Przedmioty:
- Wprowadzenie do hydrauliki
- Schematy hydrauliczne
Wprowadzenie do hydrauliki:
Przez hydraulikę rozumiemy przenoszenie energii (sił i ruchów) przez płyn. Słowo „hydrauliczny” pochodzi z języka greckiego (hydro = woda, aulos = rura). Hydraulika to technologia napędu, sterowania i regulacji, którą spotykamy w technologii pojazdów silnikowych, inżynierii mechanicznej, technologii napędów i sterowania, lotnictwie i rolnictwie. Hydraulika dzieli się na napęd hydrokinetyczny i hydrostatyczny:
- Hydrokinetyczny: duże prędkości płynów i stosunkowo niskie ciśnienia, jak np. w przemienniku momentu obrotowego w automatycznej skrzyni biegów;
- Hydrostatyczny: niskie prędkości cieczy i wysokie ciśnienia, jakie spotykamy we wspomaganiu układu kierowniczego.
W praktyce oprócz hydrauliki spotykamy także pneumatykę, elektronikę i mechaniczną technikę napędową. Każda technika ma swoje zalety i wady w zależności od zastosowania, do którego jest używana. Zalety i wady hydrauliki w porównaniu z innymi technikami to:
Zalety:
- Wysoka gęstość mocy; przy małych elementach można przenosić duże siły i momenty obrotowe;
- Bezstopniowa regulacja prędkości, mocy i momentu obrotowego;
- Energię hydrauliczną można magazynować i ponownie wykorzystywać;
- Możliwa jest wysoka dokładność i stałe pozycjonowanie.
Wady:
- Stosunkowo droga technologia;
- Wrażliwy na brud;
- Możliwość wycieku (zarówno wewnętrznego, jak i zewnętrznego).
W układzie hydraulicznym płyn się porusza. Przepływ cieczy można wprawić w ruch za pomocą pompy lub tłoka. Wszystkie układy hydrauliczne opierają się na prawie Pascala:
„ciśnienie wywierane na płyn w spoczynku rozchodzi się równomiernie we wszystkich kierunkach w zamkniętym naczyniu”.
Zasadę tę widzimy na poniższym rysunku, na którym za pomocą tłoka na powierzchnię tłoka wywierana jest siła (F1). Siła ta wytwarza ciśnienie w układzie wypełnionym płynem (zamkniętym), które z siłą F2 wypycha tłok do góry.
Ciśnienie zależy od siły i powierzchni tłoka. Na stronie "ciśnienie w układzie hydraulicznym” jest to wyjaśnione poprzez animacje i obliczenia.
Schematy hydrauliczne:
Schematy hydrauliczne składające się z symboli są zestawiane przez producenta w celu umożliwienia odczytania sposobu podłączenia podzespołów podczas prac konserwacyjnych i/lub napraw. Schemat blokowy informuje również, jakie typy komponentów znajdują się w systemie. Przegląd symboli można znaleźć na stronie z lista symboli hydraulicznych.
Na poniższym obrazku widzimy najczęściej używane elementy układu hydraulicznego. Komponenty są pokazane za pomocą koloru i numeru.
Silnik elektryczny napędza pompę hydrauliczną (1), która tłoczy olej hydrauliczny do zaworu sterującego (4).
Zawór nadmiarowy ciśnienia (2) chroni instalację przed nadmiernym ciśnieniem. Ciśnienie w układzie można odczytać z manometru (3).
Ręczny zawór regulacyjny ma cztery przyłącza:
P (pompa), T (zbiornik) oraz przyłącza A i B cylindra.
Suwak sterujący można ustawić w trzech pozycjach:
- w spoczynku (aktualna pozycja);
- w prawo;
- w lewo.
W zależności od położenia zaworu sterującego cylinder jest zasilany olejem hydraulicznym i tłok będzie się poruszał.
Poniższe obrazy przedstawiają różne pozycje zaworu sterującego, za pomocą których można przesuwać cylinder.
1. Suwak sterujący w pozycji neutralnej:
Pompa wodna pokazana na poniższym schemacie jest również napędzana silnikiem elektrycznym. Pompa zasysa olej hydrauliczny ze zbiornika i tłoczy olej pod zwiększonym ciśnieniem do zaworu nadmiarowego ciśnienia, manometru i zaworu sterującego.
Zawór sterujący znajduje się w położeniu środkowym, tak że przyłącza P i T są ze sobą połączone, a olej hydrauliczny wchodzi do zaworu sterującego przez P i wypływa przez T.
Olej hydrauliczny przepływa z przyłącza T przez filtr powrotny do zbiornika. W obudowie filtra powrotnego znajduje się zabezpieczenie ciśnieniowe, które otwiera się pod wpływem siły sprężyny, gdy wzrasta ciśnienie płynu.
Wzrost ciśnienia może wystąpić, gdy filtr zostanie zatkany cząsteczkami brudu.
Ponieważ w tym położeniu zaworu sterującego olej hydrauliczny krąży, ciśnienie prawie nie wzrasta. Olej napotyka pewien opór w zaworze sterującym, rurach i filtrze powrotnym. Jednakże opór ten jest tak niski, że olej jest pompowany bez ciśnienia.
2. Suwak sterujący w pozycji lewej:
Suwak sterujący znajduje się w lewym położeniu. W tej pozycji zaciski P i A oraz T i B są ze sobą połączone. Olej hydrauliczny przepływa rurami na lewą stronę cylindra. Rozpoczyna się wzrost ciśnienia po lewej stronie tłoka, który jest teraz kontrolowany.
Ponieważ powrót (B) cylindra jest teraz podłączony do trójnika zaworu sterującego, olej może przepływać po prawej stronie cylindra - przez filtr powrotny - do zbiornika.
Cylinder wykonuje ruch na zewnątrz, aż do osiągnięcia ogranicznika końcowego. Widzimy to w następującej sytuacji.
3. Tłok w skrajnym położeniu:
W tej sytuacji tłok został maksymalnie wysunięty, tak że osiągnięto ogranicznik końcowy. Zabezpieczenie przed nadmiernym ciśnieniem zapobiega zbyt wysokiemu wzrostowi ciśnienia. Bez tej ochrony ciśnienie wzrastałoby w niekontrolowany sposób, powodując uszkodzenia.
Zawór regulacji ciśnienia (na rysunku pokazany po lewej stronie pompy wodnej) otwiera się po osiągnięciu zadanego ciśnienia. Zawór nadmiarowy ciśnienia łączy przewód zasilający od pompy wodnej do powrotu. Przez ten zawór nadmiarowy ciśnienia występuje teraz stała cyrkulacja, aż ciśnienie spadnie.
4. Suwak sterujący we właściwej pozycji:
Suwak sterujący znajduje się teraz w prawidłowej pozycji (przeciwnej). W porównaniu do sytuacji 2 rury są ze sobą połączone usieciowo: P jest teraz połączone z B, tak że po prawej stronie tłoka wytwarza się ciśnienie. Połączenie A jest podłączone do T (powrót). W tej pozycji tłok przesuwa się z suwaka sterującego w lewo.
Po osiągnięciu oporu tłoka ciśnienie ponownie wzrośnie do ciśnienia, przy którym otwiera się zawór bezpieczeństwa. Następnie należy ponownie ustawić suwak sterujący w położeniu środkowym.
Powiązana strona:
