PODSTAWY

Napęd hydrostatyczny – zespół maszyn i urządzeń służący do zamiany dowolnego rodzaju energii na
energię ciśnienia akumulowaną w ciekłej substancji jako jej nośniku oraz do ponownej zamiany tej
energii na energię mechaniczną.
Sterowaniem -proces, w którym przez zmianę wielkości wejściowej (sterującej) wpływa się na
wielkość wyjściową (sterowaną) zgodnie z określoną dla układu sterującego prawidłowością.
Układem regulacji nazywamy układ sterowania wyposażony w dodatkowy człon, umożliwiający
mierzenie wielkości wyjściowej i porównanie jej z zadaną wielkością wejściową oraz
wprowadzenie poprawki, w przypadku gdy występują między nimi różnice.
Prędkość robocza dowolnego typu odbiornika , silnika lub siłownika zależy od natężenia
przepływu strumienia zasilającego. Sterowanie lub regulacja jest realizowana przez zmianę
natężenia przepływu strumienia cieczy doprowadzonego do lub odprowadzonego z odbiornika ,
przy czym są dwie możliwości dokonywania tej zmiany:
1. sterowanie/regulacja dławieniowa - dławienie strumienia dopływającego lub odpływającego z
silnika (szeregowe) bądź też strumienia równoległego do przepływającego przez silnik (równoległe)
2. sterowanie/regulacja objętościowa - zmiana wydajności pompy lub chłonności silnika.
- pierwotne: pompa zmiennej wydajności, silnik stałej wydajności,

- wtórne: pompa stałej wydajności silnik zmiennej chłonności,
- posobne: pompa zmiennej wydajności, silnik zmiennej chłonności.

UKŁADY REWERSYJNE

1. Zalety napędu hydrostatycznego
- możliwość automatyzacji
- kontrola obciążenia
- duże przełożenie
- samo smarowność
- łatwość zamiany ruchu obrotowego na prostoliniowy
- mała bezwładność układu
2. Wady napędu hydrostatycznego
-straty
-olej nie jest obojętny dla środowiska (nieuniknione wycieki cieczy roboczej)
-właściwości fizykochemiczne zależą od temperatury, czasu itp.
-utylizacja płynów
-źródło hałasu o wysokim natężeniu i drgań
- zmiany właściwości statycznych i dynamicznych spowodowane zmianami lepkości cieczy roboczej
pod wpływem temperatury
3. Znać symbole i poczytać co to: pompa hydrauliczna, rozdzielacz, pompa zmiennej wydajności,
pompa zębata, zawór bezpieczeństwa, dławieniowy, i np. siłownik dwustronnego działania z
jednostronnym hamowaniem
4. Szybkość zależy od strumienia użytecznego i powierzchni czynnej
5. Sterowanie nawrotem to jedna z najważniejszych funkcji w układach hydrostatycznych.
Ważna jest nie tylko możliwość poruszania się siłownika w obu kierunkach, ale także sam proces
przejściowy nawrotu. Wynika to z tego, że co do niego również mogą istnieć pewne wymagania.
Istnieją układy potrafiące złagodzić nawrót tłoka, jednak bywa to niewystarczjące, ponieważ czasami
wymagania odnośnie położenia krańcowego tłoka wyrażane jest w setnych częściach milimetra lub
niezbędny jest postój tłoka w położeniu krańcowym przez pewien czas. Celem spełnienia wszystkich
oczekiwań, w układach hydrostatycznych stosuje się różnego rodzaju zawory i rozdzielacze.
6. Rozdzielacze należą do grupy zaworów sterujących kierunkiem przepływu. Usytuowane są
pomiędzy podstawowymi zespołami i elementami układu napędowego (zbiorniki, pompa, silnik),
pomiędzy którymi łączone są za pomocą przewodów, a dzięki ruchomemu organowi sterującemu
rozdzielacza możliwe są różne kombinacje połączeń. W celu zatrzymania układy (zmiany na inny)
konieczne jest zachowanie szczelności, która to jest podstawowym warunkiem poprawnego działania
rozdzielacza. Można dokonać podziału pod wieloma kątami. Biorąc pod uwagę konstrukcję możemy

wyróżnić rozdzielacze: suwakowe, zaworowe oraz obrotowe. Ze względu na funkcjonalność mamy
rozdzielacze dwu- lub więcej drogowe. Liczba dróg mówi o tym ile możliwości wyjścia z wnętrza
miałby obserwator znajdujący się wewnątrz rozdzielacza. Dokonując podziału ze względu na liczbę
połączeń mamy dwu- lub więcej położeniowe. Liczbę położeń określa symbol graficzny za pomocą
odpowiedniej liczby kwadratów - jeden kwadrat to jedno położenie.
7. Istnieje także ogólny podział rozdzielaczy w zależności od sposobu sterowania. Wyróżniamy
rozdzielacze sterowane:
-siłą mięśni (przyciskiem, dźwignią lub pedałem(,
-mechanicznie (popychaczem, sprężyną, krzywką, rolką itp.),
-elektrycznie (elektromagnesem lub silnikiem),
-płynowo (hydrauliczne lub pneumatyczne),
-w sposób złożony (kombinacje, np. elektro-hydraulicznie, pneumatyczno-hydraulicznie).
8. Rozdzielacze suwakowe zbudowane z cylindrycznej tulei i współpracującej z nią szczelnie
dopasowanym suwakiem tłoczkowym - jest to tak zwana para suwakowa. Otwory wykonane w tulei
służą do doprowadzania oraz odprowadzania czynnika roboczego. Przemieszczenie suwaka osiowo w
nieruchomej tulei powoduje łączenie poszczególnych otworów, czyli dróg. W zależności od stopnia
skomplikowania rozdzielacza, który rośnie wraz ze zwiększaniem liczby dróg, pary suwakowe mają
zróżnicowane kształty powierzchni współpracujących powierzchni i tulei.
Rozdzielacze suwakowe można podzielić na:
Sterowane bezpośrednio - Polega na wprowadzeniu siły przesterowującej bezpośrednio na suwak,
który wprowadza wymagane kierunki przepływu. Takie rozwiązanie konstrukcyjne można stosować w
małych suwakach, gdzie potrzebna się mała siła do przesterowania. W praktyce stosowane jest do
rozdzielaczy suwakowych o wielkościach nominalnych WN 5,6 i 10 (dla małych przepływów do
90dm

3

/min). Przykładowo rozdzielacze suwakowe mogą być sterowane: ręcznie (siłą mięśni),

mechanicznie rolką, pokrętłem, hydraulicznie (ciśnienie cieczy), elektromagnetycznie
(elektromagnes).
Sterowane pośrednio - Stosowane są dla większych przepływów - powyżej 100dm

3

/min, w których

powiększa się geometria suwaka, co pociąga za sobą potrzebę większej siły użytej do jego
przesunięcia. W sterowaniu pośrednim wyróżnia się stopień główny i sterujący (zwany pilotem).
Stopień sterujący zawiera rozdzielacz sterowany bezpośrednio, których wyjścia robocze A i B są
wprowadzone do pokryw bocznych stopnia głównego. W praktyce jest to zazwyczaj sterowanie
ciśnieniem cieczy za pośrednictwem rozdzielacza pomocniczego sterowanego elektrycznie, czyli
sterowane elektrohydraulicznie.

UKŁADY RUCHU SZYBKIEGO

1. Działanie zaworu dławiącego i jego schemat, rysunek
2. Ważne:

- Ciśnienie zależy od siły
- Przepływ zależy od prędkości
- Prędkość silnika zależy od: strumienia przepływu cieczy, przekroju czynnego, chłonności

jednostkowej (np. chłonność 5cm3/obr. oznacza, że 5cm3 cieczy dostarczonych do silnika powoduje
1 obrót), NIE ZALEŻY od ciśnienia.
3. Rozdzielacze np. czterodrogowy dwupołożeniowy = 4/2
4. Jak uzyskać ruch szybki:
-rozdzielacz ruchu szybkiego
- dodatkowe pompy (układ wielopomopowy)
- falownik przy silniku
- akumulatory hydrauliczny
- pompy ze zmienną wydajnością
5. Różne:
-uzyskanie ruchu szybkiego jest możliwe z użyciem rozdzielaczy

-prędkość silnika hydrostatycznego nie zależy od ciśnienia ale od natężenia strumienia cieczy [w
silniku liniowym; dla obrotowego powierzchnia czynna przechodzi w chłonność jednostkową (np.
5cm

3

/ obr oznacza, że aby wał silnika wykonał jeden obrót trzeba dostarczyć 5cm

3

cieczy)]

-o kierunku ruchu decydują siły wypadkowe – zwrot wektora wypadkowego
6. Jak dobiera się rozdzielacz w układzie hydraulicznym:
-określić jego funkcję
-cena
-natężenie przepływu (aby zminimalizować straty przepływu)
7. Jaki zawór jest przydatny do sterowania kierunkiem ruchu? To rozdzielacz! :D

STEROWANIE DŁAWIENIOWE-SZEREGOWE

- zawór dławiący lub dwudrogowy regulator przepływu

umieszczony jest na linii pompa-silnik-zbiornik. Zawór dławiący może znajdować się zarówno na
dopływie do silnika jak i na odpływie z silnika.
1. Cechą eksploatacyjną sterowania dławieniowego jest to, że prędkość silnika zależy od obciążenia,
bo zmienia się strumień użyteczny (str. 156 Stryczek ;P)
2. Straty mocy = Δp*Q i im mniejsza zmiana ciśnienia tym mniejsze straty mocy

STEROWANIE DŁAWIENIOWE-RÓWNOLEGŁE

- zawór dławieniowy usytuowany jest na przewodzie,

przez który przepływa strumień równolgły do strumienia przepływającego przez odbiornik.
1. Dlaczego jest lepsze energetycznie od szeregowego (bo ciecz jaka wraca do zbiornika powinna być
o jak najniższym ciśnieniu a to zależy od zaworu przelewowego i pompy ale nie zdążyłam napisać, w
szeregowym pompa pracuje na maksa..)
2. Sprawność całkowita = sprawność silnika * sprawność pompy * sprawność układu
wykonawczego/sterującego

