gornik eksploatacji podziemnej 711[02] z4 03 u

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI
NARODOWEJ

Jan Kania

Użytkowanie urządzeń pneumatycznych i hydraulicznych
stosowanych w górnictwie podziemnym
711[02].Z4.03

Poradnik dla ucznia

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Recenzenci:
mgr inż. Łukasz Orzech
mgr inż. Aleksander Wrana

Opracowanie redakcyjne:
dr inż. Jan Kania

Konsultacja:
mgr inż. Gabriela Poloczek

Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 711[02].Z4.03
„Użytkowanie urządzeń pneumatycznych i hydraulicznych stosowanych w górnictwie
podziemnym”, zawartego w modułowym programie nauczania dla zawodu górnik
eksploatacji podziemnej.

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

2. Wymagania wstępne

3. Cele kształcenia

4. Materiał nauczania

4.1. Wiadomości wstępne

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Przetworniki energii

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3. Elementy sterowania, elementy pomocnicze i uszczelnienia

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

4.4. Układy hydrauliczne i pneumatyczne maszyn i urządzeń górniczych

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.2. Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

5. Sprawdzian osiągnięć

6. Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy dotyczącej urządzeń

pneumatycznych i hydraulicznych stosowanych w górnictwie podziemnym.

W Poradniku zamieszczono:

−

wymagania wstępne – wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć już ukształtowane,
abyś bez problemów mógł korzystać z poradnika,

−

cele kształcenia – wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z Poradnikiem,

−

materiał nauczania – podstawowe wiadomości teoretyczne niezbędne do opanowania
treści jednostki modułowej,

−

zestaw pytań przydatny do sprawdzenia, czy już opanowałeś treści zawarte w rozdziałach,

−

ćwiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować
umiejętności praktyczne,

−

sprawdzian postępów,

−

sprawdzian osiągnięć – przykładowy zestaw zadań i pytań. Pozytywny wynik
sprawdzianu potwierdzi, że dobrze pracowałeś podczas zajęć i że nabyłeś wiedzę
i umiejętności z zakresu tej jednostki modułowej,

−

wykaz literatury.

W materiale nauczania zostały omówione zagadnienia dotyczące elementów składowych

napędów hydraulicznych maszyn górniczych, zastosowania napędów hydraulicznych
i pneumatycznych maszyn górniczych oraz urządzeń hydrauliki siłowej.

Informacje zamieszczone w Poradniku mogą zostać rozszerzone w oparciu o literaturę

dodatkową zgodnie z zaleceniami nauczyciela.

Z rozdziałem Pytania sprawdzające możesz zapoznać się:

−

przed przystąpieniem do rozdziału Materiał nauczania. Analiza tych pytań wskaże Ci na
jakie treści należy zwrócić szczególną uwagę w trakcie zapoznawania się z Materiałem
nauczania,

−

po opanowaniu rozdziału Materiał nauczania, by sprawdzić stan swojej wiedzy, która
będzie Ci potrzebna do wykonywania ćwiczeń.

Poradnik zawiera, po każdym rozdziale, propozycję ćwiczeń celem nabrania przez Ciebie

umiejętności praktycznych, przydatnych w pracy zawodowej. Podczas wykonywania ćwiczeń
zwróć uwagę na zalecenia nauczyciela dotyczące bezpieczeństwa i higieny pracy.

Po wykonaniu zaplanowanych ćwiczeń, sprawdź poziom swojej wiedzy i umiejętności

wykonując Sprawdzian postępów. Analiza wyniku tego sprawdzianu wskaże Ci treści,
których jeszcze nie opanowałeś i do których powinieneś wrócić.

Poznanie przez Ciebie wszystkich lub określonej części wiadomości będzie stanowiło dla

nauczyciela podstawę przeprowadzenia sprawdzianu poziomu przyswojonych wiadomości
i ukształtowanych umiejętności. W tym celu nauczyciel może posłużyć się zadaniami
testowymi.

W poradniku jest zamieszczony sprawdzian osiągnięć, który zawiera przykład takiego

testu oraz instrukcję, w której omówiono tok postępowania podczas przeprowadzania
sprawdzianu i przykładową kartę odpowiedzi, na której będziesz zakreślał właściwe
odpowiedzi spośród zaproponowanych.

Bezpieczeństwo i higiena pracy

W czasie pobytu w kopalni, w warsztatach, bądź w laboratoriach ośrodków

mechanizacji górnictwa musisz przestrzegać regulaminów, przepisów bezpieczeństwa
i higieny pracy oraz instrukcji przeciwpożarowych, wynikających z rodzaju wykonywanych
prac. Przepisy te poznasz podczas trwania nauki.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Schemat układu jednostek modułowych

711[02].Z4.01

Wykonywanie prac na

powierzchni kopalni

711[02].Z4.02

żytkowanie urządzeń

transportowych

711[02].Z4.03

żytkowanie urządzeń pneumatycznych

i hydraulicznych stosowanych

w górnictwie podziemnym

711[02].Z4

Urz

ądzenia górnicze

711[02].Z4.04

żytkowanie maszyn do urabiania

ładowania urobku

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

stosować jednostki układu SI,

−

przeliczać jednostki,

−

rozróżniać podstawowe wielkości mechaniczne i elektryczne oraz ich jednostki,

−

analizować proste schematy kinematyczne części maszyn,

−

wykonywać rysunki części maszyn,

−

analizować układy napędowe maszyn,

−

posługiwać się typowo górniczymi określeniami stosowanymi w nomenklaturze

górniczej,

−

charakteryzować wymagania dotyczące bezpieczeństwa pracy przy obsłudze maszyn

i urządzeń mechanicznych,

−

korzystać z różnych źródeł informacji,

−

obsługiwać komputer,

−

współpracować w grupie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

wskazać zastosowanie urządzeń pneumatycznych i elektropneumatycznych w górnictwie
podziemnym,

−

wskazać zastosowanie urządzeń hydraulicznych i elektrohydraulicznych w górnictwie
podziemnym,

−

scharakteryzować sterowanie hydrauliczne urządzeń górniczych,

−

wyjaśnić zasadę działania elementów urządzeń hydraulicznych,

−

wyjaśnić zasadę działania układów hydraulicznych,

−

rozróżnić elementy składowe napędów hydraulicznych maszyn górniczych,

−

określić zastosowanie napędów hydraulicznych stosowanych w urządzeniach górniczych,

−

scharakteryzować urządzenia hydrauliki siłowej,

−

objaśnić zasadę pracy układów hydraulicznych podstawowych maszyn do eksploatacji
złóż,

−

dobrać podsadzkę hydrauliczną do warunków geologicznych,

−

użytkować indywidualne stojaki hydrauliczne,

−

obsłużyć sterowanie hydrauliczne sekcji obudowy zmechanizowanej w ścianie,

−

przeprowadzić przeglądy urządzeń hydraulicznych zgodnie z harmonogramem,

−

sporządzić schemat hydrauliczny wrębiarki,

−

scharakteryzować

schemat

układu

hydraulicznego

kombajny

ścianowego

i chodnikowego,

−

zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ochrony przeciwpożarowej
przy użytkowaniu urządzeń pneumatycznych i hydraulicznych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Wiadomości wstępne

4.1.1. Materiał nauczania

Ustaleniem zasad dotyczących ruchu cieczy oraz praw równowagi cieczy zajmuje się

nauka zwana hydromechaniką. Dzieli się ona na hydrostatykę, zajmującą się prawami, jakimi
podlegają ciecze znajdujące się w spoczynku, oraz hydrodynamikę, określającą prawa ruchu
cieczy. W praktyce korzysta się często z zasad hydrauliki, która opiera się na modelach
uproszczonych i zależnościach doświadczalnych. Słowo „hydraulika” wywodzi się z języka
greckiego i w technice traktowane jest jako określenie nauki zajmującej się zachowaniem
cieczy i zastosowaniem jej do przenoszenia energii. Obejmuje ona zarówno hydraulikę
olejową, w której cieczą roboczą jest olej, jak też hydraulikę stosującą ciecze syntetyczne lub
emulsje olejowo-wodne i wodno-olejowe.

Hydrauliczne napędzanie i sterowanie maszyn górniczych, w tym maszyn do urabiania,

ładowania, transportu, a zwłaszcza obudowy zmechanizowanej, jest w wielu przypadkach
bardzo korzystne, gdyż umożliwia rozwiązanie licznych zagadnień trudnych dotąd do
opanowania.

Sprężone powietrze należy niewątpliwie do najstarszych form energii, którą zna

ludzkość. Od słowa „pneuma” pochodzi wyrażenie pneumatyka oznaczające naukę o ruchu
i właściwościach powietrza. Ten rodzaj techniki również z powodzeniem stosowany jest
w górnictwie.

Napęd hydrauliczny jest to napęd wywołany ruchem cieczy pod ciśnieniem, oparty na

prawie Pascala, czyli prawie równomiernego rozchodzenia się ciśnienia w cieczy.

Rozpowszechnienie stosowania napędów hydraulicznych w górnictwie wynika

z następujących zalet tego napędu:
– możliwość bezstopniowej regulacji prędkości ruchu,
– spokojna praca elementów roboczych,
– małe siły bezwładności elementów roboczych przy przekazywaniu dużych sił lub

momentów obrotowych,

– łatwe zabezpieczenie całego układu przed przeciążeniem oraz prosta regulacja obciążenia,
– łatwe sprawdzenie obciążenia zespołów napędzanych,
– proste sterowanie i szerokie możliwości rozwiązania automatycznego sterowania,
– samoczynne smarowanie elementów współpracujących,
– możliwość budowania dowolnych układów hydraulicznych z seryjnie produkowanych

elementów.

Napędy hydrauliczne obok wymienionych zalet mają także wady, do których należy

zaliczyć:
–

trudność uszczelnienia elementów ruchowych oraz wynikające z tego straty cieczy na
nieszczelnościach (czynnik ten obecnie odgrywa mniejszą rolę ze względu na rozwijającą
się technikę uszczelniania),

–

niebezpieczeństwo dostania się powietrza do obiegu powodującego ruchy drgające
i niespokojną pracę oraz niszczenie korodujące wewnętrznych części),

–

wysokie koszty zakupu, wynikające z konieczności stosowania bardzo dobrych
materiałów i bardzo dobrego wykonania poszczególnych elementów,

–

wymagania wysokich kwalifikacji od obsługi,

–

stosunkowo wyższe koszty utrzymania i konserwacji w porównaniu z innymi rodzajami
napędów.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sterowanie hydrauliczne jest to kierowanie pracą maszyny lub urządzenia za pomocą

cieczy pod ciśnieniem.

Napęd pneumatyczny jest to napęd mechanizmów maszyn i urządzeń przy

wykorzystaniu energii sprężonego gazu (zazwyczaj powietrza). Urządzenia pneumatyczne
często stosuje się do napędu narzędzi wirujących i udarowych. Napęd pneumatyczny odbywa
się za pomocą silników pneumatycznych o ruchu posuwisto-zwrotnym i o ruchu wirującym.

Sterowanie pneumatyczne jest to technika oddziaływania w określony sposób na obiekt

sterowania za pomocą sprężonego powietrza jako energetycznego nośnika informacji.

Tabela 1. Ogólny podział elementów i zespołów hydraulicznych [6, T.II, s.276]

Tabela 2. Podział urządzeń pneumatycznych do budowy układów sterowania i napędu pneumatycznego
[6, T.II, s.276]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 3. Porównanie właściwości napędu hydraulicznego i pneumatycznego [6, T.II, s.227]

Symbole graficzne elementów hydraulicznych i pneumatycznych

Elementy hydrauliczne można zestawić w dowolne układy napędowe, sterownicze lub

automatyzujące procesy techniczne. Zestawienie schematów układów hydraulicznych
ułatwiają symbole funkcyjne elementów hydraulicznych. W literaturze technicznej układy
hydrauliczne maszyn są przedstawione w postaci schematów złożonych z symboli
funkcyjnych elementów hydraulicznych. Znajomość tych symboli ułatwia odczytanie
i zrozumienie zasady działania często bardzo skomplikowanych układów hydraulicznych.

Podobna rzecz ma się z elementami pneumatycznymi. Oznaczenia symboli funkcyjnych

elementów hydraulicznych i pneumatycznych są znormalizowane i ujęte normą
PN-85/M-01050

pod

tytułem

„Elementy

napędów

sterowań

hydraulicznych

i pneumatycznych" (tab. 4.).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 4. Symbole graficzne elementów hydraulicznych [9, s.44]

cd. tabeli na str.11

Czynnik roboczy

Ciecz robocza spełnia w napędach hydrostatycznych zadanie nośnika energii,

przekazującego energię pompy do zasilanego nią silnika hydraulicznego. Postęp w dziedzinie
konstrukcji napędów hydraulicznych zaostrza wymagania stawiane również cieczom
roboczym, które powinny być przydatne do coraz większych ciśnień (ponad 40 MPa),
prędkości obrotowych (do 6000 obr/min), mieć dużą trwałość (15 do 25 tysięcy godzin pracy
bez potrzeby ich wymiany), spełniać równocześnie dwa zadania: oprócz przenoszenia energii
również smarować mechanizmy. Ciecz robocza stosowana w układach hydraulicznych
maszyn górniczych powinna zatem mieć następujące własności:
– lepkość odpowiadającą zadanym warunkom ruchowym,
– małą zależność lepkości od temperatury, w jakiej pracuje układ hydrauliczny,
– dobre własności smarne w stosunku do wszystkich elementów stosowanych zarówno

w układzie hydraulicznym, jak i w tych urządzeniach maszyn, które ma smarować,

– dużą odporność na starzenie,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

– małą skłonność do tworzenia piany,
– dużą odporność na wchłanianie powietrza,
– jak najniższą temperaturę krzepnięcia i jak najwyższą temperaturę zapłonu,
– dobrą przewodność cieplną i małą rozszerzalność cieplną,
– nie powodować korozji metali,
– nie powodować zmian kształtu ani własności uszczelek stosowanych w układzie

hydraulicznym,

– nie wywierać szkodliwego wpływu na zdrowie obsługujących.

Cd. tabeli 4. Symbole graficzne elementów hydraulicznych [9, s.45]

cd. tabeli 4 str. 13

W układach hydraulicznych maszyn górniczych jako nośniki energii stosowane są różne

ciecze, których dobór określany jest warunkami pracy i wymaganiami urządzeń
hydraulicznych, względami ekonomicznymi oraz przepisami bezpieczeństwa pracy. Ciecze
hydrauliczne powinny zapewniać dobrą smarność, zabezpieczać elementy układów przed
korozją, być neutralne w stosunku do stosowanych uszczelnień i (na co ostatnio zwraca się
szczególną uwagę), nie stwarzać zagrożenia pożarowego.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Szerokie zastosowanie napędów hydraulicznych w maszynach górniczych, w których

cieczami roboczymi są palne oleje mineralne, spowodowały znaczny wzrost zagrożenia
pożarowego w podziemiach kopalń. Oleje mineralne mają dużą wadę, jaką jest stosunkowo
niska temperatura zapłonu. Stanowi to duże zagrożenie zwłaszcza tam, gdzie istnieje
prawdopodobieństwo nagłego wypływu rozpylonego strumienia cieczy na elementy
o wysokiej temperaturze lub na otwarty płomień. Większość olejów mineralnych
stosowanych w układach hydraulicznych zapala się w temperaturze około 35O°C bez
kontaktu

otwartym

płomieniem.

Inne

niebezpieczeństwo

stanowi

możliwość

rozprzestrzeniania się pożaru przez palący się strumień oleju, który nie gaśnie mimo usunięcia
źródła ognia, oraz wytwarzanie się gęstych dymów i toksycznych gazów utrudniających
gaszenie pożaru. Ta wada olejów mineralnych stwarza duże niebezpieczeństwo
w podziemiach kopalń, co spowodowało podjęcie wielu badań mających na celu opracowanie
cieczy trudno palnych, które mogłyby znaleźć zastosowanie w układach hydraulicznych
maszyn dołowych.

Fakt powstania takiego zagrożenia oraz zaistniałe pożary, potwierdzające to

niebezpieczeństwo, spowodowały podjęcie w resorcie górnictwa innych działań
profilaktycznych mających na celu zminimalizowanie takiego zagrożenia. Obowiązujące
w naszym górnictwie przepisy zalecają stosowanie cieczy trudno palnych, a w przypadku
stosowania olejów mineralnych ograniczenie jego ilości do 250 dm

i obowiązek wyposażenia

przodka w środki przeciwpożarowe. W dużych maszynach z rozbudowanym układem
hydraulicznym spełnienie tego warunku jest praktycznie niemożliwe, bo z reguły ilość oleju
znacznie przekracza wymagane 250 dm

. W takich przypadkach przepisy żądają

zainstalowania na maszynie automatycznego urządzenia gaśniczego.

W wyznaczonych na maszynie rejonach, najbardziej zagrożonych pożarem, muszą być

umieszczone czujniki temperatury i dysze wylotowe gaśnic.

Czujniki temperatury działają po przekroczeniu ustalonej temperatury otoczenia (około

180°C) i wtedy po upływie około 5 s samoczynnie zostaje uruchomione urządzenie gaśnicze
i w strefie zagrożenia zostaje rozpylony proszek lub płyn gaśniczy.
Rodzaje cieczy hydraulicznych

Obecnie w maszynach i urządzeniach górniczych stosuje się następujące rodzaje cieczy

hydraulicznych:
– oleje mineralne,
– emulsje olejowo-wodne,
– ciecze trudno palne.
Oleje mineralne

W układach hydraulicznych jako ciecze robocze najszersze zastosowanie, ze względu na

swoje własności, znalazły oleje mineralne. Są one dostatecznie lepkie, wykazują bardzo dobrą
smarność oraz mają naturalne własności antykorozyjne. W hydraulicznych urządzeniach
górniczych stosuje się w zasadzie dwie grupy olejów mineralnych - oleje grupy hydrol i oleje
grupy transol. Są to oleje rafinowane, zawierające dodatki podwyższające ich smarność
i dodatki zapobiegające pienieniu się. Należy jednak zwrócić uwagę, że chociaż oleje z obu
tych grup są olejami mineralnymi, nie wolno ich w żadnym przypadku mieszać, a olej
w obiegu uzupełniać jedynie takim gatunkiem, który przewidziany jest przez producenta dla
danej maszyny.
Emulsje olejowo-wodne

Emulsje olejowo-wodne oznaczane symbolami HFA i HFB są to ciecze, składające się

z wody i rozproszonych w niej drobnych kropelek oleju. Stabilność emulsji uzyskuje się przez
zastosowanie tzw. emulgatora. Emulsje zawierają prócz tego inhibitory korozji i dodatki
uszlachetniające. Zarówno lepkość, jak i smarność tych emulsji jest bardzo niska, podobnie
jak wody. Praktycznie znalazły one zastosowanie tylko w urządzeniach odznaczających się
statycznym charakterem pracy, jak np. w obudowach zmechanizowanych, stojakach
i przesuwnikach hydraulicznych oraz niektórych popychakach elektrohydraulicznych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W urządzeniach tych, dla uzyskania dobrej pracy, wprowadzono wiele zabezpieczeń

antykorozyjnych.
Ciecze trudno palne

Tą nazwą określane są ciecze używane w układach hydraulicznych praktycznie niepalne

w warunkach kopalnianych. Ciecze te oznaczane są symbolami literowymi HFC i HFD lub
określane nazwami firmowymi.

HFC – to ciecz trudno palna będąca roztworem wodnym na bazie glikolu z zawartością

wody w zależności od gatunku od 35 do 55%. Ciecze te, choć pod względem właściwości nie
dorównują olejom mineralnym, ze względów przeciwpożarowych znajdują coraz szersze
zastosowanie w maszynach górniczych. Przy stosowaniu cieczy typu HFC należy się liczyć ze
zmniejszaniem trwałości elementów hydrauliki.

HFD – to ciecze trudno palne na bazie estrów fosforowych zwane niekiedy olejami

syntetycznymi. Odznaczają się dobrą lepkością i stosunkowo wysoką smarnością. Ciecze te
mimo, że zapalają się przy zetknięciu z otwartym płomieniem, po usunięciu płomienia
przestają się palić i nie powodują rozszerzania ognia.

Zastąpienie olejów mineralnych tymi cieczami napotyka bardzo duże trudności, bowiem

ciecze te, przeważnie importowane, poza bardzo wysoką ceną - w stosunku do ceny
tradycyjnych olejów mineralnych - mają dwie zasadnicze wady:
– stwarzają pewne zagrożenie toksyczne (są trujące),
– działają rozpuszczająco na stosowane dotychczas uszczelnienia, doprowadzając do ich

szybkiego zniszczenia.

Cd tabeli 4. Symbole graficzne specyficzne dla urządzeń pneumatycznych [6,T.II, s.266]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sprężone powietrze zanim zostanie wykorzystane w układzie pneumatycznym,

przechodzi przez specjalne urządzenia, których zadaniem jest najczęściej oczyszczanie go
z zanieczyszczeń mechanicznych, odwodnienie, odoliwienie z cząstek oleju pochodzącego ze
sprężarki, oraz zazwyczaj naoliwienie go innym olejem, odpowiednim do dobrej pracy
urządzeń pneumatycznych z mechanicznymi częściami ruchomymi.

Własności sprężonego powietrza:

1. Zasoby. Powietrze znajduje się praktycznie wszędzie i jest do dyspozycji

w nieograniczonych ilościach.

2. Transport. Sprężone powietrze jest łatwe do transportu przewodowego na duże

odległości. Nie zachodzi niebezpieczeństwo cofania się powietrza.

3. Magazynowanie. Sprężarka nie musi pracować w sposób ciągły. Sprężone powietrze

można magazynować w zbiornikach i stamtąd je pobierać. Możliwy jest również
transport powietrza w zbiornikach (butlach).

4. Temperatura. Sprężone powietrze jest odporne na wahania temperatury, dlatego

gwarantuje niezawodną pracę również w skrajnych temperaturach otoczenia.

5. Bezpieczeństwo. Sprężone powietrze nie wybucha i jest niepalne. Stąd zbędne są drogie

urządzenia przeciwwybuchowe, które zabezpieczają przed wybuchem.

6. Czystość. Sprężone powietrze jest czyste i przy nieszczelnych przewodach lub

elementach ulatniające się powietrze nie zanieczyszcza otoczenia. Ta czystość jest
niezbędna np. w przemyśle spożywczym, drzewnym, tekstylnym i skórzanym.

7. Konstrukcja. Konstrukcja elementów roboczych jest prosta i w związku z tym są one

tanie.

8. Prędkość. Sprężone powietrze jest bardzo szybkim czynnikiem roboczym, pozwalającym

osiągać bardzo duże prędkości robocze. (Prędkość robocza siłownika pneumatycznego
ma wartość 1÷2 m/s).

9. Regulacja. Prędkość i siła mogą być w elementach pneumatycznych bezstopniowo

regulowane.

10. Przeciążalność. Narzędzia i elementy wykonawcze pneumatyczne mogą być obciążane aż

do zatrzymania, są więc nie przeciążalne.
Dla określenia pełnych możliwości zastosowań pneumatyki niezbędne jest poznanie jej

niekorzystnych właściwości.
1. Przygotowanie. Powietrze sprężone wymaga starannego wstępnego przygotowania.

Zanieczyszczenia i wilgoć nie mogą być przenoszone przez powietrze do instalacji
(niedopuszczalne w elementach pneumatycznych).

2. Ściśliwość. Przez sprężone powietrze nie można uzyskać równomiernej i stałej prędkości.
3. Siła. Sprężone powietrze jest opłacalne tylko do pewnej granicy obciążeń, określonych

jego ciśnieniem. Górna granicę określa ciśnienie 700 kPa.

4. Wypływy. Wypływ powietrza jest hałaśliwy.
5. Koszty. Sprężone powietrze jest stosunkowo drogim nośnikiem energii.

Układ hydrauliczny maszyny (rys. 1) to zespół elementów i urządzeń hydraulicznych,

połączonych między sobą kanałami wewnętrznymi, przewodami i rurami w celu
wykonywania określonych zadań.

Budowa napędu hydraulicznego

Każdy napęd hydrauliczny składa się z następujących elementów:

– źródła energii hydraulicznej (pompa, akumulator),
– czynnika roboczego (olej mineralny, emulsja),
– instalacji hydraulicznej (przewody rurowe, przewody elastyczne),
– urządzenia sterującego (rozdzielacz, układ sterowania automatycznego),

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

– elementu wykonującego pracę użyteczną (siłownik, silnik hydrauliczny),
– elementu zabezpieczającego (zawór bezpieczeństwa, zawór przelewowy),
– elementów pomocniczych (zawory, filtry, zbiorniki).

Blokowy schemat napędu hydraulicznego pokazano na rys. 2.

Rys. 1. Układ hydrauliczny maszyny [3, s.17]

Rys. 2. Blokowy schemat napędu hydraulicznego [9, s.43]

Obiegi hydrauliczne

Obieg cieczy roboczej w napędach hydraulicznych może być rozwiązany jako obieg

otwarty lub obieg zamknięty. Rodzaj przyjętego obiegu wynika z funkcji, jaką ma do
spełnienia napęd hydrauliczny.

Zaletą układu zamkniętego jest stosunkowo mała pojemność cieczy roboczej w układzie

oraz prosty i pewny ruchowo sposób filtracji. Wadą natomiast jest konieczność stosowania
wysokosprawnych układów chłodzących ciecz roboczą z uwagi na ograniczone możliwości
odprowadzania nadmiaru ciepła wytwarzanego podczas pracy. Odwrotnie przedstawiają się
wady i zalety obiegu otwartego. W układzie otwartym cała ciecz robocza znajdująca się
w zbiorniku jest przetłaczana przez pompę, co ułatwia chłodzenie cieczy, a utrudniona
natomiast jest filtracja zanieczyszczeń z cieczy roboczej.

Na rys. 3 przedstawiono schemat układu hydraulicznego o obiegu otwartym.

W położeniu środkowym rozdzielacza ciecz robocza tłoczona przez pompę przepływa przez
filtr do zbiornika. Podczas długiej pracy może nastąpić zanieczyszczenie filtru i wzrost
ciśnienia wskutek zwiększenia oporów przepływu przez filtr. Aby nie dopuścić do
uszkodzenia filtru, na przewodzie spływowym przed filtrem znajduje się zawór przelewowy
niskiego ciśnienia ograniczający wielkość ciśnienia spływowego. W położeniu środkowym
rozdzielacza ruch tłoka jest zablokowany, ponieważ zgodnie ze schematycznym oznaczeniem
rozdzielacza w kratce środkowej przewody odprowadzające ciecz z siłownika są odcięte. Po
przesterowaniu rozdzielacza w prawo ciecz robocza przepływa zgodnie z kierunkiem
przepływu pokazanym w lewej kratce rozdzielacza. Ciecz robocza tłoczona przez pompę
przepływa przez rozdzielacz oraz zawór zwrotny jednokierunkowego zaworu dławiącego
i wpływa do komory nadtłokowej siłownika, którego tłok w miarę napływu cieczy wykonuje
pracę użyteczną. Jednocześnie ciecz z przestrzeni podtłokowej siłownika przepływa przez
rozdzielacz i filtr do zbiornika. Po przesterowaniu rozdzielacza w położenie lewe ciecz
robocza przepływa zgodnie z kierunkiem przepływu pokazanym w prawej kratce
rozdzielacza. Ciecz tłoczona przez pompę przepływa przez rozdzielacz do komory
podtłokowej siłownika, którego tłok przemieszcza się w lewo. Ruchowi tłoka siłownika
w lewo sprzeciwia się ciecz znajdująca się między tłokiem a jednokierunkowym zaworem
dławiącym. Ruch tłoka w lewo może zachodzić tylko z taką prędkością, na jaką został
nastawiony upust cieczy na dławiku zaworu. Tak więc siłownik w układzie hydraulicznym
pokazanym na wykonuje ruch roboczy z prędkością odpowiadającą wydajności pompy, ruch

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

powrotny natomiast może być wykonywany z regulowaną prędkością, w zależności od
ustalonych potrzeb użytkownika. Układ hydrauliczny oraz mechanizm roboczy jest
zabezpieczony przed przeciążeniem zaworem bezpieczeństwa. W przypadku wystąpienia na
tłoku obciążenia większego od wartości określonej ciśnieniem nastawienia zaworu
bezpieczeństwa, w układzie wytwarza się ciśnienie nieznacznie wyższe, a ciecz robocza
przepływa przez zawór bezpieczeństwa do zbiornika. Tłok zatrzymany oporem
przewyższającym siłę wywołaną ciśnieniem cieczy roboczej nie wykonuje pracy.

Na rys. 4 przedstawiono prosty obieg zamknięty. W obiegu tym kierunek tłoczenia cieczy

roboczej jest uzależniony od ustawienia regulatora wydajności pompy, który na schemacie
przedstawia strzałka przekreślająca symbol pompy o dwóch kierunkach tłoczenia. Przy
ustawieniu regulatora wydajności pompy na tłoczenie do górnego przewodu ciecz pod
ciśnieniem nie może wpłynąć do zbiornika, ponieważ uniemożliwia to zawór zwrotny. Pompa
tłoczy ciecz roboczą do silnika hydraulicznego, która po wykonaniu pracy (obrotu silnika)
użytecznej przepływa na stronę ssawną pompy i ponownie wraca do obiegu. Ten kierunek
tłoczenia jest zabezpieczony przed przeciążeniem zaworem bezpieczeństwa (pierwszy od
lewej strony). W każdym obiegu hydraulicznym występują straty objętościowe spowodowane
nieszczelnością elementów hydraulicznych. Uzupełnienie tych strat w obiegu zamkniętym,
następuje przez filtr i dolny zawór zwrotny otwierający się pod wpływem pojawiającego się
podciśnienia w przewodzie ssawnym, wytworzonego ubytkiem cieczy. Filtr, przez który jest
uzupełniana ciecz robocza w obiegu zamkniętym, zapewnia jej czystość. Przy ustawieniu
regulatora wydajności pompy na tłoczenie do dolnego przewodu, ciecz pod ciśnieniem nie
może wpłynąć do zbiornika, ponieważ przepływ w tym kierunku zamyka dolny zawór
zwrotny. Pompa tłoczy ciecz roboczą dolnym przewodem do silnika, który obraca się
w kierunku przeciwnym. Ciecz po wykonaniu pracy wraca górnym przewodem na stronę
ssawną pompy. Straty w obiegu hydraulicznym są uzupełniane ze zbiornika poprzez zawór
zwrotny (górny). Napęd przy tym kierunku obrotów jest zabezpieczany zaworem
bezpieczeństwa (drugim od lewej strony).

Rys. 3. Obieg hydrauliczny otwarty [9, s. 46]

Zawory przelewowe

Rys. 4. Obieg hydrauliczny zamknięty [9, s. 48]

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Co to jest napęd hydrauliczny?
2. Co to jest sterowanie hydrauliczne?
3. Co to jest napęd pneumatyczny?
4. Co to jest sterowanie pneumatyczne?
5. Jakie są rodzaje cieczy hydraulicznych?
6. Co to jest emulsja olejowo-wodna?
7. Co oznaczają symbole HFC i HFD?
8. Co to jest układ hydrauliczny?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Rozpoznaj, wskazane przez nauczyciela, symbole graficzne elementów hydraulicznych

i pneumatycznych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać w materiałach dydaktycznych symbole graficzne stosowane w układach

hydraulicznych i pneumatycznych,

2) rozpoznać dane symbole graficzne,
3) odszukać w literaturze zastosowanie rozpoznanego elementu układu hydraulicznego bądź

pneumatycznego,

4) narysować poznane symbole graficzne.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

papier formatu A4,

–

przybory do pisania i rysowania,

–

Poradnik dla ucznia, materiały dydaktyczne,

–

literatura wskazana przez nauczyciela.

Ćwiczenie 2

Przedstaw, przygotowane przez nauczyciela, przykładowe schematy układów

hydraulicznych i pneumatycznych ujętych półkonstrukcyjnie za pomocą umownych
funkcjonalnie schematów z zastosowaniem symboli graficznych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odszukać w materiałach dydaktycznych symbole graficzne stosowane w układach

hydraulicznych i pneumatycznych,

2) wykonać schemat z zastosowaniem symboli graficznych,
3) opisać wykorzystane symbole graficzne.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier formatu A4,

−

przybory do pisania i rysowania,

−

Poradnik dla ucznia, materiały dydaktyczne.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) omówić napęd hydrauliczny oraz wady i zalety tego napędu?



2) omówić napęd pneumatyczny oraz wymienić własności sprężonego

powietrza?



3) porównać właściwości napędu hydraulicznego i pneumatycznego?



4) opisać własności cieczy hydraulicznej?



5) omówić rodzaje cieczy hydraulicznej stosowanych w maszynach

i urządzeniach górniczych?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Przetworniki energii

4.2.1. Materiał nauczania

Wiadomości wstępne

W napędach hydraulicznych ciecz, jako nośnik energii, cechują dwa podstawowe

parametry: prędkość ruchu (wyrażana często natężeniem przepływu) i ciśnienie. Do
wytwarzania strumienia cieczy przepływającej przy odpowiednio wysokim ciśnieniu
nieodzowne jest źródło energii, którym w maszynach górniczych jest prawie wyłącznie silnik
elektryczny. Silnik ten napędza pompę wyporową, która jest najważniejszym elementem
napędu hydrostatycznego. W pompie następuje przetwarzanie energii mechanicznej na
energię hydrauliczną cieczy i ciecz pod odpowiednim ciśnieniem, wyższym od ciśnienia
atmosferycznego, przepływa do odbiornika, tj. do silnika hydraulicznego. Wartość ciśnienia
cieczy opuszczającej pompę zależy od obciążenia silnika, a w pewnym stopniu również od
oporów przepływu przez przewody i od oporów miejscowych. Po oddaniu swej energii
hydraulicznej w silniku, gdzie zostaje ona przetworzona ponownie na energię mechaniczną,
ciecz wraca bądź bezpośrednio do pompy, bądź do zbiornika, z którego jest przez pompę
zasysana.

Silnik hydrauliczny napędza organ roboczy maszyny górniczej bezpośrednio lub

najczęściej za pośrednictwem przekładni zębatej obniżającej prędkość obrotową.

Przebieg przekazywania energii z zastosowaniem napędu hydraulicznego przedstawiono

schematycznie na rys. 5.

Rys. 5. Przekazywanie energii z zastosowaniem napędu hydraulicznego [5, s.25]

Poprawne działanie napędu hydraulicznego wymaga wyposażenia go w dodatkowe

elementy, których zadaniem jest przekazywanie i czyszczenie cieczy roboczej (w niektórych
przypadkach wytwarzanie odpowiedniej cieczy, jak np. emulsji olejowo-wodnej dla układów
hydraulicznych obudów zmechanizowanych), przesyłanie cieczy roboczej, sterowanie ręczne
lub automatyczne, chłodzenie cieczy, zabezpieczenie napędu hydraulicznego, a tym samym
całego napędu maszyny przed przeciążeniem itp. Do takich elementów należą zbiorniki
cieczy, filtry, przewody, rozdzielacze, zawory, akumulatory hydrauliczne i inne. Ciecz
robocza ze zbiornika zasysana jest przez pompę, która tłoczy ją przez elementy sterujące do
silnika. Z silnika, również przez elementy sterujące, ciecz wraca do zbiornika. Element
zabezpieczający włączony w układ hydrauliczny działa w przypadku przeciążenia
objawiającego się nadmiernym wzrostem wartości ciśnienia.

Układ hydrauliczny napędów hydrostatycznych jest bardzo często skomplikowany.

Dotyczy to zwłaszcza maszyn górniczych spełniających wiele funkcji, jak np. kombajnów
chodnikowych lub obudowy zmechanizowanej. Dlatego też dla układów hydraulicznych
przyjęto stosować umowne symbole obrazujące poszczególne elementy. Zasadę działania
napędu hydrostatycznego można przedstawić najprościej na przykładzie prasy hydraulicznej
(rys. 6). Działając siłą P

na tłok o powierzchni F

wywołuje się przesunięcie tego tłoka

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

o wartość l

. Wyparta ciecz przedostaje się do cylindra pod tłok o powierzchni F

obniżony

siłą P

powodując przesunięcie go o wartość l

Oprócz napędów hydrostatycznych w maszynach górniczych stosuje się również często

napędy hydrodynamiczne, w których energia między podstawowymi elementami napędu
przekazywana jest przez wzajemne hydrodynamiczne oddziaływanie strumienia cieczy
przepływającej między tymi elementami.

Zasadę działania przekładni hydrokinetycznej przedstawiono na rys. 7. Silnik, np.

elektryczny, 1 napędza pompę odśrodkową 2, która zasysa ciecz roboczą ze zbiornika 3,
nadaje jej energię kinetyczną i przetłacza do dyfuzora 4. W dyfuzorze pompy energia
kinetyczna cieczy zostaje zamieniona na energię ciśnienia dynamicznego, po czym przez
spiralę 5 i rurę tłoczną 6 przepływa do turbiny 7. W dyfuzorze 8 turbiny energia ciśnienia
dynamicznego cieczy zostaje ponownie zamieniona na energię kinetyczną, która
wykorzystana jest do obracania wirnika turbiny. Wał 9 wirnika napędza maszynę roboczą.
Ciecz po wykonaniu pracy odpływa z turbiny z powrotem do zbiornika 3.

Przez dobranie odpowiednich rozmiarów wirnika pompy i wirnika turbiny osiąga się inne

momenty obrotowe pompy niż silnika, jak również inne prędkości obrotowe, uzyskując w ten
sposób przekładnię hydrokinetyczną, zwaną również transformatorem hydraulicznym.
Przekładnia taka wyposażona jest w dodatkowy wirnik, tzw. kierownicę.

Jeżeli rozmiary wirnika pompy i wirnika turbiny są jednakowe, to - zakładając ruch

ustalony - układ nie zmienia momentu obrotowego. Tak pracują sprzęgła hydrokinetyczne,
które stosowane są powszechnie w maszynach górniczych.

Rys. 6. Zasada działania prasy

hydraulicznej [5, s.30]

Rys. 7. Zasada działania przekładni hydrokinetycznej [5, s.32]

Najszersze zastosowanie w maszynach górniczych znalazły napędy hydrostatyczne

zasilane pompami o stałej lub zmiennej wydajności. Napędy takie z silnikami hydraulicznymi
obrotowymi stosowane są powszechnie w ciągnikach kombajnów ścianowych, kołowrotach
bezpieczeństwa, ładowarkach bocznie wysypujących, ładowarkach do pobierki spągu. Układy
zasilane pompą o stałej wydajności i z silnikami obrotowymi stosuje się w wiertnicach
i kombajnach chodnikowych. Obudowy hydrauliczne indywidualne i zmechanizowane
wyposażone są również w hydrostatyczne układy napędowe, przy czym zasilane są one
pompami wyporowymi o stałej wydajności, a elementami wykonawczymi są siłowniki.

Sprzęgła hydrokinetyczne stosuje się powszechnie w napędach przenośników

zgrzebłowych i taśmowych oraz strugów węglowych. Zasadę działania, budowę elementów
hydraulicznych stosowanych w maszynach górniczych podano w dalszej części Poradnika.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Pompy wyporowe

Źródłem dostarczającym do obiegu ciecz pod ciśnieniem, można powiedzieć sercem

układu hydraulicznego, jest pompa. Jej działanie polega na zasysaniu cieczy ze zbiornika
i wtłaczaniu jej do obiegu. Wielkość pompy określa jej wydajność, tj. objętość wytłoczonej
przez nią cieczy w jednostce czasu.

Cechami charakterystycznymi pompy, obok typu jej konstrukcji, są:

– wydajność pompy,
– ciśnienie robocze,
– sprawność.

Ze względu na typ konstrukcji pompy hydrauliczne dzieli się na:

– łopatkowe,
– zębate,
– wielotłoczkowe osiowe,
– tłoczkowe promieniowe,
– tłokowe,
– śrubowe.

W kombajnach chodnikowych stosowane są trzy typy pomp: zębate, łopatkowe,

wielotłoczkowe promieniowe i osiowe.

W układach hydraulicznych ścianowych kombajnów węglowych powszechne

zastosowanie znalazły: w układach napędowych - pompy tłoczkowe osiowe, w obiegach
pomocniczych i sterowniczych - pompy zębate.

Pompy łopatkowe są to pompy hydrauliczne budowane zarówno o stałej, jak

i regulowanej wydajności. Pompy łopatkowe o stałej wydajności stosowane są również jako
silniki hydrauliczne. Zasadniczymi elementami pompy łopatkowej, której budowę pokazano
na rys. 8, są: wał napędowy pompy, ułożyskowany w kadłubie, wirnik wraz z łopatkami,
kadłub pompy z pokrywami bocznymi.

Rys. 8. Pompa łopatkowa [3, s.32]

Na wale pompy, napędzanym przez silnik, osadzony jest wirnik w postaci walca

z naciętymi rowkami ułożonymi promieniowo, w których są prowadzone łopatki. Wirnik jest
tak umieszczony w cylindrycznym otworze kadłuba, że jego oś obrotu jest przesunięta
względem osi otworu w kadłubie o wielkość e, nazywaną mimośrodowością pompy. To
przesunięcie powoduje, że łopatki w górnej części są maksymalnie wysunięte, a w dolnej
maksymalnie wsunięte w wirnik. Wysuw łopatek jest wywoływany siłą odśrodkową,
powstającą podczas obrotu wirnika oraz w niektórych rozwiązaniach sprężynkami. W czasie
obrotu wirnika łopatki cały czas szczelnie przylegają do kadłuba pompy, tworząc między sobą
komory o objętości zmieniającej się w miarę obrotu.

Zasada działania pompy. Przy wyjaśnieniu działania pompy przyjęto, że wirnik pompy

obraca się w kierunku strzałki. Komory zawarte między łopatkami, znajdującymi się po lewej
stronie wirnika, w miarę jego obrotu zwiększając swoją objętość, zasysają ciecz hydrauliczną

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

z kanału ssawnego przez szczelinę wlotową. Po przejściu górnego położenia, w którym te
komory mają największą objętość, zmniejsza się objętość komór między łopatkami. W miarę
obrotu wirnika łopatki są wpychane w wirnik i ciecz zostaje wtłoczona szczeliną wylotową do
kanału tłocznego.

Regulacja wydajności. Wydajność w pompach łopatkowych reguluje się zmieniając

mimośrodowość pompy, np. przez przesuwanie kadłuba pompy względem ułożyskowanego
wirnika. Maksymalną wydajność uzyskuje się przy największej dla danej pompy
mimośrodowości e. Zmniejszenie mimośrodowości powoduje zmniejszenie różnicy
wysunięcia łopatek z wirnika, tzn. że łopatka 4 jest mniej wysunięta, a łopatka 1 jest więcej
wysunięta. W związku z tym maleje również różnica objętości komór i tym samym maleje
wydajność pompy. Gdy mimośrodowość osiąga wartość zero, tzn. kiedy oś wirnika znajduje
się w osi otworu w kadłubie, wtedy wszystkie łopatki są jednakowo wysunięte z wirnika
i objętość komór między łopatkami jest taka sama. Nie występuje wówczas zjawisko ssania
ani tłoczenia, a ciecz zawarta między łopatkami obraca się tylko dokoła osi wraz z wirnikiem.
Wydajność pompy jest wtedy równa zeru. W przypadku przesunięcia kadłuba w drugą stronę,
jeżeli pozwoli na to konstrukcja, pompa zaczyna tłoczyć w kierunku przeciwnym, tzn.
zmieniają się zadania, jakie spełniały kanały. Kanał ssawny staje się teraz kanałem tłocznym,
a kanał tłoczny ssawnym.

Tak więc pompy łopatkowe przy odpowiedniej ich konstrukcji mogą mieć nie tylko

regulowaną wydajność, ale również zmieniać kierunek tłoczenia.

Pompa jako silnik. Pompa łopatkowa może również pracować jako silnik hydrauliczny,

gdy do kanału ssawnego będzie się doprowadzać ciecz hydrauliczną pod ciśnieniem. Ciecz ta,
działając na łopatki wirnika, będzie powodowała jego obrót, a moment obrotowy może być
odbierany z wału wirnika. Ciecz hydrauliczna po wykonaniu pracy, po przejściu na prawą
stronę, będzie wypływać do zbiornika. Silniki łopatkowe budowane są zwykle o stałej
mimośrodowości. Parametrem określającym pompę jest, oprócz ciśnienia, jej wydajność, tj.
ilość cieczy jaką tłoczy pompa w jednostce czasu. Dla silnika hydraulicznego natomiast, który
nie tłoczy oleju, a wprost przeciwnie - jest nim zasilany, wielkość ta nazywana jest
chłonnością silnika. Chłonność silnika jest to ilość oleju dostarczana do silnika na jeden obrót.

Pompy zębate mają bardzo prostą i zwartą konstrukcję. Budowę pompy zębatej

przedstawiono na rys. 9. Pompa składa się z obudowy (z kanałem ssawnym i tłocznym),
wewnątrz której znajdują się dwa koła zębate. Koło dolne jest napędzane, górne (bierne)
natomiast wykonuje obrót przeciwbieżny, wchodząc w zazębienie z kołem dolnym. Ciecz
robocza wypełnia luki międzyzębne po stronie ssawnej i jest przenoszona w nich na stronę
tłoczną. Na stronie tłocznej zęby obu kół, wchodząc w luki międzyzębne wytłaczają z nich
ciecz roboczą, która wypływa kanałem tłocznym. Pompy zębate mają znacznie niższą
sprawność od pomp wielotłoczkowych i pracują przy ciśnieniach roboczych nie
przekraczających 16 MPa.

Rys. 9. Pompa zębata [9, s.51]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Pompy tłoczkowe stanowią w hydraulice dosyć dużą grupę. Rozpatrując pompy

w zależności od układu tłoczków względem osi wirnika pompy, można je podzielić na dwie
grupy:
– pompy wielotłoczkowe osiowe, w których tłoczki ułożone są równolegle do osi wirnika,
– pompy wielotłoczkowe promieniowe, w których tłoczki ułożone są w kształcie gwiazdy

(na promieniach) i są prostopadłe do osi wirnika.

Pompy wielotłoczkowe, z uwagi na możliwość uzyskania bardzo dokładnego pasowania

tłoczków i cylinderków, zapewniających uzyskanie znacznie lepszych szczelności aniżeli
w pompach zębatych czy łopatkowych, przeważnie stosuje się w urządzeniach pracujących
przy wyższych ciśnieniach, wynoszących 10 do 32 MPa. Uzyskanie tak wysokich ciśnień jest
związane z bardzo dokładną obróbką poszczególnych elementów pompy, co znalazło odbicie
w wysokiej cenie tych pomp i wymaganiach dużej czystości oleju stosowanego w obiegu.

Pompy tłokowe, z uwagi na równomierność pracy, buduje się na ogół o dużej liczbie

tłoków: 5, 7, 9, 11, które mają małe średnice i stąd nazwa pompy wielotłoczkowe. Większość
pomp wielotłoczkowych może być stosowana jako silniki hydrauliczne przy zasilaniu ich
cieczą o odpowiednim ciśnieniu.

Zastosowanie

wielotłoczkowych

pomp

osiowych

kombajnach

ścianowych

i chodnikowych wynika z ich cech konstrukcyjnych kwalifikujących je do zastosowania
w przekładniach hydrostatycznych. Do głównych zalet pomp wielotłoczkowych osiowych
należą:
– wysokie ciśnienie robocze (przekraczające 32 MPa),
– duża wydajność,
– równomierne ciśnienie tłoczenia,
– najwyższa sprawność,
– bezstopniowa regulacja wydajności,
– możliwość zmiany kierunku tłoczenia przy stałym kierunku obrotów silnika

elektrycznego napędzającego pompę.

Wykonanie pompy wielotłoczkowej osiowej jest trudne technologicznie, dlatego cena jej

sprzedaży jest bardzo wysoka.

Pompy wielotłoczkowe mają bardzo wysoką sprawność, uzyskiwaną przez zachowanie

niewielkich luzów między tłoczkami i cylinderkami oraz bardzo dokładne dotarcie czaszy
wirnika do czaszy rozrządu. Dla poprawnej i długotrwałej pracy pomp wielotłoczkowych
osiowych konieczne jest zachowanie wymaganej przez producenta czystości czynnika
roboczego.

Pompy osiowe

Budowa pompy. W kombajnach chodnikowych z pomp wielotłoczkowych szerokie

zastosowanie znalazły pompy wielotłoczkowe osiowe stosowane zarówno jako pompy, jak
też jako silniki hydrauliczne. W pompach tych tłoczki poruszają się równolegle do osi wirnika
i napędzane są tarczą przegubową lub tarczą przechylną.

Zasadniczymi częściami pompy są: wał napędowy z tarczą przegubową, w której

mocowane są tłoczki, zespół tłoczków, wirnik obracający się wraz z wałem napędowym
i z tłoczkami, kadłub pompy z pokrywą rozrządową.

Na rys. 10 przedstawiono przekrój pompy wielotłoczkowej osiowej z tarczą przegubową.

Jest to pompa o stałej wydajności. W kadłubie pompy ułożyskowany jest wirnik wraz
z tłoczkami, które swoimi kulistymi zakończeniami są umocowane w tarczy przegubowej
wału napędowego. Po przeciwnej stronie wyjścia tłoczków wirnik styka się z nieruchomą
pokrywą kadłuba, w której odpowiednio ukształtowane kanały spełniają funkcję rozrządu.

Zasada działania pompy. Dla wyjaśnienia zasady działania pompy tłoczkowej przyjęto

sytuację wyjściową, w której oś wirnika pokrywa się z osią wału napędowego, czyli kąt

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

oznaczony na rys. 10 literą α równy jest zeru i końce tłoczków znajdują się w jednakowej
odległości od dna otworów w wirniku. W takiej sytuacji równocześnie z obrotem wału
napędowego z tarczą przegubową obracają się także umocowane w niej tłoczki wraz
z wirnikiem. Należy przy tym zauważyć, ze tłoczki w wirniku nie przesuwają się i pompa nie
tłoczy. Następnie wirnik zostaje wychylony z położenia zerowego do położenia, w którym oś
wirnika odchylona jest od osi wału napędowego o kąt α, co jest możliwe, gdyż tłoczki
w tarczy są mocowane przegubowo, a w wirniku mogą się przesuwać. W położeniu,
w którym obecnie znalazł się wirnik, tłoczek 1 (na górze wirnika) jest maksymalnie
wysunięty z wirnika, a tłoczek 2 (w dole wirnika) maksymalnie wsunięty do wirnika. Przy
dalszym obrocie wału napędowego, podobnie jak w pierwszej sytuacji, tarcza przegubowa
obraca się wraz z tłoczkami i wirnikiem, z tą jednak różnicą, że każdy tłoczek w czasie
jednego obrotu wirnika wykona dodatkowo ruch posuwisty w wirniku od położenia tłoczka 1,
tj. od położenia maksymalnie wysuniętego, do położenia tłoczka 2 maksymalnie wsuniętego
i z powrotem do położenia tłoczka 1. Ruch posuwisty każdego tłoczka odbywa się na drodze
tzw. skoku s w jedną i w drugą stronę. W pierwszej fazie ruchu tłoczek wysuwając się
z wirnika zasysa z przewodu ssawnego olej, a następnie w czasie ruchu powrotnego tłoczy go
do kanału tłocznego. Kanały ssawny i tłoczny połączone są z obracającym się wirnikiem
przez odpowiedniego kształtu wycięcia w pokrywie kadłuba, która spełnia tu zadanie
rozrządu.

Rys. 10. Pompa wielotłoczkowa osiowa [3, s.35]

Regulacja wydajności. Wydajność pompy reguluje się przez zmianę kąta α, tj. przez

wychylanie wirnika z położenia zerowego. Maksymalne dla danej pompy wychylenie wirnika
jest jednoznaczne z maksymalną jej wydajnością. Jeżeli wirnik nie jest wychylony, a więc kąt
α jest równy zeru, to pompa nie tłoczy, pomimo obracającego się wału napędowego i wirnika.
W przypadku wychylenia wirnika w drugą stronę, jeżeli pozwoli na to konstrukcja, pompa
zaczyna tłoczyć w kierunku przeciwnym, tzn. zmieniają się zadania, jakie spełniały kanały.
Kanał ssawny staje się teraz kanałem tłocznym, a kanał tłoczny ssawnym.

Tak więc pompy wielotłoczkowe przy odpowiedniej ich konstrukcji mogą nie tylko mieć

regulowaną wydajność, ale i zmieniać kierunek tłoczenia.

Pompa jako silnik. Na rys. 10 przedstawiono pompę wielotłoczkową osiową o stałej

wydajności, która może być stosowana również jako silnik hydrauliczny. W takim przypadku
doprowadzony pod ciśnieniem olej, działając na tłoczki, powoduje ich przesunięcie,
wymuszając obroty tarczy i wału, z którego odbierany jest napęd. Kierunek obrotów silnika

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

można zmienić zmieniając kanały doprowadzenia cieczy pod ciśnieniem i jej odprowadzenia
do zbiornika.
Pompy promieniowe

Budowa pompy. W ostatnich latach, z uwagi na swoją bardzo zwartą konstrukcję, coraz

szersze zastosowanie w budowie kombajnów znajdują pompy wielotłoczkowe promieniowe,
w których tłoczki poruszają się prostopadle (po promieniach) do osi wirnika. Zasadniczymi
częściami pompy promieniowej, której budowę w uproszczeniu pokazano na rys. 11, są: wał
napędowy (połączony z wirnikiem), wirnik z przesuwającymi się w nim tłoczkami, pierścień
prowadzący, wał rozrządu, kadłub pompy.

Rys. 11. Pompa wielotłoczkowa promieniowa [3, s.37]

W kadłubie pompy jest ułożyskowany wał napędowy połączony z wirnikiem, w którym

przesuwają się tłoczki. Wirnik obraca się wewnątrz umieszczonego w kadłubie pierścienia
prowadzącego tłoczki. Pierścień związany jest z kadłubem i ma możliwość przesuwania się
w nim w lewo i w prawo od jego osi o wielkość e zwaną mimośrodowością.
W koncentrycznych rowkach tego pierścienia przesuwają się stopy ślizgowe tłoczków
umieszczonych w obracającym się wirniku. Wewnątrz wirnika znajduje się nie obracający się
wał rozrządu połączony z kanałami ssawnym i tłocznym kadłuba.

Zasada działania Dla wyjaśnienia działania pompy posłużono się dwoma

schematycznymi rys. 11A i 11B, na których dla uproszczenia pokazano tylko dwa tłoczki.
Sytuacja pokazana jest na rys. 11A. Wirnik z tłoczkami obraca się wewnątrz pierścienia. Oś
obrotu wirnika i oś pierścienia prowadzącego pokrywają się i dlatego tłoczki, których stopy
ślizgają się w tym pierścieniu, nie przesuwają się w wirniku i nie następuje ani zjawisko
ssania ani tłoczenia. Wirnik obraca się, ale wydajność pompy równa jest zeru. Sytuacja
pokazana na rys. 11B. Wirnik z tłoczkami obraca się nadal, z tym że pierścień prowadzący
tłoczki został przesunięty maksymalnie w prawo (o wielkość e), a wraz z nim tłoczki 1 i 2.
Tłoczek 1 został maksymalnie wsunięty do wirnika i wytłoczył z niego olej, a tłoczek 2 został
wysunięty z wirnika i zassał olej. Obracający się wirnik spowoduje, że tłoczek po obrocie
wirnika o 180° zajmie położenie tłoczka 1 i wytłoczy uprzednio zassany olej, a następnie po
dalszym obrocie wirnika o 180° wróci do swego pierwotnego położenia zasysając olej. W ten
sposób każdy tłoczek w czasie jednego obrotu wirnika wykona jeden cykl pracy - ssanie
i tłoczenie – a mnożąc ilość wytłoczonego przez niego oleju przez liczbę tłoczków otrzyma
się wydajność tej pompy na jeden obrót. Połączenie stref ssania i tłoczenia

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

z odpowiadającymi im kanałami ssawnym i tłocznym uzyskiwane jest w nieruchomym wale
rozrządu, względem którego obraca się wirnik.

Regulacja wydajności. Wydajność pompy reguluje się przez przesunięcie pierścienia

prowadzącego z położenia współosiowego z wirnikiem (rys. 11A), gdy mimośrodowość
e równa się zero (wydajność wynosi również zero), do położenia maksymalnie w prawo
o wielkość e (rys. 11B), gdy wydajność pompy osiągnie maksimum. W przypadku
przesunięcia pierścienia w drugą stronę, jeżeli przewiduje to konstrukcja, pompa zacznie
tłoczyć w kierunku przeciwnym. Kanał ssawny stanie się teraz kanałem tłocznym, a kanał
tłoczny ssawnym. Takie pompy, połączone w obiegach zamkniętych, np. z silnikami
napędowymi gąsienic, pozwalają przez zmianę kierunku tłoczenia na jazdę do przodu lub do
tyłu.

Pompy hydrauliczne ręczne są urządzeniami bardzo prostymi, cechuje je mała

wydajność i wysoki współczynnik nierównomierności wydajności. Nie ma on jednak dużego
znaczenia w napędach i układach hydraulicznych urządzeń, w których pompy te się stosuje.

W zależności od budowy elementu roboczego pompy ręczne mogą być tłokowe,

membranowe lub łopatkowe. Schematy działania tych pomp przedstawiono na rys. 12. Pompy
te wyposażone są w zawory ssawne i tłoczne.

Rys. 12. Schematy działania pomp ręcznych: a) tłokowej, b) membranowej, c) łopatkowej [5, s.85]

W maszynach górniczych stosuje się pompy ręczne w napędach hydraulicznych urządzeń

pomocniczych. Są to pompy tłokowe (nurnikowe). Pompa ręczna tłokowa urządzeń do
mechanizacji robót pomocniczych. Jest to pompa nurnikowa o dwustopniowym nurniku,
umożliwiającym dwustopniowe tłoczenie cieczy roboczej: wyższą wydajnością przy niższym
ciśnieniu oraz niższą wydajnością, ale przy ciśnieniu wyższym.

Rys. 13. Pompa ręczna tłokowa urządzeń do mechanizacji robót pomocniczych [5, s.86]

Tłok 1 (rys. 13) poruszany dźwignią 2 przy ruchu w górę zasysa olej ze zbiornika 3 przez dwa
zawory ssawne 4, tłoczy zaś przy ruchu w dół przez dwa zawory tłoczne 5. Do gniazda
dolnego zaworu ssawnego przymocowany jest filtr 6. W pierwszej fazie tłoczenia ciecz

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

z przestrzeni pod stopniem dużym (większa średnica cylindra) i małym (mniejsza średnica
cylindra) kierowany jest do siłownika, który pompa zasila. Gdy ciśnienie cieczy wzrośnie do
około 12 MPa, wtedy przesterowuje się zawór sterujący 7, który kieruje ciecz z przestrzeni
pod stopniem dużym tłoka 1 do zbiornika 3, przy czym pompowanie właściwe odbywa się
teraz przez mały stopień tłoka, co umożliwia uzyskanie większego ciśnienia cieczy przy
działaniu tą samą siłą na tłok (do 80 MPa, gdyż na takie ciśnienie nastawiony jest zawór
bezpieczeństwa 8 chroniący pompę przed przeciążeniem). Średnice tłoka wynoszą 10 i 18
mm, pojemność zbiornika 1,5 dm

. Pompa przewidziana jest do pracy przy użyciu oleju

Hydrol 20p.

Silniki hydrauliczne

Praktycznie każda pompa może pracować jako silnik hydrauliczny. Produkcja

specjalnych silników hydraulicznych wynika z potrzeby

budowania przekładni

hydrostatycznych o dużym przełożeniu.

Silniki hydrauliczne buduje się jako jednostki wolnoobrotowe wysoko-momentowe.
Zasada działania silnika hydraulicznego jest odwróceniem zasady działania pompy. Do

silnika hydraulicznego w układzie gwiaździstym, pokazanego na rys. 14, napływa ciecz
robocza pod ciśnieniem i poprzez rozrząd przedostaje się nad tłok, znajdujący się w górnym
położeniu.

Rys. 14. Silnik hydrauliczny [9, s.52]

Ciśnienie cieczy roboczej napływającej nad tłok powoduje obrót wału mimośrodowego

dookoła osi silnika. O wielkości przekazywanego momentu przez silnik decyduje ciśnienie
robocze, liczba tłoków, powierzchnia robocza cylindra oraz wielkość mimośrodu e. Gdy tłok
wykona pracę obrotu wału mimośrodowego pokonując drogę równą 2e, wówczas następuje
połączenie komory roboczej danego tłoka ze spływem, a przy dalszym obrocie wału
mimośrodowego - wytłaczanie cieczy roboczej do zbiornika bądź na stronę ssawną przekładni
hydrostatycznej, jeżeli silnik pracuje w obiegu zamkniętym. Silniki hydrauliczne gwiaździste
buduje się jako jedno- i dwurzędowe. W ciągnikach kombajnów węglowych stosuje się silnik
pięciotłokowy w układzie gwiaździstym typu SHT-630W.

Siłownik, zwany często cylindrem hydraulicznym, jest najprostszym silnikiem

hydraulicznym. Zamienia on energię ciśnienia zawartą w dostarczonej do niego cieczy
roboczej na energię mechaniczną ruchu postępowo-zwrotnego lub tylko postępowego.
Energię tę przekazuje on napędzanemu urządzeniu za pomocą nurnika, tłoczyska, cylindra lub
innego urządzenia.

W zależności od kierunku działania ciśnienia cieczy roboczej siłowniki dzielą się na

siłowniki:
– jednostronnego działania,
– dwustronnego działania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W siłowniku jednostronnego działania ruch tłoka wymuszony jest ciśnieniem cieczy

tylko w jednym kierunku, w kierunku przeciwnym natomiast - siłą grawitacyjną
podnoszonego elementu (np. organu urabiającego kombajnu) lub sprężyną napiętą podczas
ruchu poprzedniego.

W zależności od budowy elementu roboczego siłownika rozróżnia się siłowniki:

– tłokowe,
– nurnikowe.

Siłowniki tłokowe mogą być jednostronnego lub dwustronnego działania, natomiast

siłowniki nurnikowe tylko jednostronnego działania.

W zależności od tego, jaki element siłownika wykonuje ruch, rozróżnia się siłowniki:

– z nieruchomym cylindrem,
– z nieruchomym tłokiem.

Najczęściej stosuje się siłowniki z nieruchomym, utwierdzonym cylindrem

i poruszającym się tłokiem, jednak w maszynach górniczych zdarzają się często rozwiązania,
w których utwierdzony jest tłok lub tłoczysko, a porusza się cylinder przesuwając maszynę
roboczą lub jej element (np. w zmechanizowanej obudowie ścianowej).

W zależności od budowy tłoczyska siłowniki tłokowe mogą mieć tłoczyska:

– jednostronne,
– dwustronne.

W siłownikach z tłoczyskiem dwustronnym wartość siły wywoływanej ciśnieniem cieczy

roboczej jest taka sama dla obu kierunków ruchu; w siłownikach z tłoczyskiem
jednostronnym wartości tych sił są zróżnicowane.

Szczególnym rodzajem siłowników są siłowniki teleskopowe, w których przesunięcie

jednego tłoka przekazywane jest na drugi tłok (czasem nawet na następne), dzięki czemu
uzyskuje się zwielokrotnienie skoku. Siłowniki teleskopowe stosuje się w tych przypadkach,
gdy trzeba uzyskać znacznie większy skok elementu roboczego niż umożliwia to konstrukcja
siłownika o prostym rozwiązaniu (np. w niskich obudowach hydraulicznych).

Oprócz typowych konstrukcji istnieją również rozwiązania umożliwiające zmianę ruchu

postępowo-zwrotnego tłoczyska (lub nurnika) bezpośrednio na ruch obrotowy koła zębatego
współpracującego z zębatką naciętą na nurniku lub nakrętki współpracującej z gwintem
naciętym na tłoczysku.

Ciecz roboczą doprowadza się do cylindra najczęściej przez otwory w cylindrze,

w niektórych jednak przypadkach (siłowniki z nieruchomym tłokiem) - przez kanały
wykonane w tłoczysku lub nurniku.

Siłowniki cechuje prostota konstrukcji oraz możliwość uzyskiwania dużych sił przy

małych i bardzo dokładnie regulowanych prędkościach ruchu tłoczyska (nurnika). Są one
powszechnie stosowane w maszynach górniczych do przesuwania przenośników
zgrzebłowych, przepychania wozów kopalnianych, podnoszenia organów urabiających
kombajnów, w urządzeniach do mechanizacji robót pomocniczych i innych. Siłowniki są
podstawowymi elementami indywidualnej i zmechanizowanej obudowy górniczej.

Wielkościami zadanymi przy doborze i obliczaniu siłownika są: obciążenie zewnętrzne,

prędkość ruchu oraz długość skoku. Przy założeniu wartości ciśnienia cieczy roboczej, jakie
może dostarczyć pompa, ustala się podstawowe rozmiary siłownika.

Silnik obiegowo-krzywkowy SOK

Powszechne zastosowanie w przemyśle znajdują silniki obiegowo-krzywkowe (rys. 15).

Kadłub silnika ma uzębienie wewnętrzne w formie kwadratu, po którym obtacza się siedem
satelitarnych wałków uzębionych wchodzących jednocześnie w zazębienie ze słonecznym
trójkątem uzębionym, którego wał jest łożyskowany w pokrywach bocznych. W jednej
z pokryw bocznych nawiercone są, w regularnych odstępach i stałej odległości od osi, kanały
odpływowe i zasilające. Zarówno wałki satelitarne, jak i uzębiony trójkąt słoneczny

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

przemieszczają się w stosunku do pokryw bocznych z minimalnym luzem zapewniającym
wysoką szczelność silnika.

Rys. 15. Silnik obiegowo-krzywkowy [9, s.53]

Satelity, obtaczające się po uzębionym kwadracie przysłaniają kanały odpływowe

i zasilające umożliwiając napływ i odpływ oleju z przestrzeni utworzonych pomiędzy
satelitami. Odpowiednie ukształtowanie kwadratu i trójkąta powoduje powstawanie podczas
obrotu trójkąta komór roboczych zmieniających swoją objętość. Komory zmniejszające swoją
objętość przy obrocie trójkąta są połączone ze spływem i z nich jest wytłaczany olej do
spływu, natomiast komory zwiększające swoją objętość są łączone z zasilaniem. Satelity,
niezależnie od sterowania napływem i odpływem cieczy roboczej, rozgraniczają przestrzenie
ciśnieniowe od przestrzeni spływowych. Ciśnienie w komorach roboczych oddziałując na
powierzchnię trójkąta powoduje powstanie siły, której kierunek działania nie przechodzi
przez oś silnika, co zapewnia obrót trójkąta i wykonanie pracy użytecznej.

Liczba komór roboczych i satelitów równa się sumie wierzchołków trójkąta i czworokąta,

to jest 3 + 4 = 7, natomiast liczba cykli pracy podczas jednego pełnego obrotu jest równa ich
iloczynowi 3 x 4 = 12. Duża liczba cykli roboczych na jeden obrót w silniku obiegowo-
krzywkowym SOK zapewnia równomierną pracę i stały moment obrotowy.

Urządzenia przetwarzające energię sprężonego powietrza na pracę mechaniczną

Najbardziej rozpowszechnionym rozwiązania silników pneumatycznych o ruchu

obrotowym są silniki zębate i łopatkowe (rys. 16).

Rys. 16. Silniki pneumatyczne: a) zębaty, b) łopatkowy [6, s.239]

W silniku pneumatycznym obrotowym z wirnikami zębatymi (rys. 16a) sprężone

powietrze wpływa otworem 1, a wypływa otworem 2, napędzając przy tym koła zębate 3 i 4.
W silniku łopatkowym z jednym wirnikiem (rys. 16b) sprężone powietrze wpływa
otworami 5, wykonanymi w tulei cylindra 2, i wywiera ciśnienie na łopatki 4 wirnika 1
umieszczonego mimośrodowo w cylindrze 2, wywołując jego obrót w lewo, po czym

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

wypływa otworami 6. Uszczelnienie między komorami 3 uzyskuje się w wyniku docisku siłą
odśrodkową przesuwnych łopatek 4 do gładzi cylindra 2.

Do zalet pneumatycznych silników obrotowych zaliczyć należy: prostotę konstrukcji,

łatwość eksploatacji, możliwość osiągania bardzo dużych prędkości obrotowych, niewielki
ciężar w stosunku do uzyskiwania mocy. Do wad zaś: dużą zmienność prędkości przy
zmianach obciążenia silnika i wahaniach ciśnienia w sieci oraz wysokie koszty energii
spowodowane niską sprawnością ogólną silników. Wymienione cechy silników
pneumatycznych powodują, że stosowane są one głównie do napędu niewielkich narzędzi
ręcznych, szczególnie zaś narzędzi pracujących przy dużych prędkościach obrotowych (małe
wiertarki, itp.).

Silniki pneumatyczne o ruchu posuwisto-zwrotnym, tzw. siłowniki, są produkowane

w wielu różnych odmianach konstrukcyjnych. Na rys. 17 pokazano dwa siłowniki
membranowe, zaś na rys. 18 typowe siłowniki tłokowe, zwane powszechnie cylindrami
pneumatycznymi.

Rys. 17. Siłowniki membranowe: a) o krótkim skoku, b) o długim skoku [6, s.240]

Rys. 18. Podstawowe odmiany siłowników (cylindrów) tłokowych [6, s.240]

Na rys.18 przedstawiono następujące typy siłowników:

a) dwustronnego działania,
b) jednostronnego działania - pchający,
c) jednostronnego działania - ciągnący,
d) nurnikowy,
e) teleskopowy,
f) dwukomorowy (tandem) pozwalający zwielokrotniać siłę na tłoczysku 1 w wyniku

oddziaływania ciśnienia na tłoki 2, przesuwające się w oddzielnych komorach 3,

g) wielopołożeniowy, którego tłoczysko 1 przemieszcza się w różne, ściśle określone

położenia, w zależności od zasilania i odpowietrzania poszczególnych komór 2 siłownika,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

h) wirujący, który może wykonywać ruch obrotowy wokół osi tłoczyska 1, a sprężone

powietrze doprowadzane jest kanałami 4 do jego komór 2 przy użyciu specjalnego
łącznika obrotowego 3,

i) wahadłowy z przekładnią zmieniającą ruch posuwisty na obrotowy, w którym na

tłoczysku 1 jest nacięta zębatka 2 współpracująca z kołem zębatym 3,

k) pneumohydrauliczny,
l) pneumatyczny beztłoczyskowy, składający się z tulei cylindrowej 1, w której porusza się

tłok 2, mający wbudowane magnesy trwałe 3. Po tulei 1 ślizga się pierścień 4 z
wbudowanymi magnesami trwałymi 5. Siła magnetomotoryczna między magnesem 3 i 5
jest tak dobrana, że pierścień 3 przesuwa się po tulei 1 razem z tłokiem 2 przenosząc siły
działające na ten tłok.

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do ćwiczeń.

1. Co to jest przetwornik energii?
2. W jakich maszynach i urządzeniach stosujemy pompy wyporowe?
3. Co to jest pompa łopatkowa?
4. Co to jest pompa zębata?
5. Jakie są rodzaje pomp tłoczkowych?
6. Co to jest silnik hydrauliczny?
7. Co to jest siłownik hydrauliczny?
8. Co oznacza symbol SOK?
9. Jakie są najbardziej rozpowszechnione rozwiązania silników pneumatycznych?
10. Jakie znasz odmiany siłowników tłokowych?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Sklasyfikuj, wskazane przez nauczyciela, przetworniki energii stosowanych w napędach

hydraulicznych i pneumatycznych na podstawie opisu ich budowy oraz opisz ich zasadę
działania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy wraz z potrzebnymi przyborami,
2) odszukać w materiałach dydaktycznych kryteria klasyfikacji przetworników energii,
3) dokonać analizy działania na podstawie opisów budowy,
4) rozpoznać rodzaje przetworników energii,
5) zapisać przy rozpoznanych przetwornikach krótką ich charakterystykę.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier formatu A4,

−

przybory do pisania,

−

Poradnik dla ucznia, materiały dydaktyczne,

−

literatura wskazana przez nauczyciela.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Narysuj, rozpoznane podczas projekcji filmów, przeźroczy i foliogramów, schematy

przetworników energii oraz wskaż możliwe ich zastosowanie.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy wraz z potrzebnymi przyborami,
2) odszukać w Poradniku odpowiednie schematy przetworników,
3) przeanalizować zasadę działania przetworników,
4) narysować z pamięci schemat przetwornika wskazany przez nauczyciela,
5) opisać budowę danego przetwornika,
6) przy każdym schemacie wskazać jego zastosowanie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier formatu A4, przybory do pisania i rysowania,

−

Poradnik dla ucznia, materiały dydaktyczne,

−

literatura wskazana przez nauczyciela.

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) omówić zasadę działania przetworników energii?



2) opisać budowę i zasadę działania pompy łopatkowej?



3) opisać budowę i zasadę działania pompy zębatej?



4) opisać budowę i zasadę działania pompy tłoczkowej promieniowej?



5) opisać budowę i zasadę działania pompy tłoczkowej osiowej?



6) opisać budowę i zasadę działania silnika obiegowo-krzywkowego?



7) omówić urządzenia przetwarzające energię sprężonego powietrza na

pracę mechaniczną?



8) sklasyfikować siłowniki (cylindry) hydrauliczne?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Elementy sterowania, elementy pomocnicze i uszczelnienia

4.3.1. Materiał nauczania

Elementy sterowania

Funkcjonalność napędu hydrostatycznego zależy nie tylko od pracy podstawowych

elementów zamieniających energię mechaniczną na hydrauliczną i odwrotnie, lecz także od
sterowania strumieniem cieczy roboczej, regulacji wartości ciśnienia, natężenia przepływu,
prędkości ruchu itp. Zadania te spełniają elementy sterujące, których liczba i różnorodność
w napędzie hydrostatycznym jest tym większa, im bardziej rozbudowany jest układ
hydrauliczny oraz im więcej funkcji spełnia.

Zawory sterujące kierunkiem przepływu służą do włączania, zatrzymywania

i unieruchamiania napędu będącego pod obciążeniem.

Zawory sterujące ciśnieniem nie dopuszczają do wzrostu ciśnienia ponad ustaloną

maksymalną wartość lub służą do nastawiania ciśnienia, tj. do utrzymania go na wymaganym
poziomie.

Zawory sterujące natężeniem przepływu nastawiają lub utrzymują stałą wartość natężenia

przepływu czynnika roboczego.

W zależności od budowy elementy sterujące dzieli się na pojedyncze i złożone. Element

złożony składa się z dwóch lub więcej zaworów zabudowanych w jednym kadłubie. Zawory
te spełniają różne funkcje, lecz współdziałają ze sobą. Elementy złożone buduje się w celu
zmniejszenia rozmiarów układu hydraulicznego, co znajduje uzasadnienie zwłaszcza
w górniczych maszynach przodkowych, jak też w celu zmniejszenia strat hydraulicznych
i zwiększenia pewności działania układu.

W zależności od sposobu regulacji hydrauliczne elementy sterujące dzieli się na:

– nastawialne (regulowane) bezpośredniego działania,
– nastawialne pośredniego działania,
– nienastawialne (nieregulowane) bezpośredniego działania,
– nienastawialne pośredniego działania.

W zależności od sposobu sterowania elementy sterujące dzieli się na sterowane:

– ręcznie,
– mechanicznie,
– hydraulicznie,
– elektrycznie,
– pneumatycznie.

Elementy sterujące, podobnie jak pompy i silniki, mogą być ogólnego przeznaczenia lub

o budowie specjalnej. W napędach hydrostatycznych maszyn górniczych stosuje się dziś
często elementy sterujące specjalne ze względu na specyficzne warunki w jakich te maszyny
pracują, np. ograniczone miejsce, silne zapylenie środowiska, praca z zastosowaniem
niskoprocentowej emulsji olejowo-wodnej. Dotyczy to zwłaszcza elementów sterujących
zastosowanych w kombajnach ścianowych lub hydraulicznej obudowie zmechanizowanej.

Elementy regulacji i sterowania mają duże znaczenie w napędach hydrostatycznych

i wymaga się od nich wysokiej dokładności i pewności działania, co wiąże się z precyzyjnym
ich wykonaniem i prawidłową eksploatacją. Dotyczy to zwłaszcza rozdzielaczy hydraulicznej
obudowy zmechanizowanej, której prawidłowość działania zależy od pracy układu
hydraulicznego.

Podobnie ważne zadanie mają zawory sterujące ciśnieniem, a zwłaszcza zawory

ograniczające ciśnienie (tzw. zawory maksymalne lub bezpieczeństwa). Od poprawności ich
działania i prawidłowego nastawienia zależy maksymalna wartość obciążenia napędu

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

hydrostatycznego, a tym samym skuteczne zabezpieczenie całej maszyny roboczej lub tej
części, w której zastosowano napęd hydrostatyczny.

Zawory sterujące kierunkiem przepływu zależnie od spełnianej funkcji dzielą się na:

– rozdzielacze hydrauliczne,
– zawory hydrauliczne,
– zawory odcinające.

Rozdzielacze hydrauliczne

Rozdzielacze kierują strumień cieczy z pompy do jednego lub więcej odbiorników,

którymi mogą być siłowniki albo silniki hydrauliczne obrotowe oraz cieczy wypływającej
z odbiornika do zbiornika. Instaluje się je między podstawowymi elementami napędu
hydrostatycznego.

Ze względu na wartość różnicy ciśnienia cieczy przed i za rozdzielaczem rozróżnia się

rozdzielacze:
– hydrauliczne,
– hydrauliczne dławiące.

W rozdzielaczach hydraulicznych różnica ciśnienia między wejściem a wyjściem

z rozdzielacza jest niewielka i wynika jedynie z oporów przepływu cieczy przez kanały
rozdzielacza, przy czym rozdzielacze te konstruuje się tak, aby te opory były jak najmniejsze.

Rozdzielacz hydrauliczny dławiący oprócz swej podstawowej funkcji kierowania cieczy

do odpowiednich elementów układu hydraulicznego ma również za zadanie dławić strumień
cieczy, tj. stwarzać dodatkowy opór hydrauliczny.

Rozdzielacze hydrauliczne w zależności od liczby dróg, którymi przepływa w nich

strumień cieczy, mogą być:
– dwudrogowe,
– trójdrogowe,
– czterodrogowe,
– pięciodrogowe.

Zależnie od liczby pozycji jakie może zajmować element ruchomy rozdzielacza (element

rozdzielający ciecz) wszystkie z poprzednio wymienionych rozdzielaczy mogą być
dwupołożeniowe, rozdzielacze trójdrogowe natomiast mogą być ponadto trójpołożeniowe,
rozdzielacze zaś czterodrogowe mogą być trójpołożeniowe lub czteropołożeniowe.

Rozdzielacze hydrauliczne dławiące mogą być:

– dwudrogowe,
– trójdrogowe,
– czterodrogowe.

Liczbą dróg określa się sumę liczby kanałów doprowadzających i liczby kanałów

odprowadzających ciecz z rozdzielacza.

W zależności od konstrukcji rozdzielacza i rodzaju ruchu wykonywanego przez element

rozdzielający ciecz rozróżnia się rozdzielacze:
– suwakowe,
– obrotowe,
– zaworowe.

Rozdzielacze mogą być sterowane:

– siłą mięśni (przyciskiem, dźwignią),
– mechanicznie,
– elektrycznie (elektromagnesem z jedną cewką, elektromagnesem z dwiema cewkami

działającymi w kierunkach przeciwnych, silnikiem elektrycznym),

– hydraulicznie (bezpośrednio przez spadek ciśnienia, pośrednio ze wspomaganiem przez

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

wzrost ciśnienia lub ze wspomaganiem przez spadek ciśnienia, ciśnieniem własnym),

– w sposób złożony (elektromagnesem i ciśnieniem, elektromagnesem lub ciśnieniem).

Rozdzielacze suwakowe

Rozdzielacz suwakowy składa się z dwóch zasadniczych elementów stanowiących tzw.

parę suwakową: tulei i suwaka, zwanych również cylinderkiem i tłoczkiem w przypadku gdy
suwak ma kształt walca. Suwak może być również płaski. Suwaki płaskie mają stosunkowo
małą masę, co umożliwia szybkie przesterowanie (małe siły bezwładności); są jednak rzadko
stosowane.

W napędach hydrostatycznych maszyn górniczych stosuje się powszechnie rozdzielacze

suwakowe tłoczkowe. Powierzchnie współpracującej ze sobą pary suwakowej mają
zróżnicowane kształty zależnie od liczby łączonych przez rozdzielacz dróg oraz liczby jego
położeń sterujących.

Na rys. 19 przedstawiono schematy trzech prostych rozwiązań rozdzielaczy suwakowych

oraz ich symbole. Suwak może być jednotłoczkowy (rys. 19a) lub wielotłoczkowy
(rys. 19 b,c). Ciecz może przepływać tylko na zewnątrz suwaka lub również przez
wewnętrzne kanały wydrążone w suwaku.

Rys. 19. Rozdzielacze suwakowe [5, s.127]

Jeżeli jedna pompa zasilać ma niezależnie kilka odbiorników (np. siłowników) i to

w różnych kierunkach ruchu, to stosuje się kilka rozdzielaczy (dla każdego odbiornika
osobny), które najczęściej umieszczone są w jednym bloku. Taki zespół określa się jako
rozdzielacz blokowy wielosekcyjny. Blok zakryty jest dwiema pokrywami: wlotową od
strony pompy zasilającej i wylotową od strony odbiorników, przy czym w pokrywie wlotowej
znajduje się zazwyczaj zawór sterujący ciśnieniem (maksymalny) zabezpieczający pompę jak
również cały układ hydrauliczny przed wzrostem ciśnienia ponad ustaloną wartość.

Duże znaczenie dla pracy układu hydraulicznego zasilanego przez rozdzielacz mają nie

tylko przekroje kanałów rozdzielacza, ale również kształt krawędzi sterujących suwaka.
Rozmiary rozdzielacza dobiera się zwykle tak, aby prędkość przepływu cieczy w nich nie
przekraczała 3÷4 m/s. W przypadku gdy rozdzielacz umiejscowiony jest na przewodzie
ssawnym - co zresztą stosuje się tylko w szczególnych przypadkach - prędkość cieczy nie
powinna w nim być większa niż 0,7÷1,0 m/s. W obiegach wysokiego ciśnienia, gdy względy
konstrukcyjne wymagają zmniejszenia rozmiarów, dopuszcza się prędkości cieczy do 6 m/s.

Rozdzielacze obrotowe stosuje się sporadycznie w napędach hydrostatycznych maszyn

górniczych. Schematy takich rozdzielaczy przedstawiono na rys. 20. Liczby I, II, III
oznaczają położenia elementu rozdzielającego.

Element obrotowy w kształcie walca lub stożka osadzony jest w kadłubie rozdzielacza.

Kanały mogą być wydrążone jak to pokazano na rys. 20 lub na powierzchni czołowej

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

walcowego elementu obrotowego. Element ten dociskany jest zazwyczaj do gniazda
sprężyną, co wspomaga jego doszczelnienie.

Rozdzielacze

obrotowe

stosuje

się

napędach

hydrostatycznych

wiertnic

i przesuwników.

Rozdzielacze zaworowe

Rozdzielacze suwakowe i obrotowe mają wiele wad, które utrudniają lub uniemożliwiają

stosowanie ich w niektórych napędach hydrostatycznych maszyn górniczych. Do
najważniejszych wad należą: niewystarczająca szczelność, duży opór przesterowania oraz
konieczność precyzyjnego wykonania współpracujących z sobą elementów. Rozdzielacze
suwakowe nie nadają się ponadto do pracy z zastosowaniem niskoprocentowej emulsji
olejowo-wodnej, co utrudnia stosowanie ich w układach hydraulicznych obudów
zmechanizowanych.

Wad tych nie mają rozdzielacze zaworowe, które są coraz powszechniej stosowane

w maszynach górniczych. W układach hydraulicznych obudów zmechanizowanych,
w których cieczą roboczą jest emulsja olejowo-wodna, stosuje się powszechnie rozdzielacze
zaworowe. Zasadę działania rozdzielaczy zaworowych przedstawiają schematy wraz z ich
symbolami graficznymi zamieszczone na rys. 21. Przedstawiono na nim rozdzielacz
zaworowy dwudrogowy dwupołożeniowy (rys. 21a), czterodrogowy dwupołożeniowy
(rys. 21b) oraz czterodrogowy trójpołożeniowy (rys. 21c). Położenia elementu zamykającego
oznaczono liczbami I, II lub III, strzałki zaś oznaczają możliwe kierunki przepływu cieczy.

Zasadniczą częścią rozdzielacza jest jeden lub więcej zaworów, których elementami

zamykającymi mogą być grzybki (jak na rys. 21), kulki lub płytki. Element zamykający
dociskany jest do gniazda sprężyną. Otwieranie zaworu może odbywać się ręcznie,
hydraulicznie, elektromagnetycznie lub pneumatycznie (to ostatnie nie jest stosowane
w maszynach górniczych).

Rys. 20. Rozdzielacze obrotowe [5, s.134]

Rys. 21. Rozdzielacze zaworowe [5, s.136]

Zasada działania rozdzielacza

Położenie 0. Położenie, w którym suwak rozdzielacza znajduje się w położeniu

środkowym, nazywane jest zerowym lub neutralnym (rys. 22b). Ciecz hydrauliczna dostaje
się z pompy do rozdzielacza wlotem P, przepływa przez suwak i wypływa wylotem Z do
zbiornika. Jest to przepływ cieczy tzw. bezciśnieniowy, oznaczony na rys. 22b strzałkami nie
zaczernionymi. Podłączenia P

, i P

, łączące rozdzielacz z cylindrem, są w tym położeniu

odcięte od wewnętrznych połączeń rozdzielacza i tłok w cylindrze nie ma możliwości ruchu.
Z prawej strony rys. 22b pokazano symbol graficzny danej pozycji suwaka. Strzałka pokazuje
przepływ cieczy przez rozdzielacz, a odwrócone litery T obrazują odcięte podłączenia P

i P

Położenie 1. Suwak sterujący został przesunięty w lewo i znajduje się w 1 (rys. 22a)

położeniu. Doprowadzenie cieczy z pompy zostało połączone z podłączeniem P

do cylindra.

Ciecz hydrauliczna pod ciśnieniem, wynikającym z obciążenia cylindra, przepływa przez
rozdzielacz do cylindra. Przepływ cieczy pod ciśnieniem oznaczony jest na rys. 22a
strzałkami zaczernionymi. Ciecz z drugiej strony tłoka zostaje wyciśnięta ruchem tłoka

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

i dostaje się do rozdzielacza podłączeniem P

, a następnie przez suwak i wylot Z dostaje się

do zbiornika.

Przepływ cieczy w rozdzielaczu krzyżuje się, gdyż położony z lewej strony wlot od

pompy łączy się z podłączeniem P

położonym po prawej stronie, a podłączenie P

z wylotem

Z. To krzyżowanie się przepływu znalazło odbicie w symbolu graficznym tej pozycji
rozdzielacza.

Położenie 2. Suwak został ponownie przesterowany. Z położenia 1 przez położenie

0 został przesunięty do położenia 2. Ciecz hydrauliczna z pompy dostaje się do rozdzielacza
wlotem P

przepływa przez niego i podłączeniem P

dostaje się na lewą stronę cylindra

(rys. 22c). Z prawej strony cylindra ciecz podłączeniem P

i wylotem Z wypływa do

zbiornika.

Rys. 22. Zasada działania rozdzielacza [3, s.40]

Zawór zwrotny jest to element obiegu hydraulicznego, zezwalający tylko na jeden

kierunek przepływu cieczy hydraulicznej. W układach hydraulicznych stosuje się wiele
różnych konstrukcji zaworów zwrotnych kulkowych lub stożkowych. Do wyjaśnienia
budowy zaworu przyjęto uproszczony zawór zwrotny stożkowy. Na rys. 23 przedstawiono
budowę stożkowego zaworu zwrotnego. W kadłubie zaworu wykonane jest gniazdo, do
którego sprężyną dociskany jest stożek zaworu.

Zasada działania zaworu. Zawór zwrotny wbudowany jest do obiegu hydraulicznego na

drodze przepływającej cieczy hydraulicznej, zgodnie z kierunkiem strzałki. Jeżeli nie ma
przepływu cieczy, to element zamykający zawór, w omawianym przypadku stożek, jest dzięki
działaniu sprężyny utrzymywany w pozycji zamkniętej. Jeżeli strumień cieczy płynie
w kierunku strzałki, to niewielka siła sprężyny zostaje pokonana przez ciśnienie cieczy,
a stożek przesuwa się zezwalając na przepływ cieczy. W przeciwnym kierunku przepływ
cieczy jest niemożliwy, stożek bowiem, dociskany do gniazda zarówno sprężyną, jak i cieczą,
zamyka zawór.

Zawory zwrotne sterowane

Zasada działania zaworu. Działanie sterowanego zaworu zwrotnego zostanie omówione

na przykładzie jego zabudowy (rys. 24). Ciecz hydrauliczna doprowadzana jest do cylindra
pod tłok przepływając przez omawiany zawór zgodnie z zaczernionymi strzałkami. Ciśnienie
cieczy pokonuje siłę sprężyny zaworu zwrotnego, stożek zaworu podnosi się pozwalając na
swobodny przepływ cieczy do cylindra i ruch tłoka do góry. Z drugiej strony tłoka ciecz
hydrauliczna swobodnie wraca do zbiornika. W przypadku żądanego ruchu tłoka w dół, po

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

przesterowaniu rozdzielacza, ciecz z pompy kierowana jest do górnej części cylindra nad tłok
i jej ciśnienie, dochodzące do zaworu linią przerywaną, działa na tłoczek sterowniczy, który
unosząc się otwiera zawór zwrotny, zezwalając na wypływ cieczy z cylindra i na ruch tłoka
w dół. Działanie zaworu rozpoczyna się z chwilą zaniku ciśnienia w obiegu, spowodowanego
np. zatrzymaniem pompy, pęknięciem przewodu lub odpowiednim przesterowaniem. Zanik
ciśnienia w przewodach powoduje to, że pod działaniem sprężyny zawór zwrotny zamyka się
nie pozwalając na wypływ cieczy z cylindra i tym samym blokuje położenie tłoka. Zawory
o takim działaniu nazywane są również zamkami hydraulicznymi.

Rys. 23. Zawór zwrotny [3, s.45]

Rys. 24. Zawór zwrotny sterowany [3, s.45]

Na podobnej zasadzie działania zbudowane są zawory zwrotne podwójne, które przy

zaniku ciśnienia w obiegu blokują położenie tłoka w obu kierunkach. Podwójny zawór
zwrotny (rys. 25), zwany również zamkiem hydraulicznym, budowany jest zwykle w jednym
kadłubie, a połączenia sterownicze poprowadzone są kanałami wewnętrznymi.

Zawory dławiąco-zwrotne

W obiegach hydraulicznych, w których wymagane jest ograniczenie przepływu cieczy

tylko w jednym kierunku, stosuje się zawory dławiąco-zwrotne, będące połączeniem dwóch
zaworów ujętych w nazwie, tj. zaworu dławiącego i zaworu zwrotnego.

Budowę takiego zaworu i jego przykładowe zastosowanie pokazano na rys. 26.

Rys. 25. Zamek hydrauliczny [3, s.46]

Rys. 26. Zawór dławiąco-zwrotny [3, s. 48]

Zasada działania zaworu. Na schemacie hydraulicznym rys. 26 pokazano przykładowe

zastosowanie zaworu dławiąco-zwrotnego w obiegu zasilania cylindra hydraulicznego
dwustronnego działania. Celem zabudowania tego zaworu jest, aby ruch drąga tłokowego
w lewo był powolny. Po uruchomieniu pompy i przesterowaniu rozdzielacza w prawo
przepływ przez rozdzielacz odbywa się zgodnie z lewą kratką symbolu graficznego - ciecz
dostaje się na lewą stronę cylindra. Kierunek przepływu cieczy zgodny jest z kierunkiem
działania zaworu zwrotnego, grzybek zaworu zostaje podniesiony, ciecz przepływa do
cylindra bez oporów i tłok porusza się z pełną prędkością. Ciecz z prawej strony cylindra
poprzez rozdzielacz wypływa do zbiornika. Po przesterowaniu rozdzielacza w drugie skrajne

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

położenie ciecz zostaje bezpośrednio doprowadzona na prawą stronę cylindra, natomiast ciecz
z lewej strony musi przejść przez omawiany zawór dławiąco-zwrotny. Zawór zwrotny zostaje
zamknięty, gdyż działa w kierunku przeciwnym do aktualnego kierunku przepływu, i ciecz
przymusowo przepływa przez zawór dławiący, który stawia mu określony opór. Opór
przepływu spowodowany dławieniem wywołuje wzrost ciśnienia, w wyniku czego otwiera się
zawór przelewowy i część cieczy upuszczana jest do zbiornika, a reszta dochodzi do cylindra.
Efektem tej mniejszej ilości doprowadzonej cieczy jest wymagana mniejsza prędkość tłoka.
Zmieniając wielkość szczeliny zaworu dławiącego reguluje się prędkość tłoka.

Zawory odcinające stosuje się w układach zasilająco-spływowych obudów ścianowych

zmechanizowanych. Służą one do przepuszczania lub zamykania przepływu cieczy roboczej
pod ciśnieniem. Mogą mieć również zastosowanie w innych urządzeniach, gdzie jest
wymagane okresowe zamykanie przepływu cieczy. Zawory odcinające mają konstrukcję
kulową. Zawór odcinający (rys. 27) składa się z kadłuba z osadzoną wewnątrz kulą mającą
otwór dla przepływu cieczy. Kula osadzona jest w dwóch pierścieniach z tworzywa
sztucznego, które szczelnie dolegają do powierzchni kuli i zamykają przepływ cieczy.
Zamykanie i otwieranie przepływu cieczy roboczej odbywa się przez obrót kuli o 90° za
pomocą dźwigni zamocowanej na trzpieniu osadzonym obrotowo i uszczelnionym w kadłubie
zaworu. Kadłub ma z jednej strony gniazdo, a po przeciwnej wtyk o tej samej wielkości.

W układzie hydraulicznym kompletu ścianowego zawory odcinające stosuje się na

przewodach magistralnych zasilających i spływowych. W układzie hydraulicznym zestawu
obudowy zawór odcinający zabudowany jest na połączeniu zestawu z magistralą zasilającą
i na połączeniu przestrzeni podtłokowych przesuwników korekcyjnych osłon bocznych
z rozdzielaczami blokowymi. Zawory te służą do utrzymania stanu rozsunięcia osłon
bocznych. Zawór odcinający jest prosty w budowie i obsłudze oraz pewny w działaniu,
jednak jak wszystkie zawory z uszczelnieniem na styku metal - tworzywo jest czuły na
zanieczyszczenia znajdujące się w cieczy roboczej.

Rys. 27. Zawór odcinający [5, s.148]

Zawory sterujące ciśnieniem tzw. zawory ciśnieniowe, dzielą się na dwie podgrupy:

– zawory ograniczające ciśnienie,
– regulatory hydrauliczne ciśnienia.

Zawory ograniczające ciśnienie dzielą się na następujące rodzaje:

– maksymalne (bezpieczeństwa i przelewowe),
– kolejności działania (tzw. przełączające),
– proporcjonalne.

Regulatory hydrauliczne ciśnienia mogą być:

– redukcyjne (zawory redukcyjne, dwu- lub trójdrogowe),
– różnicowe,
– proporcjonalne.

Zawory ograniczające ciśnienie spełniają następujące funkcje:

– zabezpieczają układ hydrauliczny przed wzrostem ciśnienia ponad nastawioną wartość,
– utrzymują w przewodzie dopływowym ciśnienie o nastawionej wartości,
– sterują sekwencyjnie pracą dwu lub więcej obwodów hydraulicznych zasilanych jedną

pompą,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

– utrzymują stały stosunek ciśnień strumieni dopływającego, odpływającego i sterującego.

Zawory maksymalne w zależności od spełnianej funkcji dzielą się na zawory:

– bezpieczeństwa,
– przelewowe.

W zależności od sposobu działania zawory maksymalne mogą być:

– bezpośredniego działania,
– pośredniego działania.

W zaworach bezpośredniego działania na element sterujący działa bezpośrednio ciśnienie

sterowania (zawory jednostopniowe), w zaworach pośredniego działania uruchamianie
elementu sterującego następuje dopiero po zadziałaniu dodatkowego zaworu, tzw. zaworu
wstępnego, który stanowi pierwszy stopień. Zawory pośredniego działania są zatem zaworami
dwustopniowymi. Umożliwiają one zastosowanie zdalnej regulacji, co jest wykorzystywane
m.in. w układach hydraulicznych nowoczesnych obudów zmechanizowanych.

Zawory bezpieczeństwa stosuje się w każdym układzie hydraulicznym przekładni

hydrostatycznej, Ich zadaniem jest ograniczenie wartości ciśnienia i niedopuszczenie do
nadmiernego wzrostu ciśnienia, które mogłoby spowodować zniszczenie elementów układu
hydraulicznego lub elementów maszyny roboczej, w której zastosowano napęd
hydrostatyczny. Ograniczając ciśnienie ogranicza się moment obrotowy silnika
hydraulicznego napędzającego maszynę roboczą, który jest funkcją tego ciśnienia. Zawory
bezpieczeństwa spełniają szczególnie ważne zadanie w obudowie hydraulicznej. Zawór
bezpieczeństwa ograniczając wartość ciśnienia ogranicza tu jednocześnie wartość siły
działania siłowników (stojaków hydraulicznych), czyli podporności roboczej stojaków, co jest
podstawowym warunkiem prawidłowej współpracy obudowy z górotworem. W razie
nadmiernego wzrostu nacisku górotworu na obudowę ciśnienie cieczy w stojakach
hydraulicznych wzrasta powyżej wartości, na jaką nastawiany jest zawór bezpieczeństwa,
zawór ten otwiera się przepuszczając niewielką ilość cieczy i stojaki hydrauliczne obniżają
się, dzięki czemu zmniejsza się nacisk jaki górotwór wywiera na obudowę.

Zawory przelewowe służą do utrzymania w przewodzie dopływowym wymaganej

maksymalnej wartości ciśnienia przy jednoczesnym ciągłym przepływie cieczy przez zawór.
Stosuje się je powszechnie w celu przepuszczania do zbiornika nadmiaru tłoczonej cieczy,
gdy wydajność pompy przewyższa zapotrzebowanie (np. w razie zastosowania dodatkowej
pompy zębatej podającej ciecz do zasadniczej pompy tłoczkowej lub przy regulacji prędkości
obrotowej silnika przez dławienie cieczy dostarczanej pompą stałej wydajności) albo też
w celu utrzymania w układzie hydraulicznym określonego ciśnienia, np. dla przeciwdziałania
sile grawitacyjnej podniesionych części maszyn, ochrony układu hydraulicznego przed
zapowietrzeniem itp.

W zależności od kształtu elementu zamykającego, zawory przelewowe mogą być

kulkowe, grzybkowe, suwakowe i płytkowe, Zasada działania zaworów przelewowych nie
odbiega od zasady działania zaworów bezpieczeństwa; symbol graficzny obu rodzajów
zaworów jest taki sam.

Spośród wielu typów zaworów bezpieczeństwa do omówienia budowy i działania

wybrano uproszczony zawór kulkowy. Budowę zaworu przedstawiono na rys. 28.

Rys. 28. Zawór bezpieczeństwa [3, s.43]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W kadłubie zaworu wykonane jest gniazdo, w którym umieszczona jest kulka zaworu,

dociskana do niego sprężyną. Nacisk sprężyny na kulkę ustalony jest wkrętem regulacyjnym
w zależności od wymaganego ciśnienia.

Zasada działania zaworu. W zabudowanym w obiegu hydraulicznym zaworze

bezpieczeństwa ciecz hydrauliczna pod ciśnieniem przepływa zgodnie z pokazanymi na
rys. 16 strzałkami zaczernionymi i równocześnie ciśnie na kulkę. Kulka dociskana do gniazda
nie pozwala na przepływ cieczy do zbiornika. W chwili gdy siła powstała z działania ciśnienia
cieczy na kulkę stanie się większa od siły oddziaływania na nią sprężyny, kulka uniesie się
umożliwiając przepływ cieczy do zbiornika. Po nagłym wypływie cieczy ciśnienie spada i siła
sprężyny dociska kulkę do gniazda, zamykając przepływ. Tak działająca kulka nie pozwala na
wzrost ciśnienia ponad ciśnienie ustalone dociskiem sprężyny.

Zawory kolejności działania, zwane również przełączającymi, sterują sekwencyjnie

pracą dwu lub więcej obudów hydraulicznych zasilanych jedna pompą. Mogą one także:
– zasilać inne obwody po osiągnięciu ustalonej wartości ciśnienia w obwodzie głównym

(zawory przyłączające),

– łączyć obwód główny ze spływem po osiągnięciu w obwodzie zasilającym ustalonej

wartości ciśnienia (zawory automatycznego rozładowania).

Zawory proporcjonalne stosuje się w celu utrzymania stałego stosunku wartości ciśnień

strumieni doprowadzanego do zaworu, odprowadzanego z niego i strumienia sterującego.

Regulatory hydrauliczne ciśnienia maja za zadanie utrzymanie stałej zadanej:

– wartości ciśnienia w kanale odpływowym niezależnie od wartości ciśnienia w kanale

dopływowym,

– różnicy ciśnień między kanałem dopływowym i odpływowym, zachowanie stałego

zadanego stosunku wartości ciśnień strumieni dopływającego, odpływającego
i sterującego.
Zależnie od spełnianych funkcji regulatory hydrauliczne ciśnienia dzielą się na:

redukcyjne, różnicowe i proporcjonalne.

Zawory sterujące natężeniem przepływu dzielą się na cztery zasadnicze podgrupy:

– zawory dławiące,
– regulatory przepływu,
– dzielniki strumienia,
– zawory dozujące.

Zadaniem tych zaworów jest oddziaływanie na natężenie przepływu cieczy roboczej lub

na ilość cieczy dostarczanej do odbiornika.

Zawory dławiące należą do elementów układu hydraulicznego, których zadaniem jest

ograniczenie ilości przepływającej przez nie cieczy i służą do regulacji prędkości. Zawory
dławiące mogą być o oporze lepkościowym (suwakowe, iglicowe) bądź bezwładnościowym
(płytkowe, kryzowe). Zawory dławiące mogą być ponadto nastawne i nie nastawne.

Zasada działania zaworu polega na przepuszczaniu strumienia cieczy przez tzw. dławik,

tj. szczelinę o odpowiednio dobranym, stałym lub regulowanym przekroju, stwarzającą opór
przepływu, dzięki któremu przez dławik przepływa tylko ustalona ilość cieczy, a reszta
tłoczona pompą przez zawór przelewowy wraca do zbiornika. Ilość przepływającego przez
dławik oleju w jednostce czasu zależy od przekroju i kształtu szczeliny, spadku ciśnienia
w szczelinie oraz lepkości i temperatury oleju. Najprostszym dławikiem stałym jest
zmniejszenie przekroju w systemie przewodów, jak np. wstawienie w ciąg przewodów
kawałka rury o mniejszej średnicy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W obiegach hydraulicznych obok stałych zaworów dławiących, w postaci dysz o stałym

otworze, stosuje się również zawory dławiące, które umożliwiają regulację ilości
przepływającej cieczy. Budowę zaworu o regulowanej szczelinie pokazano na rys. 29. Jest to
prosty zawór igłowy.

Rys. 29. Zawór dławiący [3, s.47]

Wielkość przepływu reguluje się przez wkręcanie lub wykręcanie dławika igłowego. Po

każdej regulacji należy zabezpieczyć jego położenie przez dokręcenie nakrętki ustalającej.

Przy stosowaniu zaworów dławiących należy zwrócić uwagę, że jest to nieekonomiczny

sposób regulacji przepływu, gdyż powoduje straty energii na dławieniu, która zamieniając się
w ciepło powoduje niepotrzebne nagrzewanie się oleju.

Regulatory przepływu oddziałują na wartość natężenia przepływu cieczy roboczej do

silnika, aby prędkość obrotowa silnika lub prędkość ruchu postępowego siłownika była stała
i utrzymywała się na ustalonym poziomie niezależnie od zakłóceń, np. zmian obciążenia
silnika lub niewielkich zmian wydajności pompy zasilającej.

Dzielniki strumienia rozdzielają strumień zasilający pompy na dwa strumienie

doprowadzane do dwóch odbiorników, co umożliwia uzyskanie ustalonych prędkości tych
odbiorników (prędkości obrotowych silników obrotowych lub prędkości ruchu postępowego
siłowników).

Zawory dozujące utrzymują stałą ilość cieczy roboczej podawanej do odbiornika w celu

zapewnienia drogi lub kąta przemieszczania organów wykonawczych o wartości ściśle
zaprogramowanej, niezależnie od obciążenia.

Elementy pomocnicze

Oprócz podstawowych elementów napędu hydrostatycznego, jak pompy, silniki

i elementy sterowania, każdy układ hydrauliczny ma różne elementy pomocnicze służące do
czyszczenia cieczy, przechowywania jej, przesyłania itp. Do takich elementów należą filtry
cieczy roboczej, akumulatory hydrauliczne, zbiorniki, wymienniki ciepła, przewody, łączniki
hydrauliczne i inne. W niniejszym rozdziale opisano najważniejsze elementy pomocnicze
stosowane w napędach hydrostatycznych maszyn górniczych.

Filtry hydrauliczne

Zadaniem filtrów jest czyszczenie cieczy roboczej przez zatrzymywanie ciał stałych

o rozmiarach większych od ustalonych.

Zanieczyszczeniami cieczy roboczej określa się obce ciała, które znajdują się w cieczy

wypełniającej układ hydrauliczny. Ze względu na pochodzenie zanieczyszczenia mogą być:
pierwotne (bezpośrednie) i wtórne (pośrednie).

Zanieczyszczenia pierwotne powstają podczas wytwarzania cieczy, jej przechowywania,

transportu i napełniania nią układu hydraulicznego. Zanieczyszczenia wtórne powstają
w czasie pracy cieczy roboczej w układzie hydraulicznym wskutek starzenia się cieczy,
zapylenia instalacji oraz zużycia współpracujących elementów napędu hydraulicznego.

Zanieczyszczenia mogą być stałe lub ciekłe. Do zanieczyszczeń stałych należą cząstki

minerałów oraz metali i ich tlenków, jak również cząstki farb i lakierów stosowanych do

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

antykorozyjnych zabezpieczeń elementów hydraulicznych i cząstki materiałów, z których
wykonane są uszczelnienia. Zanieczyszczenia ciekłe mogą być rozpuszczalne lub
nierozpuszczalne w cieczy roboczej. Zanieczyszczenia rozpuszczalne mogą pogarszać
podstawowe własności cieczy oraz działać szkodliwie na uszczelnienia. Zanieczyszczenia
nierozpuszczalne (najczęściej smoły) osadzają się w szczelinach istniejących między
powierzchniami poruszających się względem siebie elementów, zwiększają tarcie i mogą
doprowadzić do unieruchomienia elementów. Na te zanieczyszczenia najbardziej narażone są
elementy sterujące. Zanieczyszczenia stałe mogą być przyczyną powstania trzech rodzajów
uszkodzeń elementów hydraulicznych: ścierania, erozji, zamulania.

Filtry hydrauliczne dzielą się na mechaniczne (szczelinowe, siatkowe, porowate) i siłowe

(magnetyczne, elektryczne, odśrodkowe, grawitacyjne i wibracyjne).

Filtry siatkowe są to filtry o stosunkowo małej dokładności filtrowania (60

mikrometrów), najczęściej zabudowane w zbiornikach jako filtry ssawne. W filtrze
siatkowym elementem filtrującym jest metalowa siatka druciana, której wielkość oczek
warunkuje dokładność filtrowania. Obsługa tych filtrów wymaga okresowego czyszczenia,
tzn. wybudowania ich ze zbiornika, oczyszczenia, przemycia i zabudowania z powrotem.

Filtry szczelinowe są to filtry o średniej dokładności filtrowania (40 do 60

mikrometrów), stosuje się je najczęściej w miejscu spływu cieczy do zbiornika. Budowę filtru
szczelinowego pokazano na rys. 30. Elementem filtrującym jest wkład filtrujący, który składa
się z dwóch rodzajów płytek (płytek z otworami i płytek dystansowych), ułożonych na
przemian na wspólnym wałku. Szczeliny między płytkami ułożonymi we wkładzie
filtrującym decydują o dokładności filtrowania. Filtr szczelinowy składa się z następujących
części: pokrywy, osadnika, wkładu filtrującego z pokrętłem, płytek oczyszczających.

Rys. 30. Filtr szczelinowy [3, s.50]

Działanie i obsługa filtru. Ciecz hydrauliczna dochodzi do płytek od strony zewnętrznej

kanałem wlotowym, przepływa między płytkami, pozostawiając na nich zanieczyszczenia
i wpływa do wnętrza wkładu filtrującego, skąd już oczyszczona wraca do obiegu otworem
wylotowym. Między płytkami, w szczelinach filtrujących umieszczone są na części obwodu
płytki oczyszczające, ustalone względem kadłuba filtru sworzniem. Przez pokręcanie pokrętła
filtru następuje obrót płytek filtrujących, które przechodząc obok płytek oczyszczających
pozostawiają na nich zanieczyszczenia. Obrys płytek oczyszczających jest tak dobrany, że
usuwanie zanieczyszczeń następuje w kierunku na zewnątrz wkładu. Tak usunięte
zanieczyszczenia opadają na dno osadnika, w którym znajduje się otwór zamknięty korkiem,
służący do usuwania zanieczyszczeń. Obsługa filtru szczelinowego wymaga obracania, np.
raz na zmianę, pokrętła płytek, co powoduje oczyszczanie filtru i opadnięcie zanieczyszczeń
na dno osadnika. Okresowo (zgodnie z instrukcją obsługi) wymagane jest odkręcanie korka
w osadniku i usunięcie zebranych tam zanieczyszczeń.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Filtry z wymiennymi wkładami

W filtrach tego typu elementem filtrującym jest wkład filtracyjny kilkuwarstwowy, od

którego konstrukcji zależy dokładność filtrowania (5 do 25 mikrometrów). Do budowy
wkładów filtracyjnych stosowane są wszelkiego rodzaju siatki metalowe i różne tkaniny, filc,
papier, elementy ceramiczne itp. Wkłady filtracyjne są elementami wymiennymi lub
jednorazowego użytku.

Akumulatorem hydraulicznym nazywa się zbiornik, w którym gromadzi się ciecz

roboczą pod ciśnieniem. Akumulatory stosuje się w celu:
– uruchamiania roboczych urządzeń, a zwłaszcza urządzeń sterowniczych podczas

normalnej lub awaryjnej pracy (przerwy w pracy pompy),

– pokrywania krótkotrwałego zwiększonego zapotrzebowania na ciecz pod ciśnieniem,
– pokrywania wycieków cieczy,
– tłumienia uderzeń hydraulicznych,
– zmniejszenia pulsacji natężenia przypływu i ciśnienia spowodowanego m.in.

nierównomiernością wydajności pompy.

Zbiornik cieczy roboczej

Zadaniem zbiorników cieczy roboczej jest pomieszczenie cieczy spływającej z układu

hydraulicznego, chłodzenie jej, zebranie jej zanieczyszczeń i wydzielenie zawartego w niej
powietrza. Zbiorniki mogą być stacjonarne lub przemieszczane, ogólnego zastosowania lub
specjalne. W maszynach górniczych stosuje się zarówno zbiorniki stacjonarne (np. agregaty
zasilające zasobników z hydrostatycznymi napędami), jak i przemieszczane (agregaty
zasilające obudów zmechanizowanych, zbiorniki na maszynach jeżdżących). Układy
hydrauliczne maszyn górniczych ze względu na specyfikę ich budowy i warunków pracy
wyposażone są zazwyczaj w zbiorniki specjalne. Zbiornikami cieczy roboczej są często
kadłuby maszyn, w których mieszczą się również inne, nie należące do układu
hydraulicznego elementy, jak np. koła zębate przekładni mechanicznych.

Chłodnice

Poprawność działania pomp, silników i hydraulicznych elementów sterujących oraz ich

sprawność zależą w dużym stopniu od lepkości cieczy roboczej, której wartość zmienia się
wraz z temperaturą. Zbyt wysoka temperatura oleju ma oprócz tego ujemny wpływ na jego
własności, zbyt niska zaś, poza zwiększeniem strat hydraulicznych, może w niektórych
przypadkach uniemożliwić rozruch pomp i silników oraz pracę precyzyjnych urządzeń
sterujących. Warunkiem dobrej pracy układu hydraulicznego jest więc m.in. utrzymanie
temperatury cieczy roboczej w określonym zakresie.

W hydraulicznych układach maszyn górniczych zachodzi w wielu przypadkach

konieczność wymuszonego obniżania temperatury cieczy roboczej, której nadmierny wzrost
wywołany jest często małą ilością oleju w obiegu (ograniczenia wynikające z warunków
bezpieczeństwa pracy), dużą zwartością konstrukcji urządzenia i umieszczeniu w kadłubie
stanowiącym zbiornik oleju dodatkowych elementów wytwarzających ciepło oraz utrudnioną
naturalną wymianą ciepła z otoczeniem. W takich przypadkach do obniżania temperatury
cieczy roboczej stosuje się chłodnice. Chłodnice mogą być wodne lub powietrzne. Mogą być
one instalowane w zbiornikach cieczy lub chłodzenie może odbywać się w niezależnym
obiegu chłodzącym.

Elementy przewodzące czynnik roboczy

Do elementów przewodzących czynnik roboczy należą przewody i łączniki. Przewody

stosuje się wówczas, gdy układ hydrauliczny nie jest skonstruowany jako jeden blok
i połączeń między poszczególnymi jego elementami nie można dokonać za pomocą kanałów
wierconych lub odlewanych w kadłubach tych napędów.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przewody hydrauliczne dobiera się do układu w zależności od: jakości i parametrów

strumienia przepływającej cieczy, względów konstrukcyjnych układu hydraulicznego
i maszyny, w której pracuje układ. W napędach hydraulicznych maszyn górniczych jako ciecz
roboczą stosuje się powszechnie olej mineralny i niskoprocentową emulsję olejowo-wodną,
sporadycznie tylko ciecze trudno palne. Materiały, z których wykonane są przewody, musi
cechować zatem odporność na te ciecze. Stosownie do parametrów przepływającej cieczy
ustala się średnicę wewnętrzną i grubość ścianki przewodu. W układach hydraulicznych
maszyn górniczych stosuje się przewody sztywne i giętkie.

Łączniki służą do łączenia przewodów sztywnych między sobą oraz z kadłubami

urządzeń i ze zbiornikami. Łączniki dzielą się na: rurowe gwintowe, rurowe kołnierzowe,
zamkowe i płytowe.

Okucia stanowią zakończenie przewodów giętkich. Okucia mogą być: łubkowo-

śrubowe, zagniatane lub zawalcowane i skręcane. W układach hydraulicznych maszyn
górniczych, a zwłaszcza obudowy zmechanizowanej najbardziej rozpowszechnione są okucia
skręcane, które nadają się do wielokrotnego użycia. Końcówki przewodów giętkich łączone
są między sobą lub z kadłubami innych elementów hydraulicznych za pomocą złącz
wtykowych, które umożliwiają szybkie i pewne połączenia.

Uszczelnienia

W miejscach połączeń elementów konstrukcyjnych urządzeń hydraulicznych występują

szczeliny, przez które może przedostawać się ciecz robocza. Połączenia konstrukcyjne mogą
być spoczynkowe, gdy współpracujące ze sobą części nie wykonują względem siebie ruchu,
lub ruchowe, gdy współpracujące części przemieszczają się względem siebie ruchem
postępowym lub obrotowym.

Rys. 31. Schematy typów i rodzajów uszczelnień [6, T.II, s.279]

Jeżeli połączenie oddziela dwa obszary, w których znajduje się ciecz o różnych

ciśnieniach, to wskutek występowania szczelin ciecz stara się przedostać z obszaru
o wyższym ciśnieniu do obszaru o ciśnieniu niższym. Przedostawanie się cieczy przez
szczeliny na zewnątrz urządzenia nazywane jest wyciekiem, przedostawanie się zaś cieczy
między obszarami tego samego urządzenia hydraulicznego - przeciekiem.

Wycieki, z wyjątkiem tych przypadków, gdy urządzenie znajduje się w zbiorniku,

powodują bezpowrotną utratę cieczy, zmniejszając ilości cieczy roboczej w układzie
hydraulicznym, co może spowodować zakłócenia pracy układu, utrudniają obsługę,
a w podziemiach kopalń stwarzają - w razie stosowania olejów mineralnych -
niebezpieczeństwo wywołania pożaru. Zarówno wycieki, jak i przecieki są szkodliwe dla

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

pracy napędu hydrostatycznego, pogarszają jego funkcjonalność, obniżają prędkość ruchu
i moc oraz sprawność objętościową.

W celu zapobiegania powstawaniu przecieków i wycieków lub znacznego ich

ograniczenia stosuje się uszczelnienia. Uszczelnieniem nazywa się tę część konstrukcyjną
urządzenia hydraulicznego, która zapewnia szczelność między dwoma obszarami.

Zarówno uszczelnienia spoczynkowe, jak i ruchowe mogą być z zaciskiem

mechanicznym lub z zaciskiem ciśnieniowym, to znaczy, że uszczelniane powierzchnie są
wzajemnie dociskane mechanicznie lub wewnętrznym ciśnieniem cieczy roboczej.

W tych przypadkach, gdy nie zachodzi potrzeba rozłączania elementów w czasie

eksploatacji i nie utrudnia to montażu, łączy się części przez spawanie lub lutowanie, co jest
najprostszym i najpewniejszym uszczelnieniem spoczynkowym. Przy połączeniach
przewodów o małych średnicach stosuje się również uszczelnienie przez odpowiednie trwałe
odkształcenie końców przewodów.

Tabela. 5. Podział uszczelnień na grupy, podgrupy, typy i rodzaje [6, T.II, s.280]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Co to jest rozdzielacz?
2. Jakie znasz rodzaje rozdzielaczy?
3. Co to jest zawór zwrotny i zawór odcinający?
4. Co to jest zawór bezpieczeństwa i zawór przelewowy?
5. Jakie znasz elementy pomocnicze w układach hydraulicznych?
6. Co to jest uszczelnienie?
7. Jakie znasz rodzaje uszczelnień?

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Sklasyfikuj, wskazane przez nauczyciela, rozdzielacze stosowane w napędach

hydraulicznych i pneumatycznych na podstawie opisu ich budowy oraz opisz zasadę ich
działania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy wraz z potrzebnymi przyborami,
2) odszukać w materiałach dydaktycznych kryteria klasyfikacji rozdzielaczy,
3) dokonać analizy działania na podstawie opisów budowy,
4) rozpoznać rodzaje rozdzielaczy,
5) zapisać przy rozpoznanych rozdzielaczach krótką ich charakterystykę.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier formatu A4, przybory do pisania,

−

Poradnik dla ucznia, materiały dydaktyczne,

−

literatura wskazana przez nauczyciela.

Ćwiczenie 2

Narysuj, rozpoznane podczas projekcji filmów, przeźroczy i foliogramów, schematy

zaworów hydraulicznych i pneumatycznych oraz wskaż możliwe ich zastosowanie.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy wraz z potrzebnymi przyborami,
2) odszukać w Poradniku odpowiednie schematy zaworów,
3) przeanalizować zasadę działania zaworów,
4) narysować schematy zaworów wskazanych przez nauczyciela,
5) opisać budowę danego zaworu i wskazać jego zastosowanie.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier formatu A4, przybory do pisania i rysowania,

−

Poradnik dla ucznia, materiały dydaktyczne,

−

literatura wskazana przez nauczyciela.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) opisać budowę rozdzielaczy?



2) omówić zasadę działania rozdzielaczy?



3) opisać budowę zaworów?



4) omówić zasadę działania zaworów?



5) omówić elementy pomocnicze w układach hydraulicznych?



6) sklasyfikować uszczelnienia?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4. Układy hydrauliczne i pneumatyczne maszyn i urządzeń

górniczych

4.4.1. Materiał nauczania

Wiadomości wstępne

Złożone funkcje, jakie spełniają nowoczesne maszyny górnicze wyposażone w napędy

i sterowania

hydrauliczne

pneumatyczne,

wymagają

często

wprowadzenia

skomplikowanego układu hydraulicznego bądź pneumatycznego, w wielu przypadkach
o kilku obwodach. Związane jest to ze stosowaniem coraz bardziej funkcjonalnych
elementów i zespołów hydraulicznych i pneumatycznych, spełniających złożone zadania
w maszynach górniczych. Ograniczenie rozmiarów maszyn górniczych, zwłaszcza maszyn
przodkowych stawia konstruktorom urządzeń i układów napędowych tych maszyn szczególne
wymagania dotyczące rozmiarów urządzeń hydraulicznych i pneumatycznych i ich zwartości,
co wiąże się również z przechodzeniem na coraz wyższe ciśnienia.

Młotki i młoty mechaniczne są to urządzenia (maszyny) urabiające udarowo. Uderzenia

elementu urabiającego uzyskuje się dzięki posuwisto-zwrotnemu ruchowi tłoka-bijaka
w cylindrze za pomocą odpowiedniej energii napędowej. Mogą być zasilane między innymi
pneumatycznie, elektropneumatycznie, hydraulicznie.
Napęd pneumatyczny.

Zasada działania młotka pneumatycznego zaworowego (rys. 32) polega na

doprowadzeniu sprężonego powietrza kolejno do przestrzeni za tłokiem 1 i przestrzeni przed
tłokiem 2. Ruchy tłoka 3 powodują bezpośrednie otwieranie lub zamykanie otworu
wylotowego Wy. Dopływ powietrza jest sterowany przykładowo płytkowym zaworem 5.
W położeniu jak na rys. 32a płytka zaworowa jest cofnięta do tyłu i powietrze dostaje się do
przestrzeni 1. Pod działaniem ciśnienia powietrza, tłok porusza się do przodu, a powietrze
z przestrzeni 2 uchodzi wylotem Wy, po czym następuje uderzenie bijaka tłoka 3 w grot 6.
W przestrzeni 2 wzrasta więc ciśnienie, a w przestrzeni 1 po otwarciu wylotu ciśnienie
powietrza gwałtownie spada. Powstała różnica ciśnień oddziałuje na płytkę 5 i powoduje jej
przerzucenie w przeciwne, przednie położenie (rys.-32b). Wskutek tego powietrze dopływa
do przestrzeni 2 kanałem 4 i przyspiesza ruch tłoka do tyłu. W przestrzeni 1 zaczyna się
stłaczanie powietrza i hamowanie jego ruchu. Po otwarciu wylotu Wy i połączeniu go
z przestrzenią 2 następuje przerzucenie zaworu do tyłu i ruch tłoka do przodu w następnym
suwie.

Rys. 32. Pneumatyczny młotek zaworowy ze sterowaniem płytkowym [7, T.I, s.177]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Napęd elektropneumatyczny (rys. 33).

W układzie napędowym zamiast kompresora znajduje się bezzaworowy pulsator 1

z napędem elektrycznym. Pulsator jest połączony dwoma przewodami 2 i 3 z młotkiem 4 lub
wiertarką udarową. Młotek ma tłok 5 poruszany powietrzem na przemian stłaczanym
i wysysanym z przestrzeni roboczych młotka. Młotki tego typu mają małą liczbę uderzeń,
powietrze robocze grzeje się, a krótkie przewody ograniczają swobodę poruszania się
pracownika. Z tych względów nie są one stosowane.

Rys. 33. Schemat młotka elektropneumatycznego [1, s.75]

Napęd hydrauliczny.

W napędach tego typu stosuje się olej pod wysokim ciśnieniem. Dokładność sterowania

w porównaniu z napędem pneumatycznym jest większa. W zależności od rodzaju pompy
zasilającej i układu doprowadzającego medium do młota należy zabezpieczyć pompę przed
uderzeniami hydraulicznymi włączając w układ akumulator bądź ciśnienie powrotne
podłączyć „na przelew” do zbiornika. W związku z zastosowaniem do napędów udarowych
oleju pod wysokim ciśnieniem, ciśnienie działa przeważnie nie na całą powierzchnię tłoka-
bijaka, a tylko na jej niewielką pierścieniową część. Hydrauliczne urządzenie udarowe
budowane są ze stosunkowo małym skokiem, gdyż wysokie ciśnienie i lepkość stosowanej
cieczy powodują, że już po małej drodze ruchu tłoka, osiąga on maksymalną prędkość.

