hidraulika 5. előadás
Post on 31-Dec-2016
237 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 1
Hidraulika
Hidraulika
5. előadás
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 2
Hidraulika
Hidraulikus energiaátvitel
1. Előnyök• kisméretű elemek alkalmazásával nagy erők átvitele, azaz a teljesítménysűrűség nagy• megbízható pozicionálás• indulás a legnagyobb terheléssel nyugalmi helyzetből• azonos, terhelésfüggetlen mozgás, mivel a folyadékok alig összenyomhatók és asebességek egyszerűen állíthatók• lágy működés és átkapcsolás• jó vezérelhetőség és szabályozhatóság• kedvező hőelvezetés• kúszó sebesség (3-4 1/min)• túlterhelés elleni védelem (egyszerű, visszaállíthatóság is van)• …
2. Hátrányok• a kifolyt olaj szennyezi a környezetet (tűzveszély, balesetveszély)• szennyeződésre érzékeny• a nagy nyomásokból adódó veszély (erős folyadéksugár töréskor)• hőmérsékletfüggés (viszkozitásváltozás)• kedvezőtlen hatásfok• nagy gyártási pontosság szükséges• …
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 3
Hidraulika
Elektronika – Hidraulika - Pneumatika
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 4
Hidraulika
A hidraulikus rendszer felépítése, elemei
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 5
Hidraulika
A hidraulika fizikai alapjai
/Nyugvó folyadék mechanikája/
• Pascal törvénye
• Nyomási energia
Kis sebesség, nagy nyomás
(v<10m/s)
/Áramló folyadék mechanikája/
• Newton törvénye
• Mozgási energia
Nagy sebesség, kis nyomás
(v>>10m/s)
HIDROMECHANIKA
Erő
Energiaváltozás
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 6
Hidraulika
A hidraulika fizikai alapjai
ps = ρ • g • hps= Hidrosztatikus nyomás (nehézségi nyomás) [Pa]h = A folyadékoszlop magassága [m]ρ = A folyadék sűrűsége [kg/m3]g = Gravitációs gyorsulás [m/s]
1. Hidrosztatikus nyomás
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 7
Hidraulika
A hidraulika fizikai alapjai
A hidrosztatikus nyomás a hidraulikus a berendezéseket működtető nagynyomáshoz képest elhanyagolható
2. Nyomásterjedés
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 8
Hidraulika
A hidraulika fizikai alapjai
P1 = P2F1/A1 = F2/A2
3. Erőáttétel
4. Útáttétel
V1 = V2S1*A1 = S2*A2
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 9
Hidraulika
A hidraulika fizikai alapjai
F1 = F2p1*A1 = p2*A2
5. Nyomásáttétel
6. Térfogatáram folytonossága
Q1 = Q2v1*A1 = v2*A2
Q = V / t [m3/s]Q = Vg *n
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 10
Hidraulika
A térfogatáram
Térfogatáram alatt azt a folyadékmennyiséget értjük, amely időegység alatt egy csövön átáramlik.
Hidraulikában a térfogatáram jele: Q
Térfogatáram meghatározása:
• Q: térfogatáram [m3/s], [dm3/min]• V: térfogat [m3], [dm3]• t: idő [s], [min]
t
VQ =
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 11
Hidraulika
A térfogatáram
v
s t
t
sv =→=
s*AV =
v*AQvs
s*A
t
VQ
=
==
A csőben áramló folyadék sebessége:
v: a folyadék áramlási sebessége: [m/s]
s: a cső adott szakaszának hossza [m]
t: az „s” út megtételéhez szükséges idő [s]
Az „s” hosszúságú csőben átáramlott folyadék mennyisége:
Behelyettesítve a térfogatáram összefüggésébe:
V: elmozdulási térfogata [m3]
s: a cső adott szakaszának hossza [m]
A: a cső keresztmetszete [m2]
Q: térfogatáram [m3/s]
v: a folyadék áramlási sebessége: [m/s]
A: a cső keresztmetszete [m2]
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 12
Hidraulika
A hidrosztatika összefüggései
� Hidrosztatikus nyomás:
� Pascal törvénye:
� Hidraulikus erőáttétel:
� Hidraulikus elmozdulás áttétel:
� Nyomásáttétel:
A
Fp =
ps = ρ * g * h
2
1
2
1
2
2
1
1 áll. A
A
F
F
A
F
A
Fp =⇒===
1
2
2
12211 áll.**
A
A
s
sAsAsV =⇒===
1
2
2
12211 áll.**
A
A
p
pApApF =⇒===
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 13
Hidraulika
A hidrodinamika összefüggései
� Térfogatáram
(időegység alatt átáramlófolyadékmennyiség):
� Térfogatáram a csőkeresztmetszet és az áramlási sebesség függvényében:
� Kontinuitás tétele:
t
VQ =
v*AQ =
.....*** 332211 állvAvAvAQ =====
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 14
Hidraulika
Folyadékok áramlása
• rendezett (lamináris) Re < Rekrit
• örvénylő (turbulens) Re > Rekrit
Ahol: v [m/s] folyadék áramlási sebességed [m] csőátmérőν [m2/s] kinematikai viszkozitás
Lamináris � Turbulens Rekrit
Turbulens � Lamináris ½ Rekrit
ν= d*v
Re
Kritikus áramlási sebesség:
d
*2300v :esetén cső egyenes ;
d
*Rev kritikus
kritkritikus
ν=ν=
Rekrit=2200 – 2300 Kör keresztmetszetű, technikailag sima,
egyenes cső
1100 – 1200 Koncentrikus körgyűrű keresztmetszet
250 – 275 Vezérlőél hengeres tolattyúval
25-100 Sík, vagy kúpos ülék
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 15
Hidraulika
Reynolds szám meghatározása nem kör keresztmetszetű cső esetén
� Hidraulikus átmérő:
� A: a vezeték keresztmetszete [mm2]
� K: a keresztmetszet kerülete [mm]
� Így a Reynolds szám:
K
A4dh =
K*
A*4*vd*vRe h
ν=
ν=
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 16
Hidraulika
Hidraulikus rendszerek áramlási sebességei
� Szívóvezeték: 1-1,5 m/s ha a cső eső
0,7-1 m/s ha a cső emelkedő
� Nyomóvezeték: 2,5-3 m/s 25 bar üzemi nyomásig
3,5-4 m/s 50 bar üzemi nyomásig
4,5-5 m/s 100 bar üzemi nyomásig
5-6 m/s 200 bar üzemi nyomásig
6 m/s 200 bar üzemi nyomás felett
� Visszafolyó vezeték: 2 m/s
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 17
Hidraulika
Energia megmaradás törvénye
A folyadékáram összes energiája változatlan marad, ha nem visznek be
kívülről, vagy nem vezetnek el kifelé energiát.
A csővezetékben áramló folyadék energiafajtái ( „V” térfogategységre):
- mozgási energia � változik, ha a folyadék áramlási sebessége változik
Wv=1/2 * m * v2 = 1/2 * ρ * V * v2 m = ρ * V
- nyomási energia � változik, ha a folyadék nyomása megváltozik
Wp= V * p
- helyzeti energia � változik, ha a folyadék magassági helyzete változik
Wh=m * g * h = ρ * V * g * h
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 18
Hidraulika
Energia megmaradás törvénye
� A folyadékáram összes energiája felírható a Bernoulliegyenlettel:
Nyomási e.+ Helyzeti e. + Mozgási e. = állandó
Wp + Wh + Wv = állandóEgységnyi térfogat energiaváltozása a rendszer bármely két
keresztmetszete között:
[ ] állandóhhgpp =−+−+− 21
221212 )v()v(**
21
)(** ρρ
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 19
Hidraulika
Hidraulikus munka és teljesítmény
� Munka: W=F*s=p*A*s= p*V
� Teljesítmény: P=W/t=p*V/t= p*Q
Teljesítmény növelés: - Q növelése � nő a méret
- p növelése
Q nagy � több olaj � nagyobb tartály …. nem célszerűp nagy � célszerűbb, de ennek is van határa (~ 160 bar; ~ 300 bar)
Nagynyomású rendszer: - kisebb elemméret �olcsóbb, könnyebb - kicsi az átáramlási keresztmetszet- tömítési problémák- a hajlékony tömlő nem bírja a nagy nyomást �
csővezeték kell � nem rugalmas, nincs csillapító hatása
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 20
Hidraulika
A hidraulikus rendszer teljesítménye, veszteségei
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 21
Hidraulika
A hidraulikus rendszer hatásfokoka
1. Volumetrikus hatásfok � résveszteség � a térfogatáramot és így a mozgási frekvenciát befolyásolja
• η v
2. Hidraulikus hatásfok � folyadék súrlódás, alakveszteség (eltérítés, gyorsítás)� nyomásveszteséget befolyásolja, hővé alakul
• η h
3. Mechanikus hatásfok � mechanikus súrlódás� nyomásveszteséget befolyásolja, hővé alakul
• η m
4. Hidraulikus - mechanikus hatásfok:• η hm=η h * η m
5. Hidraulikus rendszer összhatásfoka :
• η ö = η v* η hm ~ (70-75)%
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 22
Hidraulika
A hidraulikus rendszer áramlási vesztesége
1. Áramló folyadékban a súrlódás miatt hő keletkezik (hőenergia), ez a nyomási energia csökkenését okozza.
∆p=p1-p2
A súrlódás függ: - a vezeték hosszától- a csőhajlatok számától- a vezeték keresztmetszetének alakjától- a cső belső falának érdességétől- az áramlás sebességétől
2v*2
*pρξ=∆
ξ: idomellenállásρ: a folyadék sűrűségev: a folyadék áramlási sebessége
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 23
Hidraulika
Oka: A folyadék viszkozitásaHatása: Nyomáscsökkenés. Az elveszett energia hővé alakul.
Lamináris áramlás Turbulens áramlás
A hidraulikus ellenállás
2T2
2
2
Q*RA
Q*
2*p
A
Qv
v*2
*p
=ρξ=∆
=
ρξ=∆
2v*2
*pρξ=∆
λ: csősúrlódási tényezől: cső hosszad: a cső hidraulikus átmérője
A*dl***32
Qp
R2L
νρ=∆=
RL: hidraulikus ellenállás (lamináris):
Hidraulikus OHM törvény
Q*R ;Q*A*d
l***32p
A
Q v - ;A*vQ
d*v
*64
Re
64
;d
l*
L2=νρ=∆
=>=
ν==λ
λ=ξ
RT: hidraulikus ellenállás (turbulens):
2T A
*2
Rξρ=
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 24
Hidraulika
A hidraulikus ellenállás
Soros kapcsolás
Párhuzamos kapcsolás
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 25
Hidraulika
A hidraulikus tápegység
• szivattyú• meghajtó motor• szűrők• nyomáshatároló• nyomásmérő óra• szintjelző• munkaközeg• tartály
P T
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 26
Hidraulika
A hidraulikus tápegység
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 27
Hidraulika
Feladatai: • energiaátvitel• erő, vagy teljesítmény módosítás irány és nagyság szerint• a mozgó felületek kenése• hőfelvétel, hőátadás és hűtés• korrózióvédelem• levált anyagrészek eltávolítása• …
Követelmények:• térfogatállandóság• kenőképesség• korrózóvédelem• kismértékű összetétel változás a felhasználás, alkalmazás folyamán• kismértékű viszkozitás változás a hőmérséklet hatására• nemfémes anyagokkal való összeférhetőség• …
Hidraulikus munkafolyadék
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 28
Hidraulika
• hidrosztatikus/hidrodinamikus• tűzveszélyes/tűzálló• …
Hidraulikus munkafolyadékok csoportosítása
Munkafolyadék
OLAJ Tűzálló folyadék
Ásványi olaj Szintetikus olaj
Víztartalmú Vízmentes
• Kőolaj (lepárlással) + adalékok …
• Ált. jobb tulajdonságú, mint az ásványolaj (pl. nagyobb VI, de drágább)
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 29
Hidraulika
Ipari olajok ISO 3448 szerinti viszkozitási fokozatai
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 30
Hidraulika
A hatásfok változása a kinematikai viszkozitás függvényében
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 31
Hidraulika
A viszkozitás változása a hőmérséklet függvényében
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 32
Hidraulika
Az olaj élettartamának változása a hőmérséklet függvényében
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 33
Hidraulika
Szennyeződések a hidraulikus rendszerben
SZENNYEZŐDÉS FORRÁSAI
Szilárd Légnem ű Folyékony
Belső (képződött) szennyez ődések
- Olajok kémiai átalakulása
- Gépelemek korróziós terméke
- Gépelemek kopásterméke
Küls ő (bevitt) szennyez ődések
- Olajjal bevitt szennyeződések
- Gyártás során bevitt szennyeződések
- Üzemelés során bevitt szennyeződések
- Szerelés közben bevitt szennyeződések
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 34
Hidraulika
Szűrési módok
Szennyezettség-kijelző
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 35
Hidraulika
Szűrési módok
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 36
Hidraulika
Szűrés
Ajánlott szűrési finomságok:- 20 µm fogaskerékszivattyúk, hengerek, útszelepek, biztonsági szelepek, fojtószelepek- 10 µm dugattyús szivattyúk, szárnylapátos szivattyúk, nyomásszelepek, arányos szelepek,- 5 µm szervószelepek, szervóhengerek
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 37
Hidraulika
Szivattyúk csoportosítása, jelleggörbéje, faladatuk, kiválasztási szempontok
Feladatuk:• mechanikai energiát hidraulikus energiává• forgató nyomatékot nyomássá• fordulatszámot térfogatárammá
alakítani.
Kiválasztási szempontok:• nyomástartomány,• fordulatszám tartomány,• térfogatáram változtathatóság,• munkafolyadék,• üzemi hőmérséklet tartomány,• viszkozitás tartomány,• beépítési feltételek,• meghajtási mód,• élettartam,• megengedett zajszint,• karbantartási feltételek,• beszerzési ár.
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 38
Hidraulika
Motorok csoportosítása, jelleggörbéje, faladatuk, kiválasztási szempontok
Feladatuk:• hidraulikus energiát mechanikus energiává• a nyomást forgató nyomatékká vagy erővé• térfogatáramot fordulatszámmá vagy
sebességé alakítani.
Kiválasztási szempontok:• nyomástartomány,• fordulatszám tartomány,• térfogatáram változtathatóság,• munkafolyadék,• üzemi hőmérsklet tartomány,• viszkozitás tartomány,• beépítési feltételek,• meghajtási mód,• élettartam,• megengedett zajszint,• karbantartási feltételek,• beszerzési ár.
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 39
Hidraulika
Szivattyúk konstrukciós kialakításai
külső fogazású fogaskerékszivattyú belső fogazású fogaskerékszivattyú fogasgyűrűs szivattyú
csavarorsós szivattyú lapátos szivattyúradiáldugattyús szivattyú
(forgó vezérlőpályás, külső beömlésű)
radiáldugattyús szivattyú(álló vezérlőpályás, külső beömlésű)
axiáldugattyús szivattyú(ferdetengelyes kivitel)
axiáldugattyús szivattyú(ferdetárcsás kivitel)
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 40
Hidraulika
Nyitott körfolyam
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 41
Hidraulika
Hidraulikus szivattyúk és motorok jelölései
munkatérfogat: állandó változtatható
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 42
Hidraulika
Szivattyúk jelleggörbéje
• résveszteség
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 43
Hidraulika
Túlterhelés elleni védelem
• szivattyú• nyomáshatároló• …
P
T
P
T
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 44
Hidraulika
Munkahengerek csoportosítása
1. Egyszeres működésű hengerek
2. Kettős működésű hengerek
Nyomás átalakítás
Tandem henger
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 45
Hidraulika
Löketvégi csillapítás
1. A v = 6 m/min (0,1m/s) sebességnél a mozgás fékezés nélkül is lehetséges
2. A 6 ≤ v ≤ 20 m/min (0,33 m/s) sebességnél a fékezéshez fojtó, - vagy fékszelep szükséges
3. A v > 20 m/min (0,33 m/s) sebességnél külön fékező berendezések kellenek.
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 46
Hidraulika
Hidraulika vezetékek
• varratnélküli acélcső (merev)• tömlő (hajlékony)
lélekszövetburkolat
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 47
Hidraulika
Tömlők - csatlakozók
Helytelen:
Helyes:
Gyorscsatlakozó:
Vágógyűrűs csatlakozás:
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 48
Hidraulika
Szelepek
1. Nyomásirányító szelepek2. Útszelepek3. Záró szelepek4. Áramlásirányító szelepek
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 49
Hidraulika
P
A
P
A
• tolattyús• ülékes
Szelepek
Működtető erő:
• „+” túlfedésű• „-” túlfedésű• „0” túlfedésű
P
A
T
Tolattyútúlfedések:
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 50
Hidraulika
Ülékes szelepek
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 51
Hidraulika
Nyom ásirányító szelepek
1. Nyomáshatároló2. Nyomáscsökkentő3. Nyomáskülönbség-állandósító4. Nyomásviszony-állandósító5. …
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 52
Hidraulika
Nyomáshatároló szelep• ülékes• direkt vezérlésű
P
T L
P
T LCsillapítással (gyors nyitás és a szelep lassú zárása)
P
T
X
L
• tolattyús• direkt vezérlésű• belső-, külső vezérlésű
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 53
Hidraulika
Nyomáshatároló szelep
1. A rendszer maximális nyomását korlátozza
2. Nyugalmi helyzetben zárt állapotú, egy nyomórugó egy tömítő elemet a bemeneti csatlakozóhoz nyom, vagy egy tolattyút tol a tartálycsatlakozó nyílásához
3. A rugóerőt állítani lehet.
4. Ha nő az erő a rugóerő ellenében, amelyet a bemeneti nyomás hoz létre, akkor a szelep nyitni kezd. Ekkor az átáramló folyadékmennyiség egy része a tartályba folyik. Ha a bemenőnyomás tovább nő, akkor a szelep oly mértékig nyit, hogy a szivattyú teljes szállítási mennyisége a tartályba folyik.
Alkalmazzák:• biztonsági szelepként• követő szelepként• ellentartó szelepként• fékező szelepként• nyomáslekapcsoló szelepként• előfeszítő szelepként
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 54
Hidraulika
Nyomáshatároló szelep
Alkalmazási példák:
hidroakkumulátor és nyomáslekapcsoló szelep
Vezérlés nyomás-rákapcsoló szeleppel
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 55
Hidraulika
Nyomáscsökkentő szelep
• 2-útas
P
A
L
• 3-útas
PT
A
L
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 56
Hidraulika
Nyomáscsökkentő szelep
1. A bemenő nyomást redukálja egy előre megadott kimeneti nyomásra.
2. Akkor alkalmazzák ha egy berendezésben különböző nyomások szükségesek
3. Nyugalmi helyzetben a szelep nyitva van. A szelep elmozdulása (rugó elleni zárása) során az átáramlási keresztmetszet csökken, ez nyomáscsökkenést okoz.
4. A kimeneten a nyomás további növekedése a szelep teljes elzárásához vezethet. � A kimeneti nyomás a beállított érték fölé emelkedik. (2 utas) A kimeneti nyomás beállított érték fölé emelkedését megakadályozhatjuk egy a kimenethez beépítetett nyomáshatárolóval.
5. Nyomásnövekedés megakadályozható a 3 utasnyomáscsökkentő szelep alkalmazásával.
→
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 57
Hidraulika
Áramirányító szelepek
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 58
Hidraulika
Áramirányító szelepek
• Az áramlásirányító szelepeket azért alkalmazzák, hogy egy henger sebességét, vagy egy motor fordulatszámát csökkenteni lehessen. Mivel mind a sebesség, mind a fordulatszám a térfogatáramtól függ, ezért ezt kell csökkenteni.
• Az áramirányító szelepben az átfolyási keresztmetszet csökkentése a szelep előtt nyomásnövekedést okoz. Ez a nyomás kinyitja a nyomáshatároló szelepet, és így létre jön a térfogatáram megosztása.
• A felesleges térfogatáram nyomáshatárolón keresztüli elvezetése nagy energiaveszteséggel jár.
• Az energiaveszteség csökkenthető, ha változtatható munkatérfogatú szivattyúkat alkalmazunk, ekkor a nyomásnövekedés a szivattyú állítóegységére hat.
• Átfolyási ellenállást hoznak létre, amely az átfolyási keresztmetszettől, a keresztmetszet alakjától valamint a munkafolyadék viszkozitásától függ.
•
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 59
Hidraulika
Mennyiségirányító szelepek
• fojtószelepek• fojtó-visszacsapó szelepek
A B B A
Változó terhelés változó sebességet eredményez állandó fojtókeresztmetszet esetén. ∆p
ρ
2AαQ f ⋅⋅⋅=
Fojtási helyen átáramlótérfogatáram Torichelli egyenlete szerint:
α függ a folyadék tulajdonságaitól és a keresztmetszet alakjától.
