumpa pokreće. U tom slučaju pumpa može biti fiksne radne zapremine, međutim primarni
pogon (elektromotor, motor sa unutrašnjim sagorijevanjem) mora imati mogućnost promjene
broja obrtaja.
4
Slika 1. Podjela Hidrauličkih crpki
Slika 2. Podjela hidrauličkih motora
5
Prema konfiguraciji hidrauličkog kruga pumpe i motore mogu se podijeliti na one
namijenjene radu u otvorenom krugu ( open − loop hydraulic system), i one namijenjene radu
u zatvorenom krugu (closed − loop hydraulic system). U otvorenom krugu fluid iz aktuatora
odlazi u rezervoar, dok pumpa usisava fluid iz njega. U zatvorenom krugu fluid koji izlazi iz
aktuatora direktno ulazi u pumpu. Teoretski, nikakav rezervoar nije potreban. Ipak, svaki
zatvoreni hidraulički krug ima rezervoar (mali u odnosu na otvoreni krug), te ima manju
pumpu koja služi za napajanje glavne pumpe (tj. napaja hidrauličku liniju u kojoj je manji
pritisak). Opće prednosti zatvorenog kruga su neka bolja svojstva (dinamički odzivi,
preciznost, kompaktnost), dok su nedostaci slabija mogućnost hlađenja, te složenije
upravljanje sistemom.
Slika 3. Otvoreni i zatvoreni hidraulički krugovi
Hidrauličke pumpe i motori predviđeni su za jednosmjerno ili dvosmjerno okretanje, pa i
protok koji može ići u samo jednom, ili oba smjera.
Slika 4. Režimi rada hidrauličkih uređaja
6
2. KARAKTERISTIKE IDEALNIH CRPKI I MOTORA
Idealni hidraulički uređaj (pumpa ili motor) služi da se jednostavnije prikaže njegov
rad, kao model (referentan) za uspoređenje. Idealni znači da nema trenja, nema curenja fluida,
dijelovi su apsolutno kruti, a prelazi za vrijeme promjene komande su bez kašnjenja. Također,
ako idealni uređaj radi sa idealnim fluidom, to znači da se stišljivost fluida ne uzima u obzir a
izrazi za moment i snagu hidrauličkog uređaja dati su izrazima (2.14) i (2.16). Transformacija
protok Q- brzina okretanja n, kao i momenta T– pritisak p, za pumpu i motor dati u tablici 5.1
pomoću blok algebre. V predstavlja istisnutu zapreminu (tj. jediničnu zapreminu) pumpe ili
motora Vrijednost V , kod pumpi ili motora promjenljive radne zapremine, predstavlja
zapreminu kao razliku između maksimalnog i minimalnog radnog volumena tokom jednog
okretaja njihove osovine.
Slika 5. Transformacije kod pumpe i motora
Slika 6. Karakteristike idealnih crpki
7
Slika 7. Karakteristike idealnih motora
Slika 8. Karakteristika protoka i pritisak crpke
3. DVORADNE KLIPNE CRPKE
Prije nego što krenemo s obrađivanjem dvoradne klipne crpke, moramo objasniti općenito
klipne crpke, kako bismo bolje razumjeli dvoradne. Glavni dijelovi klipnih crpki su:
• Cilindar
• Klip, koji se giba translatorno i naizmjenično usisava kapljevinu u cilindar i iz cilindra
istiskuje u cjevovod
• Ventili, koji periodički spajaju prostor cilindra s usisnim i tlačnim cjevovodom
• Usisna i tlačna zračna komora
• Mehanizam za pokretanje klipa
• Usisni i tlačni cjevovod
• Usisna rešetka sa nepovratnim ventilom
8
Klipne pumpe se redovito izranuju s neparnim brojem cilindara (7, 9, 11), jer se tako
dobiva ravnomjerniji protok i tlak.
a) Klipno-aksijalna pumpa
Uz relativno miran rad, ove pumpe omogućuju relativno visoke protoke i tlakove uz vrlo
visoke brojeve okretaja.
Pumpa s nagibnom pločom
Naziva se još i pumpa s mirujućim ekscentrom ili pločom. Ploča miruje, a postavljena je koso
obzirom na os rotacije (Sl. 9.8). Ploča je podijeljena na rotirajući i mirujući dio pomoću
odgovarajućih ležajeva. Na rotirajući dio ploče vezan je niz (vijenac) klipova. Blok cilindara
zakreće se pomoću pogonskog vratila.
Pumpa s nagibnom osi
Naziva se još pumpa s kardanskim zglobom (vratilom) ili s rotirajućim ekscentrom. I ovdje se
zakretanje bloka cilindara ostvaruje pomoću pogonskog vratila. Pogonsko vratilo vezano je i
na klipnjače preko veze koja nalikuje na kardansko vratilo. Pomoću te veze ostvaruje se hod
klipova naprijed-natrag.
b) Klipno-radijalna pumpa
Klipne pumpe omogućavaju dobivanje najviših tlakova (preko 50 MPa).
Pumpa s unutrašnjim djelovanjem
Ova pumpa još se naziva radijalna pumpa s vanjskim ekscentrom. Ekscentricitet između
statora i rotora (blok cilindara) određuje hod klipova. Tijekom jednog punog okreta rotora
svaki klip obavi hod naprijed-nazad (usis i tlačenje). Usisna i tlačna cijev smještene su u
sredini rotora i završavaju s nepokretnom cilindričnom razdjelnom pločom koja po obodu ima
prstenasti kanal podijeljen na usisni i tlačni dio. Protok se može regulirati promjenom
ekscentriciteta.
