Sisteme Hidraulice de Actionare [PDF]

Zitiervorschau

Unitate de invatamant: Liceul Traian Vuia Anul absolvirii:2014

Clasificare: Tehnician Mecatronist.

Nume profesor indrumator: Manda Cristian Numele candidatului: Bobolan George-Alexandru

1

Sistemele hidraulice de actionare

2

Cuprins Argumentul ........................................................................................................................................................ 4 Capitolul 1. Sistemele hidraulice de actionare .................................................................................................. 5 Capitolul 2.Mediul hidraulic .............................................................................................................................. 6 2.1. Cerinte impuse mediului hidraulic si tipuri de medii utilizate................................................................ 6 2.1.1. Uleiuri minerale ............................................................................................................................... 6 2.1.2. Lichide de sinteza si alte medii utilizate .......................................................................................... 7 Capitolul 3. Principiul de functionare a sistemelor de actionare hidraulica ..................................................... 7 3.1. Sisteme de actionare de tip hidrostatic.................................................................................................. 7 3.2 Generatorul hidraulic .............................................................................................................................. 7 3.2.1. Pompe cu pistoane axiale ................................................................................................................ 7 3.2.2. Pompe cu pistoane radiale .............................................................................................................. 8 3.2.3. Motoare hidraulice .......................................................................................................................... 8 3.2.4 Aparataj hidrostatic (de comanda) ................................................................................................... 9 Capitolul 4.Motoare hidrostatice .................................................................................................................... 11 4.1 Motoare hidrostatice pentru rotatie continua ...................................................................................... 12 4.2 Motoare hidrostatice oscilante ............................................................................................................. 12 Capitolul 5. Franarea motoarelor liniare ......................................................................................................... 16 5.1 Calculul motoarelor hidraulice liniare ................................................................................................... 16 Capitolul 6. Aparatajul hidraulic ...................................................................................................................... 17 Capitolul 7. Aparataj hidraulic pentru reglarea debitului................................................................................ 22 Capitolul 8.Elemente de legatura si racordare ................................................................................................ 25 8.1 Elementele de legatura. ........................................................................................................................ 25 8.2 Elementele de racordare. ...................................................................................................................... 25 8.3 Aparate de masura si control: ............................................................................................................... 25 8.4 Prin instalatie hidraulica se intelege o reuniune de masini si aparate hidraulice interconectate in scopul realizarii unor sarcini de actionare................................................................................................... 26 Capitolul 9.Bibliografie .................................................................................................................................... 27

3

Argumentul Acţionările şi comenzile hidraulice au câştigat din ce în ce mai multă importanţă în decursul timpului datorită avantajelor pe care le prezintă în raport cu sistemele mecanice sau electrice. Cele mai importante avantaje sunt: •gabaritul şi greutatea redusă pe unitatea de putere, forţe şi momente mari la volume constructive mici; •calităţi dinamice excepţionale (un motor hidraulic de 5 – 7 KW are timpul de accelerare 0,03…0,04 sec.); •adaptare automată la forţă; •posibilităţi largi de realizare a unor cicluri de funcţionare automatizate; Deşi transmisiile hidraulice oferă numeroase avantaje câteva dezavantaje tind să limiteze utilizarea lor: •transmisiile hidraulice sunt scumpe deoarece includ, în afara pompelor şi motoarelor, elemente de comandă, reglare şi protecţie, elemente de stocare, filtrare şi transport a lichidului de lucru. •pierderile de putere datorate transformărilor energetice din instalaţia hidraulică, precum şi cele datorate curgerii lichidului de lucru între componentele instalaţiei micşorează randamentul global al utilajului deservit. •transmisiile hidraulice sunt poluante datorită scurgerilor prin neetanşeităţi. Ceaţa de lichid, formată în cazul curgerii sub presiune mare prin fante şi fisuri, este foarte inflamabilă datorită componentelor volatile prezente în fluidul respectiv. •pericolul autoaprinderii sau pierderii calităţilor lubrifiante limitează superior temperatura de funcţionare a transmisiilor hidraulice. Acest dezavantaj poate fi evitat utilizînd lichide de înaltă temperatură sau, mai nou, lichide ignifuge. •contaminarea lichidelor constituie principala cauză a ieşirii din funcţiune a transmisiilor hidraulice. Dacă contaminantul este abraziv performanţele sistemului se reduc continuu. Pătrunderea aerului în lichidul sub presiune generează oscilaţii care limitează performanţele dinamice ale sistemelor hidraulice. •întreţinerea, depanarea şi repararea transmisiilor hidraulice solicită personal cu calificare superioară, de specialitate. •posibilitatea de reglare continuă a vitezei în limite largi şi după orice lege, sau menţinerea ei constantă; •protecţie simplă la suprasarcini; largi posibilităţi de unificare şi tipizare a elementelor componente ale sistemelor hidraulice ceea ce permite realizarea de sisteme modulare miniaturizate.

