Automatizacija-hidraulika, skripta

Panja!!!

Ova skripta je izraena radi lakeg nalaenja odgovora na pitanja. Nije odobren od strane predmetnog profesora, te Vas molimo nemojte ovu skriptu nositi na konsultacije ili na ispit. Skripta se moe koristiti samo u svrhe edukacije.

Za ta$nost ove skripte NS elektronika ne snosi nikakvu odgovornost.

Sva prava zadrana

Odgovori na ispitna pitanja iz Automatizacije procesa rada Hidraulika (nezvanina verzija) 1

Posetite www.ns-elektronika.com

1. Kako se dele hidrauliki sistemi

Hidrauliki sistemi se dele na: Otvorene (1) Zatvorene (2) Polu zatvorene (3)

2. Nacrtaj i objasni osnovnu konstrukciju otvorenog hidraulikog sistema

Sistem sa pumpom promenljivog kapaciteta i hidraulinim motorom konstantnog

protoka. Upravljanje tokom ulja se vri preko razvodnog ventila , a broj obrtaja motora je u f-ji polo*aja regulatora protoka pumpe. Za vreme pogona nema gubitka energije jer se sva koliina ulja potiskuje prema motoru.

3. Nacrtaj i objasni osnovnu konstrukciju poluzatvorenog hidraulikog sistema (slika 13.5a - OUH)

Osnovni smisao ovakve konstrukcije hidraulikog sistema je skra+enje vremena povratnog hoda klipa hidraulikog sistema. Tada se ulju koje pumpa potiskuje u klipnjainu komoru dodaje i ulje iz klipne komore, to se ini preko el. magnetnog razvodnika.

4. Nacrtaj i objasni konstrukciju zatvorenog hidraulikog

sistema (predavanje ili slika 13.44) Broj obrtaja motora je f-ja polo*aja regulatora pumpe. Postavljena su 2 ventila za ogranienje pritiska, jer su strane A i B naizmenino potisne i usisne. Ugra.en je i pomo+ni sistem za snabdevanje uljem ili sistem za ispiranje kako se jo naziva. On vri zamenu ulja u zatvorenom hidraulikom krugu u koliini od 10-15% od kapaciteta glavne pumpe.

5. Napii formule za proraun: snage pumpe, sile cilindra i momenta rotacije hidraulikog motora

Sila cilindra: ApF = , A-povrina klipnjae, p-pritisak Snaga pumpe: [ ]KWQPN

=600 , 1bar=10

5Pa, P-snaga, Q-protok, -koef.???

Moment rot. hidr. pumpe: 2dApM = , p - razlika pritisaka ulja na ulazu i izlazu

motora, A povrina klipa, d prenik kruga zupanika



6. Napii jednaine za proraun: brzine kretanja i vreme kretanja klipa hidraulikog cilindra kada su poznati protok (Q), povrina (A) i du-ina hoda (L) klipa.

- Brzina kretanja: AQvAvQ ==

- Vreme kretanja klipa: vLttvL ==

7. Objasni princip crtanja dijagrama: put - vreme, nacrtaj karakteristine primere.

Princip crtanja dijagrama put-vreme je slian kao kod dijagrama put-korak. Na Y osu se nanosi stanje elementa, klipa (uvueno 0 ili izvueno 1), a na X osu se nanosi vreme proporcionalno potrebnom vremenu za obavljanje odre.enog kretanja.

8. Nacrtaj i objasni nekoliko primera zaustavljanja klipa cilindra U odre.enom broju sluajeva dozvoljava se da klip do.e u krajnji levi ili krajnji desni polo*aj, ali je

e+i sluaj da se klip zaustavlja pre dolaska u jedan od krajnjih polo*aja. Reenje ovog problema je iskljuivo u f-ji zahteva maine.

Signal za iskljuenje el. magneta razvodnog ventila daje se runo preko tastera ugra.enog u upravljakompultu.

Du*ina radnog i povratnog hoda se definie polo*ajem graninih el. prekidaa E1 iE2 preko kojih se daje signal za iskljuivanje el. magneta razvodnog ventila.

Kada klip do.e u krajnji desni polo*aj, kosa ravan na klipnjai udara u toak regulacionog ventila, pase on postepeno zatvara a brzina kretanja klipa se smanjuje do 0.

9. Nacrtaj hidrauliki sistem sa dva cilindra u serijskoj vezi.

Zavisno od polo*aja razvodnih ventila mogu se obezbediti 4 pozicije:

- Oba klipa miruju, a sve ulje se preko jednog i drugog razvodnog ventila potiskuje u rezervoar

- Kre+e se samo klip hidraulikog cilindra 1, u njega se ulje potiskuje preko razvodnog ventila 2, a ulje iz klipne ili klipnjaine strane potiskuje preko razvodnog ventila 4 u rezervoar.

- Kre+e se samo klip hidraulikog cilindra 3, u njega se ulje potiskuje preko razvodnog ventila 2, pravcem P-R, i razvodnog ventila 4, odgovaraju+im pravcem.

- Oba klipa se kre+u paralelno, ulje se potiskuje prvo preko razvodnog ventila 2 u klipnu stranu hidraulinog cilindra 1, a iz klipnjaine strane ulje se potiskuje preko razvodnog ventila 2 i 4, prema odgovaraju+oj strani hidraulinog cilindra.



10. Nacrtaj hidrauliki sistem sa dva cilindra u paralelnoj vezi sa pojedinanim upravljanjem. Svaki ugra.eni cilindar mo*e se staviti u funkciju, neovisno od drugog, ali i istovremeno, pa se oni tada nalaze u paralelnoj vezi sa pojedinanim upravljanjem.

11. Nacrtaj hidrauliki sistem sa dva cilindra u paralelnoj vezi sa zajednikim upravljanjem. Dovod ulja u klipnu i klipnjainu stranu se vri preko jednog razvodnog ventila. Ovakvo reenje se vri kada su gabariti hidraulikog cilindra mali i ukoliko brzine kretanja nisu velike. Osnovni problem kod ovakvog reenja je dimenzionisanje razvodnog ventila, zato to kroz njega prolazi celokupna koliina ulja, pa se kod ovakvih reenja koriste hidrauliki cilindri sa hidraulikim upravljanim razvodnim ventilima.

12. Nacrtaj hidrauliki sistem sa dva cilindra u

redoslednoj vezi. Kada se pod naponom nalazi elektromagnet razvodnog ventila

4, obavlja se radni hod, prvo hidraulikog cilindra 1, a kada se aktivira redosledni ventil 2, onda i hidraulikog cilindra 3. Povratni hod oba klipa se vri istovremeno.

13. Objasni funkciju mehanikog regulatora.

Prikazana je konstrukcija ku+ita i statora pumpe sa mehanikim regulatorom. Kod nje se veliina e menja pomeranjem statora pomo+i navojnog vretena. Ova konstrukcija pumpe ima mogu+nost promene usisne i potisne grane.

14. Objasni funkciju regulatora pritiska (slika 13.17 i 19)

Regulatori pritiska imaju zadatak da nakon

postizanja odgovaraju+eg pritiska u potisnom vodu, dovedu radne elemente pumpe u polo*aj koji obezbe.uje da kapacitet pumpe jednaka 0. Takvo stanje se posti*e bez zaustavljanja rotiraju+ih elemenata. Pumpa sa regulatorom pritiska u osnovnoj realizaciji ima samo 2 polo*aja, kod kojih je kapacitet ili max. ili 0.



- Cilindar (1) za upravljanje polo*ajem radnih elemenata pumpe (2) je povezan sa vodom za pritisak preko redoslednog ventila (3). Vod koji me.usobno ve*e cilindar i redosledni ventil spojen je i sa rezervoarom preko mlaznice (4). Ako je veliina pritiska u vodu manja od veliine pritiska koji je podeen na redoslednom ventilu, prekinuta je veza sa vodom pa sila opruge dovodi klip cilindra (1) u krajnji desni polo*aj. U ovom sluaju kapacitet pumpe je max. Ako P poraste iznad podeene vrednosti, redosledni ventil se otvara, i ulje se iz voda pod pritiskom dovodi u klipnu komoru upravljakog cilindra. Hidraulina sila na klipu je ve+a od sile opruge pa se klip pomera ulevo. Radni elementi su u zavisnosti od vrste pumpe povezani sa klipnjaom upravljakog cilindra, pa se pumpa dovodi u radno podruje gde je Q=0. Podeavanje se vri promenom veliine sile na opruzi na redoslednom ventilu.

