Napędy
Napędy
hydrauliczne
hydrauliczne
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.