Uljna Hidraulika II -Savic

March 14, 2017 | Author: jwalt3998 | Category: N/A
Share Embed Donate


Short Description

Download Uljna Hidraulika II -Savic...

Description

g

_____ ___~~

~~illW .~E~ @

- Konstrukcija, proracun i odrzavanje hidraulicnih sistema -



!W& l>-itCWfN Zenica

UUNA HIDRAULIKA 2 - Konstrukcija, proracun i odrtavanje hldraulicnih sistema Autor:

Prof. dr V!adimir Savio

Aecenzentl: Prof. dr Sead Avdie Dr Zdravko Lontar

Laktor: Katarina £)ukic

Crtez/ I /(orlce: Tamara Savie

Tehnlcki urednlk:

Rail Kratina

/zdavac: DOM STAMPE - ZENICA Prvo izdanje

Za Izdavaca: EdhBm Suljie. gral. int. $tampa:

Dom Atampe UI. 29. novembrs br.. 20 72000 Zenica

TIRAZ: 2000 primjeraka

S A DRtA J Strana PREDGOVOR

1.

KONSTRUKCIJA HIDRAULICNIH SISTEMA .

1.1 . 1.1.1. 1.1.2. 1.1.3. 1.1.4. 1.1 .5.

OPSTI PRINCIPI KONSTRUKCIJE HIDRAULICNIH SISTEMA .. Podjale hidraulicnih sistema. . . . . . . . . . . . . . . . . . . " Graficko i tabelarno prikazivanje rada hidraulicnog sistema. . . Rad pumpe za vrijeme mirovanja sistema. . . .. Zaustavljanje klipa hidraulicnog cilindra. . . . . . . . . . . . . . Kocenje hidraulicnih motora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1 1 11 15 1 20

1.2. 1.2.1. 1.2.2. 1.2.3. 1.2.4.

ISKORISTENJE ENERGIJE U HIDRAUUCNOM SISTEMU . . .. Problemi iskori~tenja energije u hidraulicnom sistemu . Primjena akumulatora u hidraulici. . . . . . . . . . . . . Upravljanje radom sistema preko impulsa pritiska. . . Hidrostatski pogoni sa sekundarnom regulacijom. . .

25 25 32 53 58

1.3. 1.3.1. 1.3.2. 1.3.3.

KONSTRUKCIJA SISTEMA ZA RLTRIRANJE . . Mjesto filtera u hidraulicnom sistemu. . . . , . Karak1eristike i proracun filtera . . . . . . . . . . Kriteriji za ocjenu cistoce ulja . . . . . . . . . .

65 65 68 77

1.4. 1.4.1. 1.4.2. 1.4.3. 1.4.4. 1.5 . 1.6. 1.7. 1.7.1. 1.7.2. 1.7.3.

KONSTRUKCIJA HIDRAUUCNOG AGREGATA .. . • . . . . ' Konstruk1ivne izvedbe hidraulicnog agregata. . . . . . " Konslrukcije rezervoara, . . . . . . . , . , . . , . . .. Pumpni agrega!. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . .. Elaslicneveze . . . . . . , .. " .. " .. , . . . . , ... . , KONSTRUKCIJA SISTEMA ZA HLADENJE , . , . . . , . . . .. TEHNIKA POVEZIVANJA HIDRAUUCNIH ELEMENATA ... . IZBOR OSNOVNIH PARAMETARA HIDRAUUCNOG SISTEMA . Pritisak hidraulicnog sistema, , , . .. ... , ... . . . . , . Izbor tipa i viskoznosti ulja. . . . . . , . , . , , . . . . . , . . , . Informacije u karak1eristlkama hidraulicnih komponenti . . . .

2.

KONSTRUKClJA OTVORENOG HIDRAULIOIOG SISTEMA . 117

2.1. 2.2. 2.2.1. 2.2.2.

VEZA IZVRSNOG ORGANA U HIDRAUUCNOM SISTEMU. . . REGULACIJA BRZINE IZVRSNOG ORGANA . . ... . Promjena brzine regulacijom protoka. . . .. .... Stepenasta promjena brzine pomocu venlUa ...• . • . . . ..

1

. . . .

. . . .

. . . . . . . .

. . . .

. . . .

e

. .. . .. . . . . . . .

80 81 84 87 89 89 100 105 105 109 112

11 7 121 121 131 VII

2.2.3. 2.2.4.

Promjena brzine pomo6u pumpi sa regulacljom kapaciteta . . 134 Regulacija broja obrtaja rotacionog motora . . . . .. . ... 141

2.3. 2.4. 2.5. 2.6. 2.6.1 . 2.6.2. 2.6.3. 2.6.4. 2.6.5.

REGULACIJA PRITISKA U HIDRAULIGNOM SISTEMU. . . . . . 144 DRZANJE KLiPA U ZATEGENOM POLOZAJU I MANIPULACIJA SA VELIKIM TERETIMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 SINHRONIZACIJA KRETANJA KliPOVA . . . . . . . . . 155 161 PRIMJENA DVOPOLOZAJNIH UGRADNIH VENTI LA . . Podjela dvopolozajnih ugradnlh ventila. . 161 Razvodni dvopolozajni ugradni ventili . . . . . . . 161 Dvopolozajni ugradni tlacni ventili . . . . . . . . . • 167 171 Dvopolozajni ugradni regulatori protoka . . . • . Primjeri konstrukcije hidraulicnih sistema. . . . .. . . •. 172

2.7. 2.7.1. 2.7.2. 2.7.3. 2.7.4.

PRORAGUN HIDRAUUGNOG SISTEMA ... .. Proracun hidraulicnog sistema sa cilindrom. Proracun hidraulicnog sistema sa motorom . . Proracun stepena iskoristenja . . . . . . Primjeri proracuna hidraulicnih sistema. . . . .

3.

ZATVORENI HIDRAULItNI SISTEMI . .. . ... . .. .

3.1. 3.2. 3.2.1.

KONSTRUKTIVNE IZVEDBE . . . . . . . . . . . . . . . . 213 REGULACIJA BRZINE HIDRAULIGNIH MOTORA . . . . . . . . 218 Teoretska analiza regulacije hidraulicnih motora . . . . . . . . . 218

3.3.

STATIGKE I DINAMIGKE KARAKTERISTIKE SERVOPUMPII HIDRAULIGNIH MOTORA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . Staticke i dinamicke karakteristike servopumpe . . . . . . .. Staticke i dinamicke karakteristike hidraulicnog motora . . .

3.3.1. 3.3.2. 3.4.

. . . . . ... . 177 . •. .. . .. . 177 . . . . 183 190 . . . . 194 213

225 226 229

3.5.1. 3.5.2.

PRENOSNI ODNOS REDUKTORA I DINAMIGKO PONASANJE ZAlYORENIH KRUGOVA SA REGULACIJOM . . . . . . . PRIMJENA ZATVORENIH HIDRAULICNIH SISTEMA KOD MOBILNE MEHANIZACIJE . . . . . . . . . . . Osnove proracuna i konstrukcije. . . . . . . . . . . . . . . . Konstruktivna rjesenja i primjeri proracuna . . . . . . . ..

4.

ODRUVANJE HIDRAUUtNIH SISTEMA I KOMPONENTI . . 251

3.5.

LlTERATURA ... . ... . . .. ... .. . . . BIOGRAFIJA . . . . . . IZVOD IZ RECENZIJE . OGLASNI DIO . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

VIII

.. . . . • . .

.. • • • . • .

232 236 236 240

... .. . 265 . • • . . . 267 • . 269 . . . . . . 271

PREDGOVOR U knjizi "U/jna hldraulika 2" abradena je problemalika kOllstrukeije I proracuna hldraulicnih sistema. Naeln 'obrade leksta je takav da predstavlja logico" slijed teksta knjige "Uljna hidraullka 1", u kojoj je obraden. problematika konstrukclje hidraulicnih komponenti i njihovog mjesta u hidraulicnim sistemima. Vee kod izrade teksta za knjigu "Uljna hidraulika 1" planirao sam da. nastavim na tekstu u kome 6e bitl obraClena probJematika konstrukcije hldraulicnih sistema kao integra/ne cjefine. To mi je orno· gut/fa da vee u pocetku fada razgranicim fe dvije organski povezane materife. Ukupna probfematika je obradena u 6etiri zasebne tematske grupacije, U prvom poglavlju su abraden! zajednicki prinicpl konstrukcije otvorenih i zatvorenih hidraulienih sistema, a u drugom i treeem pog/av/ju problematika konstrukcije i proracuna otvorenfh, odnosno zatvorenih hidraulicnih sistema. U posf/edn/em, cetvrtom pog~ lavlju, daje se opst; osvrt na problematlku odrzavanja hidraulicnih sistema. Kod obrade teksta karisrio sam, osim v/astitih spoznaja a problematlci hidrau ~ like, knjige, casopise j strucne materijale firme Mannesmann Rexroth. Infarmacije ko~ je sam crpio iz navedene literature bile su ml ad dragoe/ene pomoci kad abrade teksta. Tekst ove knjlge je izracfen za re/atlvno kratko vrijeme, U tome sam uspio i zahvaljuju6i radu brojnih saradnika na obrad/ sllka ; teksta. Ja 1m se ovom prilikom zahvalju/em. Autor

IX

I--ITIlEE~~:

01

L'.J

bl

w Slika 1.1.

Osnovni tipovi hidraulicnih sis tema - .krugova 8) otvoreni, b) zatvoreni, c) poluzalVoreni,

Kod poluzatvorenih hidraulicnih sistema u jednoj fazi kretanja klipa hidraulicnog eilindra ulje iz suprotne strane klipa se zajedno sa uljem koje potiskuje pumpa, transportuje u radnu komoru cilindra. f\Ja taj nacin se smanjuje si!a poti skivanja i povecava brzina kretanja klipa. U drugoj fazi kretanja kilpa hidraulicni sistem dleluje kao otvoreni. Osnovna shema je prikazana na slid 1.1 c. Pumpe j hidraulicni motori , zavisno od konstrukcije radnih elemenata , mogu biti sa konstantnim i promjenljivim kapacitetom . Kod otvorenih hid rau licnih krugova mogu nastati cetiri karakteristicne veze pumpe i hidraulicnog motara;

- pumpa i motor su konstantnog kapaciteta (slika 1.2a), - pumpa je promjenljivog , a motor je konstantnog kapaciteta (silka 1.2b), - pumpa je konstantnog kapaciteta, a motor je prornjenljivog kapaciteta (8Iikal.2 e ).

b)

w c)

~ Slika 1.2.

2

Kombinacije veze pumpl ;

dl

maraTa kod otvorenih hidraulicnih krugova

0)

b)

d)

c)

Slika 1,3.

Povezivanje pumpe i motors kod zatvorenih hidraulicnih krugova

-

pumpa je konstantnog, a motor je promjenljivog kapaciteta i moze da Funkcion i~e kao koenica (slika 1.2d). I kod zatvorenih hidrauli6nih sistema mogu se kombinoval i pumpe i motori sa konstantnim i promjenljivim kapacitetom. Na slid 1.3 prikazane su uprosteno sljede6e kombinacije: - pumpa i motor su konstantnog kapaci teta (slika 1.3a), - pumpa je promjenljivog, a motor je konstantnog kapaciteta (slika1.3b), - pumpa je konstantnog, a motor je promjenljivog kapaciteta (slika 1.3c), - pumpa i molor su sa pramjenljivim kapacitetom (slika1.3d). Osim navedene dvije podjele, hidraulieni sistemi se mogu klaslficlrati i na druge naeine: u odnosu na braj grana, nacin regulacije protoka, pritiska i druge. Interesantna je podjela kojom se obuhvataju konstruktivne specifienosti u odnosu na distribuciju gubitaka energije u hidraulienom sistemu. Klasifikacija hidraulienih sistema [42J u odnosu na ovaj kriterij daje se na slici 1.4. Paralelno sa razvojem hidraulienih sistema i ~irenjem pod rueja primjene u kojima se prenose sve vece koliei ne energije, posebno znacajno poslaje pitanje ra· cionalnog iskori~tenja ulozene energije. Gubitak energije u hidraulicnom sistemu jednak je razlici energije koja se preda pumpi i energije koja se preko hidraulicnog motora preda korisniku . Konstrukcijom hidraulicnog sistema se nastoji izjednaciti preuzeta i predata kolicina energija. Brzina kretanja hidrauli6nog motora se sve donedavno najteMe odredivala iii regulacionog ventila. Kasnije su uvedeni sistemi sa pumpama iii motorima koji su imali ugradene regu!atore, zatim tzv. Load-Sensi ng sustemi, a u posljednje vrijeme sistemi sa sekundarnom regulacijom. Na sliei 1.58 prikazan je hidrauli6ni sistem sa pumpom promjenljivog kapaci· teta i hidraulicnim motorom konstantnog protoka, povezani u otvorenom hidrauli6· nom krugu uzvedba A1). UpravlJanje tokom ulja vrsi se preko razvodnog ventila, a broj obrtaja motora je Funkeija pololaja regulatora protoka pumpe. Za vrijeme po· pode~vanjem prigu~ nog

gana nema gubitaka energije, jer se sva kolitina ulja potiskuje prema motaru.

3

...

~

~

Hidrostatskl

prenosnik

:,.

.,~ ~

" ii'

A

Sistemi upravljani

B

kolicinom

Slstemi upravljani plitiskom

:r

0:

iii

~ 5'

.,";;;" -"3

Al

I

I

c:

.Upravljan/e pumpom (primarno)

r-

SA I

Upravljanje prlgusenjem

II>

c: 0

A2

go '"c: .," Q.

~: 0-

A3j I

Upravljanje motorom (sekundarno)

I--

SAl

SA2

Up ravljanje

Prigusnik sa

r-

~

kenst. pumpom

Prigusnik sa

reg. pumpom

pumpom i motorom

c:

"c:" "'"

BA3

Loaci .Sensing (upravljanje p ritiskom)

'"c:

0-

iif

@

" ~

BA3. 1

I

Regulirajuce pumpe

BA3,2 I Konstantne pumpa

BB

BB. 1

Sistemi sa povratom energije

Sekundarna regulacija

B

01

Sillm 1.5.