W układzie młota ciężkiego Kruppa (rys. 34) tłok 1 uderza w element pośredni -3, a nie

wprost w chwyt grota. Ruchy suwaka rozrządczego 2 są powodowane przez otwarcie
pierścieniami tłoka 1 dopływu na jedną ze stron suwaka 2. Akumulatory 4 są umieszczone
zarówno na przewodzie wlotowym, jak i wylotowym. Robocze powierzchnie 5 i 6 tłoka mają
kształt pierścieniowy; większa jest powierzchnia ruchu powrotnego 6. Sterowaniu podlega
dopływ oleju do przestrzeni ruchu powrotnego. Czołowe powierzchnie tłoka 7 i 8 są
połączone ze sobą kanałem, który stale komunikuje się poprzez środkowe pierścieniowe
wycięcia tłoka z akumulatorem odpływu.

Rys. 34. Schemat napędu hydraulicznego młota

Kruppa [7, T.I, s.208]

Rys. 35. Młotki pneumatyczne montowane w

czerpaku ładowarki do pobierki spągu [2, s.129]

W ciężkich młotach urabiających, mocowanych na odrębnym podwoziu gąsienicowym

lub kroczącym lub też na ładowarce, znalazł przede wszystkim zastosowanie napęd udarowy
hydrauliczny; napęd pneumatyczny z kolei może być zastosowany w dnie czerpaka ładowarek
służących do pobierki spągu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wiertarki górnicze, ze względu na sposób urabiania dzielą się na udarowe, obrotowe,

udarowo-obrotowe. Mogą być zasilane między innymi energią pneumatyczną lub
hydrauliczną.

Wiertarki zbudowane są z silnika

napędzającego (elektrycznego,

pneumatycznego, hydraulicznego), przekładni zębatej, wrzeciona, wiertła: żerdź + raczek).

W wiertarkach pneumatycznych stosuje się przekładnie zębate oraz głowice jak

w wiertarkach elektrycznych. Napędzane są silnikiem mimośrodowym z wysuwanymi
łopatkami. Podstawowe wiertarki obrotowe pneumatyczne to: PWR-5 (2.2 kW), PWR-8
(1.6 kW). W wiertarkach hydraulicznych stosuje się przekładnie zębate oraz głowice jak
w wiertarkach elektrycznych. Napędzane są silnikiem obiegowo-krzywkowym SOK,
zasilanym olejem mineralnym z agregatu hydraulicznego bądź układu hydraulicznego z innej
maszyny. Podstawowa wiertarka to wiertarka WHR (4.5 kW).

Wozy wiertnicze to maszyny samojezdne na podwoziu kołowym lub gąsienicowym

wyposażone w manipulator wiertniczy (jeden lub dwa), zasilane elektrohydraulicznie bądź
pneumatycznie.

Wozy wiertnicze typu WWS-12 i WWS-12ap. Układy hydrauliczne wozów typu

WWS-12 i WWS-12ap są takie same. Wozy te różnią się między sobą jedynie rodzajem
silników napędzających pompy wyporowe: w wozach typu WWS-12 zastosowano silnik
elektryczny o mocy 30 kW, w wozach typu WWS-12ap natomiast - silnik pneumatyczny.
Organami roboczymi wozu napędzanymi i poruszanymi hydraulicznie są: dwa mechanizmy
jazdy, wysięgnik, dwie prowadnice, dwie wiertarki pneumatyczne.

Wiertnice

Polski przemysł maszyn górniczych produkuje kilka typów wiertnic przeznaczonych do

robót dołowych, jak: MDR-03, MDR-06, MDS-3, MDS-1,2. Spośród trzech mechanizmów
wiertnic, jak mechanizmu napędu wrzeciona, mechanizmu posuwu i docisku oraz
mechanizmów pomocniczych (zakleszczenie i odkręcanie żerdzi, ustawianie wrzeciona)
w większości przypadków tylko mechanizmy posuwu i docisku oraz mechanizmy
pomocnicze napędza się hydraulicznie.

Rys. 36. Układ hydrauliczny wiertnicy typu MDR-06e [5, s.297]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wiertnice typu MDR-06e i MDR-03e

Układ hydrauliczny wiertnicy służy do zaciskania i zwalniania szczęk oraz zapuszczania

i wyciągania przewodu wiertniczego. Schemat układu wiertnicy typu MDR-06e
przedstawiono na rys. 36. Układ składa się z pompy zębatej 1 typu PZ-10P, rozdzielacza
obrotowego 2 sterującego zwalnianiem lub zaciskaniem głowicy zaciskowej 3, rozdzielacza
obrotowego 4 sterującego siłownikiem 5 służącym do zapuszczania i wyciągania przewodu
wiertniczego, rozdzielacza obrotowego 6 sterującego siłownikami posuwu 7 i nastawnego
zaworu dławiącego 8 umożliwiającego zamknięcie dopływu oleju do siłowników posuwu 7
i skierowanie całego strumienia do rozdzielacza 4. Napęd hydrostatyczny wiertnicy typu
MDR-06e zapewnia maksymalną prędkość posuwu 1,45 m/min i maksymalny docisk 10 kN
przy ciśnieniu 4,5MPa.

Ładowarka bocznie wysypująca typu DBW-1200

Chodnikowe ładowarki bocznie wysypujące odznaczają się łatwą manewrowalnością

umożliwiającą swobodne poruszanie się maszyny w wąskim wyrobisku i wykonywanie
złożonych funkcji, co uzyskuje się przez zastosowanie w nich napędów i sterowania
hydraulicznego. Układy hydrauliczne ładowarek są bardzo rozbudowane i służą zarówno do
poruszania organów ładujących, jak i całych maszyn posadowionych zazwyczaj na
podwoziach gąsienicowych. W polskich kopalniach stosuje się polskiej produkcji ładowarki
bocznie wysypujące typu DBW-1200, ŁBS-1200, w niewielkich ilościach ŁBS-500,
ładowarki do pobierki spągu NIWKA.

Ładowarki typu DBW-1200 produkowano z dwoma różnymi rozwiązaniami układów

hydraulicznych:
– dwa obiegi zamknięte, stanowiące przekładnie hydrostatyczne o nastawnym przełożeniu-

do napędzania podwozia gąsienicowego- i jeden obieg otwarty do poruszania czerpakiem,

– dwa obiegi otwarte do napędzania podwozia gąsienicowego i jeden obieg również otwarty

do poruszania czerpakiem.
Uproszczony schemat układu hydraulicznego ładowarki według rozwiązania pierwszego

przedstawiono na rys. 37.

Rys. 37. Układ hydrauliczny ładowarki DBW-1200 z obiegiem zamkniętym napędu gąsienic podwozia [5,s.300]

Obiegi zamknięte przekładni hydrostatycznych napędu podwozia gąsienicowego są takie

same, zespół pompowy napędzany jest silnikiem elektrycznym mocy 45 kW. Pompa 1 (lub 1')
zmiennej wydajności (typu A2Y55Hdrg) o wydajności maksymalnej 80 dm

/min przy

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

prędkości obrotowej 1450 obr/min, zasila silnik 2 (lub 2') o stałej chłonności jednostkowej
0,107 dm

/obr (typ A2F107W1Z2). Silniki 2 i 2' napędzają poszczególne gąsienice podwozia.

Przy ciśnieniu 20 MPa silnik osiąga moment obrotowy 34,6 Nm oraz prędkość obrotową
747 obr/min przy natężeniu przepływu 80 dm

/min. Dwa zawory zwrotne 3 sterowane

ciśnieniem są zamkiem hydraulicznym i blokują mechanizmy napędu gąsienic w razie zaniku
ciśnienia. Blok zaworowy 5 ma dwa zawory bezpieczeństwa 4 i zespół nastawny zaworów
dławiących, które służą do nastawiania wydajności pompy 1. Sterowanie wydajnością pompy
odbywa się bezstopniowo z zastosowaniem układu nadążnego. Pompa zębata 6 o wydajności
19,6 dm

/min na ciśnienie maksymalne 0,5 MPa jest pompą pomocniczą (wbudowaną

w kadłub pompy zasadniczej 1) i służy do uzupełniania wycieków z obiegu zamkniętego. Filtr
7 wyposażony we wskaźnik stopnia zanieczyszczenia czyści olej z dokładnością 10 µm.
W zbiorniku o pojemności 50 dm

zastosowano chłodnicę wodną 8.

Obieg otwarty siłowników zasilany jest pompą 9 stałej wydajności typu A2F45rlP2.

Wydajność pompy przy prędkości obrotowej 1450 obr/min wynosi 64,25 dm

/min, a ciśnienie

robocze 14 MPa. Pompa zasila siłowniki przez zespół czterech rozdzielaczy 10, 11, 12 i 13,
które sterują siłownikami 14 podnoszenia czerpaka, siłownikiem 15 napełniania czerpaka i
siłownikiem 16 przechylania czerpaka (wysypywania urobku). Wszystkie rozdzielacze
wyposażone są w zawory zwrotne, które w razie zaniku ciśnienia w obiegu hydraulicznym
spełniają funkcję zamków hydraulicznych, nie dopuszczając np. do odpadnięcia
podniesionego czerpaka pod ciężarem własnym i znajdującego się w nim urobku.

Obieg zasilania siłowników zabezpieczony jest zaworem bezpieczeństwa 17. Filtr 18

zastosowano na przewodzie spływowym. W celu poprawienia warunków chłodzenia oleju
wprowadzono obiegi otwarte również w przekładniach hydrostatycznych napędu podwozia
gąsienicowego (drugie rozwiązanie układu hydraulicznego), zwiększając jednocześnie ilość
oleju w obiegu.

Ładowarka do pobierki spągu NIWKA

Organem roboczym ładowarki jest osadzony na wysięgniku czerpak, wyposażony

w młotki pneumatyczne do urabiania. Zastosowane w ładowarce siłowniki hydrauliczne służą
do podnoszenia czerpaka, obracania wysięgnika z czerpakiem oraz wyładowywania skały
z czerpaka przez jego przechylanie lub przez wygarnianie za pomocą przesuwnej tzw.
szuflady. Oprócz obwodu hydraulicznego siłowników ładowarka ma jeszcze dwa niezależne
obwody do napędzania podwozia gąsienicowego.

Schemat układu hydraulicznego ładowarki typu Niwka przedstawiono na rys. 38.

Rys. 38. Układ hydrauliczny ładowarki do obierki spągu NIWKA [5, s.306]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wewnątrz zbiornika oleju 1 o pojemności 220 dm

zamontowane są trzy pompy 2, 3 i 4

napędzane silnikiem elektrycznym 5 o mocy 22 kW. Zbiornik oleju ma podwójne ścianki,
między którymi przepływa powietrze chłodzące olej, wdmuchiwane wentylatorem
osadzonym na sprzęgle silnika elektrycznego. Pompy 2 i 3 zmiennej wydajności typu
A2V28L z regulatorami stałej mocy 12 i 13 zasilają silniki 6 i 7 przez rozdzielacze 8 i 9.

Obiegi silników obrotowych zabezpieczone są zaworami 10 i 11. Siłowniki 15

wygarniania skały z czerpaka, 17 wychylania czerpaka, 19 podnoszenia czerpaka i 21
wychylania wysięgnika na boki zasilane są pompą 4 stałej wydajności 52 dm

/min typu

A2F28w3P6 przez rozdzielacze 14, 16, 18 i 20. Obieg siłownika 19 wyposażony jest
w podwójny zamek hydrauliczny 22, umożliwiający zatrzymanie podniesionego czerpaka na
dowolnej wysokości. Obieg hydrauliczny siłowników zabezpieczają dwa zawory
bezpieczeństwa 23 i 24 nastawione na ciśnienie 14 MPa. Siłownik 15 służy do wygarniania
skały z czerpaka, dwa siłowniki 17 do wychylania czerpaka, siłownik 19 do podnoszenia
czerpaka, siłownik 21 do wychylania wysięgnika na boki.

Zespoły wrębiąco-ładujące i kombajny chodnikowe

Chodnikowe maszyny zespołowe cechuje skomplikowana budowa, wynikająca ze

złożonego sposobu ich pracy. Dotyczy to zwłaszcza kombajnów chodnikowych, które
wykonują wiele czynności i wymagają łatwego manewrowania. Zapewnienie takiego sposobu
pracy spowodowało znaczne rozbudowanie układów hydraulicznych kombajnów
chodnikowych, w których napędy i sterowanie hydrostatyczne stosuje się w mechanizmach
jazdy oraz do przemieszczania organów urabiających, ładujących i podających.

Zespoły wrębiąco-ładujące typu ZW-1 i ZW-2 są rozwiązaniami polskimi i stosowane

tylko w kopalniach krajowych. Podstawową maszyną zespołu jest wrębiarka. W poprzednim
okresie, gdy w wyrobiskach ścianowych stosowano wrębiarki hydrauliczne typu WSH-60,
stanowiły one także wyposażenie zespołów wrębiąco-ładujących. W miarę przechodzenia na
stosowanie kombajnów ścianowych zaniechano produkcji wrębiarek WSH-60, wobec czego
opracowano nowy zespół wrębiąco-ładujący typu ZW-1 z wrębiarką typu WZW-1
przeznaczoną wyłącznie do tego zespołu. W wrębiarce typu WZW-1 zastosowano ciągnik
hydrauliczny kombajnu ścianowego. Schemat układu hydraulicznego zespołu wrębiąco-
ładującego typu ZW-1 przedstawiono na rys. 39.

Rys. 39. Układ hydrauliczny zespołu wrębiąco-ładującego typu ZW-1 [5, s.310]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Napęd hydrostatyczny zespołu zastosowano w tym zespole do przesuwania wrębiarki,

obracania wrębnika i pochylania wrębiarki. Układ hydrauliczny składa się z dwóch zespołów:
z zamkniętego obiegu hydraulicznego wrębiarki 1 oraz z zespołu dwóch sześciodrogowych
trójpołożeniowych rozdzielaczy 2 typu RBS-10-160, z których jeden steruje pracującymi na
przemian siłownikami 3 mechanizmu obracania wrębnika, drugi zaś siłownikiem 4
pochylania wrębiarki. Zawór bezpieczeństwa 5 rozdzielacza nastawiony jest na ciśnienie 12
MPa. W układzie hydraulicznym ciągnika wprowadzono niewielkie zmiany, mające na celu
dostosowanie go do dodatkowego zasilania siłowników 3 i 4. Pompa tłokowa promieniowa 6
z wirującymi tłokami o nastawnej wydajności (opis budowy pompy pominięto ze względu na
zaniechanie jej produkcji) przez sześciodrogowy trójpołożeniowy rozdzielacz 7 zasila silnik
tłokowy promieniowy 8 z wirującymi tłokami (z podobnych względów budowę silnika
również pominięto). Zbiornikiem oleju jest kadłub ciągnika, do którego odprowadzane są
również wycieki z pompy i silnika. Zespół dwóch zaworów ssawnych 9 umożliwia zasysanie
brakującej w obiegu zamkniętym cieczy niezależnie od kierunku obrotów pompy. Zawory
bezpieczeństwa 10 zastosowane w tym układzie nastawione są na ciśnienie 10 MPa. W celu
uniezależnienia pracy obiegu od kierunku obrotów pompy zastosowano w układzie zawór
zwrotny hydraulicznie sterowany 11, który umożliwia doprowadzenie oleju do rozdzielaczy 2
zarówno przy prawym, jak i lewym kierunku obrotów pompy -6, przez rozdzielacz 7
przesterowywany

hydraulicznie

odpowiednim

nastawieniu

pięciodrogowego

dwupołożeniowego

obrotowego

rozdzielacza

12.

Dwudrogowy

dwupołożeniowy

rozdzielacz 13 znajdujący się w obiegu pompa - silnik służy do natychmiastowego
zatrzymania silnika 8, przez bezpośrednie połączenie przewodu tłocznego z ssawnym.

Kombajn chodnikowy typu AM-50

Układ hydrauliczny kombajnu chodnikowego typu ALPINE AM-50 (produkcji

austriackiej) służy do poruszania organem urabiającym w płaszczyznach pionowej i poziomej,
do poruszania głowicą ładującą w płaszczyźnie pionowej, do wysuwania stopy oporowej
ustalającej położenie kombajnu oraz do uruchamiania wentylatora chłodnicy oleju. Schemat
układu hydraulicznego kombajnu przedstawiono na rys.40 a.

Rys. 40. Kombajn typu AM-50: a) układ hydrauliczny, b) rozmieszczenie siłowników [5, s.313]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Pompa 1 o stałej wydajności tłoczy olej do czterosekcyjnego bloku rozdzielaczy 2, 3, 4

i 5. Przy położeniu rozdzielaczy jak na rysunku olej przepływa przez nie szeregowo i zasila
silnik 6 wentylatora oraz pompę wodną chłodnicy oleju. Prędkość obrotową silnika
6 nastawia się za pomocą zaworu dławiącego 7 przez upuszczanie części oleju wprost do
zbiornika z ominięciem silnika. Rozdzielacze od 2 do 5 sterują siłownikami odpowiednio: 8
— ruchu poziomego organu urabiającego, 9 - ruchu pionowego tego organu, 10 - ruchu
pionowego głowicy ładującej oraz 11 - stopy oporowej. Siłownik 8 ma dwa tłoki osadzone na
wspólnym tłoczysku, do którego umocowana jest prosta zębatka. Przesuwanie tłoków
powoduje obracanie koła zębatego mechanizmu obrotu organu urabiającego. Siłowniki 8, 9
i 10 mają włączone w obieg zamki hydrauliczne 12,13 i 14 unieruchamiające odpowiedni
organ roboczy w dowolnym położeniu w razie nastawienia sterującego nim rozdzielacza
w położeniu środkowym lub też w razie zaniku ciśnienia oleju. Trzy zawory bezpieczeństwa
nastawione na ciśnienie 20 MPa zabezpieczają układ przed zewnętrznym mechanicznym
przeciążeniem oraz przed nadmiernym wzrostem ciśnienia spowodowanym dojściem tłoka
siłownika do krańcowego położenia przy utrzymywaniu rozdzielacza nadal w położeniu
odpowiadającym doprowadzaniu oleju do siłownika.

Kombajny ścianowe

Napędy hydrostatyczne znalazły szerokie zastosowanie w kombajnach ścianowych, które

przeważnie wyposażone są w ciągniki tzw. hydrauliczne oraz w wielu przypadkach
w pomocnicze urządzenia hydrauliczne służące do zmiany położenia organów.

Napęd hydrostatyczny został początkowo wprowadzony do wrębiarek ścianowych

(pierwsza polska wrębiarka hydrauliczna typu WSH-60); miały one pompy i silniki łopatkowe
przeznaczone do pracy przy małych ciśnieniach roboczych. Stosowane powszechnie
kombajny mają ciągniki z napędami hydrostatycznymi wyposażonymi w pompy tłokowe oraz
silniki tłokowe lub zębate przystosowane do pracy przy dużym ciśnieniu, co umożliwia
osiąganie wysokich parametrów pracy (siła ciągnienia i prędkość posuwu) bez zbytniego
zwiększania rozmiarów maszyny. W ostatnim okresie do ścianowych kombajnów dużych
mocy zaczęto stosować ciągniki z osobnymi silnikami elektrycznymi o nastawialnej
prędkości obrotowej, bez przekładni hydrostatycznych. Jednym z powodów stał się
nadmierny wzrost masy i rozmiarów takich przekładni wskutek konieczności dużego
zwiększenia ciśnienia cieczy roboczej w układach hydraulicznych.

Ciągniki typu C-27

Do ciągników typu C-27 należą ciągniki C-27/2B, C-27/2BH oraz ciągnik starszego typu

C-20/27R. Ciągnik typu C-27/2B przeznaczony jest do kombajnów pracujących
z bezcięgnowym zespołem napędowym typu Poltrak II z ręczną regulacją prędkości posuwu.
Napęd hydrostatyczny ciągnika umożliwia osiąganie prędkości posuwu nastawianej od 0 do
3,85 m/min oraz maksymalnej siły posuwu 455 kN przy ciśnieniu w układzie hydraulicznym
16 MPa. Schemat układu hydraulicznego ciągnika typu C-27/2B jest taki jak ciągnika typu
C-20/27R. Na rys. 41 zamieszczono schemat układu hydraulicznego ciągnika typu C-27/2B
z ciągnikiem pomocniczym typu CP-27/BH-II. Oba te ciągniki wchodzą w skład jednego
zespołu napędowego. Część A układu należy do ciągnika głównego, część B - do ciągnika
pomocniczego. Układ hydrauliczny ma obwód zamknięty z pompą wielotłoczkową osiową
typu A2V107 o zmiennej wydajności do 150 dm

/min.

Ciągniki

główny

pomocniczy

mają

takie

same

silniki

wolnoobrotowe

wysokomomentowe typu SHT1-630W, rozwijające moment 6,3 kNm przy ciśnieniu 16 MPa.
Maksymalna prędkość obrotowa silnika wynosi 100 obr/min, chłonność jednostkowa
2,84 dm

/obr. Układ hydrauliczny ciągnika głównego wyposażony jest w czujnik 1 na

ciśnienie 0,5 MPa oraz wyłącznik 2 położenia zerowego pompy. Zawory bezpieczeństwa

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

nastawione są na ciśnienie 16 MPa. Podobnie jak w ciągniku typu C-20/27R zawór upustowy
3 wypuszcza stale część oleju do zbiornika (około 10%).

Rys. 41. Układ hydrauliczny ciągnika typu

C-27/2BP z ciągnikiem pomocniczym

[5, s. 320]

Rys. 42. Układ hydrauliczny ciągnika automatycznego typu

C-27/2BP z ciągnikiem pomocniczym [5, s. 322]

Ciągniki automatyczne typu CA-27

W ciągnikach typu CA-27 prędkość posuwu dobierana jest w zależności od obciążenia:

automatycznie, elektrohydraulicznie (po odłączeniu regulacji automatycznej), mechanicznie
(bezpośrednio).

Automatyczna regulacja posuwu umożliwia uzyskanie optymalnej prędkości posuwu

kombajnu, uniknięcie przeciążenia silnika elektrycznego i napędu hydrostatycznego ciągnika
oraz zdalne sterowanie kombajnem.

Ciągniki typu CA-27 wykonywane były w dwóch odmianach: CA-27/2B z ciągnikiem

pomocniczym typu CP-27B (oba bez hamulców silników hydraulicznych) oraz CA-27/2BH
z ciągnikiem pomocniczym typu CP-27/2BH (oba z hamulcami).
Na rys. 42 przedstawiono schemat układu hydraulicznego ciągnika typu CA-27/2BH
z ciągnikiem pomocniczym typu CP-27/2BH. Przekładnia hydrostatyczna ciągnika
głównego A składająca się z pompy o zmiennej wydajności typu A2V107 z zaworami
ssawnymi i silnika typu SHT1-630W pracuje w obiegu zamkniętym. Ubytki oleju w obiegu
zamkniętym spowodowane wyciekami uzupełniane są pompą pomocniczą zębatą typu PZ2-
K25. Ciśnienie około 1,6 MPa w obwodzie sterującym i przewodzie ssawnym obwodu
roboczego utrzymuje zawór przelewowy niskiego ciśnienia 1. Obwód roboczy zabezpieczony
jest zaworami bezpieczeństwa 2 nastawionymi na ciśnienie 16 MPa.

Kierunek tłoczenia pompy typu A2V107, a tym samym kierunek posuwu kombajnu,

ustala się za pomocą elektrohydraulicznego rozdzielacza 3 o dwóch cewkach. Gdy cewki nie
są pod napięciem, rozdzielacz 3 zajmuje położenie środkowe (jak na rysunku), obie
przestrzenie siłownika 4 regulatora wydajności pompy są ze sobą połączone i sprężyna
siłownika utrzymuje pompę w położeniu zerowym. Przez zasilanie prądem jednej lub drugiej
cewki rozdzielacza 3 następuje przesterowanie rozdzielacza i wychylenie pompy w jedną lub
w drugą stronę, przy czym olej doprowadzany jest wówczas do rozdzielacza 3 przez
rozdzielacz 5 przy jego lewym skrajnym położeniu. Tłok siłownika 4 wychyla pompę aż do
chwili oparcia się jego dźwigni o zderzak mechanizmu nastawy 6 albo też do chwili
przestawienia się rozdzielacza 5 w jedno z dwóch pozostałych położeń.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Cewki rozdzielacza elektrohydraulicznego 5 zasilane są z elektronicznego regulatora,

reagującego na wartość obciążenia elektrycznego silników elektrycznych kombajnu.

W zależności od tego, czy silniki te są przeciążone czy niedociążone, regulator

elektroniczny podaje napięcie na jedną z dwóch cewek rozdzielacza -5 przesterowując go
w jedną lub w drugą stronę, co z kolei powoduje zasilanie jednej lub drugiej komory
siłownika 4 i przesterowanie pompy w kierunku zmniejszenia lub zwiększenia jej wydajności.
W razie nominalnego obciążenia silników elektrycznych (z pewną tolerancją ustaloną na
regulatorze elektronicznym) rozdzielacz 5 zajmuje środkowe położenie i pompa ma stałą
wydajność (kombajn przesuwa się ze stałą prędkością).

