Aiheet:
- Johdatus hydrauliikkaan
- Hydraulikaaviot
Johdatus hydrauliikkaan:
Hydrauliikalla tarkoitamme energian (voimien ja liikkeiden) siirtymistä nesteen läpi. Sana "hydraulinen" tulee kreikasta (hydro = vesi, aulos = putki). Hydrauliikka on käyttö-, ohjaus- ja säätötekniikkaa, jota kohtaamme moottoriajoneuvotekniikassa, koneenrakennuksessa, käyttö- ja ohjaustekniikassa, lentokoneissa ja maataloudessa. Voimme erottaa hydrauliikan hydrokineettiseen ja hydrostaattiseen käyttöön:
- Hydrokineettinen: suuret nesteen nopeudet ja suhteellisen alhaiset paineet, kuten automaattivaihteiston momentinmuunnin;
- Hydrostaattinen: alhaiset nesteen nopeudet ja korkeat paineet, kuten kohtaamme ohjaustehostimessa.
Käytännössä löydämme hydrauliikan lisäksi myös pneumatiikkaa, elektroniikkaa ja mekaanista käyttötekniikkaa. Jokaisella tekniikalla on omat etunsa ja haittansa käyttötarkoitukseensa nähden. Hydrauliikan edut ja haitat muihin tekniikoihin verrattuna ovat:
Edut:
- Korkea tehotiheys; suuria voimia ja vääntömomentteja voidaan siirtää pienillä komponenteilla;
- Portaattomasti säädettävä nopeus, teho ja vääntömomentti;
- Hydraulinen energia voidaan varastoida ja käyttää uudelleen;
- Suuri tarkkuus ja jatkuva paikannus ovat mahdollisia.
miinukset:
- Suhteellisen kallis tekniikka;
- Herkkä lialle;
- Vuotojen mahdollisuus (sekä sisäinen että ulkoinen).
Hydraulijärjestelmässä neste liikkuu. Nestevirtaus voidaan saada liikkeelle pumpun tai männän avulla. Kaikki hydraulijärjestelmät perustuvat Pascalin lakiin:
"Lepotilassa olevaan nesteeseen kohdistuva paine etenee tasaisesti kaikkiin suuntiin suljetussa astiassa."
Näemme tämän periaatteen seuraavassa kuvassa, jossa männän pintaan kohdistetaan voima (F1) männän avulla. Voima synnyttää paineen nesteellä täytetyssä (suljetussa) järjestelmässä, joka työntää mäntää ylöspäin voimalla F2.
Paine riippuu männän voimasta ja pinta-alasta. sivulla "paine hydraulijärjestelmässäTämä selviää animaatioiden ja laskelmien avulla.
Hydraulikaaviot:
Symboleista koostuvat hydraulikaaviot ovat valmistajan laatimia, jotta niistä voidaan lukea komponenttien kytkentä huolto- ja/tai korjaustöiden aikana. Vuokaavio kertoo myös, minkä tyyppisiä komponentteja järjestelmässä on. Yleiskuvaus symboleista löytyy sivulta, jossa on hydraulisymbolien luettelo.
Seuraavassa kuvassa näemme hydraulijärjestelmän yleisimmin käytetyt komponentit. Komponentit on merkitty värillä ja numerolla.
Sähkömoottori käyttää hydraulipumppua (1), joka siirtää hydrauliöljyn ohjausventtiiliin (4).
Paineenalennusventtiili (2) suojaa järjestelmää liialliselta paineelta. Järjestelmän paine voidaan lukea manometristä (3).
Käsikäyttöisessä ohjausventtiilissä on neljä liitäntää:
P (pumppu), T (säiliö) ja sylinterin liitännät A ja B.
Ohjausliuku voidaan asettaa kolmeen asentoon:
- levossa (nykyinen asento);
- oikealle;
- vasemmalle.
Ohjausventtiilin asennosta riippuen sylinteriin syötetään hydrauliöljyä ja mäntä liikkuu.
Seuraavissa kuvissa on esitetty säätöventtiilin eri asennot, joilla sylinteriä voidaan liikuttaa.
1. Ohjausluisti vapaa-asennossa:
Seuraavan kaavion vesipumppua käyttää myös sähkömoottori. Pumppu imee hydrauliöljyn säiliöstä ja syöttää öljyn korotetulla paineella paineenalennusventtiiliin, painemittariin ja ohjausventtiiliin.
Ohjausventtiili on keskiasennossa, joten liitännät P ja T on kytketty toisiinsa ja hydrauliöljy tulee ohjausventtiiliin P:n kautta ja lähtee T:n kautta.
Hydrauliöljy virtaa liitännästä T paluusuodattimen kautta säiliöön. Paluusuodattimen kotelossa on painevarmistus, joka avautuu jousivoimaa vastaan nestepaineen noustessa.
Paineen nousu voi tapahtua, kun suodatin tukkeutuu likahiukkasista.
Koska hydrauliöljy kiertää tässä ohjausventtiilin asennossa, paine ei juurikaan kasva. Ohjausventtiilissä, putkissa ja paluusuodattimessa on vain tietty määrä vastusta, jonka öljy kohtaa. Tämä vastus on kuitenkin niin pieni, että öljy pumpataan ilman painetta.
2. Ohjausliuku vasemmassa asennossa:
Ohjausluisti asetetaan vasempaan asentoon. Liittimet P ja A sekä T ja B on kytketty toisiinsa tässä asennossa. Hydrauliöljy liikkuu putkia pitkin sylinterin vasemmalle puolelle. Paineen muodostuminen männän vasemmalle puolelle alkaa ja on nyt hallinnassa.
Koska sylinterin paluu (B) on nyt kytketty ohjausventtiilin T-liittimeen, öljy voi virrata sylinterin oikealta puolelta - paluusuodattimen kautta - säiliöön.
Sylinteri liikkuu ulospäin, kunnes päätypysähdys saavutetaan. Näemme tämän seuraavassa tilanteessa.
3. Mäntä ääriasennossa:
Tässä tilanteessa mäntä on pidennetty maksimissaan, joten pääterajoitus on saavutettu. Ylipainesuoja estää painetta nousemasta liian korkeaksi. Ilman tätä suojaa paine nousisi hallitsemattomasti, mikä johtaisi virheisiin.
Paineensäätöventtiili (kuvassa se näkyy vesipumpun vasemmalla puolella) avautuu, kun esiasetettu paine saavutetaan. Paineenalennusventtiili yhdistää syöttöjohdon vesipumpusta paluuputkeen. Nyt on jatkuva kierto tämän paineenalennusventtiilin läpi, kunnes paine laskee.
4. Ohjausluisti oikeassa asennossa:
Ohjausluistia käytetään nyt oikeassa asennossa (vastapäätä). Tilanteeseen 2 verrattuna putket on kytketty ristisilloittuneesti toisiinsa: P on nyt kytketty B:hen, jolloin männän oikealle puolelle muodostuu painetta. Liitäntä A on kytketty T:hen (paluu). Tässä asennossa mäntä liikkuu ohjausluistista vasemmalle.
Kun männän rajoitin saavutetaan, paine kohoaa jälleen paineeseen, jossa paineenalennusventtiili avautuu. Ohjausluisti on tämän jälkeen palautettava keskiasentoon.
Aiheeseen liittyvä sivu:
