Studiul constructiv al pompelor

1

TEMA PROIECTULUI

STUDIU CONSTRUCTIV

AL POMPELOR SI

MOTOARELOR

HIDRAULICE CU

ANGRENAJE SI CU

PALETE

Studiu constructiv al pompelor si motoarelor hidarulice cu angrenaje si cu palete

2

Cuprins

1.Argument…………………………………...…………………………………pag.4

2. Hidraulica…………………………………………………………………….pag.12

3.Pompe hidraulice……………………………………………………………...pag.14

3.1.Pompe cu angrenaj…………………….………………………………….…pag.18

3.2 .Pompe si motoare cu palete.

3.2.1. Pompa cu palete cu debit constant………………………………......….pag.21

3.2.2. Pompa cu palete cu debit variabil…………………………………..…...pag.23

3.2.3. Pompe cu palete cu regulator de putere....................................................pag.25

4. Motoare hidraulice………………………………………………………....…pag.26

4.1 Motoare hidraulice volumice rotative………………………………………pag.27

4.1.1. Motoare volumice rapide………………………………………………pag.31

5. Motoare circulare (rotative)…………………………………………...............pag.33

5.1. Motoare liniare…………………………………………………..………..…pag.34

6.Anexe…………………………………………………………………………..pag.35

7.Bibliografia…………………………………………………………………….pag.38


3

1.ARGUMENT Mecatronica s-a impus mai intai in viata reala in industrie,dupa care a fost

„identificata”,definita si introdusa pentru a putea fi studiata si tratata corespunzator.

Elementele electrice si electronice au inceput sa fie incluse in sistemele mecanice inca

din anii `40.

Utilajele din aceasta perioada ar putea fi numite generatie a mecatronicii.

Se considera ca primul utilaj complet din punct de vedere al conceptului mecatronic a

fost masina unealta comandata numeric (CNC) pentru produtia elicelor de

elicopter,construita la Massachusetts Institute of Tehnology din SUA,in 1952.

Dezvoltarea informaticii la inceputul anilor `70 a fost marcata de aparitia

microprocesorului,caracterizat printr-o înalta fiabilitate si o flexibilitate deosebita,oferind in

acelasi timp gabarit ii pret scazut;toate acestea au permis inlocuirea elementelor electronice

analogice si de decizie clasice,sistemele electronice devenind astfel mai complexe dar in

acelasi timp mai usor de utilizat.

Aceasta etapa poate fi numita a doua generatie a mecatronicii.

Mecatronica a inceput sa se dezvolte in mod dinamic in anii '80,perioada in care era deja

proaspat definita,iar conceptul sufera permanent perfectionari.A fost o perioada de dezvoltare


4

in directia obtinerii elementelor integrate,menite sa asigure pe deplin controlul

utilajelor,masinilor si sistemelor complexe. Aceasta a fost inceputul celei de-a treia generatii a

mecatronicii, al carui obiect de interes sunt sistemele multifunctionale si cu o constructie

complexa.Utilajele mecatronice sunt ansambluri care integreaza elemente componente simple

sau complexe ce indeplinesc diferite functii,actionand in baza unor reguli impuse.Principala

lor sarcina este functionarea mecanica,deci producerea de lucru mecanic util,iar in esenta lor

este posibilitatea de a reactiona inteligent, printr-un sistem de senzori,la stimulii exteriori care

actioneaza asupra utilajului luand decizii corespunzatoare pentru fiecare situatie.

Domenii de aplicabilitate: Industria constructoare de masini în tehnica automobilului,locomotivei, aviatie,

navelor,industria usoara si alimentara,actionari si automatizari, amortizoare,suspensii.

Trasporturi: principile de fuctionare ale celor mai multe mijloace de transport sunt bazate pe

legile hidraulice (vapoare, submarine, avioane, vehicule pe perna de aer),precum si fluidelor

in conducte şi canale.

Metalurgie :siderurgie,industrie grea,furnale,laminoare, echipamente hidraulice ale forjelor si

preselor.

Exemple de senzori in combinatie:

Un senzor de temperatura si umiditate sau presiune si temperatura, fiecare facand parte din

acelasi dizpozitiv.

O combinatie de cativa senzori de proximitate care sesizeaza marimea si materialul pieselor

de prelucrat.

O combinatie de mai multi senzori chimici pentru gaze,prin care senzorii au un raspuns

treapta si prin intermediul unei evaluari inteligente furnizeaza mai multe informatii ca intreg

decat ar furniza fiecare senzor luat individual.

2.Hidraulica

Hidraulica este stiinta care studiaza transmiterea fortei si a miscarii prin intermediul

unui lichid. Intr-un sistem hidraulic puterea este transmisa prin deplasarea


5

lichidului.Transferul de caldura are loc datorita faptului ca lichidul este supus fortei de

presiune.

Un sistem hidraulic contine si mentine lichidul intr-o maniera ce permite utilizarea

sa pentru a transmite putere si a efectua lucru mecanic. Rezervorul are rolul de a stoca si

mentine lichidul la parametri optima. Filtrele, dopurile magnetice conditioneaza trecerea

fluidului, eliminand impuritatile ce ar putea bloca caile de circulatie si ar duce la deteriorarea

elementelor component. Elementele de racire sau de transfer de caldura ajuta la mentinerea

unei temperaturi in limite de siguranta si previne deteriorarea lichidului. Acumulatorii

reprezinta surse de energie stocata si mai au rolul de a stoca si lichidul.

Mediul hidraulic, agentul motor sau lichidul de lucru sunt denumiri atribuite

frecvent fluidului utilizat in sistemele hidraulice de actionare. Acest fluid este supus, in timpul

functionarii sistemului, unor conditii de lucru deosebit de grele pentru transmiterea miscarii si

efortului, cum sunt: variatia intr-un domeniu larg a temperaturii, presiunii si vitezelor de

lucru, conditii in care trebuie sa-si mentina propietatile fizico-chimice si mecanice pe o

perioada determinata.

Conditiile grele de lucru expuse ridica restrictii deosebit de severe si impun o selectare

riguroasa a categoriilor de fluide care sa corespunda la majoritatea cerintelor ce se impun

acestora. Dintre cele mai importante cerinte care se impun si pe baza carora se aleg aceste

lichide de lucru, se mentioneaza urmatoarele:

bune propietati lubrifiante si inalta rezistenţa mecanica a peliculei de lichid;

inalta rezistenta si stabilitate chimica si termica spre a prevenii oxidarea,

descompunerea si degradarea acestuia;

variatie minima a vascozitatii cu temperatura;


6

sa nu degaje vapori la temperaturi obisnuite de functionare si sa nu contina impuritati

care sa faciliteze degajare de vapori;

sa nu contina, sa nu absoarba si sa nu degaje aer peste cantitatea admisa de

prescriptiile tehnice;

sa nu provoace corodarea si deteriorarea elementelor de etansare;

sa aiba un punct ridicat de inflamabilitate si cat mai scazut de congelare;

continut minim de impuritati mecanice si tehnice.

Lichidele care corespund cel mai bine la aceste cerinte si care au capatat o larga

raspandire sunt uleiurile minerale. In afara de acestea se folosesc si o serie de lichide de

sinteza precum si alte medii, in conditii speciale de functionare.

Uleiurile minerale se obtin din titei prin extragerea unor fractiuni continand hidrocarburi

grele. Hidrocarburile parafinice, naftinice si aromatice, continute in titei, se gasesc fie

independent, fie legate intre ele. In afara de hidrocarburi, in materia prima se mai gasesc si alti

componenti, care, pe langa carbon si hidrogen, mai contin si sulf, dand nastere unor substante

asfaltoase, rasini, acizi naftenici etc., substante care urmeaza a fi eliminate, fiind daunatoare

functionarii sistemului de actionare.

Metamorfoza la care este supus titeiul pentru obtinerea uleiului mineral este compusa

dintr-o serie de faze succesive, dupa cum urmează:distilarea;rafinarea cu acizi sau cu solventi

pentru eliminarea compusilor asfalto si neutralizarea, in vederea eliminarii ramasitelor de

acizi de la operatia precedenta, ultima operatie fiind tratarea cu pamanturi decolorante pentru

asigurarea transparentei si puritatea necesara produsului finit.

Pentru ameliorarea calitatii uleiurilor minerale se folosesc diverse procedee de

suprarafinare, hidrorafinare si hidrotratare cu care se obtin indici de viscozitate pana la 120

si chiar superiori.

O alta metoda de crestere a calitatii uleiurilor minerale o constituie aditivitatea

acestora cu aditivi antioxidanti, antiuzura, anticorozivi, antispumanti, anticongelanti,

antirugina etc.

Dintr-un numar mare de tipuri de uleiuri minerale se recomanda, pentru actionarile

hidraulice, uleiurile hidraulice din grupa H pentru solicitari usoare.

Uleiurile din aceasta grupa, H19… H72, se recomanda pentru cazul unor solicitari usoare

pana la presiuni de 50 daN/cm2, la temperaturi de maximum 500 grade C si minimum de -

5grade C.

Pentru solicitari mai grele se folosesc uleiuri aditivate din grupa H12… H38, care pot fi

folosite la presiuni de maximum 300 daN/cm2 la temperaturi cuprinse între 25g si 85g C


7

In cazul se cere o mare stabilitate a viscozitatii si a inertie chimica se recomanda a se

utiliza lichide sintetice din polimeri ai oxidului de siliciu, compusi pe baza de eteri sau alte

lichide de sinteza.

Din motive de protectie a muncii, ecologice si tehnice se constata o tendinta de

revenire la utilizarea apei in actionarea hidraulica. Motivatia tehnica se refera atat la factori

tehnico-economici legati de costurile lichidului cat mai ales de rigiditatea superioara a

acesteia, in comparatie cu uleiul mineral sau alte lichide de sinteza.

La presiuni ridicate se poate folosi un amestec de ulei de transformator cu petrol care

rezista la presiuni pana la 10 kbar si temperaturi cuprinse intre 0g – 100g C.

De mentionat, ca la presiuni ultraridicate de peste 30 kbar si temperaturi nu prea

ridicate toate lichidele se solidifica. In aceste conditii se recomanda utilizarea unor medii

solide transmitatoare de presiune cum sunt: polifluoretilena, clorura de argint, pirofilitul,

talcul etc.

2.1 AVANTAJELE SI DEZAVANTAJELE TRANSMISIILOR

HIDRAULICE

Transmisiile hidraulice au cateva caracteristici specifice, care le diferentiaza de alte

tipuri de transmisii, explicand atat larga lor raspandire cat si restrictiile de utilizare. Locul

transmisiilor hidraulice in cadrul transmisiilor poate fi stabilit pe baza mai multor criterii de

natura practica.

