Napędy

Napędy

hydrauliczne

hydrauliczne

Wprowadzenie

Wprowadzenie



Napędy hydrauliczne są to urządzenia służące do

przekazywania energii mechanicznej z miejsca jej

wytwarzania do urządzenia napędzanego.



W napędach tych czynnikiem przenoszącym

energię jest ciecz.



Zasada działania napędu hydraulicznego jest

oparta na prawie Pascala, dotyczącym

równomiernego rozchodzenia się ciśnienia w

cieczy.

Podział napędów hydraulicznych

Podział napędów hydraulicznych



hydrostatyczne

hydrostatyczne

,

,

których działanie opiera się na

których działanie opiera się na

wykorzystaniu przede wszystkim energii

wykorzystaniu przede wszystkim energii

ciśnienia cieczy,

ciśnienia cieczy,



hydrokinetyczne

hydrokinetyczne

,

,

których działanie opiera się

których działanie opiera się

na wykorzystaniu energii kinetycznej cieczy.

na wykorzystaniu energii kinetycznej cieczy.

Zastosowanie napędów hydraulicznych

Zastosowanie napędów hydraulicznych

Budownictwo

koparka kołowa

Zastosowanie napędów hydraulicznych

Zastosowanie napędów hydraulicznych

Prasa hydrauliczna Schuler

Przemysł

Zastosowanie napędów hydraulicznych

Zastosowanie napędów hydraulicznych

Podnośnik hydrauliczny typu "żaba"

Schemat napędu hydraulicznego

Schemat napędu hydraulicznego

P

1

- moc wejściowa (moc doprowadzana do napędu),

P

2

- moc wyjściowa (moc otrzymywana z napędu),

P

str

- moc tracona w napędzie

Zasada działania napędu

Zasada działania napędu

hydrostatycznego

hydrostatycznego

o ruchu postępowo-zwrotnym

1 - pompa,
2 - zbiornik cieczy roboczej,
3 - urządzenie sterujące,
4 - cylinder hydrauliczny

Zasada działania napędu

Zasada działania napędu

hydrostatycznego

hydrostatycznego

o ruchu obrotowym

1 - pompa,
2 - zbiornik cieczy roboczej,
5 - silnik hydrauliczny

Zasada działania napędu

Zasada działania napędu

hydrostatycznego

hydrostatycznego

o ruchu wahadłowym

1 - pompa,
2 - zbiornik cieczy roboczej,
3 - urządzenie sterujące,
4 - cylinder hydrauliczny

Zalety napędów hydraulicznych

Zalety napędów hydraulicznych



możliwość uzyskania bardzo dużych sił, przy

możliwość uzyskania bardzo dużych sił, przy

małych wymiarach urządzeń,

małych wymiarach urządzeń,



możliwość uzyskania bezstopniowej zmiany

możliwość uzyskania bezstopniowej zmiany

prędkości ruchu,

prędkości ruchu,



możliwość użycia małych sił do sterowania pracą

możliwość użycia małych sił do sterowania pracą

ciężkich maszyn,

ciężkich maszyn,



możliwość zdalnego sterowania,

możliwość zdalnego sterowania,



możliwość zastosowania mechanizacji i

możliwość zastosowania mechanizacji i

automatyzacji ruchów,

automatyzacji ruchów,



dużą trwałość elementów układów

dużą trwałość elementów układów

hydraulicznych oraz łatwość ich wymiany.

hydraulicznych oraz łatwość ich wymiany.

Wady napędów hydraulicznych

Wady napędów hydraulicznych



trudności związane z uszczelnieniem elementów

trudności związane z uszczelnieniem elementów

ruchowych; wszelkie nieszczelności powodują

ruchowych; wszelkie nieszczelności powodują

przedostawanie się powietrza do obiegu, a to z kolei

przedostawanie się powietrza do obiegu, a to z kolei

powoduje zakłócenia pracy układu oraz powodują

powoduje zakłócenia pracy układu oraz powodują

wycieki cieczy roboczej,

wycieki cieczy roboczej,



duże straty energii na pokonywanie oporów

duże straty energii na pokonywanie oporów

przepływu.

przepływu.

