Wstęp teoretyczny

Układy napędowe dla ruchu prostoliniowego występują prawie w każdej obrabiarce mogą być realizowane w sposób mechaniczny bądź hydrauliczny.

Ze względu na szereg zalet układów hydraulicznych, takich jak: płynność ruchu, odporność na przeciążenie itp. często realizacja ruchu prostoliniowego odbywa się za pomocą silnika hydraulicznego liniowego, zwanego powszechnie siłownikiem.

Spośród bardzo wielu odmian konstrukcyjnych siłowników można wyróżnić dwie zasadnicze grupy, a to z tłoczyskiem dwustronnym i tłoczyskiem jednostronnym.

Silnik z tłoczyskiem jednostronnym

W siłownikach z tłoczyskiem dwustronnym prędkość w obu kierunkach przy dawkowaniu tej samej ilości oleju są jednakowe.

Warunki pracy w siłowniku z tłoczyskiem jednostronnym w obu kierunkach ruchu tłoka są różne. Wynika to z różnicy czynnych powierzchni tłoka A>A1

Opis układu pomiarowego

Średnica tłoka - 50 mm

Średnica tłoczyska - 16 mm

Przedstawione schematycznie na rysunku stanowisko laboratoryjne służy do badania układu dla ruchu prostoliniowego, którego głównym elementem jest silnik z tłoczyskiem jednostronnym 1.

Przestrzenie siłwnika są zasilane olejem z zasilacza hydraulicznego 6.

W zasilaczu hydraulicznym znajduje się zbiornik 7, z którego olej podawany jest do układu za pomocą pompy o stałej wydajności 8. Za pompą przed filtrem 10 jest włączony w układ zawór przelewowy 9.

Podawany z zasilacza olej przepływa przez regulator przepływu 11 typu 2FRM10, a następnie poprzez elektromagnetyczny zawór odcinający typu EZO-10 dostaje się do czujnika przepływu 13 typu PMB-300, współpracującego z miernikiem przepływu 18

Kierowanie strumienia oleju z zasilacza do odpowiedniej komory siłownika 1, dokonywane jest elektromagnetycznym rozdzielaczem 14 typu 4WE6D.

Równolegle z zaworem przelewowym 15 włączono elektromagnetyczny zawór odcinający 16 typu EZO-10, pozwalający zwolnić tłokod dodatkowego obciążenia wywołanego zaworem przelewowym 15.

Układ zasilania zabezpieczono dodatkowo przed przeciążeniem zaworem przelewowym 17 typu DBD56.

Manometr 22 służy do pomiaru ciśnienia p1 oleju na wyjściu z zasilacza hydraulicznego 6.

Manometry 23 i 24 mierzą ciśnienie p2 i p3 odpowiednio w lewej i w prawej komorze

Omawiane stanowisko laboratoryjne służy między innymi do określenia sprawności siłownika hydraulicznego dla ruch prostoliniowego. Sprawność tą zdefiniowano stosunkiem mocy użytecznej na tłoku badanego siłownika do mocy doprowadzonej z czynnikiem roboczym do siłownika.

Powyższe moce można wyrazić następująco:

gdzie:

F [N] - siła rzeczywista ,

v_rz [m/s] - rzeczywista prędkość tłoka ,

Q i Q' [m³/s] - odpowiednie natężenie oleju doprowadzanego i wytłaczanego z siłownika,

p₂ i p₃ [ pa] - ciśnienia po stronie spływowej i tłoczącej siłownika .

Prędkość rzeczywistą tłoka można wyrazić:

gdzie: l-skok siłownika a t-czas

oraz

A,A1- odpowiednie powierzchnie tłoka

Stosunek oznacza sprawność wolumetryczą siłownika

Sprawność całkowitą wyznacza się ze wzoru

Obliczenia

Uzyskane podczas przeprowadzonego ćwiczenia wyniki zamieściliśmy w tabeli

Lp	Przepływ Q [m3/s]	Ciśnienie P2[Pa]	Ciśnienie p3[Pa]	Skok tłoczyska[m]	Czas [s]	Odpływ	Ruch tłoczyska
1	4,78*	350000	700000	0,2	11,5	włączony	W lewo
2	4,88*	350000	650000	0,2	11,2
3	2,06*	150000	350000	0,2	23,5
4	2,05*	350000	550000	0,2	24			wyłączony
5	3,78*	550000	800000	0,2	14
6	4,01*	550000	850000	0,2	13,6

Lp 3,6- regulowany przepływ

Wykorzystując przedstawione wzory w sprawozdaniu oraz wyniki pomiarów otrzymujemy odpowiednio dla Lp1.

Lp
1	0,017	3,332*	11,66*	33,46*	0,34	0,69	0,31
2	0,017	3,332*	11,66*	31,72*	0,36	0,68	0,33
3	0,00851	1,66*	2,4*	7,21*	0,33	0,80	0,31
4	0,00833	1,63*	5,7*	11,27*	0,5	0,79	0,44
5	0,014	2,8*	15,4*	30,24*	0,50	0,72	0,44
6	0,014	2,8*	15,4*	34,08*	0,45	0,68	0,39

Wnioski

Podczas swobodnego odpływu oleju z siłownika do zbiornika przez zawór odcinający ciśnienie po stronie tłoczącej było mniejsze od ciśnienia przy wypływie oleju ze siłownika w przypadku włączonego odpływu.

Regulując natężeniem przepływu oleju doprowadzonego do siłownika uzyskaliśmy różne prędkości rzeczywiste.

Podczas zwiększenia natężenia przepływu w badanym układzie sprawność wolumentryczna (objętościowa) maleje, a przyczyną tego może być niedostateczna szczelność pomiędzy tłokiem a cylindrem siłownika hydraulicznego.

---