*'A"-_ --'

bl

Veza pumpe promjenljlvog kapacfteta I hldrau/icnog motora (konstsn!nag pro/aka (A1) a) otvorenl hldraullcnl krug, b) zatvorenl hldraulicnl krug

Na slici 1.5b prikazana je veza pumpe i hidraulicnog motora u zatvorenom hidraulicnom krugu. I u ovom slucaju brej obrtaja hidrauli6nog motora je funkcija polotaja regulatora pumpe. Kod ove izvedbe hidraulicnog sistema postavljena su dva ventila za ogranicenje pritiska, jer su strane (A) i (6) naizmjenicno usisne i lIacne. U povratnom vodu se stalno obezbjeduje pritisak od oko 15 bara prako ventila za ograni6enje pritiska, koji je sa vodovima (A) i (6) povezan nepovratnim ventilima. Osim toga, ugraden je i pomooni sistem za snabdijevanje uljem iii sislem za ispiranje, kako sa cesto naziva. koji vr~i izmjenu ulja u zatvor.enom hidrauli6nom krugu u kolitini 10-15% ·od kapaei!eta glavne pumpe. U istu grupu veze spadaju hidraulicni sistemi prikazani na slici 1.6. To su poluzatvoreni hidraulicni sistemi konstruisani prema modelima otvorenog i zatvarenog hidraulicnog kruga. Umjesto rotacionog hidraulicnog motora postavljen je hidraulicni cilindar (translatorni hidraulicni motor).

Osnovni smisao ovakve konstrukcije hidrauli~nih sistema je skracenje vremena povratnog hoda klipa hidraulicnog cilindra. To sa u oba sJucaja oini spajanjem klipne komore sa klipnjacinom , preko dvopolo~ajnog razvodnog ventila. Tada se ulju koje pumpa potiskuje u klipnjacinu komoru dodaje i ulje iz klipne komare. To se kod prvog sistema cini preko elektromagnetnog razvodnog ventila, a kod drugog preko razvodnog ventila koji se hidraulicki upravlja. Kod hidraulicnog sistema

5

-I I

~ t---

I----

----_._--

N

~-

L ___ . j

--

L __ J

8

.x

A

>C/ I' aJ Slika 1.6.

~

I

b)

Veza pumpe sa promjenJjivim kapacitetom i hidraulicnim cifindrom (A 1) u poluzatvorenom hidraulicnom sistemu

koji je prikazan na slid 1.6b, postavljeni su i pomoeni usisni vodovi, preko kojih se vrSi dopuna potrebne kolicine ulja. Izvedba hidraulicnog sistema (slika 1.7) sa konstantnom pumpom i hidraulicnim motorom sa ugradenom regulaoijom protoka (izvedba A2) koristi se rijede. Najmanji broj obrtaja motara se proracun ava prema: n minm

:=

V

np _ ...£._ ,

Vmaxm

gdje je: n -- broj obrtaja; V - specificni volumen, a oznake p i m se odnose na pumpu i motor. Gubitak snage je velik i maze se proracunati prema:

N =

(Op -

Om) P

(kW)

600 Hidraulicni sistemi kod kojih se broj obrtaja motora reguli§e polo1ajem regulatora pumpe nazivaju se sistemi sa primarnom regulacijom , a hidraulicni sistemi 6

I



I_ _ J

Slika 1.7. Konstrukcija hidraulicnog sistema sa pumpom kon ~ 8tantnog kapaciteta i motorom promjenljivog pro-

Slika 1.8. Hidraulicni sistem sa ugra-

denom pumpom promjenIjivog kapaciteta i motoro m

promjenljivog protoka (A3)

toka (A2) kod kojih se broj obrtaja regulise polozajem regulatora motora - sistemi sa sekun· darnom regulacijom. Treea grupa hidraulicnih sistema su sistemi sa kombinovanom regulacijom pumpe i motora (izvedba A3) . To su sistemi sa primarno-sekundarnom regulaeijom. Hidraulicna shema ovog tipa sistema je prikazana na slid 1.8. Ovakva kombinaeija se zbog slotenog postupka sinhro nizacije rada regulatora pumpa i motora koristi relativno rijetko , iako su gubiei energije u toku rada sistema vearna mali. Mogu se izracunati po jednacini navedenoj u slutaju izved be sistema prema (A2). Hidraulicni sistemi kod kojih se upravljanje vrsi priti skom (izvedba B), dijele se na sisteme kod kojih se upravljanje vrSi prigusenjem (izvedba BA) i sisteme sa koristenjem povratne energijB (izvedba BB). Prvoj grupi pripadaju sistemi sa prigusnim venti lima (izvedba SA 1 i BA2) i sistemi u tzv. Load - Sensing izvedbi (BA3). Shema hidraulicnih si stema sa pri gusnim venti lima sa pumpom konstantnog kapa· eiteta i pumpom promjenljivog kapaeiteta prikazana je na sliei 1.9. Kod hidraulicnih sistema sa ugradenom pumpom konstantnog kapaciteta (izvedba SA 1) promjena protoka prema hidraulicnom motoru vr§i

se podesavanjem 7

prigu~nog

iii regulacionog ventila. Razlika kolitine ulja koju daje pumpa i kolitine koja je potrebna hidraulitnom motoru, potiskuje se preko ventila za ogranitenje pritiska u rezervoar. U podrutju sistema od pumpe do prigu~nog venlila vlada pritisak pode~en na ventilu za ogranicenje pritiska. Ukupan gubrtak energije u sistemu jednak je zbiru dijela energije koji se pretvori u toplatu na ventilu za ogranitenje pritiska i sumi gubitaka u cjevovodu i elementima hidraulitnog sistema. Mo~e se proracunati prerna:

Ukoliko se umjesto pumpe konstantnog kapaciteta ugradi pumpa sa regulatorom kapaciteta, dobije sa hidraulicni sistem prikazan na slici 1.9b (izvedba BA2). Kod ovog hidraulitnog sistema kapaciteti pumpe i motora su usag la~eni, Pa su gubici energije minima!ni. Oni se proracunavaju prema:

a)

L -,-_ _L..1 Slika 1.9.

8

Hidraullcni sistemi sa prigusn;m venitfima a) sa pumpom konstantnog kapacnera (BAl) b) sa pumpom promJenlj/vog kapaciteta (BA2)

b)

]

]E--j

P __ _ ,..:.1.I

I

I

I

I I

I I I

1

I

r - ---

I I

P

0' 01

bl

Slika 1.10. Hidraulicni slstemi tip. Load-Sensing a) sa pumpom promjenljivog kapac/teta (BA3.1) b) sa pumpom konstantnog kapaciteta (BAS.2)

Hidraulieni sistemi kod kojih se upravljanje vr§i priti skom (Load·Sensig si· stem) mogu biti takeder sa pumpom kod koje se kapaeitet moze regulisati (izvedba BA3.1) i sa pumpom konstantnog kapaeiteta (izvedba BA3.2). Kod ovog tipa hidra· ulienih sistema ugraduju se razvodni ventill sa elektromagnetnim iii hidraulicnim upravljanjem. koji se iz jednog u drugi poloZaj dovode postepeno. a mogu se detati i u medupolotaju . Shema hidraulienog sistema sa pumpom koja ima ugraden regu· lator protoka prikazana je na slici 1. 10a. Zadatak ovog konstruktivnog rjesenja je da obezbijedi pritisak i kolicinu ulja u velieinama koje su upravo potrebne hidraulicnom motoru, tj. koje su usaglaSene sa vanjskim opterecenjem. Impulsi pritiska, ispred i iza razvodnog venti la, dovode se do elektricnog pretvaraea. U .njemu se te dvije velicine komparlraju, a rezu~at se u vidu elektricnog impulsa Salje razvodnom ventilu. On se u odnosu na velicinu elektricnog signala pomjer. i dovodi u odgovarajuci polotaj, tako da se razlika priti· ska ispred i iza njega drfi priblitno konstantnom, oko 15 bara. Gubitak energije u sistemu mo.ze se izra~unati prema:

gdje je: Pp - PL ::: eonst. ::: 15 bar. Hidraulicni sistem sa pumpom konstantnog kapaeiteta prikazan je na slici 1.10b. Ukoliko bi se radUo 0 kiasicnom sislemu tipa BA. pumpa bi radila pod priti· skom koji je odreden pode§enom velicinom na ventilu za ogranicenje pritiska. U ei· Iju smanjenja gubitaka energije, u sistemu je ugraden ventil za ogranieenje pritiska 9

indirektnog djelovanja, a impuls pritiska se dovodi na plJotni ventil od tlacnog vada iza razvodnog ventila. T akvo rjesenje upravljanja obezbjeduje da se visak ulja odvodi u rezervoar pri nizem pritisku, eija veli6ina uvijek odgovara velicini radnog prj· tiska. Gubitak energije se proracunava prema:

Ng ~ (Op ~ Om) Pp gdje je:

+ 0rn

(p p ~ PL) ,

Pp __ PL " eonst. '" 15 bara.