4

Capitolul 1. Sistemele hidraulice de actionare Definitie: Prin sistem hidraulic de actionare se intelege acel sistem in care transmiterea energiei de la sursa la consumator se realizeaza prin intermediul unui curent de lichid sub presiune. Clasificare: Dupa ponderea energiei potentiale sau a celei cinetice in cadrul energiei totale, exista: -sisteme hidrostatice - la care predomina energia potentiala datorata presiunii statice; ele prezinta o caracteristica mecanica rigida si au o larga utilizare in actionarea masinilor si utilajelor industriale; -sisteme hidrodinamice - la care predomina energia cinetica; ele prezinta o caracteristica mecanica elastica si au o utilizare redusa in industrie. Structura generala: Un sistem hidrostatic se compune din urmatosrele elemente: ME - sursa primara de energie mecanica; GH – generator hidraulic; MHR - motor hidraulic rotativ (sau linear MHL); ACR - aparataj de comanda si reglare; AA - aparataj auxiliar; OL - organul de lucru antrenat

5

Capitolul 2.Mediul hidraulic Mediul hidraulic, agentul motor sau lichidul de lucru sunt denumiri atribuite frecvent fluidului utilizat in sistemele hidraulice de actionare. Acest fluid este supus, in timpul functionarii sistemului, unor conditii de lucru deosebit de grele pentru transmiterea miscarii si efortului, cum sunt: variatia intr-un domeniu larg a temperaturii, presiunii si vitezelor de lucru, conditii in care trebuie sa-si mentina propietatile fizico-chimice si mecanice pe o perioada determinata.

2.1. Cerinte impuse mediului hidraulic si tipuri de medii utilizate Conditiile grele de lucru expuse ridica restrictii deosebit de severe si impun o selectare riguroasa a categoriilor de fluide care sa corespunda la majoritatea cerintelor ce se impun acestora. Dintre cele mai importante cerinte care se impun si pe baza carora se aleg aceste lichide de lucru, se mentioneaza urmatoarele: - bune propietati lubrifiante si inalta rezistenta mecanica a peliculei de lichid; - inalta rezistenta si stabilitate chimica si termica spre a prevenii oxidarea, descompunerea si degradarea acestuia; - variatie minima a vascozitatii cu temperatura; - sa nu degaje vapori la temperaturi obisnuite de functionare si sa nu contina impuritati care sa faciliteze degajare de vapori; - sa nu contina, sa nu absoarba si sa nu degaje aer peste cantitatea admisa de prescriptiile tehnice; - sa nu provoace corodarea si deteriorarea elementelor de etansare; - sa aiba un punct ridicat de inflamabilitate si cat mai scazut de congelare; - continut minim de impuritati mecanice si tehnice. Lichidele care corespund cel mai bine la aceste cerinte si care au capatat o larga raspandire sunt uleiurile minerale. In afara de acestea se folosesc si o serie de lichide de sinteza precum si alte medii, in conditii speciale de functionare.