15. Objasni funkciju regulatora pritiska (slika 13.20) Klipna komora regulatora je povezana sa pritisnim vodom, pa na klip deluju dve sile: sila opruge i hidraulina sila. U podruju pritiska od p0 do p1 sila opruge je ve+aod hidrauline sile, mehanizam regulatora je u krajnjem desnom polo*aju, kapacitet je max. Nakon postizanja pritiska p1, snaga pumpe ima najve+u dozvoljenu vrednost, sila opruge postaje manja od hidrauline sile (sile pritiska). Klip se pomera ulevo sve dok se sila opruge i hidraulina

sila ne izjednae, pa se kapacitet pumpe za vreme kretanja cilindra ulevo smanjuje. Zavisnost kapaciteta od pritiska je dat pravom linijom koja je prikazana sa p-Q. Nakon to se postigne pritisak pmax regulator do.e u krajnji levi polo*aj, pa se dosti*e najni*a vrednost kapaciteta pumpe.

16. Objasni funkciju regulatora konstantnog kapaciteta (slika 13.22 i 23) Pri nekom broju obrtaja pogonskog vratila, pumpa

(1) potiskuje koliinu ulja jednaku Q. Zavisno od suprotstavljaju+ih otpora u hidraulinom sistemu vlada pritisak P. Radni elementi pumpe, od kojih zavisi kapacitet pumpe dovedeni su u polo*aj koji odgovara vrednosti kapaciteta pumpe Q. Na glavnom pritisnom vodu postavljen je priguni ventil (6), podeen tako da ispred njega vlada pritisak P1, a posle njega P2 tako da je == 21 PPP od 6-8 bara. Na stator pumpe deluje sa leve strane sila opruge Fo i hidraulina sila F1, a sa desne hidraulina sila F2. Kako je Fo+F1>F2, stator je

pomeren u desnu stranu, za odre.enu veliinu koja je funkcija me.usobnog odnosa veliina sila. Razvodni ventil se nalazi u nacrtanom polo*aju, jer su sila pritiska Fh2 i sila opruge Fo, koje deluju sa leve strane ve+e od sile pritiska Fh1 sa desne strane. U toku rada pumpe mogu nastati dva sluaja:

Ako se pove+a broj obrtaja, pove+ava se i kapacitet pumpe, pa +e trenutno porasti vrednost pritiska P1. Ako sila Fh1 postane ve+a od Fh2+ Fo, klip razvodnog ventila +e se pomeriti u desni polo*aj. Dolazi do rastere+enja cilindra 5, pa F2 pomera klip regulatora ulevo, to dovodi do smanjenja e i Q. Ako se smanji broj obrtaja do+i +e do pada pritiska P1, pa +e razvodni ventil 3 ponovo do+i u polo*aj kao na slici. Slino +e se desiti ako opadne P2. U tom sluaju +e P1 dovesti klip ventila u desni polo*aj pa +e opet do+i do pomeranja hidraulinog regulatora ulevo.



17. Objasni funkciju regulatora pritiska (slika 13.27) Imamo 3 karakteristina polo*aja upravljakog kruga (razvodnog ventila), kod kojih se obezbe.uje

kapacitet glavne pumpe (1), Q1, Q2 i Q3. Upravljako ulje konstantnog pritiska obezbe.uje pumpa (8), a ulje za regulaciju pritiskom pumpa (3).

Razliiti nivoi pritiska koji regulator pumpe (2) daje, obezbe.uje se polo*ajem razvodnog ventila (5). Kada je ona u neutralnom polo*aju, nivo pritiska P1 se obezbe.uje preko ventila (4). Ako je pod naponom elektromagnet a, obezbe.uje se nivo upravljakog pritiska P2. Ako je pod naponom b, obezbe.uje se nivo upravljakog pritiska P3. Kako je u dva poslednja sluaja ventil za ogranienje pritiska (4) u istom krugu pritisaka, jednom sa ventilom (6), a drugi put sa (7), jasno je da njegov nivo podeenog pritiska mora biti ve+i od P2 i P3.