Pumpa s vanjskim djelovanjem
Ova pumpa naziva se i radijalna pumpa s unutrašnjim ekscentrom. Blok cilindara miruje
(stator). Klipovi su postavljeni zvjezdasto obzirom na vratilo s brijegom (vratilo s
ekscentricitetom). Usisavanje i tlačenje fluida odvija se preko samoradnih nepovratnih ventila
ugrađenih u konstrukciju cilindra. Pumpa je pogodna za male protoke i visoke tlakove, a
promjena ekscentriciteta i odgovarajuća regulacija protoka nije moguća.
9
Prema vrsti pogona klipne pumpe dijelimo s elektromotorom i parnim strojem. Što se tiče
položaja klipa dijelimo ih na vodoravne i uspravne, a prema načinu rada dijelimo ih na
jednoradne, dvoradne, višeradne i diferencijalne.
Klipne crpke se najčešće koriste kada je potrebno ostvariti visok pritisak po-tiskivane teĉnosti, uz
mali protok, odnosno postići veću potisnu visinu (visinu dizanja). Kod ovih pumpi neophodno je
postojanje krivajnog mehanizma (kole-nasto vratilo i klipnjaĉa) radi pretvaranja rotacionog kretanja
kolenastog vratila motora u pravolinijsko oscilatorno kretanje klipa pumpe.
Kako bismo bolje razumjeli dvoradnu klipnu crpku, moramo prije toga objasniti ukratko što je i kako
radi jednoradna klipna crpka. Jednoradne klipne crpka prilikom kretanja klipa od spoljne ka
unutrašnjoj mrtvoj točki, u cilindru se ostvaruje podpriti-sak koji izaziva usisavanje tečnosti (izložene
djelovanju atmosferskog pritiska) iz donjeg rezervoara (izvora vode) kroz usisnu cijev. Struja tečnosti
otvara usisni jednosmerni ventil i ispunjava zapremunu cilindra. Jednosmerni ventili imaju osobinu da
dozvoljavaju protok tečnosti samo u jednom smjeru. Pri kretanju klipa od unutrašnje ka spoljnoj
mrtvoj točki, klip potiskuje vodu iz cilindra u potisni cijevovod kroz potisni jednosmerni ventil na
cilindru, pri čemu je usisni ventil zatvoren i ne dozvoljava povratni tok vode.
10
Slika 9. Jednoradna klipna crpka
1. usisna cijev
2. usisna zračna komora
3. usisni ventil
4. klip
5. klipnjača
6. potisni ventil
7. potisna zračna komora
8. potisna cijev
11
Sada ćemo pokazati na slici dvoradnu klipnu crpku.
Slika 10. Dvoradna klipna crpka
Dvoradne klipne pumpe imaju po par jednosmjernih ventila (usisni i potisni) na oba kraja
cilindra. Princip rada isti je kao i u prethodnom slučaju, s tim što su kod dvoradnih pumpi
istovremeno u toku i takt usisavanja i takt potiskivanja, sa obe strane klipa, za vrijeme jednog
njegovog hoda. Na ovaj način se dobija ujednačeniji tok potisnute količine tečnosti.
Neravnomernost toka potisnute koliĉine teĉnosti pedstavlja problem kod klipnih pumpi.
Ukoliko su pumpe jednoradne, posledice se ublažavaju po-stavljanjem ulaznih i izlaznih
vazdušnih komora u neposrednoj blizini cilindra. Ove komore ispunjene su zrakom, koji
svojom stišljivošću znatno amortizira udare koje izaziva neujednačeni tok tečnosti.
Ujednačavanje protoka postiže se i kombiniranjem jednoradnih pumpi (npr. tri pumpe
dobijaju pogon sa zajedničkog kolenastog vratila) koje naizmjenično šalju vodu u istu potisnu
cijev, što odgovara trocilindričnoj jednoradnoj pumpi.
Vrijednost zapreminskog koeficijenta korisnosti kod klipnih pumpi kreće se u intervalu 0,85-
0,95. Klipne pumpe rade pri relativno niskom broju obrtaja (30 do 400 o/min).
12
ZAKLJUČAK
Dvoradne klipne su u principu rada jednake jednoradnim crpkama, osim što upotrebljavaju
obje strane stapa za izvođenje radnog ciklusa. Shodno tomu, moraju imati dodatni
par ventila spojen na drugu stranu stapa i sustav brtvljenja stapajice koji sprječava prolaz
tekućine prema vani. Treba napomenuti da klipne sisaljke ne mogu biti izvedene kao
dvoradne.
Dobava dvoradnih stapnih sisaljki teoretski je dvostruko veća od jednoradnih:
gdje je
Q - volumenska dobava
h - stapaj stapne sisaljke
d - promjer cilindra sisaljke
n - broj ciklusa sisaljke (radnih taktova)
što nije u stvarnosti, jer na jednoj strani imamo stapajicu, pa je dobava manja
za taj dio:
gdje je:
- promjer stapajice
13
POPIS PRILOGA
Slika 1. Podjela Hidrauličkih crpki
Slika 2. Podjela hidrauličkih motora
Slika 3. Otvoreni i zatvoreni hidraulički krugovi
Slika 4. Režimi rada hidrauličkih uređaja
Slika 5. Transformacije kod pumpe i motora
Slika 6. Karakteristike idealnih crpki
Slika 7. Karakteristike idealnih motora
Slika 8. Karakteristika protoka i pritisak crpke
Slika 9. Jednoradna klipna crpka
Slika 10. Dvoradna klipna crpka
14
POPIS LITERATURE
Petrić, J., Hidraulika, Zagreb, 2012.
Siminiati, D., Hidraulika i pneumatika, Rijeka, 2000.
Žagar, M., Hidraulika, Zagreb, 1998.
Korbar, R., Pneumatika i hidraulika, Karlovac, 2007.
15