Jeżeli siła przesuwania kombajnu, a tym samym ciśnienie w układzie hydraulicznym

ciągnika wzrośnie powyżej ustalonej wartości 16 MPa, to czujnik ciśnienia 7 przesterowując
się przepuszcza olej do przekaźnika ciśnienia 8, który zwiera styki wyłącznika elektrycznego
i powoduje podanie napięcia na jedną cewkę rozdzielacza 5, co w rezultacie spowoduje
przesterowanie tego rozdzielacza i zmniejszenie prędkości posuwu ciągnika według zasady
opisanej poprzednio. Ciągnik zmniejsza swą prędkość do chwili, aż siła przesuwu kombajnu
i związane z nią ciśnienie w układzie hydraulicznym osiągną dopuszczalną wartość, co
spowoduje, że przekaźnik ciśnienia 8 przerwie dopływ prądu do cewki rozdzielacza 5.
Rozdzielacz 5 można również przesterowywać za pomocą dwóch przycisków elektrycznych
naciskanych ręcznie. Jeden przycisk służy do zwiększania, drugi zaś do zmniejszania
wydajności pompy (prędkości posuwu kombajnu).

Sterowanie ciągnikiem może się odbywać również zdalnie bezprzewodowo.
Zarówno ciągnik główny A, jak i pomocniczy B wyposażone są w hamulce sterowane

hydraulicznie, zainstalowane na wałach silników hydraulicznych. Działanie hamulców jest
takie jak w poprzednio opisanym ciągniku typu C-27/2BH.

Ciągnik automatyczny typu CA-27/2B z ciągnikiem pomocniczym typu CP-27/2B różni

się od ciągnika typu CA-27/2BH z ciągnikiem pomocniczym typu CP-27/BH tym, że nie
zastosowano w nim hamulców na wałach silników typu SHT1-630 W i sterujących nimi
rozdzielaczy.

Mechanizmy podnoszenia organów roboczych

Układy i urządzenia hydrauliczne stosowane do przemieszczania organów urabiających

polskich kombajnów ramionowych są w wysokim stopniu zunifikowane. Kombajny
jednoramionowe mają jeden układ hydrauliczny do podnoszenia organu urabiającego,
kombajny dwuramionowe mają po dwa identyczne układy z osobnymi pompami
wyporowymi. Przemieszczanie organów odbywa się zawsze za pomocą siłowników, przy
czym zależnie od masy ramienia i organu urabiającego stosuje się jeden lub dwa siłowniki
pracujące równolegle.

Schemat typowego hydraulicznego układu podnoszenia jednego organu urabiającego za

pomocą dwóch siłowników przedstawiono na rys. 43.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 43. Układ hydrauliczny mechanizmu podnoszenia organu urabiającego kombajnu [5, s.326]

Układ zasilany jest pompą 6 o stałej wydajności typu PT-12,5, która podaje olej do

rozdzielacza 1 sterującego dopływem oleju do siłowników. W obwód siłowników włączony
jest pojedynczy zamek hydrauliczny 2, zapobiegający samoczynnemu opadaniu ramienia
kombajnu z organem urabiającym pod wpływem siły grawitacji. Zamek ten sterowany jest
ciśnieniem oleju, którym zasilane są przestrzenie nadtłokowe siłowników. Układ wyposażony
jest w zawór bezpieczeństwa 3 nastawiony na ciśnienie 12 MPa oraz zawór przelewowy 4
nastawiony na ciśnienie 0,5 do 1,2 MPa. Zawór ten utrzymuje odpowiednie ciśnienie
w obiegu sterowania, w który włączony jest rozdzielacz elektrohydrauliczny 5. Rozdzielacz
elektrohydrauliczny sterowany jest impulsami elektrycznymi przez naciskanie przycisków
elektrycznych i służy do przesterowywania rozdzielacza 1 w lewe lub w prawe skrajne
położenie.

Obudowy ścianowe

Urządzenia hydrauliczne stosuje się zarówno w obudowie indywidualnej, jak

i zmechanizowanej. W obudowie indywidualnej elementem hydraulicznym jest siłownik
wyposażony w odpowiednie zawory, natomiast w obudowie zmechanizowanej oprócz
siłowników spełniających funkcję stojaków są jeszcze inne siłowniki, których zadaniem jest
wykonywanie ruchów obudowy i współpracującego z nią przenośnika jak też siłowniki
ułatwiające pracę w szczególnie trudnych warunkach geologicznych. Układ sterowania
obudowy zmechanizowanej jest zazwyczaj bardzo rozbudowany i składa się z wielu
elementów sterowniczych i zabezpieczających.

Stojaki indywidualne hydrauliczne stanowiące stojaki rozsuwne w ogólnym zarysie

składają się z dwóch zasadniczych elementów, tj. rdzennika i spodnika, wewnątrz których
znajdują się pozostałe podzespoły, jak:
– zawór przelewowy (roboczy) - decydujący o pracy stojaka,
– zawór rabujący - umożliwiający kontrolowany zsuw rdzennika,
– pompa - umożliwiająca rozparcie stojaka (wysuw rdzennika),
– zawór odpowietrzający - niezbędny podczas rozparcia i rabowania.

Ze względu na sposób rozpierania, jak i warunki konstrukcyjne, stojaki hydrauliczne

dzielimy na dwie grupy:
a) pompowe SHI - o obiegu zamkniętym, w których medium stanowi olej,
b) centralnie zasilanie SHC - o obiegu otwartym, w których medium stanowi emulsja

wodno-olejowa.

W budowie wymienionych dwóch grup stojaków istnieją zasadnicze różnice, stojaki

pompowe posiadają wszystkie z uprzednio wymienionych elementów, ponadto rdzenniki tych
stojaków zamknięte są od dołu tzw. tłokiem zasadniczym, stanowiącym przegrodę

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

oddzielającą wnętrza rdzenników, które są magazynem oleju (przy całkowicie opuszczonym
rdzenniku).

Konstrukcja pompy stanowić może urządzenie stosunkowo proste, zabudowane w tłoku

zasadniczym lub dosyć skomplikowane, stanowiące część tłoka zasadniczego. Ponadto
rdzenniki stojaków pompowych wyposażone są w zawory odpowietrzające, mające za
zadanie wydalanie powietrza z wnętrza rdzennika podczas rabowania (napełniania rdzennika
olejem) oraz zaciąganie powietrza podczas rozpierania stojaka (opróżniania rdzennika na
skutek przepompowania oleju do spodnika).

Stojaki o obiegu otwartym - centralnie zasilane ze względu na sposób zasilania

i rabowania, tj. dostarczenie emulsji z zewnątrz i jej wydalanie na zewnątrz, nie posiadają
takich podzespołów, jak: pompa, zawór odpowietrzający, elementy te są całkowicie zbędne,
emulsja wypełnia ewentualnie całe wnętrza stojaka. Ze względu na miniaturowe wykonanie,
takie elementy, jak zawór przelewowy i rabunkowy, znajdujące się w bloku zaworowym,
powodują znaczne opory przepływu emulsji w trakcie rabowania, dlatego wewnątrz stojaka
zabudowana jest sprężyna ściągająca rdzennik podczas rabowania stojaka, mająca za zadanie
przyspieszenie tej czynności.

Przez wiele lat najpoważniejszą rolę w przemyśle odgrywały stojaki hydrauliczne

z obiegiem zamkniętym, obecnie stojaki centralnie zasilane.

W polskim górnictwie na szeroką skalę stosowane były następujące typy stojaków

hydraulicznych o obiegu zamkniętym (pompowe): GIG-SHI - stojak konstrukcji polskiej,
GS - stojak konstrukcji radzieckiej, Duce - stojak konstrukcji angielskiej. Spośród stojaków
centralnie zasilanych w polskim górnictwie stosowane były stojaki: Ferromatic - konstrukcji
niemieckiej, Schwarz - konstrukcji niemieckiej, obecnie powszechnie stosowane są stojaki
GIG-SHC - konstrukcji polskiej.

Wprowadzenie do obudowy górniczej stojaków hydraulicznych stanowiło poważny

przełom w sposobach utrzymania i prowadzenia wyrobisk wybierkowych, bowiem możliwość
równomiernego przejmowania obciążeń przez wszystkie stojaki w wyrobisku - (utrzymanie
stałej podporności) wpłynęła wyjątkowo korzystnie na warunki kierowania stropem. Ponadto
krótki czas zabudowy i rabowania stojaków hydraulicznych umożliwia właściwsze
wykorzystanie urządzeń zainstalowanych w wyrobisku. Wśród głównych zalet stojaków
hydraulicznych (w porównaniu ze stojakami ciernymi) wymienić można:
– nadawanie stojakowi w krótkim przedziale czasu i łatwy sposób dużego rozporu,
– utrzymanie

stałej

podporności

roboczej

wszystkich

stojaków

zabudowanych

w wyrobisku,niezależnie od lokalnych warunków, jak wilgotność i zapylenie,

– bezpieczny sposób rabowania stojaków, który może być wykonany bezpośrednio lub też

z pewnej odległości możliwy jest do przerwania w przypadku wystąpienia
nieprawidłowego opadu skał stropowych.

Budowa układu hydraulicznego zestawu obudowy zmechanizowanej

Układ hydrauliczny musi spełniać następujące funkcje:

– umożliwiać doprowadzenie do podpór hydraulicznych cieczy roboczej pod ciśnieniem,
– utrzymywać absolutną szczelność w podporach w zakresie ciśnień do ciśnienia roboczego

i nominalnego,

– nie dopuszczać do wzrostu ciśnienia w podporach ponad ciśnienie robocze maksymalne

(nominalne), przy czym wahania ciśnienia w czasie działania zaworu przelewowego
powinny być jak najmniejsze,

– umożliwiać doprowadzenie cieczy roboczej do siłowników i przesuwników oraz

odprowadzenie cieczy do spływu.

W skład układu hydraulicznego wchodzą: podpory hydrauliczne, bloki zaworowe

zawierające zawory bezpieczeństwa i zawory zwrotne, rozdzielacze sterujące doprowadzające

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

i odprowadzające ciecz roboczą, przewody i elementy złączne, przesuwniki zestawu oraz
siłowniki i zawory odcinające.

Obudowy zmechanizowane mają układy hydrauliczne z podporami działającymi

niezależnie. Układ taki ma następujące zalety:
– możliwość niezależnego sterowania poszczególnymi podporami,
– możliwość nadania różnej podporności roboczej podporom przez indywidualne

nastawienie zaworów przelewowych bloków zaworowych podpór,

– uszkodzenie jednej podpory bądź przynależnego bloku zaworowego nie powoduje utraty

podporności pozostałych podpór.

W układzie hydraulicznym kompletu ścianowego obudowy zestawów można wyróżnić

kilka odrębnych podstawowych układów:
a) podpornościowy – jest to ta część układu hydraulicznego zestawu, w której w czasie

zsuwania się podpór pod naciskiem górotworu panuje ciśnienie robocze; podstawowym
wymogiem dla tego układu jest zachowanie przez wszystkie elementy składowe
całkowitej szczelności zewnętrznej i wewnętrznej.

b) sterujący – obejmuje wszystkie elementy układu hydraulicznego nie wchodzące w skład

układu podpornościowego; w układzie sterującym panuje ciśnienie takie jak
w magistralnym przewodzie spływowym, natomiast ciśnienie zasilania występuje
w czasie wykonywania przez zestaw poszczególnych faz cyklu pracy; układ ten powinna
cechować szczelność zewnętrzna, jednak niewielkie nieszczelności (wypływ kroplowy)
nie są przeszkodą w działaniu, należy je jednak usuwać; w układzie tym mogą
występować przecieki wewnętrzne, które nie powodują ubytku cieczy roboczej z obiegu
hydraulicznego.

c) zasilający – składa się z pompy tłoczącej agregatu oraz magistralnego przewodu

zasilającego wraz z odgałęzieniami do wszystkich zestawów; każdy zestaw połączony
jest z magistralnym przewodem zasilającym przez zawór odcinający; na przewodach
magistralnych znajdują się w pewnych odstępach zawory odcinające, które pozwalają na
wyłączenie określonej grupy zestawów z obiegu hydraulicznego.

Stojakowe bloki zaworowe zwane również zamkami hydraulicznymi, są elementami

układu podpornościowego zestawu i współpracują z podporami, umożliwiają: rozpieranie
podpory, rabowanie podpory, łagodne zsuwanie się podpory gdy nacisk górotworu
przekroczy podporność nominalną podpory. Składają się z kadłuba, sterowanego zaworu
zwrotnego, zaworu bezpieczeństwa, wskaźnika ciśnienia.

Agregaty

zasilające

służą

zasilania

kompletów

ścianowych obudów

zmechanizowanych, gdzie cieczą roboczą jest emulsja olejowo-wodna. Emulsja olejowo-
wodna jest mieszaniną wody, oleju bazowego (środka smarującego i konserwującego
wewnętrzne przestrzenie elementów układu hydraulicznego zestawu) i emulgatora (substancja
służąca do równomiernego rozprowadzenia oleju w całej objętości przygotowanej emulsji).
Budowa agregatu zasilającego: dwa zespoły pompowe, zbiornik cieczy roboczej, filtr
spływowy, zespół filtrów na przewodzie zasilającym, zawór redukcyjny. Centralna stacja
zasilająca (agregat o znacznie większej wydajności) służy do zasilania równocześnie kilku
kompletów ścianowej obudowy zmechanizowanej.

Obudowy hydrauliczne zmechanizowane mają bardzo rozbudowane układy

hydrauliczne, przy czym stopień rozbudowania zależy od stopnia skomplikowania samej
obudowy.

W obudowach prostszych odbiornikami hydraulicznymi są siłowniki służące do

rozpierania i odciążania (rabowania) sekcji oraz siłowniki do przesuwania przenośnika

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

ścianowego i dosuwania do niego sekcji. Obudowa o większym stopniu skomplikowania,
przeznaczona dla trudniejszych warunków górniczo-geologicznych, ma ponadto siłowniki
służące do korygowania pochylenia sekcji, wysuwania i wychylania stropnicy od strony czoła
ściany i inne. Poszczególnymi siłownikami steruje się za pomocą zaworów umieszczonych na
sekcjach. Polskie przepisy górnicze wymagają stosowania tzw. sterowania przyległego,
polegającego na tym, że zawory sterujące daną sekcją znajdują się na sekcji sąsiedniej, która
w czasie sterowania nie wykonuje żadnego ruchu. Zapewnia to pełne bezpieczeństwo pracy
obsługującego obudowę. Oprócz sterowania indywidualnego każdą sekcją stosuje się również
tzw. sterowanie grupowe, polegające na tym, że z jednej sekcji steruje się pewną określoną
grupą sekcji. Układ hydrauliczny obudowy zmechanizowanej stanowi w swojej istocie
działania obieg otwarty pompa-cylinder siłowy. Wskutek skomplikowanego procesu pracy
obudowy, rozwiązanie tego układu różni się znacznie od rozwiązań podobnych układów
stosowanych w maszynach górniczych, np. do przemieszczania organów urabiających.

Odbiorniki rozmieszczone w całym kompleksie obudowy ścianowej zasilane są z jednej

lub dwóch stacji zasilających ustawionych w chodnikach przyścianowych.

Obudowy podporowe typu FAZOS produkuje się w różnych odmianach: dla ścian

z zawałem stropu oraz dla ścian z podsadzką. Wszystkie odmiany i wielkości obudowy mają
takie same układy hydrauliczne. Schemat układu hydraulicznego obudowy przedstawiono na
rys. 44.

Rys. 44. Układ hydrauliczny obudowy podporowej typu FAZOS-12/23-Pz [5, s.335]

Wzdłuż ściany ułożona jest magistrala, składająca się z dwóch przewodów zasilających

(jeden doprowadza emulsję pod wysokim, drugi - pod niskim ciśnieniem) oraz przewodu
spływowego. Niskim ciśnieniem zasila się stojaki hydrauliczne (siłowniki) 1, 2, 3 i 4 w czasie
wsuwania się nurników do cylindrów (rabowania obudowy) oraz siłowniki 5 i 6 w czasie
przesuwania przenośnika ścianowego. Pozostałe ruchy siłowników wymuszane są wysokim
ciśnieniem. Podstawowymi elementami układu podpornościowego są stojakowe bloki
zaworowe 17 umocowane na poszczególnych stojakach obudowy. Każdy blok zaworowy ma
zawór bezpieczeństwa 18 nastawiony na takie ciśnienie, którego wartość odpowiada wartości
podporności roboczej stojaka, sterowany zawór zwrotny 19, spełniający zadanie zamka
hydraulicznego oraz tłoczkowo-sprężynowy wskaźnik ciśnienia 20. Wyjścia ze stojakowego

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

bloku zaworowego prowadzą do przestrzeni podtłokowej (PT), przestrzeni nadtłokowej (NT)
oraz do rozdzielacza (R oraz S).

Obudowa sterowana jest systemem przyległym za pomocą bloku rozdzielaczy

umocowanych na sąsiednim zestawie. Rozdzielacze 9, 10, 11 i 12 sterują stojakami
oznaczonymi odpowiednio przez 2, 4, 3 i 1, rozdzielacze 13 i 14 - przednim (7) i tylnym (8)
siłownikiem wyrównawczym (korekcyjnym), rozdzielacze 15 i 16 siłownikiem górnego (5)
i dolnego (6) kroczenia.

Obudowy typu GLINIK produkowane są w dwóch odmianach: podporowo-osłonowe

i osłonowe.

Schemat

układu

hydraulicznego

jednej

sekcji

obudowy

osłonowej

Glinik -08/22-Oz sterowanej rozdzielaczami znajdującymi się na sekcji sąsiedniej (sterowanie
przyległe) przedstawiono na rys. 45a.

Magistrala zasilająca składa się z trzech przewodów: przewodu doprowadzającego

emulsję pod wysokim ciśnieniem (siłowniki 1 i 2 stojaków, siłowniki 4 podpór stropnic
i siłowniki 5 i 6 przesuwników korekcyjnych), przewodu doprowadzającego emulsję pod
niskim ciśnieniem (siłownik 3 przesuwnika sekcji) oraz przewodu spływowego. Podobnie jak
w obudowie poprzednio opisanej, podstawowymi elementami układu podpornościowego są
stojakowe bloki zaworowe (rozdzielacze stojakowe) 17 umocowane na poszczególnych
stojakach obudowy.

Rys. 45. Obudowa osłonowa typu GLINIK-08/22-Oz: a) układ hydrauliczny, b) sekcja obudowy [5, s. 337]

Zawory bezpieczeństwa stojakowych bloków zaworowych nastawione są na ciśnienie

38 MPa. Stojakiem lewym 1 steruje rozdzielacz 9, stojakiem prawym 2 - rozdzielacz 10. Do
siłownika 4 podpory stropnicy doprowadzana jest emulsja z rozdzielacza 8 przez dwa
rozdzielacze stojakowe 17 z wykorzystaniem tylko trzech wejść (R, S i PT, rys. 45a). Zawory
bezpieczeństwa tych rozdzielaczy nastawione są również na ciśnienie 38 MPa. Siłowniki
5 przesuwnika korekcyjnego stropnicy oraz 6 przesuwnika korekcyjnego osłony odzawałowej
sterowane są rozdzielaczem 7, przy czym w obiegu tych siłowników włączone są zawory
odcinające 12 i 13, zapobiegające ruchowi wstecznemu siłowników (cofnięciu się
przesuwników wskutek nacisku sekcji sąsiedniej).

Siłownik 3 przesuwnika sekcji, przesuwający przenośnik ścianowy lub dosuwający do

niego sekcje może być zasilany emulsją o wysokim lub niskim ciśnieniu, w zależności od
przesterowania rozdzielacza 11. Siłownik ten zasilany jest przez rozdzielacz stojakowy 17,
którego zawór bezpieczeństwa nastawiony jest na ciśnienie 20 MPa. Rozmieszczenie

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

elementów hydraulicznych na sekcji obudowy przedstawiono na rys. 45b. Oznaczenia na tym
rysunku odpowiadają oznaczeniom na rys. 45a.

Elektrohydrauliczne sterowanie obudów zmechanizowanych

W układach sterowania obudów zmechanizowanych wprowadza się sterowanie

elektrohydrauliczne, które - w zależności od stopnia złożoności - umożliwia realizowanie
różnych sposobów sterowania, a mianowicie sterowanie:
– przyległe jedno- lub dwukierunkowe (zestawem sąsiednim z jednej lub z obu stron)

wszystkimi ruchami siłowników,

– sekwencyjne przyległe jedno- lub dwukierunkowe, w którym cały cykl pracy zestawu

przebiega automatycznie po wprowadzeniu jednego impulsu elektrycznego z zestawu
sąsiedniego,

– sekwencyjne zdalne lub grupowe, w którym cały cykl pracy zestawu przebiega

automatycznie po wprowadzeniu jednego impulsu elektrycznego z tzw. centralnej
jednostki sterowania lub z dowolnego zestawu stałej albo ruchomej grupy zestawów,

– automatyczne grupowe, w którym kolejne zestawy obudowy (stałej lub ruchomej grupy)

dostawiają się automatycznie w wyniku jednokrotnego impulsu elektrycznego
wywołanego ręcznie,

– maszynowe, gdy ruchami poszczególnych siłowników zestawów obudowy steruje się

impulsami elektrycznymi z centralnej jednostki sterowania lub z dowolnego zestawu
obudowy - stałej albo ruchomej grupy,

– zdalne, gdy poszczególnymi siłownikami zestawów obudowy steruje się za pomocą

przycisków znajdujących się w centralnej jednostce sterowania lub na dowolnym zestawie
obudowy - stałej lub ruchomej grupy.

Oprócz tego, stosuje się zawsze tzw. sterowanie awaryjne polegające na sterowaniu

poszczególnymi siłownikami zestawu obudowy ręcznie za pomocą rozdzielaczy.

Napędy hydrostatyczne stosuje się także w kołowrotach bezpieczeństwa jak

i w kołowrotach mechanizacji robót pomocniczych. Zastosowanie napędów hydrostatycznych
jest szczególnie uzasadnione w kołowrotach bezpieczeństwa, gdzie wymagane jest dokładnie
dostosowanie pracy kołowrotu do zmieniającej się prędkości i kierunku posuwu kombajnu
ścianowego.

Układy hydrauliczne stosowane są także w urządzeniach stosowanych podczas dołowych

prac remontowych (pompy ręcznie napędzane), w urządzeniach do przemieszczania maszyn,
materiałów i ludzi (np. przesuwniki hydrauliczne typu PH, popychaki hydrauliczne PEH-1,
kolej szynowa podwieszana SKL-5000H) oraz urządzeniach do robót montażowych
i likwidacyjnych (np. agregat do rabowania obudowy chodnikowej AR-1)

Podsadzanie wyrobisk jako sposób ich likwidacji polega na całkowitym lub

częściowym wypełnieniu wszelkich pustych przestrzeni, powstałych w wyniku eksploatacji
górniczej złoża, materiałem płonnym pochodzącym bądź ze skał otaczających złoże, bądź też
dostarczanym z powierzchni. Materiał ten, zwany materiałem podsadzkowym, ulokowany
w wyrobisku górniczym i wypełniający je nazywa się podsadzką. Stosowanie podsadzki
wskazane jest w celu:
– ochrony powierzchni lub wyżej położonych poziomów kopalni przed nadmiernymi

deformacjami terenu,

– zapewnienie bezpieczeństwa pracy przez podparcie stropu, zapobiegające nadmiernemu

ugięciu się lub załamaniu stropu do wyrobiska,

– zmniejszenia strat eksploatacyjnych,
– umożliwienia wybierania stromych i grubych pokładów,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

– uniemożliwienia niepożądanego przepływu powietrza w zrobach (szczególnie

w pokładach samozapalnych),

– zmniejszenia wydzielania się gazów (metanu) do wyrobisk górniczych.

W zależności od tego, czy wyrobisko wypełnia się materiałem podsadzkowym w całości

lub częściowo, rozróżnia się podsadzkę częściową i podsadzkę pełną. W zależności od
sposobu transportowania materiału podsadzkowego i związanego z tym sposobu podsadzania
rozróżnia się: podsadzkę hydrauliczną (transport za pomocą wody) i podsadzkę suchą
(transport bez udziału wody).

Podsadzka hydrauliczna (zwana płynną lub zamułką) – nadawany do rurociągu materiał

podsadzkowy zmieszany jest z wodą, tworząc tzw. mieszaninę podsadzkową przepływającą
rurociągami aż do wylotu w podsadzanym wyrobisku. Tam następuje osadzenie materiału
podsadzkowego, a odsączoną wodę oczyszcza się w osadnikach i odpompowuje z powrotem
na powierzchnię. Materiały podsadzkowe: piasek podsadzkowy, skały płonne z robót
podziemnych (piaskowce, łupki) lub ze starych zwałowisk, odpady z sortowni i płuczki (tzw.
odpady przeróbcze), żużle i popioły oraz pyły będące odpadami w kopalniach, hutach
i innych zakładach przemysłowych, mieszaniny wymienionych odpadów.