18. Nacrtaj i objasni hidrauliki sistem sa ventilom za ogranienje pritiska

Pritisak u hidr. sistemu definie veliinu aktivne sile na klipu hidr. cilindra i vrednost momenta na izlaznom vratilu hidr. rotacionog motora. Veliina pritiska je definisana prvenstveno veliinom suprotstavljaju+ih otpora, a zavisna je i od konstrukcije i stepena podeavanja ventila pritiska. Na slici je prikazan hidr. sistem sa ugra.enim ventilom za ogranienje pritiska (1) i sigurnosni ventil (2), koji ima zadatak da u sluaju preoptere+enja rastereti sistem. Na ventilu za ogranienje pritiska (1) se podesi radni pritisak. Pumpa di*epritisak u radnom vodu, se dok se ne postigne podeeni pritisak na ventilu (1). Ventil pone da isputa ulje u rezervoar, i time odr*ava stalni pritisak u radnom

vodu.

19. Nacrtaj i objasni hidrauliki sistem sa regulatorom pritiska Sila na klipu cilindra C1 je proporcionalan pritisku P1, a na klipu C2

pritisku P2. Kada se na regulatoru pritiska postigne pritisak ve+i od P2 on se zatvara tako da u podruju sistema od njega do hidraulinog cilindra C2vlada pritisak P2.

20. Nacrtaj i objasni hidrauliki sistem sa redoslednim ventilom Radni hod klipa hidraulinog cilindra

ostvaruje se kod ukljuenog el. magneta (a), razvodnog ventila (3), kada klip do.e u krajnji desni polo*aj, pritisak u vodu poraste i kada dostigne odgovaraju+u vrednost otvara redosledni ventil (2). Vra+anje klipova u poetni polo*aj mo*e biti istovremeno ili posebno.

Cilindar (1) se vra+a kada je b=1. Cilindar (5) se vra+a kada je c=1. Za vreme povratnog hoda (2) je u zatvorenom

polo*aju.



21. Nacrtaj hidrauliki sistem sa jednim cilindrom koji se kre3e sa dve brzine - regulacija preko ventila protoka

22. Nacrtaj hidrauliki sistem sa jednim cilindrom koji se kre3e sa dve brzine - regulacija kombinacijom rada dve pumpe

Za vreme kretanja od A do B, potiskuje se ulje iz obe pumpe. Kada se dostigne vrednost pritiska P, otvara se redosledni iskljuni ventil (3). Sada se ulje iz pumpe (2) potiskuje u rezervoar. U povratnom hodu potiskuje se ulje iz obe pumpe.

23. Nacrtaj hidrauliki sistem sa jednim cilindrom koji se kre3e sa dve brzine - regulacija protokom pumpe - hidrauliki regulator



24. Objasni sistem otvorenog i zatvorenog kruga upravljanja (bez i sa povratnom spregom), slika 12.1 i 12.2.

Otvoren sistem upravljanja:Sistem se sastoji od tri funkcionalne grupe: elektrinogupravljanja, hidraulinog sistema i dela maine koji se pogoni hidraulinim sistemom. Dovedena struja se pretvara u izlazni signal, koji se dovodi do magneta ventila, a ovaj putem hidraulinog transformatora (cilindar, motor) predaje energiju maini. Kod ovog upravljanja nema povratne sprege za korekciju obavljene f-je u

odnosu na zadanu vrednost. Zatvoreni sistem upravljanjaUkoliko je neophodno izvriti korekciju obavljene radnje izvodi se zatvoreni SAU, kod kojih se meri obavljena funkcija. Izmereni signal se dovodi do korekcionog organa, koji menja impuls prema pojaavau, veliinom koja je dovoljna da se kod izvrnog organa obavi odgovaraju+a korekcija.

