OPSTA HIDRAULIKA

1

HIDRAULIČKE PUMPE I MOTORI• Pod ovim pojmom podrazumevamo komponente ili uređaje koji pretvaraju

mehanički rad u hidrostatičku energiju (pumpe) i obratno, koje pretvarajuhidrostatičku energiju u mehanički rad (motori).

• Prema načinu formiranja radne zapremine hidraulične mašine (pumpe i motori) se mogu podeliti kao što je to prikazano na slici.

Podela zapreminskih pumpi - nastavak

2

Načini promene radne zapremine i veličine koje je određuju kod osnovnih tipova hidrauličnih uređaja

prikazani su na slici.

Osnovni parametri rada hidrauličnihkomponenata

• specifični protok (min, maks.),• Pritisak (nom., maks.),• broj obrataja (min., maks.),• ukupni stepen korisnosti (definisan kao proizvod

zapreminskog i mehaničkog stepena iskorišćenja)

Zapreminski gubici se javljaju usled curenjaizmeđu prostora koji se nalazi pod različitim pritiscima i zbog nepotpunog popunjavanja radnezapremine usled povećanja hidrauličkih otporaizazvanih velikom brzinom kretanja rotora mašine.

3

Zupčaste pumpe sa spoljašnjim ozubljenjem

Zbog jednostavnosti konstrukcije (slika 3), niske cene i dobrog radnog veka uvek se ugradjuju u hidraulični sistem kada je to moguće.

Pri rotacionom (obrtnom) kretanju zupčastog para 1-2, od kojih je jedan pogonski (povezan sa elektro-motorom) a drugi gonjeni, transporuje

se radni fluid u međuzubljima ovih zupčanika ograničenim kućištem .

Zupčaste pumpe sa spoljašnjim ozubljenjem• Geometrijska zapremina pumpe imajući u vidu sliku 2. je:

• gde je:

• b (cm) – širina radne zapremine (zupčanika).• Teorijski zapreminski protok pumpe sa dva zupčanika može se sračunati

preko obrasca:

• gde su:

• d0(cm) – prečnik podeonog kruga pogonskog zupčanika

• m (-) – modul zupčanika• n (o/min) – br. obrtaja pogonskog zupčanika

• Stvarni protok (kapacitet pumpe ) dobija se množenjem teorijskog sazapreminskim stepenom iskorišćenja (obično između 0,75÷0,98). Ukupnistepen iskorišćenja, u zavisnosti od veličine pumpe obično ne prelazi 0,9.

rbhV 22 ××=

min)/(102 360 cmnmdQT

-××××= p

4

Zupčaste pumpe

• Snaga pumpe se izračunava na osnovu sledećeg obrsca:

Radni pritisak u u opseguopsegu odod 5 do 210 bar5 do 210 bar . . Kod korišćenja ovih pumpi za potiskivanje ulja za podmazivanje,njihov br. obrtaja obično ne sme da padne ispod 600 o/min. Za pritiskeizmeđu 50 i 120 bar, i za protoke između 10 i 80 l/min, primenjuju se brojevi obrtaja do 1500 o/min, a za visoke pritiske i male protoke, mogu dostići vrednost i od 3000 o/min.

[ ]WQpN =gde je: p – pritisak (Pa), Q – protok (m3/s)

ili[ ]kW

QpN

ukh600=

gde je: p – pritisak (bar), Q – protok (l/min), huk = hv hhidmeh - ukupni stepen korisnog dejstva

Zupčaste pumpe sa unutrašnjim ozubljenjem

Zona potisa

Zona usisa

Razdelni element

(polumesec)

5

Zupčaste pumpe sa unutrašnjim ozubljenjem

Zapremina: 1 – 700 (cm3),

Broj obrtaja: 300 – 500 (o/min),

Pritisak (nom., maks.): 80 – 250, maks. 300 (bar),

Prednosti: tihe, robusne, nisu pulsirajuće, različite zapremine, trajne/ekspl.

Mana: skupe za izradu, pumpe konstantnog protoka

Zupčaste pumpe sa unutrašnjim ozubljenjem(prstenaste – gerotor pumpe)

6

Zupčaste pumpe sa unutrašnjim ozubljenjem(Orbitralne pumpe)



Pritisak (nom., maks.): do 200, maks. 250 (bar),

Prednosti: tihe, robusne, nisu pulsirajuće, velike zapremine, trajne u ekspl.

Mana: skupe za izradu, pumpe konstantnog protoka, manji stepen iskoriš.

Zavojne pumpe

• Ove pumpe putem rotora koji je u vidu zavojnihvretena sabijaju i potiskuju radni fluid od ulaznog do potiskog otvora koji se nalaze na suprotnim krajevimarotora.

7

• Zavojne pumpe obezbeđuju bešuman i pouzdan rad, ravnomeran protok ulja, zbog čega su dosta primenjene u hidrauličnim sistemima. Naročitu primenu su našle kodautomatizacije mašina i procesa, zbog lake regulacije i upravljanja njihovim radom. Pumpe se upotrebljavaju zapritiske od 25÷100 bar, a optimalan rad se postiže pritiskom od50 bar.

• Nedostatak im je velika osetljivost na pritisak u usisnom vodu, što se primećuje po jakom šumu.

Krilne pumpe• Izgled krilne pumpe (motora) sa konstantnim kapacitetom

prikazan je na slici.

Simbol

8

Jednokomorne

Konstantne i promenjive

zapremine

Dvo ili više komorne

Konstantne zapremine

• Kod krilnih pumpi moguća je regulacija protoka, a sa tim i promena smera kretanja i brzine proticanja radnog fluida. Ovose postiže pomeranjem statorskog prstena (3) u odnosu narotor (1), kao što je to prikazano na slici.

Simbol

Mehaničkog regulatora protoka

Regulator pritiska hidraulično upravljan

9

Krilne pumpe sa fiksnim krilcima

Potis

Usis




Prednosti: tihe, nisu pulsirajuće, srednjih zapremina, malih dimenzija,

pogodne za različite tipove regulacije

Mana: manji stepen iskorišćenja, nisu otporne na hidraulične udare (lom

krilaca), nižeg radnog pritiska, osetljive na čistoću radnog fluida.

Karakteristike krilnih pumpi

10

Radijalno klipna pumpa• Konstrukcija radijalno klipne pumpe slična je konstukciji

krilne pumpi (slika 11)

11

• Radijalno klipne pumpe se prave u izvođenjima sa ventilskim ili žlebnim razvođenjem, sa konstanim ili promenjivim protokom. Treba razlikovati pumpe sa unutrašnjim bregastim vratilom od pumpi sa spoljašnjim bregastim vratilom

• Da bi se obezbedila ravnomernost u radu, ovepumpe se obično prave sa neparnim brojemklipova (5÷11). Omogućavaju veće radnepritiske (i do 700 bar), pri malim hidrauličnim gubicima zahvaljujući boljim mogućnostima zaptivanja cilindričnih površina klipa i cilindra.

12

Karakteristike radijalno klipnih pumpi




Prednosti: visoki pritisci i protoci, visoke brzine obrtanja, visok stepen

iskoristivosti, robusne.

Mana: skupe, manje kompaktne u odnosu na aksijalne, osetljive na čistoću

radnog fluida.

Aksijalno klipne pumpe

• Za razliku odradijalnih pumpi,kod aksijalnih pumpiklipovi su aksijalnopokretni. Postoje dveosnovne konstrukcije ovih pumpi:

a) sa zakretnom osom (doboš) – slika A

b) sa zakretnom pločom– slika B

Slika B

13

• Kod pumpe sa zakretnim dobošem (sl. pod A) pri obrtanjurotora istovremeno se posredstvom centralnog zgloba radijalno i aksijalno kreću klipovi smešteni po obodu rotora, što izazivausisavanje i potiskivanje radnog fluida. Kod druge varijanteove pumpe, sa zakretnom pločom (sl. pod B), hod klipovaostvaren je zahvaljujući nepokretnoj ili zakretno (pumpa konstanog ili promenjivog kapaciteta) nagnutoj ploči (1) saaksijalnim ležištem za čiji su pokretni prsten vezani klipovi.

• Klipno aksijane pumpe kao i motori mogu bitikonstantnog ili promenljivog protoka. U uređajima sakonstantnim protokom ne postoji mogućnost promene ugla nagibnog bloka odnosno nagnute ploče, dok se kod pumpi (motora) sa promenljivim protokom promenom ovog nagibnogugla menja i hod klipa, a samim tim i radna zapreminaodnosno protok.

•

Broj klipova u rotoru je uvek neparan zbog uravnoteženja rada same pumpe i smanjenja vibracija u radu. Kreće se od 5, 7, do 9 klipova u rotoru u zavisnosti od veličine pumpe.

Ugao nagiba kod pumpi sa zakretne pločom se kreće ±15°, dok se kod pumpi sa zakretnim dobošem taj ugao povećava i kreće se ± 25° kod pumpi koje mogu da budu dvosmerne odnosno da menjaju usisno-potisnu stranu.

Iz navedenog se da zaključiti da pumpe sa zakretnim dobošem za istu nazivnu veličinu mogu imati daleko veći kapacitet u odnosu na aksijalne pumpe sa zakretnom pločom.

U novije vreme, posebnom konstrukcijom radnih klipova, poređenjem dve aksijalno klipne pumpe starije i nove konstrukcije, protok je povećan za čak tri puta jer je ugao nagiba zakretne ploče povećan sa 15 na 45 ° (slika dole).

14

Aksijalno klipna pumpa novije generacije sa novim tipom konstrukcije radnih klipova (Parker F1 pumpe)

Poređenje pojave trenja i razlaganje sila kod

pumpi novije i starije generacije

15

Karakteristike aksijalno klipnih pumpi

Zapremina: 0.1 – 1000 (cm3),


Pritisak (nom., maks.): 100 do 450, maks. 600 (bar),

Prednosti: visoki pritisci i protoci, visoke brzine obrtanja, visok stepen

iskoristivosti, robusne, maki moment inercije, prolazna osovina

Mana: skupe, osetljive na čistoću radnog fluida, habanje na klipovima

Linijske pumpe


Broj obrtaja: 3000 (o/min),

Pritisak (nom., maks.): 200 do 500, maks. 1200 (bar),

Prednosti: visoki pritisci, visok stepen iskoristivosti

Mana: velike dimenzije, habanje klipnih sekcija

16

HIDRAULIČNI AKTUATORI

Hidr. aktuatori prema načinu funkcionisanja se mogu podeliti u tri osnovne grupe:• Hidraulični aktuatori translatornog kretanja – hidraulični cilindri,• Hidraulični aktuatori rotacionog kretanja – hidro motori (o njima smo već pričali),

• Hidraulični aktuatori oscilatorno-translatornog kretanja –zakretni motori

HIDRAULIČNI CILINDRIHidraulični cilindri se najčešće izvode u sledećim tipovima

konstrukcija:a) Cilindar jednostranog delovanja sa oprugom

b) Cilindar jednostranog delovanja - PLUNŽER

c) Cilindar dvostranog delovanja sa jednom klipnjačom

17

d) Cilindar dvostranog delovanja sa dve klipnjače

e) Cilindri sa klipovima u obliku cilindarskih košuljica –TELESKOPSKI cilindri

Jednostranog dejstva

Dvostranog dejstva

Najčešća primena cilindara je sa dvostukim delovanjem i jednostrukom klipnjačom. Sama konstrukcija hidrauličnih cilindara može se ivesti na nekoliko načina:

–Konstrukcija sa zateznim vijcima koji povezuju poklopac i dno cilindra,–Konstrukcija sa vijčanom vezom posebno na čelu i dnu cilindra i– Zavarena konstrukcija na dnu cilindra i vijčana veza na čelu (glavi) cilindra.