Podsadzkownia – stanowi zespół budynków i urządzeń, których zadaniem jest przyjęcie

materiału podsadzkowego, doprowadzenie wody, wytworzenie płynnej mieszaniny
podsadzkowej, oddzielenie od niej zanieczyszczeń oraz podawanie jej do rurociągów.

W skład

podsadzkowni

wchodzą

zbiorniki

materiału

podsadzkowego,

wody

podsadzkowej i wody rezerwowej oraz budynek zmywczy i urządzenia do wytwarzania
mieszaniny podsadzkowej (dozowanie hydrauliczne i dozowanie mechaniczne). Zestaw
urządzeń do dozowania hydraulicznego stanowią: pompy, monitory podsadzkowe (urządzenie
wyrzucające pod znacznym ciśnieniem strumień wody), dysze, dozowniki kamienia, kraty
zatrzymujące nadziarno i zanieczyszczenia (sita podsadzkowe), urządzenia do odwozu
i dowozu oraz kruszenia nadziarna, skrzynia podsadzkowa (zbiornik przejściowy dla
mieszaniny podsadzkowej) i lej zmywczy. W skład zestawu urządzeń do dozowania
mechanicznego wchodzą: dozowniki (wózki wygarniające), sita podsadzkowe, skrzynia
podsadzkowa i lej zmywczy.

Rurociągi podsadzkowe – do budowy rurociągu potrzebne są rury podsadzkowe,

kształtki rurowe (kolanka, trójniki), osprzęt (uszczelki, wieszaki, uchwyty).

Użytkowanie urządzeń hydraulicznych i pneumatycznych

Układy hydrauliczne i pneumatyczne składają się z elementów o dużej dokładności

wykonania i montażu. Prawidłowe ich funkcjonowanie, niezawodność pracy i trwałość zależą
zarówno od prawidłowej konstrukcji i technologii wykonania, jak też od warunków ich
eksploatacji, od obsługi, konserwacji i napraw.

Warunki eksploatacji elementów i urządzeń hydraulicznych w podziemiach kopalń,

a zwłaszcza w przodkach eksploatacyjnych o zmiennej temperaturze, wilgotności,
w atmosferze zanieczyszczonej pyłem węglowym lub kamiennym, w maszynach górniczych
poddawanych często wibracjom, są wyjątkowo trudne. Tym bardziej więc obsługujący
urządzenia górnicy powinni znać dobrze budowę, działanie i zasady eksploatacji urządzeń
hydraulicznych, jak również zagrożenia, jakie stwarzają te urządzenia.

Warunki użytkowania i obsługa

Elementy i urządzenia hydrauliczne przechowywane są w pomieszczeniach, które

powinny odpowiadać następującym warunkom:
– powinny być czyste, o małej wilgotności i temperaturze 10÷30°C; pomieszczeń tych nie

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

należy przewietrzać zbyt intensywnie;

– powinny być chronione przed działaniem silnego światła, które przyspiesza proces

starzenia się gumy (uszczelki, przewody elastyczne);

– półki, zaopatrzone w przegrody odpowiadające rozmiarem przechowywanych urządzeń,

powinny być oddalone od ścian zewnętrznych, od podłogi i sufitu o 0,5 do 0,75 m oraz od
przewodów grzejnych o około 2 m.
Z urządzeniami hydraulicznymi nie wolno przechowywać w jednym pomieszczeniu

materiałów higroskopijnych (wilgoć) oraz kwasów, soli i amoniaku (korozja), a zwłaszcza
napełnionych akumulatorów elektrycznych.

Przygotowanie urządzeń hydraulicznych do transportu polega na odpowiednim

opakowaniu zabezpieczającym przed uszkodzeniem mechanicznym i korozją. Otwory
urządzeń zabezpiecza się za pomocą zaślepek transportowych, zdejmując je bezpośrednio
przed montażem.

Specjalnego przygotowania wymagają siłowniki przeznaczone do pracy z zastosowaniem

niskoprocentowej emulsji olejowo-wodnej, a przeznaczone do transportu w okresie, gdy
temperatura otoczenia może osiągać wartości ujemne. Takie siłowniki wypełnia się przed
transportem olejem o niskiej temperaturze krzepnięcia.

Do najważniejszych czynników, jakie mają zasadniczy wpływ na niezawodność i trwałość

urządzeń hydraulicznych, należą temperatura, wilgotność, czystość otoczenia i drgania
mechaniczne.

Urządzenia hydrauliczne maszyn górniczych znajdują się często w jednym wspólnym

kadłubie z przekładniami mechanicznymi dużych mocy, co powoduje dodatkowe ogrzewanie
oleju pracującego w obiegu hydraulicznym. W takich przypadkach nieodzowna jest częsta
kontrola temperatury układu hydraulicznego. Na podwyższenie temperatury ma szczególnie
duży wpływ częsta i długa praca zaworów bezpieczeństwa. Temperatura cieczy roboczej nie
powinna przekraczać 60°C.

Zbyt niska temperatura ma również ujemny wpływ na pracę elementów hydraulicznych ze

względu na zbyt niską lepkość cieczy roboczej (większe opory przepływu, kawitacja). Jeżeli
temperatura otoczenia jest niższa niż 10 do 15°C, to należy na pewien okres włączyć układ
hydrauliczny bez obciążenia, aż temperatura oleju osiągnie wartość ok. 30 do 40°C.

Wilgotność powietrza w podziemiach kopalń jest często wysoka, co przyspiesza korozję

stalowych elementów hydraulicznych. Należy zatem zwracać uwagę na stan antykorozyjnych
pokryć metalicznych, chemicznych lub lakierniczych i usuwać uszkodzenia.

Zapylenie atmosfery kopalnianej lub pokrycie maszyn górniczych z urządzeniami

hydraulicznymi miałem węglowym lub kamiennym sprzyja zanieczyszczeniu układu
hydraulicznego. Jeżeli urządzenia hydrauliczne znajdują się wewnątrz zamkniętego kadłuba,
to należy zwracać uwagę na dokładność zamknięcia kadłuba i jakość uszczelek jego pokryw.

Pokrywy z cieczą roboczą otwiera się po uprzednim ich oczyszczeniu, a w szczególnych

przypadkach - gdy zachodzi możliwość opadania skały ze stropu - po uprzednim
rozwieszeniu płóciennego baldachimu nad zbiornikiem.

Drgania mechaniczne urządzeń hydraulicznych spowodowane drganiami maszyn

górniczych, w których urządzenia te są zainstalowane, powodują przeciążenia elementów
i urządzeń. Są one szkodliwe zwłaszcza wówczas, gdy występuje rezonans drgań
wymuszonych i drgań własnych poszczególnych elementów hydraulicznych. Wynikiem drgań
jest zmniejszenie trwałości oraz rozmaite uszkodzenia, jak np. pękanie przewodów stalowych,
rozluźnienie lub zniszczenie złącz itp.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Naprawa i konserwacja

Do najczęściej występujących uszkodzeń i nieprawidłowości pracy elementu urządzenia

lub całego układu hydraulicznego należą:
– nie działanie pompy mimo włączenia silnika elektrycznego; spowodowane to może być

nieprawidłowym przyłączeniem silnika lub zbyt małą jego mocą, zbyt małym napięciem,
uszkodzeniem sprzęgła łączącego silnik z pompą, uszkodzeniem pompy lub bardzo
dużym jej zanieczyszczeniem;

– zbyt hałaśliwa praca pompy, czego przyczyną mogą być nadmierne opory w kanałach

ssawnych (dźwięk wysoki) lub zapowietrzenie układu (występuje zmiana barwy oleju na
mleczną) albo też kawitacja w kanałach ssawnych pompy;

– nie działanie siłowników lub silnika obrotowego mimo pracującej pompy; przyczyną tego

może być zbyt mała wydajność pompy przy odpowiednio dużym ciśnieniu, otwierający
się przy zbyt niskim ciśnieniu zawór bezpieczeństwa lub przelewowy albo też
pozostawianie go w położeniu otwartym, usterki w przewodzie tłocznym lub w obwodzie
sterowniczym;

– zbyt powolny ruch siłowników lub silnika obrotowego, czego przyczyną może być zbyt

mała wydajność pompy spowodowana przeciekami lub wyciekami (zużycie pompy,
uszkodzenie uszczelek), jak też nieszczelność układu hydraulicznego;

– otwieranie się zaworu bezpieczeństwa lub przelewowego z chwilą włączenia odbiornika;

powodem może być przeciążenie układu hydraulicznego, uszkodzenie odbiornika
(zagniecenie cylindra siłownika, zgięcie tłoczyska) lub nieodpowiednie nastawienie
zaworu;

– wycieki cieczy roboczej z układu, spowodowane zwykle uszkodzeniem elementu

hydraulicznego, a zwłaszcza uszczelek, lub nieprawidłowym montażem.

Napraw elementów i urządzeń hydraulicznych dokonuje się w przodku, w warsztacie

kopalnianym, w wyspecjalizowanym zakładzie naprawczym lub u producenta.

W przodku wykonuje się jedynie naprawy proste polegające głównie na wymianie łatwo

dostępnego elementu. W warsztatach kopalnianych wykonuje się takie naprawy, jak wymiana
uszczelek, usuwanie drobnych uszkodzeń metodami ślusarskimi, uzupełniania elementów
złącznych, wymiana podzespołów i zespołów itp. Wszystkie większe naprawy wykonuje się
w wyspecjalizowanym zakładzie naprawczym.

Po zidentyfikowaniu uszkodzenia zespół rozbiera się, czyści, wymienia części na nowe

lub regeneruje oraz wykonuje niezbędne operacje, jak docieranie, uszczelnianie itp. Po
naprawie przeprowadza się regulację urządzenia i poddaje badaniu.

Jeżeli usuwa się niedomagania urządzeń elektrohydraulicznych, jak np. rozdzielaczy

sterowanych elektromagnetycznie, to w pierwszej kolejności sprawdza się układ elektryczny.

Bieżąca konserwacja urządzeń hydraulicznych obejmuje przeprowadzenie okresowych

przeglądów, uzupełnianie lub wymianę cieczy roboczej, czyszczenie lub wymianę filtrów
oraz czyszczenie zbiorników cieczy.

Przegląd układu hydraulicznego polega na sprawdzeniu uszczelnień i oględzinach

zewnętrznych elementów, a zwłaszcza złącz i przewodów elastycznych oraz mocowań
urządzeń hydraulicznych do maszyny górniczej. Zbiornik oleju czyści się po uprzednim
podgrzaniu oleju i spuszczeniu go przez spustowy otwór. Pozostałości oleju w przewodach
usuwa się po poluzowaniu złącz. Zbiornik myje się czystą naftą i czyści pędzlami
z niełamliwego włosia. Ciecz roboczą wlewa się przez filtr wlewowy. Po napełnieniu
zbiornika do głównego poziomu uruchamia się pompę na biegu jałowym (2 minuty),
a następnie odpowietrza cały układ hydrauliczny. Istotną czynnością konserwacji jest
czyszczenie filtrów, które należy wykonywać nie rzadziej niż to zaleca wytwórca.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Zagrożenia pożarowe

Stosowanie w podziemiach kopalń napędów hydraulicznych, w których cieczą roboczą

jest olej mineralny, może stanowić zagrożenie pożarowe wytworzone wyciekami oleju,
zwłaszcza znajdującego się pod wysokim ciśnieniem. Olej taki wydostając się na zewnątrz
tworzy mgłę, szczególnie podatną na łatwe i gwałtowne zapalenie, zainicjowane przez
jakiekolwiek źródło ciepła o temperaturze powyżej 300°C. Mgła olejowa unoszona przez prąd
powietrza może spowodować szybkie rozprzestrzenianie pożaru trudnego do ugaszenia.

Niebezpieczne są również bezciśnieniowe wycieki oleju i rozlanie go na spąg, co zdarza

się zwłaszcza podczas transportu urządzeń napełnionych olejem, wymiany oleju
w zbiornikach lub uzupełniania. Olej zmieszany z miałem i pyłem węglowym może zapalić
się w razie np. zetknięcia się z rozpryskami spawalniczymi.

Spalaniu oleju, wskutek jego wyższego ciepła spalania niż węgla, towarzyszy wysoka

temperatura, wytwarzanie dużych ilości czarnych gęstych dymów utrudniających gaszenie
oraz niedobór tlenu w atmosferze, co powoduje, że pochłaniacze ucieczkowe stają się
bezużyteczne.

Spalanie oleju przebiega w jego fazie gazowej, w związku z czym o zagrożeniu

pożarowym, jakie stwarza olej, decydują temperatura oleju i prężność jego par. Z olejów
stosowanych w napędach hydraulicznych maszyn górniczych największą prężność par ma
Hydrol 10 i Hydrol 20, a z innych olejów - oleje maszynowe i transformatorowe.

Zagrożeniu pożarowemu przeciwdziała się przez:

– stosowanie niskoprocentowej emulsji olejowo-wodnej lub cieczy trudnopalnej zamiast

oleju mineralnego,

– stosowanie małej ilości oleju w układzie hydraulicznym, co osiąga się często przez

budowanie układów z obiegiem zamkniętym cieczy roboczej,

– należytą konserwację, przeglądy i naprawy polegające m.in. na usuwaniu przyczyn

powstawania wycieków,

– należytą obsługę urządzeń hydraulicznych przy transporcie, uzupełnianiu i wymianie

oleju,

– zachowanie środków ostrożności przy posługiwaniu się wszelkimi źródłami ciepła,

zwłaszcza o wysokiej temperaturze,

– zachowanie czystości i porządku w miejscach, w których znajdują się urządzenia

hydrauliczne, a zwłaszcza zbiorniki z dużą ilością oleju, i wyposażenie tych miejsc
w odpowiedni sprzęt gaśniczy.
Duże zagrożenie stwarza prowadzenie robót spawalniczych w pobliżu zbiorników

z olejem lub hydraulicznych przewodów elastycznych. W przypadku zetknięcia się niezbyt
dobrze izolowanego przewodu spawalniczego ze splotem stalowym przewodów lub
z metalowymi elementami instalacji hydraulicznej może nastąpić przepływ prądu
elektrycznego przez urządzenia hydrauliczne i powstanie wysokiej temperatury. Roboty
spawalnicze muszą być prowadzone zgodnie z obowiązującymi w tym zakresie przepisami.

Do gaszenia pożarów spowodowanych zapaleniem się oleju mineralnego stosuje się:

– gaśnice pianowe lub śniegowe,
– proszki gaśnicze podawane z gaśnic lub specjalnych agregatów,
– ciecz, np. halon BCF (dwuflorobromochlorometan o temperaturze wrzenia - 4°C),
– pył kamienny.

Działanie piany gaśnic pianowych polega na odcięciu dopływu powietrza od palącego się

oleju oraz ochładzaniu oleju dzięki zawartej w niej wodzie. Gaśnice śniegowe zawierają
sprężony dwutlenek węgla, który przy gaszeniu pożaru wypiera tlen z atmosfery otaczającej
miejsce pożaru. Przy zawartości tlenu poniżej 14% spalanie oleju ustaje.

Sposób stosowania środków gaśniczych do gaszenia pożarów określają specjalne przepisy

i instrukcje.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do ćwiczeń.

1. Co to jest napęd elektropneumatyczny i gdzie go stosujemy?
2. Co to jest napęd elektrohydrauliczny i gdzie go stosujemy?
3. Jaki mechanizm w wiertnicach napędza się hydraulicznie?
4. Jakie mechanizmy napędza się hydraulicznie w ładowarce bocznie sypiącej?
5. Jakie mechanizmy napędza się hydraulicznie w ładowarce do pobierki spągu NIWKA?
6. W jakim celu zastosowano układ hydrauliczny w kombajnie chodnikowym?
7. W jakim celu zastosowano układ hydrauliczny w kombajnie ścianowym?
8. Jak dzielimy stojaki indywidualne hydrauliczne?
9. Jak zbudowany jest układ hydrauliczny sekcji obudowy zmechanizowanej?
10. Jakie są rodzaje sterowania obudowami zmechanizowanym?

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na podstawie przedstawionych na filmach opisów awarii, które wystąpiły podczas

eksploatacji maszyn i urządzeń górniczych rozpoznaj jaki element układu hydraulicznego
mógł spowodować daną awarię. Diagnozę skonsultuj z nauczycielem.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy wraz z potrzebnymi przyborami,
2) dokładnie wysłuchać opisu awarii przedstawianych przez wykwalifikowaną obsługę,
3) spróbować rozpoznać rodzaj awarii i skonsultować diagnozę z nauczycielem,
4) przeanalizować co mogło spowodować daną awarię,
5) przedstawić swoje wnioski na forum grupy i zaproponować środki mające na celu

zapobieganie podobnym awariom.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier formatu A4, przybory do pisania,

−

Poradnik dla ucznia, materiały dydaktyczne,

−

dokumentacje techniczno-ruchowe maszyn i urządzeń górniczych,

−

literatura wskazana przez nauczyciela.

Ćwiczenie 2

Narysuj, rozpoznane podczas projekcji filmów, przeźroczy i foliogramów, schematy

układów hydraulicznych i pneumatycznych stosowanych w maszynach górniczych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zorganizować stanowisko pracy wraz z potrzebnymi przyborami,
2) rozpoznać pokazywane schematy układów,
3) odszukać w Poradniku, materiałach dydaktycznych odpowiednie schematy pokazane

schematy,

4) przeanalizować zasadę działania układów hydraulicznych przedstawionych na

schematach,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5) narysować wskazane schematy,
6) opisać budowę i zasadę działania danego układu hydraulicznego.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

papier formatu A4, przybory do pisania i rysowania,

−

Poradnik dla ucznia, materiały dydaktyczne,

−

literatura wskazana przez nauczyciela.

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) omówić zasadę działania młotka pneumatycznego?



2) omówić układ hydrauliczny wiertnicy MDR-06e?



3) omówić układ hydrauliczny ładowarki bocznie sypiącej?



4) omówić układ hydrauliczny ładowarki do pobierki spągu?



5) omówić układ hydrauliczny zespołu wrębiająco-ładującego?



6) omówić układ hydrauliczny kombajnu chodnikowego?



7) omówić układ hydrauliczny ciągnika kombajnu ścianowego?



8) omówić układ hydrauliczny sekcji obudowy zmechanizowanej?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

1. Przeczytaj uważnie instrukcję.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4. Test zawiera 20 zadań wielokrotnego wyboru o różnym stopniu trudności. Tylko jedna

odpowiedź jest prawidłowa.

5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi.

Prawidłową odpowiedź zaznacz X (w przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź
zaznaczyć kółkiem, a następnie ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową),

6. Test składa się z dwóch części o różnym stopniu trudności: I część – poziom

podstawowy, II część – poziom ponadpodstawowy.

7. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
8. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego

rozwiązanie na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci czas wolny. Trudności mogą
przysporzyć Ci zadania: 16 – 20, gdyż są one na poziomie trudniejszym niż pozostałe.
Przeznacz na ich rozwiązanie więcej czasu.

9. Na rozwiązanie testu masz 60 minut.

Powodzenia!

Materiały dla ucznia:

−

instrukcja,

−

zestaw zadań testowych,

−

karta odpowiedzi.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Pompa wyporowa to element

a) przetwarzający różne postacie energii na energię cieczy.
b) sterujący.
c) przetwarzający energię cieczy na energię mechaniczną.
d) przewodzący i gromadzący ciecz.

2. Silnik hydrauliczny to element

a) przetwarzający różne postacie energii na energię cieczy.

b) sterujący.
c) przetwarzający energię cieczy na energię mechaniczną.
d) przewodzący i gromadzący ciecz.

3. Zawór hydrauliczny to element

a) przetwarzający różne postacie energii na energię cieczy.
b) sterujący.
c) przetwarzający energię cieczy na energię mechaniczną.
d) przewodzący i gromadzący ciecz.

4. Symbol graficzny przedstawiony na rysunku to

a) pompa o stałej wydajności.
b) pompa o regulowanej wydajności.
c) silnik hydrauliczny o jednym kierunku obrotów.
d) silnikopompa.

5. Na rysunku przedstawiono symbol graficzny zaworu

a) odcinającego.
b) zwrotnego.
c) przelewowego.
d) bezpieczeństwa.

6. Na rysunku przedstawiono symbol graficzny

a) sprężarki.
b) silnika pneumatycznego.
c) smarownicy.
d) odwadniacza.

7. Na rysunku przedstawiono symbol graficzny

a) sprężarki.
b) silnika pneumatycznego.
c) smarownicy.
d) odwadniacza.

8. Symbolem literowym HFC określa się

a) emulsję olejowo-wodną.
b) ciecz trudno palną będącą roztworem wodnym.
c) ciecz trudno palną na bazie estrów.
d) olej mineralny.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

9. Na rysunku przedstawiono schemat

a) zaworu dławiącego.
b) rozdzielacza.
c) pompy ręcznej.
d) zaworu odcinającego.

10. Na rysunku przedstawiono schemat siłownika

a) dwustronnego działania.
b) jednostronnego działania - pchającego.
c) nurnikowego.
d) teleskopowego.

11. Na rysunku przedstawiono schemat siłownika

a) dwustronnego działania.
b) jednostronnego działania - pchającego.
c) jednostronnego działania - ciągnącego.
d) teleskopowego.

12. Zawór zwrotny jest to element obiegu hydraulicznego

a) zezwalający na jeden kierunek przepływu cieczy.
b) zezwalający na dwa kierunki przepływu.
c) nieprzepuszczający cieczy.
d) sterujący ciśnieniem cieczy.

13. Na rysunku przedstawiono schemat

a) rozdzielacza zaworowego.
b) rozdzielacza suwakowego.
c) siłownika.
d) pompy ręcznej.

14. Na rysunku przedstawiono schemat

a) rozdzielacza zaworowego.
b) rozdzielacza obrotowego.
c) siłownika.
d) pompy ręcznej.

15. Ciężki młot Kruppa napędzany jest energią

a) pneumatyczną.
b) hydrauliczna.
c) elektropneumatyczną.
d) elektrohydrauliczną.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

16. Na zamieszczonym rysunku przedstawiono schemat

a) silnika pneumatycznego.
b) akumulatora.
c) filtru.
d) siłownika membranowego.

17. Zaworem sterującym kierunkiem przepływu jest

a) rozdzielacz.
b) zawór bezpieczeństwa.
c) zawór przelewowy.
d) regulator przepływu.

18. Zaworem sterującym ciśnieniem jest

a) rozdzielacz.
b) zawór dławiący.
c) zawór przelewowy.
d) regulator przepływu.

19. Zaworem sterującym natężeniem przepływu jest

a) rozdzielacz.
b) zawór bezpieczeństwa.
c) zawór przelewowy.
d) regulator przepływu.

20. Na schemacie przestawiono układ hydrauliczny

a) ciągnika kombajnu.
b) podnoszenia ramienia organu

urabiającego.

c) napędu gąsienicy ładowarki.
d) wiertnicy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko ……………………………………………………………………………

Użytkowanie urządzeń pneumatycznych i hydraulicznych stosowanych
w górnictwie podziemnym

Zakreśl poprawną odpowiedź.

zadania

Odpowiedź

Punkty

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6. LITERATURA

1. Antoniak J.: Maszyny górnicze. Cz.II. Wydawnictwo „Śląsk”. K-ce 1980
2. Broen A.: Górnicze ładowarki chodnikowe. Wydawnictwo „Śląsk”. K-ce 1976
3. Broen A.: Kombajny chodnikowe. Śląskie Wydawnictwo Techniczne. K-ce 1993
4. Czasopisma: Wiadomości Górnicze, Przegląd Górniczy, Bezpieczeństwo Pracy

i Ochrony Środowiska w Górnictwie, Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa.

5. http://images.google.pl/imghp.
6. Jaszczuk M.: Ścianowe systemy mechanizacyjne. Wydawnictwo Naukowe „Śląsk”.

K-ce 2007

7. Katalogi firmowe maszyn i urządzeń do urabiania.
8. Korecki Z.: Napędy i sterowanie hydrauliczne maszyn górniczych. Śląskie Wydawnictwo

Techniczne. K-ce 1993

9. Mały poradnik mechanika. Praca zbiorowa. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne.

Warszawa 1994

10. Opolski T, Antoniak J., Rynik J.: Maszyny do urabiania i ładowania w kopalniach

podziemnych T.1,2,3. Wydawnictwa uczelniane. Lublin 1980

11. Poradnik górnika. Praca zbiorowa. Wydawnictwo „Śląsk”. K-ce 1982
12. Warachim W., Maciejczyk J.: Ścianowe kombajny węglowe. Śląskie Wydawnictwo

Techniczne. K-ce 1993

13. Węsierski Ł.: Elementy i układy pneumatyczne. Akademia Górniczo-Hutnicza. Skrypty

uczelniane nr 827

14. Węsierski Ł.: Podstawy pneumatyki. Akademia Górniczo-Hutnicza. Skrypty uczelniane

nr 1220