SZKOŁA ASPIRANTÓW

PAŃSTWOWEJ STRAŻY POŻARNEJ

Oś. Zgody 18

31-951 Kraków

P r a c a z a l i c z e n i o w a

Przedmiot: TAKTYKA DZIAŁAŃ RATOWNICZYCH

Temat:

Hydrauliczne narzędzia ratownicze

- rozwiązania konstrukcyjne

i charakterystyki techniczne.

Wykonał:

Str. kdt. Marek Stępora

Nie wszyscy zapewne wiedzą o tym, że stosowane powszechnie na całym świecie w działaniach ratowniczych straż pożarnych, policji i innych służb, hydrauliczne narzędzia ratownicze zostały wynalezione w 1972 roku.

Wynalazku tego dokonał Amerykanin o nazwisku Hurst, który będą świadkiem wypadku samochodowego, nie mógł udzielić pomocy ofierze uwięzionej we wnętrzu wraku. Wynalazek ten został opatentowany, bardzo szybko rozpowszechnił się i dziś znanych jest kilkanaście firm produkujących tego typu urządzenia.

Rozwiązania konstrukcyjne narzędzi hydraulicznych.

Narzędzia hydrauliczne są to urządzenia pracujące najczęściej w zestawach. W załączniku nr 1 przedstawione zostały rozmaite elementy tworzące taki zestaw.

W górnej części rysunku widzimy pompy hydrauliczne z różnym rodzajem napędu: spalinowym, elektrycznym i ręcznym ( spotykane są również pompy z napędem nożnym). Pompy połączone są z urządzeniami wykonawczymi za pomocą węży wysokociśnieniowych zaopatrzonych w specjalne szybkozłączne końcówki.

Najczęściej węże nawinięte są na zwijadła szpulowe. Na takim zwijadle mieści się najczęściej 20 metrowy odcinek pary węży. Urządzenia wykonawcze to: rozpieracze, nożyce, narzędzia typu ,,kombi” - łączące w sobie funkcję rozpieracza i nożyc, cylindry rozpierające. Do urządzeń pomocniczych zaliczyć można urządzenia do wyważania drzwi, do cięcia i zaciskania rur, zestawy łańcuchów wraz z odpowiednimi końcówkami umożliwiającymi łączenie z narzędziami.

Do uzyskiwania odpowiednich sił umożliwiających rozpieranie lub cięcie narzędziami hydraulicznymi, wykorzystywana jest energia oleju hydraulicznego, poddawanego pod dużym ciśnieniem. Wartość tego ciśnienia jest najczęściej zawarta pomiędzy 350 a 730 bar.

W załączniku nr 2 przedstawiony został przykładowy schemat pracy pompy z napędem mechanicyzm. W pompie tego typu, napędzany silnikiem mimośród, powoduje ruchy tłoczków, które podnoszą ciśnienie oleju. Zawory sprężynowe sterują obiegiem oleju i zapewniają utrzymywanie żądanego ciśnienia. Zawory te powodują również jałowy bieg oleju w przypadku kiedy dane narzędzie nie pracuje, w tym momencie realizowany jest powrót oleju do zbiornika.

Załącznik nr 3 przedstawia przekrój podłużny rozpieracza. Przepływem oleju sterują zawory widoczne w dolnej części rysunku, olej pod ciśnieniem dostaje się zamiennie pod dolną część tłoka lub pod górną powodując jego ruchy. Ruch tłoka przekazywany jest do ramion narzędzia za pomocą przekładni zębatkowej.

Podobnie nawiązywany jest system pracy nożyc (załącznik nr 4). W tym jednak wypadku ruchy tłoka przekazywane są do ostrzy nożyc za pomocą mechanizmu dźwigniowego.

Taka sama jest również zasada działania cylindrów rozpierających.

Opisywane powyżej urządzenia hydrauliczne są powszechnie znane, wypada więc poświęcić trochę miejsca urządzeniom nietypowym rzadziej spotykanym.

W załączniku nr 5 przedstawione zostało urządzenie ,,kombi”. Urządzenie to napędzane jest silnikiem spalinowym widocznym w prawej części rysunku. Silnik ten napędza pompę hydrauliczną umieszczoną w korpusie urządzenia a pompa z kolei podaje olej o wysokim ciśnieniu do cylindra roboczego i poprzez ruchy tłoka realizowane są przesunięcia ramion. Głowica zaznaczona na rysunku prostokątem jest rozłączna w stosunku do korpusu narzędzia, na jej miejsce może być montowany inny typ głowicy np. głowica z nożycami lub z rozpieraczem.

Załącznik nr 6 przedstawia kolejne rozwiązanie rozpieracza, w tym wypadku jest to urządzenie napędzane energią elektryczną pobieraną z umieszczonego w torbie akumulatora. W korpusie tego urządzenia znajduje się silnik elektryczny, który napędza pompę hydrauliczną, i dalej zasada pracy jest analogiczna jak w przypadku urządzeń wyżej omówionych.

Istnieją również rozwiązania konstrukcyjne urządzeń hydraulicznych których cechą charakterystyczną jest realizacja ruchów powrotnych końcówek roboczych za pomocą sprężyny, tak więc cylinder roboczy z tłokiem jest jednostronnego działania.

Trudno jednoznacznie podsumować wady i zalety tego typu urządzeń, po prostu mogą być one w niektórych sytuacjach bardziej lub mniej przydatne.

Należy zaznaczyć, że konstrukcje narzędzi hydraulicznych odznaczają się dużą trwałością; prowadzone przez producentów i ośrodki naukowe próby potwierdzają tę teorię. Na specjalnych stanowiskach realizowanych jest na przykład kilka tysięcy cykli pracy danego urządzenia przy symulowanym pełnym obciążeniu. Takie badanie pozwala na określenie zastosowanych w konstrukcjach materiałów a przede wszystkim elementów uszczelniających.

Korpusy narzędzi jak również ramiona robocze rozpieraczy wykonywane są z wysokiej jakości stopów aluminiowych lub stali. Końcówki robocze rozpieraczy oraz ostrza nożyc są stalowe, odpowiednio obrabiane i utwardzane.

Stosowane w narzędziach oleje hydrauliczne odznaczają się najczęściej: dużą odpornością na działanie wysokich temperatur, nietoksycznością, długim okresem użytkowania i nie niszczą lakierów. Niestety niejednokrotnie nie dozwolona jest zmiana oleju na olej stosowany przez jednego producenta narzędzi.

W różnych krajach istnieją rozmaite zasady pracy narzędziami.

W niektórych niedozwolona jest praca dwoma narzędziami jednocześnie. Wynika to z niemożliwości zachowania odpowiednich warunków bezpieczeństwa przez pracujących obok siebie ratowników. Dlatego też rozdzielacze oleju w urządzeniach posiadają odpowiednią konstrukcję.

Charakterystyki techniczne narzędzi hydraulicznych.

Dla poszczególnych rodzajów narzędzi hydraulicznych sporządzane są charakterystyki techniczne. Są to wykresy obrazujące przebieg wartości siły w funkcji rozwarcia ramion rozpieraczy lub nożyc.

W załączniku 7 zaprezentowane zostały przykładowe charakterystyki dla dwóch rodzajów rozpieraczy. Jak widać z ,,7a” / rozpieracz o lepszych parametrach technicznych /, wartości sił F1 do F4, wraz z punktami przyłożenia, przedstawiono schematycznie za pomocą wektorów. Wartości sił są najmniejsze na końcach ramion.

W ,,7b” widoczne są dwa wykresy zmian sił w funkcji rozwarcia ramion narzędzi podczas rozpierania i ściskania. Jak widać wartości sił podczas rozpierania są zawsze większe ze względu na większą powierzchnię tłoka w dolnej części urządzenia / patrz załącznik 1/.

Jednocześnie można zaobserwować narastającą wartość sił wraz ze wzrostem szerokości rozpierania. Największe siły występują przy największym rozwarciu ramion rozpieracza. Podobnie wyglądają charakterystyki dla innego typu rozpieracza przedstawione w ,,7 c, d”.

Najkorzystniej jest jeśli charakterystyki są płaskie. Jest to jednak trudne do osiągnięcia ze względu na zastosowany przez producentów układ przeniesienia sił od cylindra roboczego do ramion. Przeniesienie to jest realizowane najczęściej za pomocą dzwigni lub zębatek.

W załączniku 8 przedstawione są charakterystyki techniczne nożyc. Rozkłady sił przebiegają podobnie jak w przypadku rozpieraczy i nie wymagają dodatkowych wyjaśnień.

Na zakończenie opracowane podobnie zostało zestawienie danych technicznych kilku wybranych urządzeń hydraulicznych / załącznik

9 /. Dane te zostały podane przez producentów wyrobów. Może się zdarzyć, że producenci podają wartości sił występujące w różnych miejscach ramion lub ostrzy narzędzi, dlatego więc przedstawione dane mogą nie mieć jednego punktu odniesienia.

Mam nadzieję, że omówienie tych kilku problemów w poniższym referacie, umożliwi Państwu optymalną eksploatację hydraulicznych narzędzi ratowniczych.

---