NAPĘDY HYDRAULICZNE

Napęd hydrauliczny jest to napęd wywołany ruchem cieczy pod ciśnieniem, oparty na prawie Pascala. Sterowanie hydrauliczne jest kierowaniem pracą maszyny lub urządzenia za pomocą cieczy pod ciśnieniem. Jest wiele zalet napędów i sterowań hydraulicznych, główne z nich to:

+ możliwość uzyskania bardzo dużych sił ( nieosiągalnych przy innych rodzajach napędu) w sposób prosty, przy małych wymiarach urządzeń,

+ spokojny i płynny ruch, wolny od drgań i wstrząsów,

+ możliwość uzyskania bezstopniowej zmiany prędkości ruchu - przez nastawienie ręczne lub samoczynne, przy czym może ono odbywać się w czasie pracy urządzenia, bez konieczności jego zatrzymywania

+ łatwość i prostota zabezpieczenia układu napędowego przed przeciążeniem, co poprawia warunki bezpieczeństwa pracy i zmniejsza awaryjność urządzenia,

+ zmniejszenie sił bezwładności przy ruchach postępowo-zwrotnych,

+ możliwość użycia małych sił do sterowania nawet ciężkich maszyn,

+ łatwość obsługi urządzeń sterowniczych z dowolnego stanowiska

+ możliwość zdalnego sterowania,

+ możność wprowadzenia daleko posuniętej mechanizacji i automatyzacji ruchów,

+ samoczynne smarowanie wewnętrznych części ruchowych w olejowych napędach i sterowaniach hydraulicznych

+ długotrwałość pracy elementów napędów i sterowań hydraulicznych oraz łatwość ich wymiany

+ możliwość łatwej, prędkiej oraz taniej budowy napędów i sterowań hydraulicznych ze znormalizowanych elementów lub zespołów

+ ekonomiczna eksploatacja indywidualnych napędów hydraulicznych ze względu na każdorazowe dostosowywania się wielkości ciśnienia roboczego cieczy do chwilowo zachodzących wielkości oporów ruchu

Napędy i sterowania hydrauliczne pomimo niewątpliwych ogromnych zalet, dzięki którym znajdują coraz szersze zastosowanie, wykazują również wiele wad. Oto one:

+ trudność uszczelniania elementów ruchowych, jak również uzyskania ich dużej żywotności, czynnik ten odgrywa coraz mniejsza rolę, ze względu na szybko rozwijająca się technikę uszczelniania, która prowadzi nie tylko do zmniejszenia strat ale także do podwyższania żywotności uszczelnień

+ straty cieczy na nieszczelności - coraz rzadsze, ponieważ do wykonania elementów hydrauliki stosuje się najczęściej materiały walcowane, ciągnione i kute

+ niebezpieczeństwo dostawania się powietrza do obiegu, co wywołuje ruchy drgające i niespokojna pracę, szumy i niszczenie korodujące wewnętrznych części omywanych przepływającą cieczą z rozpuszczonym w niej powietrzem. Obecnie stosuje się we wszelkich elementach hydraulicznych oraz przewodach zawory odpowietrzające do okresowego systematycznego odpowietrzania układu hydraulicznego

+ konieczność bardzo dokładnego wykonania części urządzeń zasilających, sterujących i regulujących

+ trudność uzyskania powolnych ruchów urządzeń hydraulicznych

+ konieczność dokonywania zabiegów konserwacyjnych i remontowych przez wysoko kwalifikowaną obsługę

W ogólnym bilansie zalety napędów i sterowań hydraulicznych znacznie przewyższają ich wady, dlatego coraz częściej znajdują one zastosowanie w przemyśle. W chwili obecnej nie ma takiego rodzaju przemysłu, czy też dziedziny gospodarki narodowej, gdzie nie byłyby stosowane napędy i sterowania hydrauliczne. Są one stosowane w budowie maszyn technologii mechanicznych, lotnictwie, okrętownictwie, motoryzacji, kolejnictwie, maszynach budowlanych i drogowych, hutnictwie, górnictwie, wiertnictwie, rolnictwie, łączności, gospodarce komunalnej, budownictwie lądowym i wodnym, sprzęcie uzbrojenia, pojazdach i rakietach kosmicznych.

NAPĘDY PNEUMATYCZNE

Napęd pneumatyczny jest to napęd mechanizmów maszyn i urządzeń przy wykorzystaniu energii sprężonego gazu - zazwyczaj tym gazem jest powietrze.

Napędy pneumatyczne najczęściej stosuje się w maszynach i urządzeniach technologicznych, głównie do realizacji przesuwów mechanizmów oraz wywoływania określonego nacisku statycznego. Urządzenia pneumatyczne wykorzystuje się do:

+ napędu urządzeń transportowych - podnośników, podajników itp.

+ zamykania okien, drzwi, zasuw itp.