Hidraulicni sistemi sa povratkom viska energije u sistem (izvedba BB1) iii hidraulicni sistemi sa sekundarnom regulacijom, predstavljaju najnoviju generaciju hidraulicnih sistema. Oni, ne sarno da imaju minimalne gubitke unutar sistema, vee imaju i mogucnost povratka viska energije u mrezu hidraulicnog sistema, iii je predaju drugom potrosaeu, kome je ona potrebna. Iz same opee definicije pojma sistema sa sekundarnom regulacijom slijedi, da se primjenjuju kod masina iii transport nih sredstava koja imaju vise izvrsnih organa, a kod kojih treba pavremeno vrMi funkciju koeenja iii oduzimanja energije. Najeescu primjenu imaju kod mobilne mehanizaeije. Na sliei 1.11 prikazana je principijelna shema segmenta takvog hidraulienog sistema. Hidraulicni motor je povezan sa central nom cjevovodnom mrezom P,R i D. Kada radnoj masini treba predati energiju, izvrsni organ radi kao motor, a kada treba kociti, izvrsni organ preuzima raspolozivu energiju ad radne masine j transportuje je u akumulator iii drugom potrosaeu.

~~~~--- - ~--~N--~~~------

I

/

I

L_

/

/

I

P 0 R

I

Radna ma1jina

Q

Slika 1.11. Principijelna shema hidraulicnog sistema sa sekundarnom regulae/jom (BB1)

10

1 .1 .2. Grafl¢ko I tabelarno prlkazivanje rada hidraulicnog sistema /

Za shvatanje rada hidraullt nog slslema nlje dovoljno Imali na raspolaganju samo hldraulitnu shemu. Rad sistema se moze najlak~e shvatlll Iz delaljnog tekslu, alnog opisa, ~to se rijelko radi , jer je to slozen I komplikovan posao. Isli elekal se mo~e posllCi Izradom odgovarajuelh dljagrama i labela, Iz kojih se vidl redoslljed ukljutenja pojedinih komponenti , veza hldraulickih i elektroelem enala i brzlne krela· nja pojedinih izvrsnih organa. Uz hidraulicnu shemu mogu se koristiti: - dijagram: brzina (v) - vrijeme (I), - di)agram: pUI (s) - vrljeme (I), - tabela ukljutenja elektroelemenala kod obavljanja pojedlnlh radnji. Dijagramom v - I daje se gral16kl prlkaz brzlna Izvr~nlh organa u svakom momentu cjelokupnog radnog clklusa. Dvaj dijagram je naroello vaZan kod hidrau· licnih sistema sa promjenljivim brzinama kretanja izvrsnog organa i sistema sa veelm brojem Izvr~ n i h organa. Prlmjer izrade lakvog dijagrama daje se na slici 1.12. Kod ukl)utenog eleklromagneta (a), ulje se Iz obje pumpe (1 ,2) pollskuje u klipnu slranu hldrauli6nog cilindra, pa se obavlja radnl hod klipa. Odslojanje izme· du tacaka (A) I (A , ) na dijagramu oznacava parasl brzlne od 0 do vrijednosli v " a odstojanje izmecJu tacaka (A , ) i (B) oznacava podrucje konstanlne brzine v" cija je vrijednost odredena veliclnom povr ~i ne klipa i kapacitala obje pumpe. Nakon ~Io sa u sislemu posligne prilisak PZ' ventil za ogra n~c enje priliska (3) se otvara i propu~la ulje Iz pumpe (2) u rezervoar. Sada sa u klipnu slranu po· liskuje samo ulje iz pumpe (1). Dolazi do smanjenja brzine na vrijednost v2

$

v,

0,

E

~~b 2 A

b

v,

8

8,

3

'"-'

A

,

~

P\

+

.-

-$,

.....I... 00

12

I>

brzina povratnog hoda kli pa

..

.-~,.-

.-

brzina raanog hoda klipa



_._.'----- -_.-

.

dvostepena brzina radn og hoda kJipa

_.

odmah po dolasku u krajnju la~ku hoda, automatski dolazj do kret~nja u suprOlni pravac

------- -- po cJolasku u krajnju tocku hoda sistem sa zaustavlja I mlruje za vrijeme pauze, tija sa du1ina defini~e vremenskim relejom

._--

-_._--

mirovanje sistema eleklro pl'ekidat

. _ --

..

8

9

b lLJLLJ.q::.:p.L'l,LU (

d 5

B,

s·/ >

B,

Bl-_ _ A,

B,

As

6 /

A,

B,

A,

E,

0/ E,

B3

A

, I

kr-

!

Al~B

radni _.. hod (9)

rad ni hod (8)

-_.._--.- -

A4~

B,

..jJ"".,n; -..... ---- .-1

A)

B

fl od (9} I

tl s )

povratni hod (8)

hod cilind ra (9) .:::::: hod citindra (8)

Slik. 1.1 3. Sheme hidraulienog sistema sa planom ukljucenja elektroe/emenata i dijagramom brzlna kretanj. klipova 13

Na slici 1 .13 prikazana je shema hidraulicnog sistema sa planom ukljucenja elektroelemenata kod obavljanja pojedinih operacija i dijagram brzina - vrijeme za svaki hidraulicni cilindar. Nakon ~to se da komanda za obavljanje radnog hoda kli pova, prvo se pod napon stavlja elektromagnet (b) razvodnog ventila (6). Kada klip cilindra (9) dode do elektroprekidaca (El), daje se signal, pa se pod napon slavlja eleklromagnel (d) razvodnog venlila (7). Klip hidraulicnog cilindra (8) se sada krece u desno i kada dode do elektroprekidaca (E2), pod napon se stavljaju eleklromagneti (c, e), pa se ulje poliskuje u klipnjacine slrane oba cili ndra. Klipovi se sada

1 2

EP

6

t+--- .-----~.-...J

• .-..-----------.--.•.

...

--.-- - ~- --- -

Rad~

Rod. S1

Mirovflnje

--

-

f'omjemnje r8{jnog kom ada

-

- _._-.,-

f-

, - -

t-' KJip ~1) rr.al a~_ 5 --- Klip (2) dole 3 Klip (1) napriJed

2

Slezanje

radnog komada

Komad stegnut

52

4

f--= O; '; d~~;;t~:~~-:~~---I- :.

-

-

saT;;; -

- •-



_ - ..

-

"-,.• - ..

• -

- --~

os

-bOO -EP

-

-

-





-

• t--- • - --• - • -

..

-

-

-

--

.-- -





- - --- - • -

Napomena

.- .. _

--

.. - b10 52

._.._-53 b5

EP

.. 53

"".m -

-

Stika 1.14, Shams hidraulicnog sistema za pomjeranje I stezanje radnog komada na masinJ a/atk;

14

krecu u lijevo paralelno, sve dok klip hidraulicnog cilindra (8) ne dode do eleklroprekidaca (E3). Sada se sva Iri eleklromagneta (a, e, e) isk/jucuju iz napona; klipovi miruju, a ulje se iz pumpe opet potiskuje u rezervoar. ViSi stepen tabelarno - grafickog obja~njenja djelovanja hidraulicnog sistema moze S8 dati na nacin kako je to definisano standardom VDI 3260. Ovaj nacin obja~nj enja je ilustrovan za sistem prikazan na sliei 1.14. Hidraulicni sislem se sastoji od dva hidraulicna cilindra, dva elektromagnet· na razvodna ventila i jednog dvopolozajnog razvodnog ventila za usporavanje kre· tanja klipa hidraulicnog (1) eilindra. Ulje pod prlliskom obezbjeduje pumpni agregat (3). Radnl komad kojl se obraduje na maSlnl prvo sa pomjera, zalim steze I obradu · je. Nakon zav r~e ne obrade komad se oslobada stege I pomjera. Redoslljed opera· eija i stanja, odnosno polozaj pajedlnlh hldraulicnih kornponentl, prikazan je u tabell 1. 2. U tabell su dati I: - dljagraml put .•• vrljeme za svakl kli p posebno, - - dljagram vremena ukljucenja elektroelemenata kod obavljanja pojedinlh operaelja, - mjesto I tok kretanJa upravljacklh elektrolmpulsa. Kod Izrade dljagrama prema tabeli 1.2 koriste se slijede6e oznake:

u odnosu na veli~i nu najmanjeg radnog (p,) iii srednjeg radnog (prJ pri'iska date su U okviru konstruktivnih karakteristika sva.trl tipa hidrauli~nih akumulatora. Aka su temperature punjenja akumulatora gasom'i radna temperatura razliciti , neophodno je izvrMi korekciju vrijednosti pritiska pretpunjenja prema sljedeeoj jednacini:

+ 273

tp

P' : P -.. ------ ......o tr

gdje je: p o

t p

+

273

stvarno potrebna vrijednost pritiska pretpunjenja: temperatura pretpunjenja: t r

0

radna temperatura ( C).

Proracun zapremlne gaas (V). U okvlru teoretske anali ze navedeno je da se procesl kompresije I ekspanzije" odvijaju po poznatom termodlnamiCkom zakonu:

poV~ ~ P, V;

:

P2 V~.

Vrsta termodlnamlekog procesa kompreslje iii ekspanzije se definise u odnosu na vrijeme trajanja procesa punjenja iii pratnjenja akumulatora uljem: - kod trajanja ciklusa od t < , min proces je adijabatski, -kod trajanja ciklusa od t > 3 min proces je izotermieki. - kod trajanja ciklusa od 1 < t < 3 min proces je politropski. Kod prora~una korisnog volumena mogu se usvojiti I sljedeee vrijednosti: n = 1 -- izotermicki proces, n = ' ,' - proces je spor i kreee se od 4 do 8 minuta, . n = 1,25 - proces traje 1 do , ,5 minuta, n = 1,35 - proces je veoma brz i traje 20 - 35 sekundi. Proracun parametara akumulatora vrsi se prema sljedeeim modelima:

Akumuliranje energije iii smanjenje kapaciteta pumpe (slika ' .38a,b) Politropski proces: (n = , do 1,4)

42

t---'_~_"_:--..Jr II: OJ

bJ

CO"

'-'-"

r

-

--

--

V "'O

cJ

-

y

f1

0)

---<

.)

9J IJ

t

S/ika 1,38.

Primjeri ugradnje akumulatora

43

Vo = __

L::,

Po lI n ( -- ) -

P,

v

__

p 1/n ( ---2 )

P2

Izotermicki proces: (n = 1)

L::,V Po _ Po

-P

-

P,

2

Adijabatski proces: (n = 1,4)

P o 0.7'4 (-) -

P,

P 0714 (-2-) . P2

Preporuceni odnos: L::, VIV 0 = 0,362 Dopuna istekle koli¢ine ulja zbog promjene temperature (slika 1.38c) Izotermicki proces:

V0 = --;c--= L::,=-.;. V-;o;Po _ Po

P-:;-P2 Potrebna kolicina ulja se proracunava prema:

gdje je: VL (dm1 -

zapremina ulja u sistemu,

najvi~a temperatura, t, (C) - najnita temperatura, o p (1 / C) - zapreminski koeficijent t2 (C) -

~irenja

za

mineralno ulje: P = 1,08'10 -3 (1 /C), a(l ;0G) - linearni koeficijent istezanja cjevovoda .

0, (bar) -

P2 (bar) -

-5

0

zacehk: a = 1,1 -10 (1/ G), najnizi radr'li pritisak kod temperature (t,). najvi~i pritisak kod temperature (t ), 2

Kompenzaclja drenaznlh gubltaka ( slika 1.38d) Izotermicki proces: V0 = --;c--,L::,=-:V~_

"~2 P,

44

-

~2.

P2

Potrebna kolicina ulja S8 proracunava prema: t::.V = Q t, L gdje je: Q L(llmin) - drenaZni gubitak, t (s) -

vrijeme ukljucivanja pumpe za punjenje.

Preporuceni odnos: t::.VIVo = 0,45

P,igusivan/e puizaci/a (slika 1.38e) Adijabatski praces: t::. V V0 = _ .._ - -=-'-_

0 ,695 I -

.

( ..2...~ ) 0 ,714 100+x

Potrebna kolicina ulja se proracunava prema:

gdje je: K K K K K K

K K

t::.V = K q, = koeficijent tipa pumpe, = 0,6 - jednoklipna pumpa jednostranog djelovanja, =' 0 ,25 - jednokiipna pumpa dvostranog djelovanja, = 0,2 - dvokiipna pumpa dvastranog djelovanja, = 0,13 - troklipna pumpa jednostranog djelovanja = 0,1 - cetveroklipna pumpa jednostranog djelovanja, = 0,06 - tro i cetveroklipna pumpa jednostranog djelovanja, te peto i ~estoklipna pumpa dvostranog djelovanja, = 0,01 - devetoklipna pumpa,

q (dm 3) - specmcni volumen za jadan klip. x (%) - dozvoljeni stepen neravnomjernosti (1-30/0)

x

=

p -

p

-,--,m ", ... . 100,

Pm p -

Pm " amplituda oscilovanja pritiska.

Apsorpcl/a mehanickih i hidraulicnih udara (slika1.381,g). Kod pojave hidraulicnih udara, do kojih dolazi zbog brzog zaustavJjanja kretanja mase ulja u hidraulicnom sistemu, velicina akumulatora se mo~e prora· cunati pribli~no tacno prema formuli: 0,4 ,;, W2

-~

..- -- -

2p, [ ( .Po .. ) O,286_ 1 j 102

P, Ukoliko do hidraulic nih udara dolazi zbog zatvaranja ventila u hidraulicnom sistemu, potrebna kolicina ulja se proracunava prema farmuli :

45

v

0

= ~4_0

P2 (O_,01~~ L-~")_ 3

10

(P2 -

p,)

gdje je: m (kg) - masa teenosti u cjevovodu, W (m/s) -- brzina tetnosti; 0 (llmin) - protok teenosti; L (m) .- duzina cjevovoda; t (s) ~~ vrijeme zatvaranja ventila; P, (bar) - radni pritisak kod slobodnog protoka; P2 (bar) - hajveca vrijednost (apsolutni) radnog pritiska

Akumulator obavlja funkellu amortlze.a kod vozila Adijabatski proces:

P, V _ / ' : , V Po o -

~--.--------,-~

1 .~

(..1'-,-), In P2

Preporuceni odnos: /':,V/Vo = 0,351

Funkcija akumulatora u slueaju nuide (sigurnosna funkcija) Adijabatski proces:

/':, V P2 Vo =

_~.

Po 1!n

(_I',,)~ 1

p,

Preporu6eni odnas: /':,V/Vo = 0,288

Snabdijevanje iz posebnih boca (sllka 1.38h) Kod snabdijevanja akumulatora gasom iz posebnih boca, koje u sistemu akumuliranja predstavljaju rezervoare gasa, prora6un potrebnog volumena gasa S8 vrsi po navedenim jednatinama za izoterrni6ki, adijabatski iii polltropski proces. 00bijena vrijednost volurnena (V so raspodjeljuje na volumen akumulatora (VA)' vo~ lumen jedne iii vise boca za gas (V

d

J:

VO = VA + Vp' 1.2.2.3. Prlmjerl kanst.ukeije i proracuna hidraulicnlh sistema sa

akumulatorlma PrimJ,,' 1, silks 1.39 Zadatak hidraullcnog akumulatora je da smanji kapacitet pumpe, Uko!lko bi se sistem konstruisao bez hidraulicnog akumulatora, kapacitet pumpe bi bio (0,), a klip cilindra bi dosao u krajnji polozaj za vrijeme (t ). Ukoliko r

46

se ka pacitet pumpe ieli smanjiti na velicinu (Q2)' neophodno je ugraditl akum ulator korisnog volumena 01a)' Hidraulicni sistem radi u okviru sljedeeeg radnog eiklu sa: t = tf + tm + tp' gdje je: tf

-

tp -

vriJeme kretanja klipa u radnom hodu; tm -

vrijems mirovanja;

vrijeme kretanja klipa u povratnom hodu.

4

\.

Q

b

u 2

.~

, p -

1

'

L_

L_ ~

0"

Y, ct ,

~ t,

/

V, I,

b_

t,

I

I

Slika 1.39. Shema hidraulicnog sis tema uz primjer 1

Volumen akumulatora se mora odabrati taka da ga pumpa

mote

napuniti

uljem u toku vremena (t m). Hidraulicni sistem ce raditi prema sljedeeem: Radni hod klipa - pod naponom su: P, 4a, 3c; ulje S6 u eilindar potiskuje jz pumpe j akumulatora. Mirovanje -

pod naponom je c: akumu lator se puni uljem , a kada se na-

puni, dostignuti pntisak se signaliz.ira preko EP; 3c se stavlja van napona, a sistem miruje do isteka vremena trn'

Povratni hod klipa -

pod naponom je 4b.

Primjer 2_ slilm 1,40 U hidraulicnom sistem u sa eilindrom jednostranog djelovanja ug raden je akumulator koji ima zadatak da aku mulira raspolozivu energiju prilikom spu stanja opterecenja.

47

5

,

b

2

Slika 1.40. Shema hidraulicnog sistema uz primjer 2

Mlrovanje: klip se drzl u zatecenom polozaju, a pumpa potlskuje ulje preko rezvod· nog ventila (3) u rezervoar. Dlzanje klipa: pod naponom je 3a I Sc, pa se ulje Iz akumulatora I pumpe potlskuje u kllpnu stranu hldraulicnog cilindra; ako prltlsak na EP1 opadne do po· de~ene vrljednostl 5c se stavlja van napona, pa daljnje dlzanje obavlja samo pumpa. Spu~tanje: rezvodnl ventll (3) je u neutralnom polozaju, a pod naponom je Sc; aku· mulator se punl uljem. Kod dostlzanja prltlska pode~enog na EP2, Iz na· pona se Isklju6uje Sc, a pod napon se stavlja 3b.

Primjer 3, silks 1.41 Klipom hldrauli6nog cilindra treba pridrzavati komad silom konstantne veliei· ne duzi vremenskl period. Sistemom za odrzavanje prltiska upravlja se hidraulienim putem. Kod priblizavanja kipa hidraulienog cilindra (6) radnom komadu (7) pod na· ponom je elektromagnet (Sa). Ulje se u cilindar potlskuje Iz pumpe i akumulatora. Kada klip prltisne komad, u sistemu raste prltisak i akumulator se punl uljem. Kod dostlgnutog potrebnog prltlska ventil (3) se pomjera u suprotan polozaj, pa se ventil (2) upravlja6klm vodom dovodi u zatvoren polozaj. Pumpa potiskuje ulje u rezer·

48

voar, a priti sak u sistemu odr'-ava akurnulator. Ukoliko dode do pada pritiska, venti I (2) ce se automatski zatvoriti, pa 68 se ulje iz pumpe opet poti skivati prem a ci lind ru j akumulatoru. Primjer 4, slika 1.42

Hldraulicnim sistem om se, po zadanom programu brzlne, dize i spusta pia· tlorma (6). Kako so radi 0 velikoj raspolozi voj energiji kod spustanja, u sistem su ugradenl akumulatori. Dizanje platlorme (6) sa teretom vr~1 so preko dva hldraulicna cilindra (4) dvosmjernog djelovanja i dva hldrau licna ci li ndra (5) jednosmjernog djelovanja. Hi· draulicni cilindri (4) su vezani u zatvorenom hidrau licnom kru gu i njihovi klipovi se pagone pumpom (1). U sklop zatvorenog hldraulicnog kruga spada I pomacnl sl· stem (2b) za upravljanje kapacitetom pumpe (1), slstem za Isplranje (2a) i upravljacko-- regulirajuci elementi zatvorenog hldrau liCnog kruga (3). Za vrijeme spustanja platforme, pumpa (1) se dovodi u poloza) ko)i odgovara potre bnoj brzini spustanja, a raspolozlva energija se preko cilindra (5) predaje akumulatorima (7). Korisni volumen akumulatora odgovara volumenu klipne strane hidraulicnih cilindara (5). Kako su klipnjace sva ceti ri cilindra povezana sa platformom, neophodna je da u akumulatorirna, za vrijeme dizanja platforme, bude uvijek potrebn a kol iti na ulja. Kako su volumen j pritisak kod akumulatora medusobno vezane ve!icine, stepen punjenja akumulatora uljem se kantrolise p reko hidraulicnog tiacnog prekidaea EP1. Kada on registruje pad pritiska, razvodni venti! se dovodi u zatvoren polozaj, a kada se postigne potreban pritisak, hidraulicnim tlacnim prekidacem EP2 se daje si gnal razvodnom ventilu da "pet dode u otvoren polozaj. 7

r-TT .=:L

..;"./~~

-- .

F= cons t

-

7

Slika 1.41. Shema hidraulii5nog sistema uz primjer 3

49

j, N

CL

I -~

w

Slika 1.42. Sherna hidraulicnog sistema uz primjer 4

50

Prlmjer 5 Cilindru hidraulienog sistema za pagan postrojenja za livenje treba iz akumulatora staviti na raspolaganje 3 1 ulja za vrijeme ad 2,5 sekunde. Najvi§i radni pritisak je 200 bara, a najnizi dozvoljeni je 100 bara. Vrijeme punjenja akumulatora je o 0 8 S. Najniza radna tem peratura Je T, = 25 C, a najvita T2 = 45 C. Na osnovu datih podataka defi ni~u se radni parametri akumulatora

T, _ 273 + 25 = 298 K P2 = '201 bar P, = 101 bar T2 - 273 + 45 = 31 8 K V = 31 t = 2,5 odnosno 8 s - promjena Je adijabatska Pritisak pretpunjenja akumulatora azotom je jednak:

Po = 0,9 P, = 0,9· 101 .

=' 90,9 bara. 0

Ovaj priti sak. pretpunjenja je kod temperature 25 C. Volumen gasa (ukupn i volumen akumulatora) je:

6V

v0 --

( Po ) 0.714 _

_ _ _ ______3 ___

(._::-) 0.714

P,

P2

___ _

= 8 ,32 / .

( 90,1) 0.7 14 _ ( 90, 1) 0,714 101 201

S obzirom na razlieite tem perature kod predpunjenja i rada, proratunata vrijednost V0 se mora korigovati prema:

, o

T2

V = V- _ 0

T

= 8,32

1

318

= 8, 88 1 ,

298 o

a pritisak pretpunjenja ce na temperaturi ad 20 C biti:

T - 5 1 = 90,9. 293 = 83,75 :: 84 bara, Po = Po -'--'

.

T2

318

iii Po = 83 bara natpritiska. Volumen Vo se maze korigovati i prema dijagramu prikazanom na sliei 1.31. Koetieijent korekeije je jednak:

C a = 1,16, pa je realna vrijednost Vo jednaka: . V' o = Vo· C a = 8,88·1,1 6 = 10,3 /. Bira se akumulator volumena V = 10 l.

51

Prlmjar 6 U jedno hidraulicno postrojenje sa akurnulatorom ugradeno je sedam razvodnih ventila sa cilindricnim klipom. Za vrijeme mirovanja sistema u instalaciji od razvodnih ventila do hidraulicnih cilindara vlada pritisak od 180 do 200 bara, pa kroz zazore u razvodnim ventilirna protice ulie prema rezervoaru. Kroz 5 ventila sa klipom d = 10 mm protice po 30 emS/ min,a kroz 2 ventila sa klipom d 16 mm 3 protice po 140 em /min. Istim akumulatorom tieba intervenisati i u slucaju n u~de (sigurnosna funkcija). Tada je neophodno da se, u odnosu na konstrukciju hidraulicnog sistema, iz akumulatora potisne oko 8 I ulja, ali radni pritisak ne smije pasti ispod vrijednosti od Pmi n =' 110 bara. Gubitak ulja zbog proticanja je jednak:

=

Q

3 L 5·30 + 2·140 = 430 em / min.

U toku 5 minuta, koliko traje proticanje, neophodno je da se iz akumulatora potisne volumen:

Kako sa akumulatorom treba obezbijediti i sigurnosnu fu nkciju, tj. pritisak u sistemu ne smije pasti is pod 110 bara, znaci da je to granitna vrijednost u odnosu na koju S8 vrSi proracun sistema. Pritisak pretpunjenja je jednak: Po = 0 , 9 P, =' 0 , 9 . 111 bar = 100 bara. Proces kompresije je ilotermicki, pa se volumen gasa za ovaj slutaj proracunava prema:

Vo -

t::,.V -Po _ -PoP2 P,

=

- - -----

2,15

=3'4 .,1 I.

100 _ 100 180 200

Proces ekspanzije ulja kod obavljanja sigurnosne funkcije je adijabatski , a potreban volumen gasa je: t::,. V P2 8 . 180 Vos - --._- P-,"--- __ ____ ....__100_....___

(P2 r1;- P2

1

(180)T,;- 100 .

.. =

34,6 I

1

Volumen hidraulicnog akumulatora treba izabrati prema proracunatoj vrijednosti V0 za vrijeme ekspanzije ked obavljanja sigurnosne funkcije, jer je V > V . 0 0 0

52

Prlmjer 7 U hidraulicni sistem je ugraden klipni akumulator. On obavlja sigurnosnu funkciju (adijabatski praces) i tom prilikom treba da obezbijedi kolicinu ulja od 40 I. Projektant ma~ i ne je takode definisao da su najnizi i najvisi radni pritisci ulja Pmin ~ 100 bara i Pmax ~ 130 bara. Nakon pra;1njenja akumulator se puni 5 , min uta. Pritisak predpunjenja se bira: p = 95 bara. Pritisak azota kod klipnih akun'iulatora mora se povecavati za vrijednost c" p = 3 bara, sto se odnosi na gubitak pritiska zbog savladavanja sile trenja za vrijeme kretanja klipa akumulatora. Taenu brojeanu vrijednost defrnise proizvodac aku mulatora. Pritisci gasa se sada mogu definisati: P, = Pmin + c" P = 100 + 3 = 103 bara

P2 - Pma, - c" P = 130 - 3 = 127 bara. Volumen gasa se sada moze proraeunati za adijabatski proces: 127 40 · 95 -

= 265,7 I .

1

,

S obzirom na veliku vrijednost volumena gasa, bira S8 rjesenje snabdijevanja klipnog akumulatora iz posebnih boca, U kojima S8 nalazi sarno azoL Na osnovu kataloga proizvodaca bira se jed an akumulator od 60 Ii 4 boee, takoder sa po 60 I . Provjera volurr'lena S6 vrs\ U odnosu na proces punjenja (izortemicki proces):

v

95) = 75,6 > 40 I . 127 Izabrani akumulator j boce zadovoljavaju postavljene uslove. = 300 (1 -

1.2.3.Upravljanje radom sistema preko Impulaa prltlska Prineip regulaei)e kapaciteta pumpe iii proto ka prema izvrsnom organu impulsom pritiska, najeesce nazivan Load Sensing (LS), moze se objasniti na osnovu pri ncipijelnih shema prikazanih na sliei 1.43. Na sliei 1.43a prikazana je shema hidraulicnog sistema sa LS regulaeijom, kod koga je ugradena pumpa (1) konstanlnog kapaciteta. U sistem je ugraden razvodni ve ntil (4) koji se moze dovesti u bilo koji polozaj izrnedu nullog , prikazanog na shemi, i krajnjeg lijevog iii desnog polozaja. Od polozaja klipa razvodnog venlila

53 /

4

/~

i----- ~ r'!71±+!TI"l1~ I

I

3

I

I r

II

,

r ----l

L~.....LLr'""L '6

i

r

5

L~

hi

a)

Slika 1.43. Shems hidrau/icnih sistema sa LS regulaeijam a) sistem sa pumpom konstantnog kapaciteta

b) slstem sa pumpom promjenljivog kapaciteta

(4) zavisice vrijednost razlike pritiska ispred i iza njega. U sistemu se nalazi i dvopo· lotajni razvodni ventil (3) 6iji se klip moze takoder dovesti u bilo koji polozaj. Upra· vljanjq polozajem klipa se

vd~i

impulsima pritiska, koji sa u upravljatke cilindre

dovode od lIa6nog voda ispred i iza razvodnog ventila (4). Klip razvodnog ventila (3) 56 dovodi u zatvoren polozaj silom opruge, u momentu kada u vodu ispred raz· vodnog ventila (4) ne djeluje pritisak. Sila opruge odgovara pritisku 12- 25 bara sa suprotne strane. Ako je razvodni ventil (4) u prikazanom zatvorenom polozaju, gornji upra· vljacki eilindar je rasterecen, pa se razvodni ventil (3) dovodi u otvoreni polozaj. Sa· da se ejelokupna koli6ina ulja odvodi preko ovog ventila u rezervoar. Ako se razvodni ventil (4) dovede u bilo koji polotaj, kroz njega proti6e ulje prema potrooa· CU, srazmjerno velieini otvora u razvodniku i velieini suprotstavljajuceg otpora kretanja klipa hidraulicnog cilindra. Na upravljackim vodovima ispred i iza razvodnog ventila (4) dolazi do razlike pritisaka, pa se klip razvodnog ventila (3) pomjera u polozaj proporeionalan medusobnom odnosu ovih sila i sile opruge. Dio ulja otice pre· rna cilindru, a drugi dio u rezervoar. KoliCina ulja koja se potiskuje prerna cilindru defini§e se polozajem klipa razvodnog ventila (4). Sistemi sa LS regulaeijom i pum· pom konstantnog kapaciteta nemaju visok stepen iskori§tenja ulozene snage, jer pumpa radi u podrucju definisanog pritiska sa konstantnim kapacitetom. Ako se u hidraulicni sistem ugradi pumpa (5) sa regulatorom kapaciteta (slika 1.43b), u upravljackom dijelu Ce se postaviti dvopolozajni razvodni ventil (6), preko

54

koga de se upravljati polotajem regulatora pumpe. Ako je razvodni ventil (4) u prikazanom polo!aju (p-·zatvoreno), pritisak ulja iz tlaenog voda pomjer. razvodni ventil (6) u polo!aj suprotan od prikazanog , pase ulje pod pritiskom dovodi u klipnu stranu regulatora pumpe i pomjera gaou krajnji desni polo~aj, kada je Q = O. Kapacitet pumpa je jednak nuli, II u tiacnom vodu od pumpe (5) do razvodnog ventila (4) vlada pritisak Pmax' Ako se klip razvodnog ventila (4) dovede u lijevi iii desni radni polo~aj, impuls pritlska iza razvodnog ventila (4) i sila opruge pomjeraju klip razvodnog ventila (6) u poIo~aj koji odgovara izjednatavanju sile sa desne i lijeve strane. Sada se prigu§uje proticanje ulja prema regulatoru pumpe, pa on, ovisno 0 stepenu prigu§enja, zauzima odgovarajuci polotaj. Opisani sistem regulacije radi sa izvjesnim netacnostima, jer je protok, a to znaci i pad priti ska, kroz razvodni ventil (6) ovisan od velieine pritiska ispred i iza njega (ventil 6 spada u grupu prigu§nih ventila). Zato se u tiacnom vodu ispred razvodnika (4) postavlja pritisna vaga, Osim toga, umjesto ventila za ogranicenje pritiska u sklopu regulatora pumpe mo~e se postaviti, hidraulicki upravljani ventil za ogranieenje pritiska, koji ce, s obzirom na konstrukciju i mjesto ugradnje, raditi sa vi§im stepenom tacnosti. Ove izmjene u konstrukciji sistema sa LS regulacijom prikazane su na shemi hidraulicnog sistema sa dva hidrauliena cilindra, slika 1.44.

7 .....

,

-----.,

I I I

I

6

8

I

--~

I

5.1

I

, -----_.. -

.10

~----- ---

r -

4

5. 2

..

IL IIr-Jffii ' r -l'

IL_..Ii

.- ,

Jffi(

I I L I +_ I I I II ' I I

I

'

...1 3

-



lJ

~-

Silks 1.44. Shems hidraulicnog sistema sa dva hidraullcna c/lindra I LS regulaeljoln

55

Pumpa (1) je sa ugradenim regulatorom (2) kapaciteta, regu laeionim venti10m (3) i venlilom za ogranitenje pritiska (4). Ona potiskuje ulje pod pritiskom prema dva hidraulitna cilindra (7) i (9) preko razvodnih venlila (6) i (8). Ugradene pritisne vage (5.1) i (5.2) kompenziraju promjenu priliska ispred iii iza razvodnih ventil a. Regulaeioni ventil (3) dovodl regu lator pumpe u polotaj koji je ovisan od vslitine pritlsaka u tiatnorn vodu iza pumpe i upravljackom vodu iza razvodnog ventila (6) iii (8). Na upravljackom vodu je ugraden dvostrani nepovratni ventil (10), koji ima zadatak da prema regulaeionom ventilu propusti impuls pritiska vece vrijednosti. U klipnim stranama hidraulicnih cilindara mijenja se pritisak u funkeiji promjene vanjskog opterecenja. Zadatak sistema regulaeije LS je da definiSe radnu tatku pumpe u dijagramu Q _. p, oa mjestu koje ce uvijek odgovarati trenutnim zahtjevima u poglOOu kapaeiteta i pritiska. Na sliei 1.45 prikazana su teliri karakteristi6na uslova rada pumpe u hidraulitnom sistemu, koji je prikazan na sliei 1.44. Kod neutralnog polo~aja hidraulicnog sistema kori sti se neznatna kolicina snage, proporcionalna koEtini i pritisku, koji su dovoJjni da putem regulaclonog ventila dovOOu pumpu u stanje Q = o. Ukoliko pumpa treba da radi u podrucju (slika 1.45b).djeHmi6nog iskoriStenja kapaeiteta i pritiska, a pritom ni zahtjevi pojedinacnih potroSaca nisu isti, pumpa ce raditi u podrucju kapaciteta koji je jednak zbiru pojedinih zahtjeva potroSaca, i u podrutju pritiska koji stvara potroSae sa viSlm optereeenjem. Ovaj pritisak treba pevecati za vrijednost koja S8 izgubi na regulaeionom ventilu. Radna tacka se nalazi u presjeku Hnija kapaciteta i pritiska.

__L

f'7""7"::1 snagn