Avantaje:

1. Posibilitatea amplasarii motoarelor hidraulice volumice intr-o pozitie oarecare fata de masinile de

forta constituie un avantaj major al transmisiilor hidraulice fata de cele mecanice, simplificand

considerabil proiectarea masinilor de lucru.

2. Elementele de comanda ale transmisiilor hidraulice solicita operatorilor forte sau

momente reduse si pot fi amplasate in locuri convenabile, conferind masinilor de lucru calitati

ergonomice deosebite.

3. Cuplul realizat de motoarele electrice rotative este proportional cu intensitatea curentului

absorbit, fiind limitat de încalzirea izolatiei si de saturatia circuitului magnetic. Cuplul

dezvoltat de motoarele hidraulice volumice rotative este proportional cu diferenta de presiune

dintre racordurile energetice, fiind limitat numai de eforturile admisibile ale materialelor

utilizate.


8

4. Caldura generata de pierderile interne, care limiteaza performantele oricarei masini, este

preluata de lichidul vehiculat si cedata mediului ambiant printr-un schimbator de caldura

amplasat convenabil; ca urmare, masinile volumice au frecvent puteri specifice mai mari de 1

kW/kg.

5. Lichidele utilizate in transmisiile hidraulice tipice îndeplinesc si rolul de lubrifiant,

asigurandu-le o functionare indelungata.

6. Motoarele volumice rotative pot functiona intr-o gama larga de turatii; valoarea turatiei

minime stabile depinde de tipul mecanismului utilizat pentru realizarea camerelor de volum

variabil, de tipul sistemului de distributie si de precizia executiei.Datorita scurgerilor relativ

mici, randamentul volumic al acestor motoare are valori ridicate, iar caracteristica mecanica

(M-n) are o panta redusa; aceasta confera motoarelor volumice rotative o mare rigiditate

statica (scaderea turatiei la cresterea momentului rezistent este mica). In sistemele de reglare

automata a pozitiei, aceasta calitate asigura o precizie deosebita si o sensibilitate redusa la

perturbatii.

7. Motoarele electrice rotative realizeaza o legatura proportionala intre tensiune si turatie, iar

raportul dintre momentul activ si momentul de inertie al partilor mobile are o valoare redusa.

Motoarele volumice rotative ofera o legatura liniara intre debit si viteza unghiulara, iar

raportul dintre momentul activ si cel de inertie al partilor mobile are o valoare foarte mare,

datorita careia aceste motoare pot realiza porniri, opriri si inversari de sens rapide. In

ansamblu, transmisiile hidraulice asigura o amplificare mare în putere (putere utila/putere de

comanda)si un raspuns bun in frecventa, suficient pentru aplicatiile practice uzuale.

8. Motoarele hidraulice volumice liniare permit obtinerea unor forte considerabile cu un

gabarit foarte redus, datorita presiunilor mari de lucru. Raportul dintre fortele active si fortele

de inertie ale partilor mobile are valori ridicate, asigurand o viteza de raspuns mare, specifica

sistemelor de pozitionare rapida.


9

1. Schema unui sistem de actionare hidraulica: SAH-sistem de actionare hidraulica; CHDE-

cilindru hidraulic cu dublu efect si tija bilaterala; ML-masina de lucru; DEH-distribuitor

electrohidraulic; EMA, EMB-electromagneti; MF-masina de forta; SLP-supapa de limitare a

presiunii;

FA-filtru de aspiratie; FRT-filtru de retur; R-rezervor; PV-pompa volumica.

2.Schema unui sistem de comanda hidraulica cuplat cu un sistem de actionare hidraulica.


10

Schema unui sistem de reglare hidraulica: a) Schema bloc: EP-element de prescriere; EC-

element de comparatie; AE- amplificator de eroare; EE-element de executie; IT-instalatie

tehnologica; T- traductor; i-marimea de intrare; e-marimea de iesire;ε-eroarea; m-masa

echivalenta a sarcinii redusa la tija pistonului;

b) Schema hidraulica echivalenta: CHDE-cilindru hidraulic cu dublu efect; AEH-amplificator

electrohidraulic; DE- bloc electronic; AHP-acumulator hidropneumatic; FR-filtru de refulare;

SLP- supapa de limitare a presiunii; PV-pompa volumica.

9. Reglarea parametrilor functionali ai motoarelor volumice se face relativ simplu,

utilizand fie pompe reglabile, fie rezistente hidraulice reglabile.


11

Transmisiile hidraulice pot fi conduse cu automate programabile sau calculatoare

industriale prin intermediul amplificatoarelor electrohidraulice (conver-toare electrohidraulice

cu factor mare de amplificare în putere). Acest avantaj este valorificat in prezent pe scara

larga in domeniul masinilor-unelte, robotilor industriali, in tehnica aerospatiala, in energetica

etc.

Elaborarea semnalelor de comanda se face optim pe cale electronica, iar

executarea comenzilor - pe cale hidraulica (nervi electronici + muschi hidraulici).

Stocarea energiei hidraulice se realizeaza simplu, in acumulatoare

hidropneumatice. Motoarele volumice rotative le concurează pe cele electrice, indeosebi in

cazul masinilor de lucru mobile, unde gabaritul si greutatea componentelor trebuie sa fie

minime.

Motoarele volumice liniare sunt utilizate in toate aplicatiile care necesita

forte importante.

Dezavantaje:

1. Transmisiile hidraulice sunt scumpe deoarece includ, în afara pompelor şi motoarelor

volumice, elemente de comanda, reglare si protectie, elemente de stocare, filtrare si transport

al lichidului. Majoritatea acestor componente necesita o precizie de executie ridicata

(specifica mecanicii fine), materiale si tehnologii neconventionale, necesare asigurarii

preciziei, randamentului si sigurantei functionale impuse.

2. Pierdeile de putere care apar in cursul transformarilor energetice din masinile hidraulice

volumice, precum si in elementele de legatura, reglare si protectie, afecteaza semnificativ

randamentul global al masinilor de lucru echipate cu transmisii hidraulice.

3. Pierderile de putere care apar în cursul transformarilor energetice din masinile hidraulice

volumice, precum si în elementele de legatura, reglare si protectie, afecteaza semnifica

randamentul global al masinilor de lucru echipate cu transmisii hidraulice.

4. Ceata de lichid care se formeaza in cazul curgerii sub presiune mare prin fisuri este foarte

inflamabila, datorita componentelor volatile ale hidrocarburilor care constituie baza

majoritatii lichidelor utilizate în transmisiile hidraulice.

5. Pericolul autoaprinderii lichidului sau pierderii calitatii sale lubrifiante limiteaza superior

temperatura de functionare a transmisiilor hidraulice. Acest dezavantaj poate fi evitat prin

utilizarea lichidelor de inalta temperatura sau a celor neinflamabile concepute relativ recent.


12

6. Contaminarea lichidului de lucru constituie principala cauza a uzurii premature a

transmisiilor hidraulice. In cazul in care contaminantul este abraziv, performantele transmisiei

se reduc continuu datorita cresterii jocurilor. Infundarea orificiilor de comanda ale

elementelor de reglare furnizeaza semnale de comanda false care pot provoca accidente grave.

7. Patrunderea aerului in lichidul de lucru genereaza oscilatii care limiteaza sever

performantele dinamice ale transmisiilor hidraulice.

8. Intretinerea, depanarea si repararea transmisiilor hidraulice necesita personal de calificare

specifica, superioara celei corespunzatoare altor tipuri de transmisii.

9. Complexitatea metodelor de analiza si sinteza a transmisiilor hidraulice nu permite

elaborarea unei metodologii de proiectare accesibila fara o pregatire superioara.

Exemple de sisteme


13

sistem inversabil cu motor sistem cu centru deschis

3. Pompe hidraulice


14

3.1 Pompe cu angrenaje

Pompa cu angrenaje este formata din doua roti dintate angrenate intre ele si care se invart

cu un joc minim intr-o carcasa metalica.Una din roti este fixate pe un arbore,fiind actionata de

un motor din exterior,iar cealalta se invarte liber pe ax.Prin invartire,lichidul este prins in


15

spatial dintre dinti si carcasa si este trecut pe langa carcasa inspre racordul de

refulare.Pompele cu angrenaje se folosesc pentru turatii de 400-2000 rot/min si pentru

presiuni pana la 50 at.

R

Functionare :

• Uleiul din rezervor ajunge la pompa in punctul A, la aspiratie, el umpland golurile

dintre pinioane in partea superioara, partea C.

• Odata ajuns si inchis in acea zona, uleiul este transportat de catre pinioane spre stanga

si spre dreapta in partea interioara a carterului, fiind impins catre R, adica spre

refulare.


16

• Acest ulei nu se poate reintoarce in A, deoarece dintii care angreneaza in E formeaza o

perfecta etanseitate intre aspiratie si refulare.

• Aspiratia la aceste pompe este provocata de vidul creat la nivelul D unde se realizeaza

decuplarea danturii.

• Aceste pompe se pot roti in cele doua sensuri ; dar se va avea grija ca atunci cand se

face inversarea sensului de rotatie, trebuie sa se faca si inversarea conductelor de

aspiratie si de refulare.

Distingem doua tipuri de pompe cu angrenaje :

· Pompe cu angrenaje cu dantura exterioara

· Pompe cu angrenaje cu dantura interioara

Principii de constructie : Aceste pompe au o constructie foarte simpla.

Ele pot lucra la presiuni de pana la 210 bari, dar sunt in general utilizate la presiuni care

variaza in jurul valorii de 100 bari.

Aceste pompe sunt cu debite cuprinse intre cativa litrii pana la cateva sute de litrii pe minut

pentru turatii cuprinse intre 500 si 3500 rot/min.


17

Calculul cilindreii :

Acesta este un volum de ulei care este refulat la o turatie a arborelui pompei.

Astfel, vom avea :

H = 2M – dp = MZ

P = =

Lungimea circumferintei: dp x π sau P x Z = MπZ

Cilindreea = MπZ x 2M x b

Cilindreea = 2π • M2 • 2b

Unde:

M = modulul dintilor

Z = numarul de dinti

b = largimea unui dinte

h = inaltimea unui dinte

dp = diametrul primitiv

p = pasul

Fortele radiale datorate uleiului cuprins in spatiul intermediar C

· Observatii

Ca urmare a angrenarii, uleiul ramane blocat in camera interioara C formata de dantura rotilor

dintate.

Pe masura ce angrenajul se roteste, volumul acestei camere se micsoreaza progresiv, astfel

incat presiunea uleiului cuprins in ea creste, putand atinge valori foarte ridicate.

· Consecinte

- Supraincarcarea palierelor si a cailor de rulare.

- Solicitarea la incovoiere a arborilor care sustin pinioanele.


18

Remedii

a) Prin executia de frezari in garniturile pompei

- o singura frezare in cazul unei pompe cu un singur sens de rotatie;

- doua frezari identice si simetrice in raport cu linia centrelor pentru o pompa cu doua

sensuri de rotatie.

b) Prin executie - Gaurirea radiala prin pinionul conducator ;

- Executarea a doua crestaturi in arborele fix, sustinut de acelasi pinion conducator: prin

gaurile radiale si crestatura R, uleiul comprimat in spatial intermediar creat este retrimis in

camera de refulare ;

·prin gaurile radiale si crestatura A, uleiul venit din rezervor poate depasi vidul partial dintre

dintii care se dezangreneaza.

3.2 Pompe si motoare

cu palete

3.2.1 POMPA CU PALETE CU DEBIT CONSTANT

La cele cu debit constant, în conditiile antrenarii rotorului pompei cu turatie

constanta, debitul refulat va fi constant iar în cazul alimentarii motorului cu palete cu debit


19

constant, el furnizeaza o turatie constanta la iesirea din motor. Dupa pozitia paletelor, pot fi:

cu palete în rotor (cel mai des) sau cu palete în stator.

Pompele si motoarele cu palete în rotor pot fi cu dubla actiune, cand au doua perechi

de camere de admisie si refulare sau cu actiune multipla când prezinta mai multe perechi de

camere de admisie si refulare.

Pompa cu palete cu debit constant

.

La aceste masini, statorul 1 are un alezaj oval iar în centrul lui se afla rotorul 2

prevazut cu paletele 3, antrenat în miscare de rotatie. În miscarea lor, paletele matura un

spatiu variabil cuprins între stator si rotor. Acest spatiu se mareste în dreptul camerelor de

aspiratie A1 si A2 creindu-se depresia necesara aspiratiei agentului motor si se micsoreaza în

dreptul camerelor R1 si R2 realizându-se refularea agentului din pompa.Functionarea ca motor

se obtine alimentând sub presiune camerele R1 si R2 si punând în comunicatie cu rezervorul

camerele A1 si A2. Fortele de presiune care actioneaza pe o suprafata mai mare în dreptul

camerei de refulare vor creia un cuplu motor care antreneaza rotorul în miscare de rotatie în

sens contrar celui indicat pe figura.Mentinerea paletelor în contact cu statorul se asigura prin

arcuri sau cu presiune de ulei introdus în spatiul de sub palete: camerele a1 si a2 primesc ulei

sub presiune, iar camerele b1 si b2 sunt cuplate la rezervor. Camerele sunt plasate în flansele


20

frontale ale pompei si comunica cu spatiile de sub palete. La motoare este invers, camerele a1

si a2 au comunicatie cu rezervorul.

Debitul refulat de pompa cu dubla actiune:

Q=2l(r1-r2)[ (r1+r2)–bz/cos ]n

unde: r1 si r2 - sunt cele doua raze (minima si maxima) ale alezajului oval;

l – latimea paletei;

b – grosimea paletei;

z – numarul de palete;

α- unghiul de înclinare a paletei

n – turatia primita de la motorul electric.

Schema de calcul al debitului pompei cu palete cu debit constant

În cazul cand masina functioneaza ca motor, turatia furnizata va fi:


21

3.2.2 POMPA CU PALETE CU DEBIT VARIABIL

Cele cu debit variabil, se deosebesc de cele cu debit constant prin faptul ca axa rotorului este

deplasata fata de cea a statorului cu excentricitatea e. Uleiul este aspirat de pompa, prin

camera de aspiratie A , datorita depresiunii create, ca urmare a faptului ca volumul maturat de

palete creste si este refulat în camera de refulare R, unde spatiului dintre rotor si stator

descreste. Debitul refulat de pompa se regleaza prin modificarea excentricitatii e.


22

Pompa cu palete cu debit variabil

Paletele sunt mentinute în contact cu statorul prin ghidare fortata sau fiind împinse cu

arcuri plasate sub palete. Ghidarea se asigura cu cepuri laterale, care culiseaza în flansele

laterale. Camerele de sub palete, din rotor, au comunicatie cu spatiul dintre rotor si stator

pentru evitarea depresiunii la aspiratie, sau comprimarii uleiului la refulare. Recircularea

uleiului de sub palete se poate asigura prin practicarea în capacul pompei a unor camere care

fac legatura între spatiul de sub paleta si spatiul dintre rotor si stator.

Debitul unei pompe cu palete cu debit variabil are expresia:

Q=2( D–bz)lne

unde: D – diametrul interior al alezajului statorului;

b – grosimea paletei;

l – latimea paletei;

z – numarul de palete;


23

e – excentricitatea;

n – turatia primita de la motorul electric.

Aceste pompe se folosesc, in general, pentru debite mari si presiuni relativ mici,

parametrii lor caracteristici fiind:

Q = (150…1500) [l/min];

p = (50…70) [daN/cm2]

n = (500…1500) [rot/min];

P = (2…50) [kW].

Pompele cu debit variabil pot beneficia de o serie de calitati si performante deosebite

in conditiile cand sunt construite cu regulatoare de putere.

3.2.3 POMPE CU PALETE CU REGULATOR DE PUTERE

Pompele cu palete cu regulator de putere au scopul de a acorda debitul refulat de

pompa cu presiunea din sistem. Astfel, cand în sistemul hidraulic nu mai este necesar a se

furniza debit de ulei (la capetele de cursa ale motoarelor de actionare, în fazele ciclului de

lucru fara deplasare etc.) datorita cresterii presiunii în regulator se comanda reducerea

debitului pompei aproape de valoarea zero.

Pompele cu palete cu debit variabil prevazute cu regulator de putere au urmatoarele

avantaje principale:


24

se imbunatateste bilantul energetic al sistemului de actionare prin acordarea automata

a debitului refulat la necesitatile reale ale consumatorului;

se micsoreaza temperatura uleiului ca urmare a reducerii debitului vehiculat;

se simplifica sistemul de protectie al schemei hidraulice, prin supapa de presiune

trecand un debit mai mic;

capacitatea rezervorului de ulei poate fi micsorata, reducându-se cantitatea medie

de ulei vehiculata.

Pompele cu regulator de putere se construiesc in doua variante: folosind deplasarea cu arc a

statorului sau folosind deplasarea hidraulica a statorului.

Pompa cu regulator folosind deplasarea cu arc a statorului are statorul (4) format dintr-

un inel deplasabil iar camera de refulare dispusa asimetric în raport cu axa pompei. Forta

rezultanta F a presiunii din dreptul camerei de refulare se descompune în componentele F1 si

F2 . Forta F2 este preluata de reazimele fixe ale arborelui rotorului iar forta F1 preseaza

statorul deplasabil asupra resortului (2). Când forta F1 depaseste forta de pretensionare a

resortului, atunci statorul este deplasat, reducandu-se excentricitatea e. surubul (1) regleaza

forta de pretensionare a resortului (2), regland astfel presiunea la care are loc reducerea

excentricitatii. In repaos, cand pompa nu refuleaza ulei, arcul (2) deplaseaza statorul la

excentricitatea reglata initial prin surubul (3).


25

Pompa cu palete cu regulator de putere folosind depalsarea cu arc a statorului.


26

4.Motoare Hidraulice Generalitati, clasificare

Motoarele hidraulice realizează transformarea energiei potentiale a lichidului, de putere

NH = p ·Q, in putere mecanica, actionand direct, sau prin intermediul unei transmisii

mecanice, organul de executie.

Dupa caracteristicile energiei mecanice furnizate, motoarele pot fi cu miscare de rotatie

sau cu miscare de translatie.

Motoarele cu miscare de rotatie asigura un moment M la o viteza unghiulara ω si pot fi cu

miscare de rotatie continua sau de tip oscilant.

Motoarele hidraulice retransforma energia potentiala a lichidului primita de la

generator in energie mecanica cu care actioneaza apoi elementul final în miscare de rotatie, de

translatie sau oscilanta (alternativa). Deci, forma acestor motoare va fi, dupa traiectoria

miscarii pe care o realizeaza:

• circulare (rotative)

• liniare (rectilinii)

• oscilante (alternative)

Motoarele cu miscare de translatie (cilindri hidraulici sau motoare hidraulice liniare)

asigura o forta F pentru o viteza liniara.

Motoarele DANFOSS, realizeaza o miscare de rotatie stabila intre 10 si 1500 [rot/min].

Rotorul2, cu 9 lobi cu profil cicloidal, angreneaza cei 10 dinti conjugati de putere.

4.1.MOTOARE HIDRAULICE VOLUMICE ROTATIVE


27

In principiu, motoarele hidraulice volumice rotative pot realiza transformarea energiei de

presiune a lichidului furnizat de o pompa prin camerele de volum variabil constituite din

elementele unui mecanism oarecare. Totusi, în practica se utilizeaza pe scara larga un numar

restrans de mecanisme (cu pistoane, angrenaje, palete si pistoane rotative) in domenii

specifice de momente si turatii.

Calitătile motoarelor volumice pot fi analizate pe baza comportarii lor în regim stationar si

in regim tranzitoriu.

Pentru regimul stationar se pot defini urmatoarele caracteristici hidraulice, mecanice si

mixte : variatia debitului in functie de turatie, la presiune constanta ; variatia debitului in

functie de presiune, la turatie constanta ; variatia momentului in functie de turatie, la presiune

constanta ; variatia momentului in functie de presiune, la turatie constanta ; variatia puterii in

functie de turatie, la presiune constanta ; variatia puterii in functie de presiune, la turatie

constanta .

De asemenea, se pot defini urmatoarele caracteristici de pierderi hidraulice, mecanice si

mixte : variatia randamentului volumic,

ηv, in functie de turatie, la presiune constanta ; variatia randamentului volumic in functie de

presiune, la turatie constanta ; variatia randamentului mecanic,ηm, in functie de turatie, la

presiune constanta ; variatia randamentului mecanic in functie de presiune, la turatie constanta

; variatia randamentului total,ηt, in functie de turatie la presiune constanta ; variatia

randamentului total in functie de presiune, la turatie constanta .

Pentru regimul tranzitoriu al unui motor volumic nu se pot stabili caracteristici similare

celor statice. Calitatile dinamice ale unui motor pot fi evaluate fie prin reprezentarea grafica a

regimului tranzitoriu liber provocat de o treapta de debit, fie prin reprezentarea grafica a

amplitudinii si fazei semnalului de iesire (turatie) corespunzator unui semnal sinusoidal

(debit) de amplitudine si faze constante dar de frecventa variabila, aplicat la intrare (răspunsul

în frecventa). Performantele obtinute in regim tranzitoriu (suprareglarea, timpul de raspuns,

banda de trecere etc.) nu pot fi definite simplu.

4.1.1. MOTOARE VOLUMICE RAPIDE

Mecanismele ce stau la baza motoarelor rapide sunt similare celor utilizate la pompe.

a) Motoare rapide cu pistoane axiale si bloc inclinat.


28

Blocul cilindrilor este rotit de arbore printr-un cuplaj cardanic, prin intermediul

pistoanelor si bielelor sau printr-un angrenaj conic . In acest caz, prin adoptarea formei sferice

pentru ambele extremitati ale pistoanelor se evita constructia relativ complexa a cuplului

format din piston si biela, asamblate prin sertizare. Capacitatea motoarelor cu bloc inclinat

poate fi constanta sau variabila, intervalul uzual de reglare fiind cuprins intre 1:1si 1:4.

Motor rapid cu pistoane axiale si bloc inclinat (SAUER – GERMANIA): 1 -

semicarcasa blocului cilindrilor; 2 - placa de distributie; 3 - inel de retinere a blocului

cilindrilor; 4 - arbore de ghidare a blocului cilindrilor; 5 – bucsa de centrare a semicarcaselor;

6 - distanier; 7 - roata dintata; 8 - semicarcasa rulmentilor; 9 - arbore; 10 -stift de antrenare a

rotii dintate; 11 - piston; 12 –stift de blocare a placii de distributie.

Dispozitivul de reglare hidraulica a capacitatii este format dintr-un servomecanism

mecanohidraulic cu reactie de forta, comandat hidraulic si din doua supape de sens, S1si S 2.

Servomecanismul este compus dintr-un cilindru cu dublu efect si camere inegale, C,

comandat de un distribuitor hidraulic cu trei cai, D. Camera de arie mica a cilindrului si


29

racordul P al distribuitorului sunt conectate la racordul de admisie al motorului printr-una din

supapele de sens; racordul T al distribuitorului este conectat la drenajul motorului iar racordul

A – la camera de arie mare a cilindrului.

Daca presiunea de comanda este inferioara valorii corespunzatoare precomprimarii resoartelor

si ariei pistonului de comanda, sertarul distribuitorului asigura drenarea camerei de arie mare

a cilindrului hidraulic, capacitatea motorului fiind maxima, deci pentru un debit dat turatia

este minima.

Motor rapid reglabil cu pistoane axiale si bloc inclinat (HYDROMATIK –GERMANIA):

1 – resort disc 2 - biela; 3 - placa de retinere a bielelor; 4 - resort disc; 5 – arbore de ghidare a blocului

cilindrilor; 6 - piston; 7 - placa de distributie basculanta;8 -surub de limitare inferioara a capacitatii; 9 -

bucsa de distributie; 10 - sertar;11 - resort; 12 -resort de reactie; 13 - parghie de reactie; 14 - piston

diferential; 15 - bucsa; 16 - blocul cilindrilor.

b) Motoare rapide cu pistoane axiale si disc inclinat

Se executa in mai multe variante constructive care difera prin modul de antrenare a

arborelui de blocul cilindrilor. La varianta nereglabila, discul face corp comun cu carcasa,

fiind amplasat intre blocul cilindrilor si capatul liber al arborelui. In cadrul solutiei utilizate de

firma REYROLLE (Anglia) blocul cilindrilor este solidar cu arborele, fiind presat pe placa de


30

distributie de un arc care se sprijina pe disc printr-o articulatie sferica; placa de retinere a

patinelor hidrostatice este fixata in zona centrala de un disc rotativ, sprijinit pe discul fix prin

lagare hidrostatice alimentate de cilindrii prin patine

Motoarele cu disc inclinat au turatii minime stabile mai reduse (25 ÷100 rot/min)si

momente de pornire mai mari decat cele cu bloc inclinat; se executa curent pentru presiuni

nominale cuprinse intre 320 si 420 bar, capacitatea variind intre 11,5 si 250 cm3/rot.

c) Motoare rapide cu pistoane axiale si disc fulant

Se executa in mai multe variante constructive care difera prin sistemul de distributie. Cea

mai raspandita constructie intrebuinteaza distribuitorul cilindric rotativ a carui uzura nu poate

fi compensata automat. O alta solutie de distributie consta in utilizarea pistoanelor ca sertare.

In acest scop, fiecare piston este prevazut cu o degajare toroidala prin care asigura alimentarea

sau drenarea unui cilindru situat intr-un plan meridian decalat cu π/2 fata de planul sau

meridian. In blocul cilindrilor sunt practicate doua camere toroidale conectate prin canale

axiale la racorduri iar in dreptul degajarii toroidale a fiecarui piston sunt prevazute cate trei

camere toroidale; camerele laterale sunt conectate la racorduri iar camera centrala – la unul

din cilindrii decalati cu π/2. Cand un piston se afla la punctul mort interior (ϕ = 0), isi

deschide complet distribuitorul, corespunzator vitezei maxime a pistonului comandat . Acelasi

piston isi inchide distribuitorul dupa o rotatie cu π/2 deoarece pistonul comandat se afla la

unul din punctele moarte. Dupa o semirotatie distribuitorul se deschide din nou complet,

conectand cilindrul pistonului comandat la celalat racord, corespunzator sensului si vitezei

sale.