- Dla regulacji szeregowej sprawność układu jest czynnikiem dominującym przy całkowitej

sprawności
4. Wartość ciśnienia przed zaworem dławiącym wynika z obciążenia silnika i strat ciśnienia w
przewodach
5. W sterowaniu dławieniowym równoległym prędkość siłownika zależy od obciążenia, bo zmienia
się strumień użyteczny.
6. Zawór różnicowy pełni funkcję przelewową.
7. Istota dławienia równoległego - sterowanie przepływem (...)
8. Sterowanie prędkością:

- objętościowe
- szeregowe/równoległe

STEROWANIE ODBIORNIKIEM HYDRAULICZNYM Z ROZDZIELACZEM PROPORCJONALNYM

1. Istota sterowania rozdzielaczem proporcjonalnym: Funkcyjna zależność między elektrycznym
sygnałem wejściowym (natężenie lub napięcie sterujące) o niewielkiej mocy a hydraulicznym
sygnałem wyjściowym (ciśnienie lub natężenie przepływu) o dużo większej mocy. Czyli każdej
wartości natężenia prądu sterującego jest przyporządkowana jakaś wartość ciśnienia lub natężenia
przepływu. Właściwość ta realizowana jest przez zawory proporcjonalne i serwozawory. Różnica
pomiędzy nimi jest taka że zawór proporcjonalny pracuje w układzie otwartym, a serwozawór
pracuje w układzie regulacji automatycznej. Zawory proporcjonalne realizują mniejsze dokładności i
mniejsze szybkości odpowiedzi, za to są prostsze w budowie i tańsze.
2. Zalety rozdzielacza proporcjonalnego:
-łączy dwie funkcje w jednym: sterowanie wartością prędkości i kierunkiem ruchu,
-możliwość programowania programów pracy,
-możliwość łagodzenia nadwyżek dynamicznych,
-kontrolowane przełączanie,
-płynne sterowanie,
-redukcja elementów->zmniejszenie materiałochłonności ukł. hydraulicznych,
-większa trwałość elementów mechanicznych i hydrostatycznych.
3. Wady zastosowania rozdzielacza proporcjonalnego:
-ograniczona/mała częstotliwość

-bardziej wrażliwy na zanieczyszczenia cieczy roboczej i musi być ona dobrze filtrowana
-wrażliwy na wilgoć, temperaturę i drgania mechaniczne
4. Ograniczenia parametrów:

Amplituda sygnału sterującego nie przekracza ±10V, wartość prądu 0-1,5A, częstotliwość graniczna

rozdzielacza 6-10Hz (jeśli przekroczy to suwak nie podniesie się bo nie nadąży za sygnałem dlatego
rozdzielacze stosuje się do sterowania a nie do regulacji, do regulacji można dać wzmacniacze)
5. Prąd podkładu – modulacja sygnału sterowania ? 180-200Hz [nie zdążyłam zapisać]
6. REGULACJA ≠ STEROWANIE
W regulacji występuje sprzężenie zwrotne w sterowaniu nie.
7. Rodzaje magnesów proporcjonalnych i ich zastosowanie

- o regulowanej sile (--> zmiana ciśnienia)
- o regulowanym skoku (--> w zaworach dławiących)

8. Jakie zabiegi stosuje się żeby zwiększyć częstotliwość graniczną rozdzielacza?
-modulacja sygnału sterującego
-krótka pętla sprzężenia zwrotnego (obejmuje tylko przemieszczenie suwaka więc nie jest to
regulacja)
-przekrycie spoczynkowe z dodatniego na zerowe (więcej w książce Tomasiaka)
9. Metody sterowania z regulatorem proporcjonalnym:
-objętościowe
-dławieniowe szeregowe/równoległe
10. Regulator współpracuje z zaworem przelewowym

wraz ze wzrostem obciążenia prędkość silnika maleje – to odróżnienie sterowania od regulacji

11. Przebieg sygnału:

Sygnał wejściowy w postaci napięcia (najczęściej między 0... -+9V) zostaje w elektronicznym
wzmacniaczu przetworzony w prąd elektryczny odpowiednio do wartości napięcia np. 1mV =1mA.
Proporcjonalnie do tej wartości prądu elektrycznego jako sygnału wejściowego zostaje przez
proporcjonalny elektromagnes wytworzona wielkość wyjściowa w postaci siły i drogi. Wielkości te,
siła lub droga służące jako sygnał wejściowy dla zaworu hydraulicznego, oznaczają proporcjonalne do
tego sygnału określone natężeniem przepływu lub ciśnienia. Dla odbiornika, a tym samym dla
elementu roboczego maszyny lub urządzenia, oznacza to nie tylko ewent. zmianę kierunku, lecz
również wywarcie wpływu na płynną zmianę prędkości i siły. Równocześnie, odpowiednio od
zależności czasowej np. zmiany natężenia przepływu w czasie, można powodować płynną zmianę
przyspieszenia lub opóźnienia.