Ciecz w hydrostatycznych układach

Ciecz w hydrostatycznych układach

napędowych powinno cechować:

napędowych powinno cechować:



jak najmniejsza zmienność lepkości wraz ze

jak najmniejsza zmienność lepkości wraz ze

zmianą temperatury,

zmianą temperatury,



mała ściśliwość, a więc duży moduł sprężystości

mała ściśliwość, a więc duży moduł sprężystości

objętościowej,

objętościowej,



jak najwyższa temperatura zapłonu i jak najniższa

jak najwyższa temperatura zapłonu i jak najniższa

temperatura krzepnięcia,

temperatura krzepnięcia,



duże ciepło właściwe, mała rozszerzalność

duże ciepło właściwe, mała rozszerzalność

temperaturowa, dobra przewodność cieplna,

temperaturowa, dobra przewodność cieplna,



odporność, na pienienie się i utlenianie,

odporność, na pienienie się i utlenianie,



dobre własności smarne,

dobre własności smarne,



jednorodność struktury i trwałość chemiczna oraz

jednorodność struktury i trwałość chemiczna oraz

obojętność chemiczna w czasie kontaktu z

obojętność chemiczna w czasie kontaktu z

metalami i materiałami uszczelnień.

metalami i materiałami uszczelnień.

Wielkości charakteryzujące

Wielkości charakteryzujące

silniki hydrauliczne

silniki hydrauliczne

• chłonność teoretyczna (idealna – bez przecieków) Q

ts

[m

3

/s]

• chłonność rzeczywista Q

s

[m

3

/s]

• chłonność jednostkowa (geometryczna objętość robocza)
q

s

[m

3

/obr]

• sprawność objętościowa

s

ts

Vs

Q

Q





• różnica ciśnień na wejściu i wyjściu z silnika



p [Pa]

Znając parametry silnika można

Znając parametry silnika można

obliczyć:

obliczyć:

•

prędkość obrotową silnika

prędkość obrotową silnika

hydraulicznego:

hydraulicznego:

min]

/

[obr

q

Q

60

n

Vs

s

s

s









gdzie: Q

s

- chłonność silnika [m

3

/s],

q

s

- chłonność jednostkowa silnika w [m

3

/obr],



Vs

- sprawność objętościowa silnika.

• prędkość przesuwu tłoka i

tłoczyska

tłoczyska

względem cylindra:

]

m/s

[

vs

s

s

A

Q

v







gdzie:

A - powierzchnia czynna tłoka [m

2

],



Vs

- sprawność objętościowa siłownika

Znając parametry silnika można

Znając parametry silnika można

obliczyć:

obliczyć:

• moc użyteczna:

]

kW

[

1000

es

s

es

p

Q

P











gdzie: 

es

– sprawność ogólna

silnika

• moment na wale silnika:

]

Nm

[

9550

s

es

s

n

P

M 

gdzie:
P

es

– moc użyteczna silnika [kW],

n

s

- prędkość obrotowa silnika [obr/min]

• moc wyjściową siłownika:

]