25. Koji je princip konstrukcije servoventila (slika 11.2 i 11.3). Izme.u mlaznica se postavi ploica, na istim

rastojanjima. Ako je odstojanje izme.u mlaznice i ploice, sa jedne i sa druge strane jednako, otpor isticanju je tako.e jednak sa obe strane. U takvim uslovima isticanje ulja sa obe strane +ebiti jednako. Me.utim ukoliko se ploica pomeri u levu ili desnu stranu, menja se odnos isticanju ulja. Servo ventili su izvedeni sa nultim preklapanjem.

Pomeranje klipa hidraulinog cilindra (8) udesno

ili ulevo vri se proputanjem ulja pod pritiskom od pumpe (7), preko servorazvodnika (5). Pomeranje klipa (6) servorazvodnika u levu ili desnu stranu vri se dovo.enjem ulja sa razliitim pritiscima u upravljakekomore razvodnika (5). Ako je odbojna ploica (4) u srednjem polo*aju koliina ulja koja istie kroz obe mlaznice (2) je jednaka, pa je i pritisak u upravljakim vodovima isti, tj. klip je u neutralnom srednjem polo*aju. Ako se ploica dovede u ( )+ pove+a se otpor isticanja kroz mlaznicu (2.2), zbog toga raste pritisak u upravljakom vodu X1, a opada u X2. Otpor isticanja se smanjuje u mlaznici (2.1) pa se klip (6) pomera udesno. U zavisnosti od veliine pomeranja ploice, raste ili opada P u upravljakim vodovima. Pomeranje se vri pomo+u torg motora.



26. Objasni funkciju servoventila sa mehanikom povratnom spregom.

Osnovni princip delovanja servorazvodnika je opisan u 25. pitanju. Razlika je da je odbojna ploica (6) produ*ena sa tv. mehanikomoprugom (3). Njen zadatak je da vri korekciju pomeranja klipa. Prvo se pomera odbojna ploica (6) iz srednjeg polo*aja i dostignuti se meri u odnosu na polo*aj mlaznice. Razlika pritiska deluje na eone povrine klipa (5) i on se pomera ulevo ili udesno. Promena polo*aja klipa (5) izaziva savijanje povratne opruge (3). Ona nastoji da povue odbojnu ploicu nazad u srednji polo*aj sve dok se momenti koje obrazuju kvota magneta sa jedne i povratna opruga sa druge strane, ne izjednae. Iz datog preseka se vidi da se upravljako ulje odvodi od prikljuka P (interno hidraulino upravljanje), te da se ono pre dovoda do mlaznice (2) filtrira u filtru (8).

27. ta su to proporcionalni ventili i kako se vri upravljanjem polo-aja magneta (slika 10.2 i 10.3). Proporcionalna hidraulika je u principu tehniki slo*enije reenje od klasine hidraulike, postavlja vii

stepen zahteva u ogledu isto+e ulja i investiciono je skuplja u izvedbi, pa se koristi samo na pogonima ije slo*ene zahteve mo*e bolje i efikasnije da ispuni od klasine hidraulike. Tehnike prednosti proporcionalne hidraulike su:

- polo*aj ventila, pritisak i protok mogu se potpuno kontrolisati i menjati u toku rada hidr. sistema - sa proporcionalnim ventilima mogu se ostvariti br*a i tanija kretanja uz istovremeno

poboljanje karakteristike upravljanja. - zahvaljuju+i kontrolisanim i laganim prelazima iz jednog u drugi polo*aj znaajno se smanjuju

vrni pritisci - jednom proporcionalnom komponentom se esto zamenjuje nekoliko klasinih komponenti - nain zadavanja el. signala za definisanje smera, protok i pritiska je takav da stvara mogu+nost

postavljanja komponenti direktno na potroaa, pa se znaajno poboljavaju dinamikekarakteristike potroaa.

Proporcionalni magneti obezbe.uju silu i hod klipa u odnosu na jainu ulaznog el. signala. Spadaju u grupu jednosmernih magneta i dele se na:

- magneti sa regulisanom silom - magneti sa regulisanom du*inom hoda

Magneti sa regulisanom silom vre regulaciju sile magneta proporcionalno jaini struje (I). U el. krugu postavljena je povratna sprega, tako da je i kod promene otpora kretanja sila magneta konstantna veliina. Iz dijagrama sa slike se vidi da je sila konstantna u relativno malom podruju



du*ine hoda od oko 1.5 mm. Kako je osnovna namena ovog magneta obezbe.enje konstantne sile sledi zakljuak da je du*ina hoda kotve, a to znai i klipa ventila mala, oko 1.5 mm.

Magneti sa regulisanim hodomobezbe.uju dr*anje kotve i klipa ventila u definisanom polo*aju, nezavisno od promene sile otpora. Du*ina hoda kotve magneta, odnosno klipa ventila se kre+e do 5 mm. Polo*aj 0 na dijagramu odgovara potpuno izvuenoj kotvi. Kako je ovim magnetom neophodno obezbediti definisanu veliinu hoda, na magnetu

je ugra.en dava hoda koji meri i signalizira regulacionom pojaavau polo*aj kotve magneta. U odnosu greku (zadana-merena) promenom jaine struje se vri korekcija sile magneta.

28. Objasni funkciju proporcionalnog razvodnog ventila. Prikazani razvojni ventil je tropolo*ajni.

Klip (2) se u neutralni polo*aj dovodi delovanjem sile leve i desne opruge, a u krajnji levi ili desni polo*aj, kao i bilo koji me.upolo*aj izme.u neutralnog i krajnjih, klip ventila se dovodi delovanjem sile proporcionalnog levog ili desnog el. magneta (3). Ugra.en je i dava polo*aja (4) na jednom magnetu, koja daje polo*aj u oba pravca

kretanja. Na proirenim delovima klipa proporcionalnog ventila urezani su tzv. lastini repovi, pa je protok iz jedne u drugu komoru uvek preko trouglastog slobodnog preseka. Takav oblik slobodne povrine stvara uslove za regulaciju protoka ulja kroz ventil. To znai da ventil osim funkcije razvo.enja, obavlja funkcije prigunog ventila i regulatora protoka. Stepen priguenja pritiska i protoka kroz razvodnik zavisi od polo*aja klipa (4).

Na slici je prikazana ema hidr. sistema sa ugra.enim proporcionalnim razvodnikom. Dizanje klipa se vri kod ukljuenog proporcionalnog magneta (a), a sputanje kod proporcionalnog magneta (b). Polo*aj magneta i klipa ventila se definiu jainom struje kroz el. magnet. Razliitim du*inama hoda klipa u ventilu odgovaraju razliite povrine protoka u ventilu, pa +e se po istom zakonitosti menjati protok ulja prema cilindru. Manjem hodu klipa proporcionalnog ventila odgovara manji protok kroz ventil i ve+a redukcija pritiska. Ugra.eni redosledni ventil ima zadatak da stvori pretpritisak u sistemu za vreme sputanja klipa.



29. Objasni funkciju proporcionalnog ventila za ogranienje pritiska.

Proporcionalni ventil za ogranienje pritiska je izveden na principu konstrukcije klasinog ventila sa seditem. Razlikuju se po tome to umesto toki+a ili viljka za definisanje sile opruge za regulaciju pritiska otvaranja ventila, postavljen proporcionalni magnet.

Zadavanjem vrednosti jaine struje preko pojaivaa, magnet obavlja hod koji je proporcionalan toj jaini struje. On pomera tanjir opruge (3), sabija

oprugu (4) i silom odre.ene veliine pomera konusni klip (5) prema seditu. Sila je konstantna, a njoj se suprotstavlja sa suprotne strane sila pritiska. Pomeranje konusnog klipa se vri oprugom, dakle indirektno, bez kontakta sa proporcionalnim magnetom, to omogu+ava lagani hod klipa. Da bi se izbegle netanosti u postizanju zadanog stanja, postavljen je dava polo*aja (2) koji prati hod magneta i opruge i preko regulacionog kola pozicije koriguje nastala odstupanja od zadane vrednosti. U ventilu je postavljena i opruga (6), koja ima zadatak da u sluaju prekida el. kabla ili gubitka struje iz bilo kog razloga, dovede ventil u polo*aj regulacije najni*eg radnog pritiska.

Documents

Automatizacija-hidraulika, skripta