~~~~~L

~

[OJ

p(ltro~ena

r~ula'otu izgub l)eM snflga

AT - redna tath j -

cilinde.r 1

2 -- cWn dar 2

Stika 1.45. Karakter;stika pumpe kod razlicitih stanja

a) sistem je u neutralnom pofoiaju b) djelimicno su ;skoristeni kapacitet ; pritisak c) kapacitet pumpe je potpuno iskoristen d) pritisa k pumpe ie potpune iskorlilten

56

na

A

B

r- m "r-!'mm__ I

,------- -;;':;;;H+r,""L

I

I

I

3

I I

I

L

I I

l!J

I I I

I I

I I

!

Slika 1.46. Hidraulicne sheme sistema sa klasicnim rje senjem LS regulacije

I

L. -"'-'t-'-''-'"

Slika 1.4 7, Hidrauli6ni sistemi sa LS regula cijom

Osim dva navedena slucaia, pumpa moze da radi u podrucju potpunog Iskokapaeltata (sllka lA5e) I prltlska (slika '1.45d). Gomja vrijednost kapaelteta je odredena konstruktlvnlm karakterlstlkama pumpe, a najvl~1 pritlsak pode!lenom vrijednoM u ventila za ogranitenje pritiska. Kada se govorl 0 l.S regulaeljl, neophodno je naglasltl da postoje trl osnovna sistema upravljania regulatorom pumpe. Sva trl slueaia su prlkazana shematskl na slikama 1.46 I 1.47, Na sliel 1.46 prlkazan je klasicnl slstem LS regulaeije upravljaeklm vodovlma kojl povezuju tlaen l ejevovod Ispred I Iza razvodnog ventlla sa regulatorom kapaelteta pumpe. Drugl naeln upravljanja je prlkazan na sliel lA7. Kod njega se Impuls prltlska dovodl od glavnog voda preko slgnalnog ventila do LS regulatora. Regulator kapaelteta pumpe moze bltl Izraden po modelu regulatora prltlska (slika 1.47) ill komblnovanog sa regulatorom snage. Shema komblnovanog regulatora ie prlkazana na sliel 1,48. a na Istoj sliel ie prlkazan I dliagram pumpe. Prlmjer ugradnje pumpe sa navedenlm regulatorom prlkazari ie kod hidraulienog sistema na sliei 1.44, kod koga se vr~1 pogon dva hldraulicna ellindra. Regulator pumpe se sastoji od dva upravljacka cilindra (3) i (4) eiji su klipovl povezani sa radnim elementima pumpe. Upravljackl 1m puis se dovodl do ellindara dlrektno I preko venllia (5) I (6). Ventil (6) upravlia radom pumpe kao regulator pritlska. Kada u tlacnom vodu pritisak poraste do gomje dozvoljene vrljednosli koja je naznacena na dljagramu , ventil (6) se pomiera u suprotan polozaj pa se Impuls prltiska dovodl do cilindra (3), Klip se pomjera uliievo pa se pumpa dovodl u podrucje Q = O. Venrl~tenja

57

6

::,

R(j~llllo r

I X

r

- -;-1---1

.- .-, ~, -, -

r -[ ;I-i\ 'rI1

i ~~;:'"

h---.JrJ >1<

1

l- -~

I

I~rt-~;JI

pritlaka

i R,O''''''

kllpadtetll

----' L-i----", t-I r-r--I J l -

I

I

I L-rfJ I I ,1YL-- -------1 I

-" - 1

,-L,

,'-'-,

~

I~

I I

I I I

!I-~- J \.. Slik. 1.76.. Sham. ugradnje hladnjaka u/ja u rezervoaru (a) i povratnom cjevovodu (b)

I

I

t>..

i

u

" ~ :r

l-'-1"

I

•••

/

'"

V • •

\....

'\

'---.)

m1

Slika 1.77. Shema ugradnje hladnjaka ulja u sekundarnom krugu

94

zajnog razvodnog ventila. Koriste se dvije konstrukeije ventila: sa dva krajnja polozaja otvoreno-zatvoreno i postepenim dovodenjem u zatvoren iii otvoren polataj. Dallas se eesee korlstl prva konstrukcija ventlla. Na sllkama 1.76 i 1. 77 prikazana su shematskl sva trl rjesenja ugrad nje hladnjaka ulja u hidraulii:nom sistemu. Kod rjesenja ugrad nje hladnjaka ulja prikazanih na slid 1.76 upravljanje ventilom na dovodu vode vr§i se preko elektricnog termometre. Ovaj ventil ima dva krajnja polozaja: otvoren i zatvoren. Upravljanje polozajem ventila, koji je prikazan na sliei 1.77, vrSi se preko termoelementa. Paral elno sa porastom temperature ulja ventiI S8 postepeno otvara i postepeno zatvara kada S8 temperatura ulja smanjuje. Kod hidraulicnih sistema sa zahtjevom za visim stepenom cistoee ulja, u seku ndarnom kru gu se objedinjuje ugradnja filtera, hladnjaka i eventualno grijaca. Takvo rjesenje je prikazano na sliei 1.66. Ukupno razvijena toplota u hidraulicnom sistemu je jednaka:

0 u '" 0z + 0h' gdje je: 0z -

0h-

kolicina toplote koja se odvede zracenjem , kolicina toplote koja se odvede u hladnjaku ulja.

Kolicina toplote koju treba odvesti u hladnjaku je jadnaka:

0h gdje je: Ah -

=

0u- 0z

=

Ah k /:' Ts (kJ),

rastl ladna povrsina hladnjaka, k -

koefieijent prelaza toplote;

/:, J s - srednja logaritamska temperaturna razlika.. Odvedena kolit ina toplote se mole proracunati i na osnovu razlike temperatura vode na ulazu i izlazu iz hladnjaka ( /:, T), prema jednacini:

0 h = e V P /:, T, gdje je: V - (m3/ h) koliclna vode koja protice kroz hladnjak, c (kJ /kg K) _. specilicna toplota vode; P (kg/m3) - gustina ulja. Izbor hladnjaka se vrsi prem a kriterijima koje deli nise proizvodac hladnjaka, najceMe u obliku dijagrama, izvrsenog proracuna gubitka snage i protoka ulja kroz hladnjak. Kod proracuna hladnjaka najcesce su pozn ati sljedeei elementi: - protok ulja: Vu (llmin), - gubici snage: N (kW), - ulazna temperat~ra ulja: tuu ("C), _. ulazna temperatura vode: tuv (0C). Proratun hlad njaka se vrsi prem a sljedeeem: - razlika ulazne temperature ulJ'a i vade: ETD -

snaga hladenja: NOl

=

=~ ,

tuu -

tuv (K)

I

ETD

-

specilicna snaga hlac1enja je kod: ETD _ 1 K,

95

-

stepen hladenja ulja se proracunava u odnosu na tip hidraulicnog ulia iii emulziie prema [42J: a) HLPIHSD b) HSe c)HSA t

t= -

=_14,7~ V

(K),

potrebna kolici na vode za hlaClenje se proracunava u odnosu na tip vode koja se koristi za hlaClenje prema [421: a) Vv = 0,2 Vu (IImin), kod upotrebe vode za pice i izvorske vode, b) Vk = (0,5-1) Vu (IImin), kod upotrebe industrijske, iezerske, rijecne i morske vade.

-

stepen zagrijavanja vade:

14 Ng

i

Izbor hladnjaka se vr§i na osnovu dijagrama kolicine ulja V (ll min) i snage hlaClenja No1 (kW/K), iii druQih diiagrama koje daju proizvodaci tlladnjaka.

Prlm/erl proracuna Prlm/er 1. Hidraulicni sistem sa rezervoarom volumene 100 l radi kod okolne temperature 18°e. Shema sistema je data na slid 1.78. U sistem je ugraclena krilna pumpa sa regulacijom kapaciteta. Hidraulicni sislem radi u sljedecem re2imu: a) sistem miruje 70% vrernena (ED o = 0,7); kapacitet pumpe je jednak 00 = 0, pritisak je jednak Po = 70 bara, b) sistem radi 30% vremena (ED, = 0,3); kapadtet pumpe je 0 , = 30 lImin , a radni pritisak je P, = 50 bara; pad pritiska u cjevovodu je 6 p = 5 bara.

Slika 1.7B. Shams hidraulicnog sistema uz prim/ar 1

96

Iz kalaloga proizvodaca pumpe ocitava se da je kod maksimalnog pritiska unutrasnje proticanje ulja aD = 1,0 IImin .

lzgubljena snaga za vrijeme mirovanja sistema je jednaka:

N,

=

°0600po .

Eo

o

=

1· 7Q . 0 , 70 600

=

1.08 kW

Izgubljena snag a za vrijeme rada sistema je jednaka: N2 = (. Or Pr_ 600 N2

=

+..£'r

Po

+

5 . 1 ,08) . 0,3 70

0, 0946 kW.

Kod proracuna snag e N2 uzelo se u obzi r i p roticanje unutar pumpe za vrije· me rada sistema, umanjeno za odnos priti ska Po i p( Temperatura ulja se proracunava prema:

+T " gdje je: k = 0,01 kW 1m2 .•- zracenje to plote preko povrsine rezervoara (priblizna vrijednost), A = 1, 16 m 2 - povrsina rezervoara (tabela 1.13) T1 = 1SoC - temperatura okoline. o

T2 :, _ Jl.,08 + 0,0946 + 18 = 18,62 + 18 = 36,62 C. 0,01 · 1,16 Kako je: T2 = 36,62 0C < 50°C, nije potrebna ugradnja hladnjaka.

Primjer 2. U hidraulicni sistem koji je prikazan na sliei 1. 79, ugradena je pumpa kon· stantnog kapaciteta Q = 40 IImin. Volumen rezervoaraje V = 160 I. Ventil za ogra· nicenje pritiska je podesen na vrijednost P, = 100 bara. Hidraulieni sistem radi LJ sljede6em reijmu: a) mirovanje sistema je 40% od ukupnog vremena (Eoo = 0 ,4), b) rad sistema - rotacija hidraulicnog motora je 60% od ukupnog vremena (E O = 0,6); pumpa radi sa maksimalnim kapacitetom, a ventili za regulac1ju prot oka su podeseni taka da propustaju 70% kolieine ulja. Za vrijeme mirovanja hidraulicnog sistema sva kolicina ulja se potiskuj e u reo zervoar preko venlila za ogranicenje pritiska, pa je gubitak snage:

N 1 -

a

p 600

. Eo = 40 · 100 . 0,4 = 2,66 kW. o 600

Za vrijeme pogona hidraulienog motora gubitak snage je zbog: proticanja ulja u pumpi i hidraulicnom motoru (ad = 1,5 I/min)

97

N

_

2m -

= .i'_' 1.2.'

2 QD' P . 0,6 ...- . 600

-- -

100 . 0,6 = 0,30 kW.

600 Kod proracuna ovog gubitka izvr~ena je aproksrmacija. Zanemarena je razlika pada priti ska u cjevovodu, pa su zato usvojena ista proticanja ulja u pumpi i matoru. U dijelu sistema od pumpe do ventila za regulaciju protoka vlada pritisak podeSen na ventilu za ogranicenje pritiska Pr = 100 bara. Na osnovu polaznih podataka je utvrdeno da se od raspolozive koli~ine ulja od 40 IImin, 2811min potiskuje prema motoru, a 12 lImin u rezervoar, preko ventila za ogranicenje pritiska.

Gubitak snage po ovom osnovu iznosi dakle:

N22

= _9.2.. . 0,6 = _~~_IQ!l 600

600

Prora~unom je utvrden pad pritiska od

N

23

=

Q

p_ . 0,6

=

. 0,6

1,2 kW

20 bara. pa je gubitak snage jednak:

=

. 0,6

600

=

0 ,56 KW.

Ukupan gubitak snage je jednak:

Nu

=

N,+ N2

=

N, +N 2 ,+N 23

=

2,66+0,3+1 ,2+0,56

Nu = 4 ,72 kW. "r,:-... mlfovanje ~

40 li min

40 1/ mm.

rotOCija ll1OIora 28/1min.

-1

'-'-'

12/1min .

..., I

401/min.

I

SJika 1.79. Shema hidrauJicnog sistema uz primjer 2

98

Snaga elektromotora je jednaka:

40 . 100 600·0,9

=

N = _Op

600n

= 7.40 kW,

odakle slijedi zakljutak da se radi 0 konstrukciji energetski neracionalnog hidrauli6nag sistema. Stepen iskori§tenosti sistema bi se mogao povecati ugradnjom ventila za rasterecenje, preko kega bi se ulje potiskivalo u rezervoar za vrijeme rnirovanja sistema. Tada bi bilo N, = 0, pa je: Nu = N2 = 2,62 kW. Oaljnji proratun ce se vrMi na osnovu tog podatka. Hidraulieni sistem je postavljen u industrijskoj hall, u kojoj u Ijetnom periodu vlada temperatura ad 30°C, pa je zraeenje rezervoara kod £:" T = 20°C jednako k = 0,01 kW/m2. Temperatura ulja u Ijetnom periodu je jednaka: Nu + T2 = 2,62 _ + 30 _ 195,S oC. kA 0,01 ·1,58 Na osnovu dobijenog rezultata zaidjuGuje se, da je neophadno ugraditi hladnjak ulja. Iz labele 1.13 se vidi da je kod razlike temperature ulja i okotine od 20°C zraeanje povr§ine rezervoara jednako 0,27 kW, §to znati da se mora odabrati hladnjak koji oe odvesti kolieinu toplote:

T2 =

Nh = Nu -

Nz = 2,62-0,27 = 2,35 kW.

Zbog proracunate visoke temperature zagrijavanja od T2 = 19S,8°C, zraeenje rezervoara 6e bit; veee od proracunatog, ali se proracun ne mijenja zata ~to se uvadenjem hladnjaka ovaj uticaj eliminioo. Polazni i poznati podaci: Protok ulja: 0 = 40 ll min - hladnjak ce se pastaviti u povratnom vadu. Protok vade: = 0,2'0 = 0,5-40 = 20 IImin - hlaclenje se vr§i industrijskam v u vodom. Temperatura ulja: Tu = 60°C - gornja granica temperature ulja.

Q

Temperatura vode: Tv = 20°C. Razlika temperatura: ETO

=

Snaga hlaclenja: N 0'

= 60 N

g

ETO

_

= 40°C. 2,62 = 0,0655 (kW/ K). 20

40

Na osnovu proraGunate vrijednosti N01 = 0,0655 (kW/K) i protoka ulja kroz hladnjak 0u = 40 llm in , bira se, na osnovu dijagrama proizvodaea hladnjak odgovarajuceg tipa. Hladenje ulja de biti:

36 · N Tu = __.--9. =

°u

36· 2,62 40

= 2,358 K,

99

sto znaei da ce tem paratu ra ul)a, kod temperature vade \

T~

= Tv +

Tu = 20 + 2,358

= 20°C, stalno bitl:

= 22,358°C.

Voda ce S8 zagrijavati za: - =

Izlazna temperatura vode (

= Tv

14 · 2,62

= 4,58 K

8

ce biti:

+ 6 Tv = 20 + 4,58 _ 24,58oC.

PrimJer 3. Rezervoar volumena V = 200 I je izraden od cel icnog lima debljine s = 5 mm. Ko!ika se kolicina toplote zraci U okoli nu , aka je razlika temperature ulja j okoJine 6 T2 = 30 K? Koeficijent prelaza toplote se proracunava prema: k = -:;-_....:1;_--::-

1.... + .J... +_-"a1

u2

A

Na Qsnovu sagledavanja uslova u kOjima je postavljen fezervoar - brzina strujanja vazduha: Wv = 1,5 mis, - brzina strujanja ulja u rezervoaru: Wu = 0,25 mis, pa se koeficijenti prelaza toplote odreduju iz dijagrama na sliei 1.75.

defj ni~e

se:

u, = 12,5 W/ m2 K; Koeficijent toplotne vOdljivosti 2a celik,\ = 43 W/ m K, pa je:

1 k = ....__ __ 1 __ _ _. .... 0,08 + 0,02+0,00012 _ 1 .... + _1_t- 0 ,005 12,5 48 43 Kolicina toplote koju zraci reze rvoar volumena V = 200 l A _ 1,58 m2 je jednaka:

povr~ine

Q = A k 6 T .... 1,58 . 9,988 . 30 = 473,43 W.

1.6. TEHNIKA POVEZIVANJA HIDRAULICNIH ELEMENATA

Hidraulicni elementi mogu se medusobno povezivati na nekoliko nacina: a) ejevovodima i priklju cnim elementima, b) direktnim povezivanjem elemenata rnedusoono, 100

c) objedinjavanjem preko posebno izradenog bloka. d) rnodu lnim vezivanjern elemenata po horizontali i visini, iii kombinovano, Hidrau licni elementi se naj6esce mec1usobno povezuju pomocu cjevovoda i prikljucaka. a ejevovodi pomocu prikljucaka. U hidraulici S8 najcesee koriste prikljucei sa uSJecenim prste norn, jed nom ill dva pula narezanim·(progresivni). Osnovne informacije oovom tipu prikljucnih elemenata i nacin oznacavanja dati su u 1311. Osim prikljucaka sa usjecenim prstenorn, ta povezivanl8 hidraulicnih el ernenata i cjevovoda koriste S8 i: SAE prirubnice sa O-prstenom, prirubnice za zavarivanje, celicni prikljucci (fitling) za zavarivanje i eijevni prikljucci (gurneni) za usisne vodove. Oblik i dimenzije SAE prirubnica sa zaptivni m prstenom su definisani standardom SAE J.5 180. Po obliku se dijele u dvije grupe: ravne I ugaone, Ie u dvije Grupe pritisaka: 38,2 do 382 bara i do 458 bara. Tri osnovna tipa SAE prirubniea za vezu cjevovod a i hidrauli6ne kompon ente prikazane su na sliei 1.80. Priklju6na priru bniea rno~e bill cetvrtastog i elipticnog oblika. SAE priru bniee sa prstenom za pritiske do 382 bara proizvode se prema navedenom standardu za cijevi dimenzije 20 x 3 do 139 ,7 x4 mrn. a SAE priru bnice za klasu pritisaka do 458 bara za ejevovode 16 x 2,5 do 76.1 x 12,5 rnm .

f-t++ -J+I

Slika 1.80. Izg/ed SAE prirubnice

sa prstenom 101

Stika 1.81. IzgJed prirubnice za povezivanje cjevovods

Ravni dijelovi cjevovoda pre6nika preko 40 mm povezuju se prirubnicama eiji je oblik prikazan na slici 1.81. Oblik i dimenzije ovog tipa prirubnice definisan je DIN-om 2632. Rade se za eetiri klass pritiska: a) pritisak do 10 bara - za preenike 219,1 do 406,4 mm b) pritisak do 16 bara -- za preenike 48,3 do 406.4 mm c) prilisak do 160 bara - za preenike 48.3 do 193,7 mm d) pritisak do 320 bara - za preenike 48,3 do 193.7 mm. Osim navedenih oblika prikljuenih elemenata, za povezivanje cjevovoda koriste sa prikljucci tipa .filing": koljena. redukcioni elementi i T - elementi . Oblik i dimenzije ovih elemenata su definisani standardima: DIN 2605, DIN 2616 i DIN 2615. U cilju u~te de prostara i eijene ko§tanja hidraulicnog sistema, uvedeno je nskoliko naeina direktnog povezivanja elemenata bez cjevovoda. Danas se sve ce~ce koris!i sistem objedinjavanja veeeg broja hidraulicnih komponenti pomocu blokova. U metalnoj kocki sa izbuse potrebni kanali i na re~u navoji, a hidrauiicni elementi se ve~u na blok iii se ubacuju u unutrasnjost bloka. Jedan blok sa pripadajucim komponentamaobavlja jednu funkciju , na primjer koc maSine alatke - pogon suporta,

b) a)

,

.......

/ .

,' /

:t>/ :/ . -

0

.

.... ~ -

~/ " . .... . . . .

.

, -""!

. ....

'.

.. '0.. "

' ' -1.,j.. Slik. 1.82. Izgled i hidrauli6na shem. bloka

102

bj

Silka "f .83. SJaganje Ilidraulicnlh komponenti u modulnoj tehnici preko prikljucnih plO~fl po horizontali i kombinovano

iii kod prese - funkcija spustanja i drugo. Blok dakle ne predstavlja tipski element. nego se posebno konstrui~e i proizvodi za ta prikljuccima i cijevima 7.8 - prikJ/uCna pIoCa

106

~

r--'--- 1--1 1 '" L __ ._ _. --:::::lr'-"-~

!

III

1

I I

IfNI I):'

~~

~

LJ-,

I ... k::Ix

.

+-_._-

L ___ ___ L-'-'-F'-' !==

r~~-

L_. .

r

~= -I

'--ir--

IE I ) II

I I

Ern I I

"'I

i

I

I~~I t.. II

« '- -_.-'

i I

=~=,

~ II III

Itl-!J:;,ILt..

! Nj ~/

<

r-'-'---:T--.--l~~~h

-

~

.' =:=]

r: lro

I ~': I

' "-:-I==n. '-'--'-J '-'-'-'-L ,-=- ==lU

l

I~"'I

I

j1

.1·

-

.

L_._ 0

I--

=

10

I

1

I I

Pi

P,

I

IIII

4

1

6

"u'" -""

1

I I

11

I r·~~~~~T--- r -Ir \.....--...I

I

I

I

1 I

2

1

L~--- - -----~----,--

I

___ __ .JI

VvIJWh i --~~ -------' l _ ___- L__________L -_ _ _ _- U Slika 2.40. Shema hidrauficnog. sistema

za pogon bubnja dizalice

Hidraulicni motor (4) pogoni. preko planetarnog reduktora (5) bubanj (6) dizalice. la vrijeme rnirovanja sistern drzi u zate¢enorn polozaju koc nica (7) i ventil za kocenje (3). lbog djelovanja tereta (rn L) u dijelu Cjevovoda od rnotora do venti la za kocenje djeluje stalno pritisak (PI)' cija je velicina odrec1ena velicinom opterecenja. la"tita ovog dijela sistema se vrsi preko ventila za ograniCenje prijiska (8). Ulje se usmjerava u gornju (spustanje) iii donju (dizanje) stranu preko razvodnog ventila (2). Pomjeranje razvodnog ventila je hidrauli6nim putem, a du~ i na pomaka zavisi od velieine pritiska upravljackog ulja. On se odrecluje polclajem regulatora pritiska (1 1) koji su postavljeni u upravljackom vodu. Polozajem razvodnog ventila odreauje se broj obrtaja hidraulicnog motora. Sa stanovnista analize hidraulicnih sila problem spustanja je slozeniji od dizanja. Prije davanja komande za operaciju spustanja, neophodno je dovesti koenicu (7) u olvoren polozaj pom06u upravljackog pritiska. U momentu kada se bubanj otkoti, teret (m L) nastoji da pokrene bubanj, sto preko reduktora i motora dovodi do porasta priti ska (PI) u cjevovodu prema ventilu za koeenje. Operacija spustanja bubnja poeinje u momentu kada se u lijevi cjevovod dovede ulje pod pritiskorn (p ) i otvori venlll za koeenje. S 152

Kod hidraulicnih sistema sa ugradenrm ventilima za koCe nje, U od redenom broju konstru kcija, postaje interesantno pitanje brzine otvaranja i zatvaranja ventila, zatim pritisaka u cjevovodu i, konacno, vremena za koje S6 moze postiCi potreban broj obrtaja. Ova pitanja nisu interesantna sarno zbog kapaciteta ma§ine koja S8 pogoni hidrauli6nim sistemom, nego i zbog proracuna velicine sil a, pritisaka, inereionih sila i dru gih el emenata . Te podatke treba da za svaki slucaj opterecenja, kapaciteta i konstrukcije ventila, daju proizvodati iii se dobiju ispitivanjem na probnom stolu uz simulacilu realnih optere6enla. Ovdje se, kao i1ustracija, navodi dijagram 1461, dobijen ispitivanjem na probnom stolu kod uslova datih na sliei 2.4 1. U dijagramu su prikazane promjene pritiska ispred (p,) i iza (P,) motora, te broj obrtaja motora (n) u odnasu na duzinu pomaka kllpa iz zatvorenog prema krajnie otvorenom polo~aj u , i obratno. Iz dijagrama se vidi slijedece: a) priti sak u cjevovodu jza motora je 8talno veei ad pritiska ispred matora, b) ventil za kocenje dolazi u otvoren polozaj za probllzno 1,1 sekundu, a iz otvorenog u zatvoreni polozaj za priblizno 1,6 sekundi, c) nakon zatvaranja ventila pritisak ispred motora pada na nulu, -c,

:"' I I,

,

___ _ J Slika 2.65, Poloiaj komponenti sistema

za

vriJeme mirovanja

-~

-

)-

,

c-

L_

~

,

8

'if

[~

r

~ill

J'- -~-- - . ~~,-

~t \.2.

,

I I

"-.J!! 1 s). Sa zakasnjenjem od 0 ,2 do 1 s impuls pritiska iz upravljackog voda (x) otvara venti l za punjenje (8.1) . Funkcija 4 - spajanje klipne strane cilindra sa purr.pom . Klipna strana cilindra (8) se spaj a sa pumpom pre ko razvodn og ug radnog ventila (4). Njegova upravljacka strana se rastere6uje preko razvodnog ventila (4. 1) kada se njegov elektromagnet Y3 stavi pod napon. Funkeija 5 - zatvaranje ventila (2) kod spustanja kl ipa. Ukoliko je neophodno da se ventil (2) zalvori U toku spuslanja klipa iii, kada je klip dosao u donji palozaj, elektromagnel Y1 razvodnog ventila (2. 1) se stavlja van napona. Razvodni ventil dolazi u polozaj koji omogucuje tok ulja od pumpe preko dvostrukog nepovralnog ventila (2 .2) u upravljacku ko moru venlila (2). Funkcija 6 - klip cilindra se brzo spusla. Brzo spustanje klip a se vrsi kod loka ulja iz pumpe preko ventila (4) i iz rezervoara (8.2) preko ventila za punjenje (8.1) u klipnu slranu cilindra (8). Ulje iz klipnjatine strane otite preko venlila (5) u rezervoar. Taj 10k ulja je omogucen, jer je njegova upravljatka komara rasterecena preko razvodnog venlila (5.1). Brzina spu~anja se regili ~e definisanjem duzine hoda klipa. Za vrijeme spuslanja kli pa pod naponom je elektromagnet Y3' pa ce u slucaju preoplerecenja upravljackog voda doci do raslerecenja preko (6.3). Funkeija 7 - presovanje, klip cilindra se spu~ta sporo. Operacija presovanja - sporog kretanja klipa, poeinje stavljanjem elektromagneta Y4 van napona, pa, uslijed porasla priliska, dolazi do otvaranja redoslijednog ventila (6.2). Raslerecuje se upravljacka komora ventila (6.1) i on se otvara. Podeseni pritisak na ventilu (6.2) je tzv. "pritisak drzanja" i manje je velicine od pritiska venlila (6.3) . Ovaj pritisak se naziva pritiskom koeenja. Funkelja 8 - osiguranjo prese od preoptere6enja. Osiguranje prese od preoplerecenja se vl'Si preko sigurnosnog ventila (7) koji je ugraden blizu hidraulicnog c ilindra.

2.7 . PRORACUN HIDRAlIUCNOG SISTEMA 2. 7. 1. Proracun hldraullcnog sistema sa eilindrom Metodologija i postupak proracu na hidraulicnog sistema sa cilindrom zavi si od konstruklivnog rj e~enja sistema kao cjeline i kinemalike rada pOjedinih hidraulicnih komponenli. Brojne konstrukcije hidraulicnih si stema sa cilindrom mogu S8 uprostili i posmatrati u okvirlJ nekoliko ti pic nih rjeilenja prikazanih na slici 2.71.

177

Slika 2.71. Osnovna rjesenja hidrauffcnih sistema sa cifindrom

o

"

d

'---'1-0"-----

Re k, ' 2320 ,

§10 zmei da je tecenje lurbulenlno, pa sa koefieijent lrenja proraeunava prema Prandtlovom dijagramu, Za celicne be§avne cijevi apsolutna vrijednosl hrapavos!i je k '" 0,0075, a za precn ik cijevi d '" 24 mm : relativna hrapavost je jednaka

k, '" ~ -'k

24

~ 3200,

0 ,0075

pa se iz Prandllovog dijagrama [3 11 06ilava:

A '" 0,035 Brzine teeenja kroz cjevovode se proracunavaju U odnosu na odabranu vrijednosl precnika i najveci protok Q = 127,6 m/min, Na slici 2,85 je dal uprostenl izgled hid raulicnog sislema sa nazn acenim granama proloka ulja A, B, C, D, E, F, Pozicije elemenata su oznacene prema shemi prikazanoj na slid 2.82. Sa shemom na sliei 2,85 je povezana labela 2.2, u kojoj se daje pregled brzina i veliti na protoka kroz pojedine grane, kao i pregled ugradenih lokalnih olpora (prikljucnih elemenala), Ovi podaei ce se konstiti kod proracuna pada pnliska, Pad priliska po duznom metru cjevovoda je jed nak:

a konkretne velicine se proracunavaju

U

odnosu na parametre teeenja kroz

pojedi~

ne grane. Linijski pad pritiska se proracunava prema:

Plin = A

~ _V-_, P d

2

Ukoliko se feli izvrMi laean praracun, neophodno je p roracunati padove priliskau svim granama kad svake pojedine operaciJ9, Tacan proratun je potreban

200

radi proracuna ukupnog toplotnog bilans;'. Cesto se padovi pritiska ne proracunavaju detaljno, jer ja 10 komplikavan prora6un, naroeila kad slazanih hidrauli6nih sistema. U takvim slucajevima se prora6unava sama kriti6na grana, u kajoj je pad pritiska najveci, i u adnasu fla nju sa dimanziani~e cjelakupan hidrauli6ni sistem. Pad pritisl,a u grani A, kod hada klipa prema gore, jednak je:

x

p _ 0,035

2

10 d.,25S 2 890 0,026 2

= 63260

il. = m2

_ 0,6326 bar. Ostale vrijednasti linijskog pada pritiska su date u tabeli 2.3. Lakalni pad pritiska u prikljucnim elementirn a prora~unava S8 prema: v2 U. Pklk = ~ - P A

2

iii sa vrijednost utvrduje iz odgovarajucih dijagrama. 11 Grum A _' pa .:t. 1!,92 lb8

GroM F : pol. fU?, 13 do I

i

!

IIJI/mi~

"'"

8

75. 8

,.,

11 3 1,.",,,,,

".

__ 113 //mm III I~.

I+ni>

©-

6

I

®

..10

117.6,

•/t"" -~

3

,

,~

2

Slika 2.85_ Shemo protoka I grana hidroulicnog sistema

201

t5

'"

Pregled protoka i brzjna tetenja

Tabela 2.2.

Mirovanje

Grana

I

IQ {min

1

Hod gore v

Hod gore vmax

I ,. v I-

Q

s '

v

A

40,6

103,6

127,6

325,5

B

87

211.9

-

-

I

C

-

-

14,6

34,7

i

-

113

E

-

-

113

F

-

D

I

I

-

113 L .

legenda uz tabele 2.2., 2.3 .. 2.4. n - broj komada 6 - pad pritiska po kom. p

6.pu .6..Plin -

ukupri pad pritiska

pad priliska u cjevQvodu

6.PJok - Iokalni pad pritiska i).Pk -

pad pritiska u komponenti

Q

40,6

103,6

127,6

87

211 ,9

-

!

Lokalni otpori (kom)

v

T

UV

UU

UZ

Rl

A2

3.25,5

4

4

2

5

-

-

I, 1

2

1

-

-

- I

-

-

2

-

2

-

-

4

-

20,6

52,5

50,8

129,6

1-

3

- ,-

288,3

20,1

52,5

76,8

195,9

-

6

2

4

288,3

20,1

52,5

76,8

195,9

1

6

2

4

' 1

5

2

1---'

288,3 -

v

Q

I

Hod dole

I



76,8

52,5

20,1 -

-

- -----

- - -

-

T - trokraki prikljucak; U - ugaoni nastavni; UZ - ugaoni zakretni; UU - ugaoni uvrtnik; R1 -

,

-~

reduk.cloni 24/15;

R2 - redukcioni 24/ 40;

195,9 - _.. -

,

1 -

-

- ----

,

i

Podaci 0 tipu i broju ugrac1'enih prikljucaka u pojedinim granama dati su u tabeli 2.2. Na osnovu dijagrama pada pritiska utvrc1ene su velicine pada priti ska za odredene oblike prikljucaka: - T - ogranci: P, = 0 ,04 bar - ugaoni nastavei: P2 = 0,062 bar - ugaoni uvrtni i zakretni: P3 = 0,13 bar. Za redukeione prikljucke nije dat dijagram pada pritiska, pa se elementarni pad p ritiska proraeunava pre'ma datoj formuli 1311. Redukeioni prikljueak R1 je kon· fuzor (24 / 15 mm), a prikljucak R2 je difuzor (24 / 40 mm), sa koefieijentima otpora:

~, = 4,0, odnosno ~ 2 = 2,2 (za a = 16°). Elementarni padQvi pritiska su jednaki:

/',. P,

=

~,

v2

p .

2

4 3,255 2 890 = 0,1185

2

p=

2,2 1.,255

2

= 0,12 bar,

890 = 0 ,1037 3

2

= 0 ,1 bar.

Pad pritiska u prikljucnim elementima je prora~u nat U odnosu na najveCu brzinu, 5tO daje nesto veGe vrijednosti ad stvarnih, ali, obzirom na ukupnu malu vrijednosl, 10 nema bil nog utieaja na ukupan proracun bilansa pada pritiska. Pregled zbira lokalnih padova pritiska je dat u tabeli 2.3, a prora 1000.

Proracu n pada pritiska u komponenlama u pojedinim g ranama je dal u tabeli 2.S i 2.6, a u tabeli 2.7 dat je proraeun toplotnog bilansa u toku jednog radnag ciklusa . Na osnovu sheme hidraulicnog sistema i proraeu natih padova pritiska u pojedinim granama, moze se izracunati radni pritisak pumpi kod d izanja i sp u~tanja . N ajve¢i radni p ritisak pu mpe (3) se proracunava kod dizanja klipa brzinom v ' On je jed nak zbiru pada pril iska u g ranama A, C, 0 , E, F, plu s pad max pritiska u nepovratnom ventilu (4): ,6, P3 = 1,950 + 0 ,184 + 17,366 + 9,106 + 10,51 + 3,0 = 42 ,11 6 bar. Bira se pumpa najveceg pritiska Pmax = 60 bar. Najve6i rad ni pritisak pum pe (2) se proracu nava u odnosu na sumu pada pritiska u granama A, C, D, E, F, kad dizanja klipa brzinom (v), uve6an za pritisak poIreban da se savlada vanjska si la. Taj pritisak je jednak p = 100 bar, pa je najved radni pritisak pumpe (2) jednak:

P2 = 42,1 16 + 100 = 142, 116 bar. Na osnovu izratunatog pritiska bira se pumpa najveteg pritiska Pmax _

200 bar. Ventil za ogranicenje p ritiska (5) podesice se na pritisak Pvop = 165 bar. Snaga elektromolora pumpi (2) i (3) S8 proracunava u adnosu na velieinu kapaciteta i najve¢u vrijed nost pritiska koji ce se u eksploataciji ostvariti. 6. Proracun snage elektromotora Proracun snage pumpe (3): - najveci radni pritisak: p = 60 bar, - kapacitet: Q = 87 ,0 IImin. Snaga elektromotora pum pe (3) je jednaka: 60·87 ,0 600

= 8,7 kW.

Proraeun snage pumpe (2): .- najve6i rad ni priti sak p = 165 bar - kapacitet Q = 40,6 I/ min. - Snaga elektromotora pumpe (2) je jednaka: N =

PQ 600

206

= 1 6S~40 ,6 600

= 11 ,13 kW

Pregled pada pritiska u komponentama sistema

Tabela 2.5.

Grana

I

A

i

40,6

8

I

87

i D

,

Pe

~

F

i

-

-

-

-

&.

l: 6 p

Q

,

87,0

6. Pc! ~ 1,5 ~

7.9

1,5 + 1,5

~

Q

-

I 40,6

+ .6.p,;,

Hod dole

I lOp

Q

-

1 ' 27 ,6

I,

6 P6

87

!

I 6 p

-

127,6 ~ 6,0

87,0

I

3,0

113 1

-

-

i 6.

I

I 20.1

6P4 ~ 1 , 5+~p ~ :!:z 1,5 + 1,5 ~ 3,0

= ,

20,1

I

5,696

6. P12 +.6. P13 "" 3.s + t 20,i +3,5

~

7,1

p oznatava poziciju komponenle na koju se odnosi pad pritiska.

i

50,8

!:;,. Pe+.6 pg+D. P1Q+ + .6 Pl1 ~ 0,1 +2 ,0 +

+5,1 + 0.1 96

1:::,. Pl1 + D. Pg + f:::. De ~ = . 0,1 96+4,7+0,8 :!:z

113

i

6.p8 +Dp g +D.p 10 +

+5.2 +0,196:!:z 13.996

I 113

6. P5 ,;;, Pradno

20,6

+ .6. P11 ~ 0,6 + 8,0+

I -

D. P5 ~ Pradno

14,6

I

Napomena: Indeks uz

'"o "

1.8

Hod gore v

,

-

I

~

0,4 +0,5+3 ,5

I

I

!

I

6. Ps+.6. P13+6. P12 ~

I, E

Hod gore v max

i

L .6 p

Q

C

i

MifOvanje

~

7,396

f:::. P'l + L::,.. Pg + ~ Ps..e. ~ 0,196 + 2,0 + 0,1

=

~

f:::, P13 ~

3,5 +3,5

= 7.0

s

radno

-

,

.6. De+ 6pg + D. P11 =

I

~

I ~ 0.4+5,8+0,196 '" 6,396

76,8

,6 D11 +.6. PlO + ~ Pg + + f:::. De A 0, 196 +5,2+ +5.8+0,5 ~ 11,696

76,8

l:::. P12 + .6. P13

2,296

.6. P12 + "e,

I

76,8

1:::,. P £:. P

=

=3,5 + 3,5 = 7 ,0

~

'" Bilans ukupnih gcbitaka

Taba!a 2.6.

,

Mirovanje

Grana

I

Q

6p

40,6

3,lB2

87

C

Hod gore -

i

6p

N(.W)

Q

i

0,212

127,6

8,194

iI

1,188

87

3 ,0

-

-

1-

14,6

0,184

0

-

-

-

113

17,366

E

-

-

-

113

9,1 06

F

-

-

-

113

Ukupno

-

-

A B

I

,

,

i 1,400

1-

1,95

10,31

-

Hod gore - v

Vmax

N

Hod dole

Q

6p

N

Q

40,6

1,382

0 ,09

127 ,6

0.435

87

6, 43

I

0,005

20,6

0,188

!

3,26

20,1

8,B42

1,71

20.1

4 ,407

i 1.979 ,

20, 1

-

, 0.4 14

I

7,803

,

I

!

._ -

- ~ ---

DP

I

N

i. 0,951 !I 0,20 I

3, 0

0,435

50,8

0,233

0,019

0,296

76,8

8,696

1.113

0.1 47

76,8

14,04

1.79S

9,18 1

0,306

76.8

! 9,43

1,206

-

1,766

-

i -

I 0,9 12

B7

I

0,015

i i

I

4 ,l85

7. Prora6un gublika

_rail.

Ukupan bilans gubitka energije sa prora~u nava u odnosu na gub~ak snage u svakom radnom taktu i vriieme traiania. U tabeli ·2.6 je dal pregled bilansa uku pnih gubitaka snage u toku svakog radnog takta, a u tabeli 2.7 pregled gubilaka i traianja gubitl n

= (87

+ 40,6) . 6

= 765,6 t.

800 t.

Ukupan volumen rezervoara ie 1 m3, pa je povr~ina rezervoara preko koje sa vrSi razmjena toplote sa okolinom:

Kao hidraulicni medijkoristi se hidraulicno ulie VG 36, pa s obzirom na vrijedo nos! viskoznosti, temperaturu ulia treba odl1avati do 45 C. Rezervoar je postavlj!!n u zatvorenom prostoru, pa nema strujanja vazduha, i koeficijen! prelaza toplote je jednak:

k = 11 -

15 W/ m2 K.

209

Temperatura vazduha u prostoriji u koju je o stantna i iznosi tp = 20 C.

smje~te n

rezervoar je stalno kon-

9. Proracun hladnjaka Polazni podaei: _. ukupan gubitak: N = 23 10 W, 2 _ koeficiJent prelaza loplote: k = '11 W/ m K, - povr§ina rezervoara: A = 6 m2, 0 - dozvoljena temperatu ra ulja: tm = 45 C, o

- temperatura okoline: 10 = 20 C. Koli6ina toplote (izratena u kW; koja se preda okolini pre ko rezervoara je

jednaka: N'

=

k A D. t

=

11 . 6 (4 5 - 20)

=

1650 W,

Sto znaci da sistemom za hla

D p ugraditi redoslijedni ventil iza hidraulicnog motara, a u supfolnorn redoslijedni ventil se ne ugraduje. Na hidraulicnoj sherrli sistema j8 prika~ zan prvi slucaj. Sada ce pritisak P2 biti jednak:

i kod odnosa P3

R

n

b

7

R -- rad hidraulitnog motora C1 , C2, C3 .. " radni ciklusi ciHndra P1, P2, P3 ._" pauzl' U fadu cllindra

c

p

,-

,-

3

P

Operacije Pauza

+

4

c EPi EP2

a

b

-

-

+

,

+

"

+

-

-

'"

Rotacija motora

+

,

,

,

Klip naprited

+

+

-

"

-+

,,-

'"

Klip nazad

Mirovanje

-

+

"

+

" "

"

+

+

+

,

-

-

,

,-

Slika 2.87. Konstrukcija hidraulicnog sistema 1. pumpa; 2. ventil za ogranicenje pritiska; 3. trop%lajni razvodni ventil; 4. dvopo/oiajni razvodni venti!; 5, redoslijedni venti/,' 6. hidraulicni rotacioni motor; 7, '8, prigusni venti!; 9. hidraulicni cilindar.