kW

[

1000

es

s

s

es

v

F

P









gdzie: F

s

- siła otrzymywana na tłoczysku lub nurnika

siłownika [N],

v

s

- prędkość przesuwu tłoczyska siłownika [m/s],



es

– sprawność ogólna silnika

Siłowniki

Siłowniki

Tłokowe

Jednostronnego działania

Dwustronnego

działania

Siłowniki

Siłowniki

Nurnikowe

Jednostronnego działania

Siłowniki

Siłowniki

Przeponowe

Jednostronnego działania

Dwustronnego

działania

Siłowniki

Siłowniki

Teleskopowe

Jednostronnego działania

Dwustronnego

działania

Elementy sterujące napędów

Elementy sterujące napędów

hydraulicznych

hydraulicznych

Przykłady rozwiązań zaworów

Przykłady rozwiązań zaworów

Zawór zwrotny kulkowy

Zawór zwrotny kulkowy

1 - kulka, 7 - korpus zaworu

Przykłady rozwiązań zaworów

Przykłady rozwiązań zaworów

Zawór odcinający igłowy

4 - iglica,
5 - trzpień,
6 - uszczelnienie,
7 - korpus zaworu

Przykłady rozwiązań zaworów

Przykłady rozwiązań zaworów

Zawór bezpieczeństwa (kulkowy)

1 - kulka,
2 - sprężyna,
3 - wkręt regulacyjny,
4 - iglica,
5 - trzpień,
6 - uszczelnienie,
7 - korpus zaworu

Zasada działania

Zasada działania

suwakowego zaworu rozdzielczego

suwakowego zaworu rozdzielczego

S1, S2 - kanały łączące siłownik z zaworem rozdzielczym,

P - kanał łączący pompę z zaworem rozdzielczym,

Z

1

, Z

2

- kanały między zaworem rozdzielczym i zbiornikiem cieczy roboczej

Zasada działania

Zasada działania

suwakowego zaworu rozdzielczego

suwakowego zaworu rozdzielczego

S1, S2 - kanały łączące siłownik z zaworem rozdzielczym,

P - kanał łączący pompę z zaworem rozdzielczym,

Z

1

, Z

2

- kanały między zaworem rozdzielczym i zbiornikiem cieczy roboczej

Zasada działania

Zasada działania

suwakowego zaworu rozdzielczego

suwakowego zaworu rozdzielczego

S1, S2 - kanały łączące siłownik z zaworem rozdzielczym,

P - kanał łączący pompę z zaworem rozdzielczym,

Z

1

, Z

2

- kanały między zaworem rozdzielczym i zbiornikiem cieczy roboczej

Osprzęt pomocniczy

Osprzęt pomocniczy

w napędach hydraulicznych

w napędach hydraulicznych



Filtry

Filtry



Akumulatory hydrauliczne

Akumulatory hydrauliczne



Zbiorniki, chłodnice

Zbiorniki, chłodnice



Przewody, złącza i uszczelnienia

Przewody, złącza i uszczelnienia

Sterowanie napędów

Sterowanie napędów

hydrostatycznych

hydrostatycznych



prędkość obrotowa,

prędkość obrotowa,



moment obrotowy,

moment obrotowy,



moc.

moc.

Jeżeli elementem wyjściowym napędu jest silnik, to

Jeżeli elementem wyjściowym napędu jest silnik, to

parametrami regulowanymi są:

parametrami regulowanymi są:

W przypadku siłownika parametrami regulowanymi są:

W przypadku siłownika parametrami regulowanymi są:



prędkość liniowa,

prędkość liniowa,



siła,

siła,



moc.

moc.

Sterowanie prędkości obrotowej polega na

Sterowanie prędkości obrotowej polega na

zmianie:

zmianie:



wydajności pompy Q

wydajności pompy Q

v

v

,

,



zmianie oporów przepływu cieczy w instalacji,

zmianie oporów przepływu cieczy w instalacji,



zmianie jednostkowej chłonności silnika

zmianie jednostkowej chłonności silnika

(q

(q

s

s

m

m

3

3

/obr),

/obr),



zmianie powierzchni czynnej tłoka (A m

zmianie powierzchni czynnej tłoka (A m

2

2

) siłownika.

) siłownika.

Podstawowy napęd hydrauliczny

Podstawowy napęd hydrauliczny

ruchu postępowo-zwrotnego

ruchu postępowo-zwrotnego

1 – zbiornik,
2 – pompa wyporowa,
3 – zawór bezpieczeństwa,
4 - zawór rozdzielczy,
5 – siłownik,
6 – filtr.