+ napędu urządzeń hamulcowych w motoryzacji i kolejnictwie,

+ napędu narzędzi ręcznych wirujących i udarowych

+ napędu urządzeń odłączających na stacjach wysokiego napięcia

+ napędu dużych zaworów regulacyjnych w przemyśle chemicznym i przetwórczym

Napęd pneumatyczny odbywa się za pomocą silników pneumatycznych o ruchu posuwisto-zwrotnym ( siłowników) lub o ruchu wirującym.

W przemyśle, najczęściej wykorzystywane są układy napędowe mieszane pneumohydrauliczne tj takie, w których sprężone powietrze jest czynnikiem napędowym, natomiast olej jest czynnikiem pomocniczym umożliwiającym np. uzyskanie bezstopniowego nastawiania niewielkich prędkości ruchu tłoków lub też przenoszącym wysokie ciśnienie robocze.

1.1. Czym jest napęd pneumatyczny?

Zastosowanie sprężonego powietrza w urządzeniach pneumatycznych do napędu i sterowania mechanizmami maszyn i urządzeń określa się najczęściej dwoma pojęciami, a mianowicie:

napęd pneumatyczny,

sterowanie pneumatyczne.

Rozróżnienie tych dwóch pojęć wynika z faktu, iż czynnik roboczy w postaci sprężonego powietrza może pełnić zarówno funkcję nośnika energii, jak i nośnika informacji. Najczęściej mamy do czynienia z układami pneumatycznymi spełniającymi obydwie wymienione funkcje jednocześnie, chociaż spotyka się układy pneumatyczne tylko napędowe lub tylko sterujące. Problematyką tych układów zajmuje się wyodrębniona dziedzina wiedzy określana jako Napęd i sterowanie pneumatyczne.

Pojęcie napęd ma w technice dwa znaczenia. Pierwsze z nich określa rodzaj energii wyjściowej zamienianej na energię mechaniczną. Drugie odnosi się do zespołu elementów i części maszynowych, służących do przekazywania ruchu od silnika dowolnego typu do maszyny roboczej lub mechanizmu.

W ramach pierwszej grupy znaczeniowej można wyróżnić np. pojęcie napędu elektrycznego, napędu spalinowego czy napędu pneumatycznego. Ich istotą jest zamiana energii określonego rodzaju (elektrycznej, cieplnej, pneumatycznej) w silniku o odpowiedniej konstrukcji na energię ruchu obrotowego lub posuwistego.

Drugie znaczenie pojęcia napęd odnosi się do zespołu elementów i części maszynowych stanowiących pośrednie ogniwo między silnikiem dowolnego typu, a napędzanym mechanizmem. Pod takim znaczeniem tego pojęcia można wymienić przykładowo napęd: zębaty, śrubowy, cięgnowy, cierny. Co więc kryje się pod pojęciem napęd pneumatyczny?

Nazwa sugeruje, że istotą tego napędu jest czynnik roboczy w postaci sprężonego powietrza, spełniającego rolę nośnika energii pneumatycznej między źródłem tej energii, a jej odbiornikiem, w którym jest zamieniona ponownie na energię mechaniczną. Jest to więc napęd substancjonalny, podobnie jak napęd hydrauliczny. Oba rodzaje napędów należą do napędów płynowych.

1.4. Charakterystyka techniki napędu i sterowania pneumatycznego

Źródłem energii w układach pneumatycznych jest sprężone powietrze, które jest wytwarzane w sprężarkach stacjonarnych lub ruchomych. Napęd sprężarek jest realizowany silnikiem elektrycznym lub spalinowym. Możliwość przewodowego transportu powietrza jest ograniczona na ogół do około 1000 m ze względu na spadek ciśnienia. Istnieje natomiast możliwość łatwego magazynowania dużych ilości powietrza w zbiornikach stałych lub ruchomych. Uzyskiwana siła w elementach napędowych mieści się w zakresie do 30 kN, przy stosunkowo małym poborze mocy, gdyż stosowane ciśnienie powietrza zwykle nie przekracza 1,5 MPa. W układach pneumatycznych sterowalność siły można w łatwy sposób uzyskać przez sterowanie ciśnieniem, natomiast sterowanie prędkości przez dławienie strumienia sprężonego powietrza doprowadzanego lub odprowadzanego z odbiornika. Czynnik roboczy, jakim jest sprężone powietrze, jest praktycznie nieczuły na wahania temperatury otoczenia, samo zaś nie wpływa szkodliwie na otoczenie. Istotną zaletą napędu pneumatycznego jest również to, że może on być stosowany w pomieszczeniach, w których możliwy jest samozapłon. Pewną uciążliwością jest hałas powstający przy wypływie powietrza do otoczenia, lecz można go w znacznym stopniu wyeliminować stosując odpowiednie tłumiki.

---