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 60
Hidraulika
Mennyiségirányító szelepek
• lamináris fojtás• turbulens fojtás
B
B A
A
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 61
Hidraulika
Fojtók kialakításai
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 62
Hidraulika
Fojtás jelleggörbéje
Méretezésnél a fojtóra eső nyomásesés ne haladja meg a 15-20 bar értéket.
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 63
Hidraulika
Mennyiségirányító szelepek
• Stabilizátor (áramállandósító)
P
A
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 64
Hidraulika
Áramállandósító
• Az áramállandósító szelepbe egy– fojtó és egy nyomáskülönbség állandósító szelep van beépítve.
• A nyomáskülönbség állandósító a fojtó be- és kimenete között a nyomásesést állandóértéken tartja, így az átfolyás mennyisége a terhelésváltozástól független.
• Az áramállandósító a határoló szeleppel együtt hozza létre a folyadékáram megosztását.
• A szelep nyugalmi állásban nyitott. • A fojtó előtt p1 bemenő nyomás jön
létre. • A fojtónál a ∆p nyomásesés
keletkezik, azaz: p2 < p1. • A nyomáskülönbség állandósítón az
F1 erőt a p1 nyomás hozza létre, az F2 erőt a p2 nyomás és a rugóerőbiztosítja.
• A rugó hozza létre a konstans nyomáskülönbséget.
• Ha a fogyasztó terhelésnövekedése a szelep kimenetére jut, akkor a nyomáskülönbség állandósítóannyival csökkenti az ellenállást, amennyivel a terhelés nőtt.
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 65
Hidraulika
Áramállandósítók
A1 - szabályozó fojtás - változóA2 - mérőfojtás - állandó
állandóAF
pp∆p
FApAp
K
F3223
FK3K2
==−=
+⋅=⋅
Elmozdulás s ≅ 1 mm ⇒ FF ≈ állandóígy Q ≅ állandó
• Háromutas áramállandósító utána kapcsolt nyomásmérleggel
• Kétutas áramállandósító elékapcsolt nyomásmérleggel
- A2 mérőfojtás állandó ∆p12vele párhuzamosanA1 szabályozó fojtás változó ∆p10
- felesleges térfogatáram tartályba kerül- szivattyú munkanyomása csak ∆p12 -vel
nagyobb a terhelésnél- kisebb veszteség jobb hatásfok- csak belépő ágba köthető
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 66
Hidraulika
Zárószelepek
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 67
Hidraulika
Visszacsapó szelepek
A B
A B
Vezérelt visszacsapó szelep
A B X
A B X
Kettős vezérelt visszacsapó szelepVisszacsapó szelep
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 68
Hidraulika
Vezérelt visszacsapó szelepek alkalmazási példa I.
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 69
Hidraulika
Vezérelt visszacsapó szelepek alkalmazási példa II.
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 70
Hidraulika
Útszelepek
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 71
Hidraulika
Energia átalakítók jellemz ői
Geometriai (elméleti) szállítás:
Tényleges szállítás:
(adott ∆p nyomáskülönbség esetén)
Jelképi jelölés:
Jelleggörbe:
Qsv , Qmv ~ 7-13 %
Rsv , Rmv = 1 / tgα
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 72
Hidraulika
Ideális rendszer áramköri modellje (állandó áttétel)
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 73
Hidraulika
Ideális rendszer áramköri ábrája (állandó áttétel)
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 74
Hidraulika
Valós rendszer áramköri modellje (állandó áttétel)
Résveszteségek figyelembe vételével (párhuzamos kapcsolás)
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 75
Hidraulika
Valós rendszer áramköri ábrája (állandó áttétel)
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 76
Hidraulika
Nyomáshatároló jelleggörbéje
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 77
Hidraulika
Tápegység (szivattyú nyomáshatárolóval)
Qs rendszer = Qso – Q ny – Q sv
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 78
Hidraulika
Tápegység (szivattyú nyomáshatárolóval) + motor áramköri modell
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 79
Hidraulika
Tápegység (szivattyú nyomáshatárolóval) + motor áramköri ábra
Automatizálás technika alapjai – Hidraulika I. előadás Farkas Zsolt BME GT3 2014 80
Hidraulika
Áramállandósító
top related