Cilindar se uglavnom sastoji od: dna cilindra (1), cevi cilindra (2), glave cilindra (3), zateznih vijaka, klipa (4) sa klipnjačom (5), vođice (6) i elementima za pričvršćenje (prirubnica – (7)).

18

Sila opterećenja cilindra

Sila koju cilindra može da savlada računa se prema sledećem obrascu: [ ]NApF =gde je: p – pritisak (Pa), A – površina klipa

Cilindar sa zateznim vijcima

Cilindar sa zavarenim dnom i vijčanom vezom na

čelu cilindra

19

Primeri pričvršćenja hidrauličnih cilindara

a) klizni ležaj sa obe straneb) zglobni ležaj na klipnjači i klizni na dnu cil.c) zglobni ležaj sa obe strane d) prirubnice na čelu cilindrae) prirubnice na dnu cilindraf) klizni ležaj na cilindrug) kruta veza

Izvijanje cilindara

Proračun cilindara odnosno klipnjače na izvijanje vrši se prema Ojlerovoj jednačini koja glasi:

SsIE

Fizk2

2p= gde je: E – moduo elastičnosti

[ ]27 /101.2 cmNEčelikza ×=

I – moment inercije za kružni poprečni presek

[ ]44

64m

dI

p=

sk– slobodna dužina izvijanja klipnjače

S– stepen sigurnosti (2.5 do 3.5)

20

U zavisnosti od slučaja opterećenja i veze klipnjače, slobodna dužina izvijanja se računa prema sledećim slučajevima prema Ojleru:

Jedan kraj slobodan, drugi kruto vezan

Sk = 2 L

Dva kraja zglobno vezana

Sk = L

Jedan kraj zglobno vođen, drugi kruto vezan

Sk = 0.707 L

Dva kraja kruto vezana

Sk = L/2

Kontrolisanje brzine zaustavljanja cilindaraa) konstrukciono, b) primenom prigušno nepovratnih ventila

21

Servo cilindri

Zakretni hidraulični motoriKrilni zakretni motor

Zakretni motori spadaju u grupu oscilatornih izvršnih komponenata, jer je ugao zakretanja manji od 360 °. Postoje dva konstrukciona oblika: zakretni motori sa kril(cima)om i zakretnim sa nazubljenim klipom

[ ]NmlApM D=Gde je:

A=(D-d)b/2 – površina krilca

D,d – veličina spoljnog i unutrašnjeg prečnika krilca

b – širina krilca

l=(D+d)/4 – krak delovanja sile pritiska

22

Klipni zakretni motor

[ ]NmdAp

M2

D=

gde je:

Dp – razlika pritiska na ulazu i izlazu motora

A - površina klipa

d – prečnik podeonog kruga zupčanika

• Za razliku od krilnog motora, ovaj motor ima klipovena koje deluje ulje pod pritiskom. Jedna odkonstrukcija je da klipovi budu paralelni, a klipnjače povezane sa klackalicom koja pokreće vratilo. Ulje se dovodi naizmenično iznad jednog pa iznad drugogklipa koji obrću vratilo za određeni ugao. Moment kod ovog tipa motora zavisi od ugla zakretanja. On je obično zbog konstrukcije motora ograničen na max. 1000.

• Drugi tip klipnog zakretnog motora ima klipdvosmernog dejstva koji u sredini ima zupčastu letvuspregnutu sa zupčanikom na izlaznom vratilu. Dovođenjem ulja pod pritiskom na jednu ili drugustranu, klip se pomera i zakreće spregnuti zupčanik saizlaznim vratilom. Moment je konstantan na celomhodu, a ugao zakretanja može iznositi do 1800.

Documents

OPSTA HIDRAULIKA