31

Motor rapid cu pistoane axiale si disc înclinat EATON (SUA): 1 – bloc de protectie si improspatare;

2 – disc înclinat fix.


32

5. Motoare circulare

(rotative)

Exista motoare circulare (rotative) cu reglare primara si cu reglare secundara. Acestea

pot fi reversibile sau ireversibile, cum sunt restul sistemelor; pot fi de asemenea nereglabile

sau reglabile, restul sistemelor. Variatoarele pot avea o structura complexa cu masini pompa-

motor cu capacitate variabila PMcv si motor-pompa cu capacitate constanta MPcc si invers,

cand cuplul rezistent devine activ, realizandu-se astfel un sistem de franare. In structura

acestora intra diverse blocuri functionale.


33

5.1 Motoare liniare

Motoarele hidraulice liniare sau rectilinii sub denumirea curenta de “cilindri hidraulici”

au o mare raspandire in sistemele hidraulice de actionare. Acestea sunt compuse din cilindrul

C, pistonul P si tija T. Principal, motoarele liniare pot fi cu actiune:

simpla, in care readucerea in pozitia initiala a pistonului nu se face pe cale hidraulica;

dubla

cu tija bilaterala

cu tija unilaterala

Din punct de vedere a structurii, motoarele hidraulice pot fi mono, bi sau multicilindri,

cu piston, cu plunje sau mixte, cu cursa variabila sau constanta. Reglarea marimii cursei poate

fi obisnuita (telescopica), in care succesiunea se asigura prin introducerea lichidului in ordinea

dorita in fiecare cilindru sau automat, la capatul cursei unui piston, prin supapele de

succesiune.

Interes prezinta reglarea cursei pe cale mecanica sau hidraulic. Astfel, variatia cursei

bratului mecanic M se realizeaza prin reglarea distantei dintre cele doua pistoane, din

interiorul cilindrului 1, cu ajutorul bucsei canelate. Rotind axul canelat care, de fapt,

reprezinta tija filetata a pistonului, acesta se însurubeaza sau desurubeaza in piulita solidara cu

pistonul, variind distanta x si, deci, cursa bratului M. Motorul este prevazut cu sistem de

franare la capete de cursa. Reglarea cursei x pe cale hidraulica se face cu bucsele-opritoare

conform circulatiei lichidului indicata cu sageti.


34

6.ANEXE

R

Pompa cu angrenaj


35

Pompa cu palete cu debit constant

Motor Hidraulic


36

Motor rapid reglabil cu pistoane axiale si bloc inclinat : 1 – resort disc 2 - biela; 3 - placa de retinere

a bielelor; 4 - resort disc; 5 – arbore de ghidare a blocului cilindrilor; 6 - piston; 7 - placa de distributie

basculanta;8 -surub de limitare inferioara a capacitatii; 9 - bucsa de distributie; 10 - sertar;11 - resort;

12 -resort de reactie; 13 - parghie de reactie; 14 - piston diferential; 15 - bucsa; 16 – blocul

cilindrilor.


37

Bibliografie 1. Anton, I.Cavitatia. Editura Academiei R.S.R., vol. I/1984; vol. II/1985.

2.Anton, V., Popoviciu, M., Fitero, I. Hidraulica si masini hidraulice.

Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1979.

3.Backe, W.Servohydraulik. RWTH, Aachen, 1984.

4.Barglazan, A., Anton, I., Anton, V., Preda, I. Incercarile masinilor

Hidraulice si pneumatice. Editura Tehnica, Bucuresti, 1959.

5.Barglazan, M. Reglarea si automatizarea sistemelor hidraulice.

(Litografiat) Institutul Politehnic "Traian Vuia", Timisoara, 1979.

6.Catana, I. Reglarea si automatizarea sistemelor hidraulice.(Litografiat).

Institutul Politehnic Bucuresti, 1981.

7.Catana, I., Vasiliu, D., Vasiliu, N. Actionari hidraulice si electrohidraulice

- Aplicatii. (Litografiat). Institutul Politehnic Bucuresti, 1993.

8.Exarhu, M. Turbine hidraulice si transmisii hidrodinamice. Convertizoare

hidraulice de cuplu. (Litografiat). Institutul Politehnic Bucuresti, 1977.

9.Florea, S., Catana, I. Echipamente de automatizare hidraulice si

pneumatice. (Litografiat). Institutul Politehnic Bucuresti, 1977.

10.Florea, S., Catana, I. Analiza si sinteza circuitelor hidraulice si electro-

hidraulice. (Litografiat) Institutul Politehnic Bucuresti, 1980.

11.Florea, S., Dumitrache, I. Elemente de executie hidraulice si pneumatice.

Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1967.

12.Ionescu, D.Gh. Introducere in hidraulica. Editura Tehnica, Bucureati,

1977.

13.Ionescu, D.Gh., Matei, P., Ancusa, V., Todicescu, I., Buculei, D.

Mecanica fluidelor si masini hidraulice. Editura Didactica si Pedagogoica,

Bucuresti, 1983.

14.Marin, V., Moscovici, R., Teneslav, D. Sisteme hidraulice de actionare si

reglare automata. Probleme practice, executie, exploatare. Editura Tehnica,

Bucuresti, 1981.

Documents

Studiul constructiv al pompelor