211

P2 = p. + [::, Pg4' gdje je: [::, Pg4 - suma svih padova pritiska u dijelu cjevovoda od hidraulicnog motam do rezervoara. Sada je obezbijedeno da pritisak u grani hidraulicnog motora bude uvijek veei cd pritiska u grani hidraulicnog cilindra, pa ee se stvoriti uslovi da klip hidraulicnog cilindra i rotaeionimotor mogu obavljati radnu funkeiju istovremeno. Kapacitet pumpe se proracunava na osnovu unaprijed utvrdene brzine kretanja klipa (v) hidraulicnbg eilindra i broja obrtaja hidraulicnog motora. Potrebna kolicina ulja za kretanje klipa hidraulicnog cilindra je jednaka: Q

=

6A v (lImin),

a za rotaeiju hidraulicnog motora: Q

=

V n

(1/ min),

,000 '1, gdje je: A (em1 - povrilina klipa; v (m / s) n (o/min) - braj obrtaja motora.

brzina kretanja klipa;

Kapaeitet pumpe se defini ~e prema vecem proracunatom kapacitetu, a pode~avanje brzine na potrebnu vrijednost vrsi se preko ventila za regulaeiju protoka. Potreban pritisak pumpe se proracunava na osnovu sume linijskih i lokalnih otpora i padova pritisaka u hidraulicnim komponentama. Pojedinacne vrijednosti padova pritisaka se proracunavaju prema modelu koji je izlozen u primjeru 1. Kod objal\njenja proracuna ovog hidraulicnog sistema , sume svih gubilaka u pojedinim granama su oznacene sa: [::, P" [::, P2' [::, P3 i [::, p•. Polreban pritisak kod razgranalog ejevoveda, ked koga su plitisci u granama izjednaceni, proracunava se u odnosu na bilo koju granu, jer je: P, = P3' Maze se napisati da je radni prilisak pumpe jednak: a) kod pogona samo hidraulicnog motora

Pp = [::, P, + P, + [::, P2 ; b) kod istovremenog pogona klipa hidraulicnog cili ndra i rotaeionog cilindra molora:

Pp = [::, P3 + P3 + [::, P2' iii

Pp = [::, P, + P, + [::, P2'

Radni pritisak pumpe se bira prema najveeaj proracunatoj vrijednosti pritiska (pJ. Kod proracuna pritiska i brzina kretanja prema navedenim varijantama mar" se voditi racuna da je brzlna rotaeije motora veea za vrijeme miravanja klipa hidraulicnog eilindra.

212

3. ZATVORENI HIDRAULICNI SISTEMI 3.1. KONSTRUKTIVNE IZVEDBE ZATVORENIH HIDRAULICNIH SISTEMA Zatvoreni hidraulicni sistemi imaju naroeito znacajnu primjenu kod pogona rotacionih hidraulicnih motora sa promjenom smjera rotaeije i hidraulicnih cilindara sa dvostrukom klipnjacom. Tipiean zatvoreni hidraulicni sistem se sastoji od pum· pe, hidraulicnog motora, ventila za ogranicenje pritiska i pomoonog sistema za do· punu . ulja usisnoj strani hidraulicnog kruga. Pomooni sistem se cesto naziva i .sistem za ispiranje", jer ima zadatak da u zatvorenom hidraulicnom sistemu neprekidno mijenja oko 10% kolicine ulja. Hidraulicne komponente povezane u zatvorani hidraulicni krug moraju besprijekorno funkcionisati, obezbijediti za§titu sistema od preoptereeenja i dopunu sisiema potrebnom kolicinom ulja. Na sliei 3.1. prikazano je nekoliko karakteristicnih konstruktivnih rje§enja zatvorenih hidraulicnih sistema. Na sliei 3.1a prikazan je zatvoreni hidraulieni sistem jednostavne konstruk· cije. Pumpa (1) je dvesmjernog djelovanja, ~to znaci da su ejevovodi A i 8 naizmjenieno usisni ' i potisni, ovisno od polozaja reguliraju6eg mehanizma pumpe. Ugradena su i dva ventila za ogranicenja pritiska, koji imaju zadatak da kod preop· tereeenja tlacnog voda ograniee porast prnisl fm S

gdje je: -

konstantno.

-

promjenljivo.

---7--·"-- --- ._-- ----

n,

__

Slika 3.5.

Mo _ . _ ,_

_ ,

Karalcraristlka prenosnik. konstan/nog momanta

221

_np:; (o~~t Up =O-#; ( ons t

t1wo

e~

____ -,.L

I

----"------- ---_.. -+ ----

canst ,,/ -_Pp...'"_-,.,---.,------ ---- I--:-"'---_._---

/'

/"

--.-- ,

0 1 0.1 0.4 0.6 0» 1

..

f.

r.:~\!I~

Slika 3.6.

Karakterlstika prenosnika. I,onstantne snage

Karakteristika hidraulicnog motora u ovoj varijanti veze je prikazana u dijagramu 'i'm -.- N, 0P' Mm,'" m' 'I' . ,na slici 3.6. Snaga koju razvija hidraul16nj motor js konstantna u eijelom podrucju reguladje (N = D. p! 600), pa se ovaj hidraulitnl prenosnlk nazlva prenosnlkom konstantne snage, Kod hldrostatiCklh prenosnlka konstantne snage nlje moguce ostvarltl regulaelju brzlne I rotaelje u eljelom podrucju regulaelje od: 'I'm do 0, I od: 0 do of m' zbog pojave velikih sila otpora u momentu reverziranja smjera rotacije , Iz jednacine

°

za ( 'I'm) slljedl zakljucak -

da kod prlbllzavanja paramelra ( 'f'

J vrijednostl nula,

broj obrtaja hldraulicnog molora lell ka beskonacno velikoj vrljednostl, sto je kod real nih sistema nemoguce reallzovat!. Zato se promjena brzlne ro.taelje hldraulicnog motora konstantne snags ogranlcava u podrucju koje delinlse parametar motora od .,m = Ijl min do of' m = 1. Kod ove izvedbe zatvorenlh hldraullcnlh krugova podrucje regulaeije broja obrtaja najceSce ne prelazl vrljednost 1 do 2,5. Hldrostatlckl prenosnl el snage najve6lh mogucnostl doblju se ugradnjom pumpe i hidraulicnog motora sa regulaeijom. Ovisno 0 tomeda Ii su upravljacki elementi pumpe i motora medusobno povezani iii nisu dobije se istovremena iii nezavi· sna (sukcesivna) regulaeija. Na sliei 3.7 je prlkazana karaklerlstlka hidroslatickog prenosnika sa sukeesivnom regulacijom . Pumpa i hidraulicni motor imaju ugradene regulatore kapaeiteta I njlhovo podsSavanje se moze vrsiti neovisno jedan od drugog. Kod ovakvih izvedbi hidrostatickih prenosnlka brej obrtaja hidraulicnog motora se moze pode~avatl u odnosu na raz.litite kriterlje, a najte~ce se vrsl prema sljedecem postupku: - Hidraulicnl motor se podesl na vrijednost protoka koji obezbjeduje mo0 ( of' p " 0). ment rot",ije (Mm) ' a pumpa se nalazi u polozaju - Broi obrtaja motara se poveeava paralelno sa promjenom upravljackog

°"

parametra pumpe a d nule do najvete vrijednosti

222

"' .&

1. U tom podrucju su: mo-

Silk. 3.7.

Karakteristika hidrostatlcl p .0. a do 1) i on obhkom odgovara karakteristici prenosnika konstantnog momenta (sti ka 3.4), - Nakon sto upravljacki parametar pumpe dostigne vrijednost upravljackog parametra motora, daljnje povecanJe ugaon e brl lne motora ( '" m) vrsi se smanjenjem upravljackog parametra ad vrijed nosti 'f' m '" 1 do .qmr U

koeficijent elastlcnosti rakteristike,

meh a n i~ke

ka-

U = 0,6 do 0,8 -- empirijski koeficijent koji odreCluje vrijednost hidrauli6nih gubitaka, Ker -

230

koefic jent proticanja ulja u uprav1jackom mehanizmu.

..

· -.,_. -

~lradlsl

I

200

-

-100

f-- ..

Vv ..

...

./ ../

"

em

orc.tgK

\

I

1

,

t 10J C(J,C",JIs J

E E

'Q)

- 100 1---

-1- _--

--

I-

-200

" ,

1,/

,~

/

V/

~

;;.. Pt>O /

- -_.

----;

/

A=O

100

- 200

-

- _.

I

Slika 3,13_ Karakteristika gubitaka kod hidraulicnog motor. u praznom hodu

Granlcne vrijednostJ brzina su najmanja ( wmrnin) i najveca dozvoljena brzina (OJ mmax) rotacij e. Dijapazon promjene brzine je odreden konstruktivnim karakteri stikama regulatora i motora, a ooreduje se izrazom:

Za veei dio hidraulitnlh pogona vaZi: D ~ 200 do 240_ Minimalna brzina iii najmanji broj obrtaja zavisi od konstrukcije hidrauli6rtog motora_Sto je on manji, hidrauli~ni motor ima bolja regulaciona svojstva. Standardne izvedbe hidraulicnih motora sa regulacijom imaju u praznom hodu oJ mmin = 1 do 1,5 (rad/s), odnosno 10 do 15 0 Imin , a sporchodni motori bez regu lacije mogu imati i 1 - 5 c/min _ U praznom hodu, kod malih brzlna rotaelje , hldrauli"nl motori imaju nestablIan rad, sto se obja~njava neravnomjernom pojavom sile trenja i relativno visokim gubieima ulja koji nastaju zbog protieanja unutar motora. Najveca brzina rotaeije hidraulicnog motora se posti~e kod najvece vrijednosti protoka. Najveca dozvoljena brzina pumpe I hidraulicnog motora se ograniCava zbOg porasta hldrauli6nih gubitaka I pojave kavitacije do koje dolazl zbog smanjenja stepena ispunjenostl slobodnih prostora uljem. Hidraulicni gubiei se izraZavaju kao pad pritiska i pod pretpostavkom da Je kretanje fluida turbulentno, mogu se odrediti po formuli:

gdje je: R - koeflcijent unutrasnjih otpora. Tok promjene hldraulicnih gubitaka u praznom hodu maze se pratiti pom06u . karakteristike gubitaka, koja se odreduje eksperimentalnim putem, i za hidraulicni motor odredenih kOristruktivnih karakteristika prikazana je na slici 3.13. 231

3.4. PRENOSNI ODNOS REDUKTORA I DINAMICKO PONASANJE ZATVORENIH KRUGOVA SA REGULACIJOM Projektovanje zatvorenih krugova sa regulacijom vrei se na osnovu nekoliko poznatih zahtjeva. To su obicno: moment inercije vanjskog tereta, najveca dozvolje· na brzina i ubrzanJe, podrucje radnih frekvencija, staticka i dinamicka tacnost i uslo· vi stabilnosti sistema. Veza hidraulicnog motora i elementa masine koji se pogone preko njega ostvaruje se direktnom spregom i, ukoliko je neophodno, broj obrtaja se moze sma· njiti preko reduktora koji se postavlja izmedu njih. Sa stanovista optimalnog izbora karakteristika hidraulicnog motora, kompleksnije zahtjeve postavlja sklop: motor~

-reduktor-izvrsni organ. U okviru izbora projektnog rjesenja prvi korak predstav!ja izbor motara i reduktora kao cjeline, Cijem prenosnorn odnosu treba prilagoditi mehanicke karakteri· stike motora M = f (W), taka da se ispune svi zahtjevi U odnosu na vanjsko opterecenje. Sklop rnotor~reduktor treba de obezbijedi zadano ubrzanje i najvecu brzinu. . Sioienost problema se rnoie objasnitl na prirnJeru izabranog prenosnog od· nosa visoke vrijednostL U tom slucaJu 6e zakretni moment na vratilu tereta_biti mali, jer je:

M, ."-.Mrn I

pa se motor mora obrtati visokim brzinama i sa vecim ubrzanjem, kako bi se dobili trateni parametri brzine i ubrzanja tereta. Takav neodgovarajuci izbor prenosnog odnosa reduktora ima negativno djelovanje na konstrukciju cjelokupnog hidraulic· nag sistema, i on se mora dimenzionisati sa visa kim pritiscima i protocima. Osim na velicinu potrebnog momenta motora, izabrani redu ktor utice j na: promjenu rezonantne frekvencije i odnos prigusenja servopoQona. Poseban problem u sistemima S8 ugradenim reduktorima je uticaj reduktora na promjenu vre· rnenske konstante hidrauli6nog motara, jer on unosi u sistem nelinearni uticaj na njegoYu karakteristiku. Navedeni uticaj! reduktora na ponasanje i izbor parametara sistema jasno ukazuju na cinjenicu da se izbor reduktora za hidrauli6ne sisterne sa regulacijom bitno razlikuje od izbora reduktora za klasicne masine sa rnehanickirn pogonom. Reduktor je u hidraulicnorn sistemu poja6alo i obavlja iste funkcije kao i osta· la hidraulicna iii elektronska pojacala. Reduktor u hidraulicnom sistemu pojacava zakretni moment, a smanjuju ugaoni pomak, brzinu i ubrzanje, jer je:

Mt

..A.

f

.2~ ~ rl:..

t

Mrn i ; I

;

fJ)

t .a

_.~_.m

; at

~

I

Osim toga reduktor reducira moment inercije, koeficijent viskoznog trenja i konstantu torzione opruge vratila po nelinearnoj zakonitosti.

232

8klop hldraulitnog sistem a sa rotaclonlm rnotororn, zu pcanitkog jednostepenog prenosnlka i vanjskog optereeenja prlkazan je shematskl na sliel 3. 14. Teoretska snaga na vratilu hidraulicnog motora je jednaka umnoSku zakretnog momenta I ugaone brzine:

Pog onsko vratilo je elastltno, pa je kod djelovanja: vanjskog zakretn og momenta(M vt), momenta trenja tereta (Mij) ' momenta torzlone opruge (Mor) I momenta potrebnog za postizanje ubrzanja tereta (M. r) ' neophodno obezbijediti zakretni moment na vratilu tereta prema:

iii

I d OJ , , dt 8n aga hidrau licnog motora, izrazena preko ugaone trzine ( W m '"

Nm

=

M, w t .

N

=

(I, _

m

1 __. dw m i dt

+ .. _I_It_ w I

+ _ K"'otc.... 'I' m

j

w, I), je: (Urn

I

d "' m

(I,m - - dt gdje je:

'Irn

=

l/ i2 - moment inercije tereta reduciran na vratilo hidrauli6nog motara;

I'mr = Vl2 -

koefle jent trenja terela redukovan na vratllo hid raulicnog motora; Kotm = K~/i2 - konstanta torzione opruge vratHa tereta red ukovana na vratilo motara; Mvtm = Mvi/i - vanjski zakretni moment redukovan na vratilo matora.

Izrazi za redukovane vrijednosti uticajnih parametara ukazuju na tinjenicu, da se u dinamlckoj anallzi sistema sa redu ktorima promjenom prenosnog odnosa reduktora uvodi nelinearna zavisnost parametara na izlazu i ulazu u reduktor, Ukupni moment inercije na vratilu hidrauli
View more...

Comments

Copyright ©2017 KUPDF Inc.
SUPPORT KUPDF