2.1.1. Uleiuri minerale Uleiurile minerale se obtin din titei prin extragerea unor fractiuni continand hidrocarburi grele. Hidrocarburile parafinice, naftinice si aromatice, continute in titei, se gasesc fie independent, fie legate intre ele. In afara de hidrocarburi, in materia prima se mai gasesc si alti componenti, care, pe langa carbon si hidrogen, mai contin si sulf, dand nastere unor substante asfaltoase, rasini, acizi naftenici etc., substante care urmeaza a fi eliminate, fiind daunatoare functionarii sistemului de actionare. Metamorfoza la care este supus titeiul pentru obtinerea uleiului mineral este compusa dintr-o serie de faze succesive, dupa cum urmeaza: distilarea; rafinarea cu acizi sau cu solventi pentru eliminarea compusilor asfaltosi; neutralizarea, in vederea eliminarii ramasitelor de acizi de la operatia precedenta, ultima operatie fiind tratarea cu pamanturi decolorante pentru asigurarea transparentei si puritatea necesara produsului finit. Pentru ameliorarea calitatii uleiurilor minerale se folosesc diverse procedee de suprarafinare, hidrorafinare si hidrotratare cu care se obtin indici de viscozitate pana la 120 si chiar superiori. O alta metoda de crestere a calitatii uleiurilor minerale o constituie aditivitatea acestora cu aditivi antioxidanti, antiuzura, anticorozivi, antispumanti, anticongelanti, antirugina etc.Dintr-un numar

6

mare de tipuri de uleiuri minerale se recomanda, pentru actionarile hidraulice, uleiurile hidraulice din grupa H pentru solicitari usoare. Uleiurile din aceasta grupa, H19. H72, se recomanda pentru cazul unor solicitari usoare pana la presiuni de 50 daN/cm2, la temperaturi de maximum 50o grade C si minimum de -;5o C. Pentru solicitari mai grele se folosesc uleiuri aditivate din grupa H12. H38, care pot fi folosite la presiuni de maximum 300 daN/cm2 la temperaturi cuprinse intre 25o si 85o C.

2.1.2. Lichide de sinteza si alte medii utilizate In cazul se cere o mare stabilitate a viscozitatii si a inertie chimica se recomanda a se utiliza lichide sintetice din polimeri ai oxidului de siliciu, compusi pe baza de eteri sau alte lichide de sinteza. Din motive de protectie a muncii, ecologice si tehnice se constata o tendinta de revenire la utilizarea apei in actionarea hidraulica. Motivatia tehnica se refera atat la factori tehnico-economici legati de costurile lichidului cat mai ales de rigiditatea superioara a acesteia, in comparatie cu uleiul mineral sau alte lichide de sinteza. La presiuni ridicate se poate folosi un amestec de ulei de transformator cu petrol care rezista la presiuni pana la 10 kbar si temperaturi cuprinse intre 0o -; 100o C. De mentionat, ca la presiuni ultraridicate de peste 30 kbar si temperaturi nu prea ridicate toate lichidele se solidifica. In aceste conditii se recomanda utilizarea unor medii solide transmitatoare de presiune cum sunt: polifluoretilena, clorura de argint, pirofilitul, talcul etc.

Capitolul 3. Principiul de functionare a sistemelor de actionare hidraulica 3.1. Sisteme de actionare de tip hidrostatic Sistemele hidrostatice sau volumice au, drept element primar al transformatorului TT, generatorul de presiune hidrostatica (pompa) GH, care transforma energia mecanica primita de la motorul electric ME in energie potentiala a fluidului, pe care o transmite apoi elementului secundar care este motorul hidraulic rotativ MHR sau liniar MHL. Acesta reconverteste energia hidrostatica in energie mecanica, pe care o livreaza apoi organului de executie OE al masinii actionate. Variatia parametrilor miscarii se realizeaza cu ajutorul aparatajului de comanda si de reglare ACR sau direct prin variatia capacitatii generatorului sau a motorului. Aceste sisteme au o arie larga de raspandire datorita unor calitati deosebite ca: simplitate constructiva, usurinta in reglarea vitezelor, si a realizarii stabilitatii acesteia, gabarit redus, randament ridicat etc.

3.2 Generatorul hidraulic 3.2.1. Pompe cu pistoane axiale Pompele cu pistoanele axiale reprezinta o alta varianta a pompelor cu piston in care pistoanele sunt dispuse axial, deci paralel cu axa de rotatie a rotorului (blocului), miscarea activa a pistoanelor realizandu-se fie de un disc inclinabil sau fix, fie de o cama frontala. 7

Dispunerea in acest fel a pistoanelor are marele avantaj de a reduce mult gabaritul pompei si a obtine in acelasi timp un moment de inertie constant, prin simetria maselor de rotatie, ceea ce permite functionarea acestora la viteze unghiulare mult superioare altor tipuri. Avand in vedere aceste calitati, la care se adauga o buna stabilitate a miscarii la turatii joase, precum si usurinta reglarii volumului activ, se acorda prioritate acestora, fiind cele mai raspandite tipuri de masini volumice utilizate in actionarea hidraulica, lucru valabil si pentru sistemele de actionare a masinilor-unelte. Parametri principali ai acestor tipuri de pompe sunt: presiuni cuprinse intre 150 si 500 de bar si chiar mai mari, momente pana la 800 -; 900 daN × m, puteri pana la 3500 kW, debite pana la 900 l/min, turatii maxime la pompe pana la 3000 -; 4000 rot/min.

3.2.2. Pompe cu pistoane radiale Pompele cu pistoane radiale sunt pompe de debite si presiuni mari, iar motoarele de momente si puteri ridicate. A cestea se folosesc pentru presiuni pana la 300 bar, debite pana la 8000 l/min, momente pana la 5000 daNm, puteri pana la 4000 kW, motoare cu actiune multipla putand functiona la turatii stabile sub 1 rot/min. De mentionat ca acest tip de pompe au facut obiectul primelor modele de masini hidraulice volumice rotative cu piston, ca intre timp au aparut pompele cu pistoane axiale, ca varianta imbunatatita a primelor si care s-au extins mai mult decat pompele cu pistoane radiale. In prezent, insa, se constata o revitalizare a acestora, nu numai la puteri si cupluri mari, unde raman metodele de baza, dar si pentru parametri obisnuiti. Cauzele acestor reconsiderari constau in aparitia unor modele noi imbunatatite, cu gabarite reduse (inertie mica) in special, cu actiune multipla, cu pistoane cilindrice sau sferice. La constructiile obisnuite, debitul se regleaza deplasarea relativa (manual sau automat cu servovalva) a statorului fata de rotor. La modele noi, cu actiune multipla, aceasta reglare se face discret, prin una din metodele: 1) variatia sectiunii active a pistonului 2) variatia numarului active de pistoane 3) variatia numarului de randuri de pistoane De remarcat ca, prin aceasta, pompele cu actiune multipla nereglabila pana acum se transforma in sisteme reglabile, asa-zisa reglare comutativa. Considerand ca la inceputul miscarii pistonul se afla in pozitia A, iar dupa o rotire in sens orar cu unghiul j, ajungand in punctul B, se va deplasa inspre axa de rotatie O2, in raport cu rotorul cu distanta x, care reprezinta diferenta dintre segmentul O2A-;R=e+l-;R. Deci: x=e+l-;R Avand in vedere ca R=e cosj+l cosb, atunci: x=(l+e)-(e cosj+l cosb) dar sinb= sinj T cosb= 1-sin2b = 1-( )2 sin2j

3.2.3. Motoare hidraulice Motoarele hidraulice retransforma energia potentiala a lichidului primita de la generator in energie mecanica cu care actioneaza apoi elementul final in miscare de rotatie, de translatie sau oscilanta (alternativa). Deci, forma acestor motoare va fi, dupa traiectoria miscarii pe care o realizeaza: 1) circulare (rotative) 2) liniare (rectilinii) 8

3) oscilante (alternative) a) Motoare circulare (rotative) Exista motoare circulare (rotative) cu reglare primara si cu reglare secundara. Acestea pot fi reversibile sau ireversibile, cum sunt restul sistemelor; pot fi de asemenea nereglabile sau reglabile, restul sistemelor. Variatoarele pot avea o structura complexa cu masini pompa-motor cu capacitate variabila PMcv si motor-pompa cu capacitate constanta MPcc si invers, cand cuplul rezistent devine activ, realizandu-se astfel un sistem de franare. In structura acestora intra diverse blocuri functionale. b) Motoare liniare Motoarele hidraulice liniare sau rectilinii sub denumirea curenta de "cilindri hidraulici" au o mare raspandire in sistemele hidraulice de actionare. Acestea sunt compuse din cilindrul C, pistonul P si tija T. Principal, motoarele liniare pot fi cu actiune: a) simpla, in care readucerea in pozitia initiala a pistonului nu se face pe cale hidraulica; b) dubla c) cu tija bilaterala d) cu tija unilaterala Din punct de vedere a structurii, motoarele hidraulice pot fi mono, bi sau multicilindri, cu piston, cu plunje sau mixte, cu cursa variabila sau constanta. Reglarea marimii cursei poate fi obisnuita (telescopica), in care succesiunea se asigura prin introducerea lichidului in ordinea dorita in fiecare cilindru sau automat, la capatul cursei unui piston, prin supapele de succesiune. Interes prezinta reglarea cursei pe cale mecanica sau hidraulic. Astfel, variatia cursei bratului mecanic M se realizeaza prin reglarea distantei dintre cele doua pistoane, din interiorul cilindrului 1, cu ajutorul bucsei canelate. Rotind axul canelat care, de fapt, reprezinta tija filetata a pistonului, acesta se insurubeaza sau desurubeaza in piulita solidara cu pistonul, variind distanta x si, deci, cursa bratului M. Motorul este prevazut cu sistem de franare la capete de cursa. Reglarea cursei x pe cale hidraulica se face cu bucsele-opritoare conform circulatiei lichidului indicata cu sageti.

3.2.4 Aparataj hidrostatic (de comanda) Comanda sistemelor hidraulice prezinta o mare importanta, deoarece aceasta asigura realizarea programului stabilit de functionare a masinii, conform procesului tehnologic de prelucrare. Aparatajul de comanda poate fi impartit astfel: - aparataj de distributie (distribuitoare, inversoare, supape, robinet, etc.), care dirijeaza lichidul de lucru inspre diversele mecanisme ale sistemului si evacueaza in rezervor lichidul folosit. Acest aparataj asigura in acelasi timp succesiunea de lucru a diverselor mecanisme. - aparataj de reglare si control (supape, drosele, stabilizatoare, relee, etc.), care asigura presiunea necesara, viteza lichidului de lucru, deplasarea, viteza si acceleratia necesara a mecanismelor sistemelor hidraulice. Aparatajul de comanda rational construit asigura regimuri de lucru optime, o productivitate si un randament maxima, poate asigura, de asemenea, automatizarea procesului tehnologic, creeaza posibilitatea deservirii mai multor masini de catre muncitor si construirea linilor automate. Acest aparataj trebuie sa indeplineasca o serie de conditii tehnice pentru a corespunde cerintelor care se impun sistemelor hidraulice, dintre care: - simplitate si siguranta in exploatare - cost redus - rezistente locale si pierderi prin frecare minime - comanda usoara, fara eforturi si deplasari mari - sensibilitate mare la schimbare regimului de lucru sau la abaterea acestuia de la programul stabilit 9

Pentru micsorarea pierderilor de lichid si a frecarii, aparatajul de comanda este construit din materiale rezistente la uzura, tratate termic si este prelucrat cu mare precizie. Aparatajul de comanda poate fi actionat manual sau automat, prin deplasare axiala sau de rotatie, sau pot fi realizate ansambluri complexe care sa functioneze prin combinarea celor doua miscari. Dimensiunile aparatajului sunt impuse de debitul pompei si presiunea din sistem, iar forma aparatajului trebuie sa fie astfel aleasa incat sa asigure micsorarea fortelor necesare conectarii si deconectarii, deci o sensibilitate marita, avand in vedere ca in prezent se foloseste din ce in ce mai mult actionarea automata a acestuia prin electromagneti, hidraulic, pneumohidraulic, etc. Forma canalelor si a fantelor interioare are o mare importanta pentru micsorarea rezistentelor interioare si pentru marirea sensibilitatii aparatajului de comanda. a) Aparatajul de distributie Prin definitie, aparatajul de distributie sau directional indeplineste, in special, functia de asigurare a alimentarii motorului hidraulic de actionare a organului activ (ax principal, masa, sanie de avans, scula, etc.) cu fluid in cantitatea si la presiunea necesara pentru o functionare optima a acestuia la parametri de efort si miscare programata. In consecinta, acest aparataj trebuie sa asigure nu numai alimentarea sau intreruperea acestuia, miscarea intr-un sens sau altul (inversarea), ci si transformarea miscarii ca marime, deci reglarea acesteia dupa o anumita lege. Desigur ca aceasta din urma functie poate fi realizata si de un aparataj specializat. Aparatajul de distributie, prin urmare, din punctul de vedere a caracteristicii miscarii poate fi subimpartit in aparataj de distributie pentru functionarea discreta sau continua. Din prima categorie fac parte distribuitoarele propriu-zise cu una, doua, trei sau mai multe pozitii, avand, deci, doua, trei sau mai multe canale de legatura. Distribuitoarele cu functionare continua, care capata o raspandire din ce in ce mai mare in ultima vreme, au aparut sub denumirile de servo-distribuitoare, servo-valve sau elemente proportionale, utilizandu-se in special in sistemele de reglare automate. La distribuitoarele discrete o mare raspandire o au cele cu trei pozitii si cinci canale, care asigura o gama larga de posibilitati de stare a organului activ in pozitie mediana (0) si apoi prin comutare pe celelalte doua pozitii. De regula, rezervorul se leaga la un canal comun, acesta putand fi considerate sisteme. Distribuitoarele discrete pot fi clasificate, la randul lor, dupa forma constructiva a elementului activ (sertarului) in: - rotative - rectilinii cu sertar cilindric - plane - cu supape De mentionat ca distribuitoarele plane au o constructie simpla din punct de vedere tehnologic, usor de executat si mai ales de controlat, spre deosebire de cele rectilinii cu sertar circular, la care executia si mai ales controlul sunt extrem de dificile. Distribuitoarele cu supape, actionate de o maneta cu parghii sau de un ax cu came, se utilizeaza in cazul unor presiuni inalte (prese) sau a unor debite mari ( peste 200 l/min.). Dupa caracterul comenzii, distribuitoarele sunt cu comanda: - manuala - mecanica (parghii, came, etc.) - pneumatica - hidraulica - electrica 10

b) Aparatajul de reglare a debitului (vitezei) Reglarea vitezei motoarelor hidraulice se realizeaza prin variatia cantitatii de lichid care trece prin motor in unitatea de timp. Variatia cantitatii de lichid (a debitului) se poate face prin doua metode: a) metoda volumica, constand din modificarea debitului pompei la presiunea variabila in functie de sarcina b) reglare rezistiva (sau prin strangulare) care se realizeaza prin variatia rezistentei locale in conducta de alimentare sau evacuare din motor, la presiune constanta, utilizand o rezistenta hidraulica variabila Reglarea volumica. Reglarea debitelor pompelor sau capacitatii motoarelor rotative se realizeaza manual sau automat. Cele mai simple sisteme de reglare automata sunt cele de mentinere constanta a debitelor (vitezei) sau reglarea acestuia dupa o anumita lege, utilizand sisteme mecanohidraulice elementare. Reglarea rezistiva. Pentru reglarea debitului de alimentare a motorului hidraulic, la presiune constanta, si prin aceasta viteza de rotatie sau de deplasare, se utilizeaza fie elemente simple de strangulare (rezistente hidraulice reglabile), fie regulatoare de debit, care pe langa drosel mai contin si un element de stabilizare, deci de mentinere constanta a valorii debitului reglat indiferent de variatia sarcinii (presiunii).

Capitolul 4.Motoare hidrostatice Sunt masini hidraulice volumice care realizeaza conversia energiei hidraulice ( Q; p ) in energie mecanica (M; n, sau F ; v ), conform cerintelor de actionare impuse de masina antrenata. Clasificarea motoarelor hidrostatice:

11

4.1 Motoare hidrostatice pentru rotatie continua Sunt destinate antrenarii organelor de lucru intr-o miscare de rotatie continua (pe un unghi nedeterminat). Motoarele hidrostatice pentru turatii normale ( n = x100-x1000 rot/min ) deriva, datorita reversibilitatii masinilor hidraulice, din pompele de acelasi tip (conform tabelului 3.3). Turatia lor se calculeaza cu o relatie de forma: n = Q /V1, in care V1 este volumul specific (cilindreea, sau volumul corespunzator unei rotatii). V1 poate fi constant (motoare de turatie constanta), sau reglabil (motoare de turatie reglabila). Motoarele lente ( n = x1-x100 rot/min ) sunt in general constructii speciale bazate insa pe aceleasi principii functionale ca si motoarele normale. Simbolizarea motoarelor pentru rotatie continua (fig. 3.68):

a) – motor unisens, de cilindree constanta ; b)- motor dublu sens, de turatie constanta ; c)- motor unisens, reglabil ; d)- motor dublu sens, reglabil e,f)- unitati de lucru (pompa si motor)

4.2 Motoare hidrostatice oscilante Sunt destinate realizarii miscarii de rotatie pe un unghi limitat, determinat, constant sau reglabil. Constructiv, pot fi realizate:- cu paleta (simpla, dubla, sau multipla), fig.3.73, sau – cu piston (simplu, dublu , sau multiplu), .

12

Marimi caracteristice pentru motoarele cu paleta

Pentru motoarele cu piston:

Simbolizare:

a)- motor oscilant de unghi constant; b)- motor oscilant de unghi reglabil. Motoare hidraulice pentru realizarea miscarii de translatie Realizeaza deplasarea liniara pe o anumita cursa l, cu o anumita viteza v, dezvoltand o anumita forta F. Principiul constructiv si functional al motoarelor liniare este redat in figura urmatoare, si cuprinde:

13

A si B-camere de lucru (activa si pasiva); 1- cilindru; 2 – element mobil de separatie a camerelor (piston sau membrana); 3 – tija de actionare; 4 – capace de inchidere a camerelor de lucru. Cele mai raspandite sunt motoarele cu piston. Clasificarea motoarelor liniare monocilindru cu piston:

a) – cu simplu efect si tija unilaterala mobila b) – cu dublu efect si tija unilaterala mobila c) – cu dublu efect si tija unilaterala fixa; d) – cu dublu efect si tije bilaterale mobile; e) – cu dublu efect si tije bilaterale fixe; f) – cu simplu efect, cu plunjer. Cele mai utilizate sunt motoarele cu dublu efect cu tija unilaterala Motoarele multicilindru se folosesc in scopul: - reducerii gabaritului radial (b) sau axial (a, d, e ); - realizarii mai multor viteze de deplasare (c); - cresterii fortei dezvoltate (b).

14

a) – motoare jumelate (reduc gabaritul axial); b) – motoare in tandem (maresc forta); c) – motor compus cu trei viteze; d) – motor telescopic cu simplu efect; e) – motor telescopic cu dublu efect (reduce gabaritul axial). Motoare cu membrane

Realizeaza curse mici si forte reduse a) – cu simplu efect; b) – cu dublu efect.

15

Capitolul 5. Franarea motoarelor liniare

Reduce timpul si socul la oprire, mareste precizia a) – franare constanta la capatul din stanga cursei; b) – franare constanta la ambele capete ale cursei; c) – franare reglabila la ambele capete ale cursei

5.1 Calculul motoarelor hidraulice liniare Presupune determinarea dimensiunilor principale ale motorului , mai ales a diametrului pistonului D si al tijei d, si stabilirea parametrilor hidraulici-p si Q , necesari pentru realizarea parametrilor functionali- v si F. Schema fortelor care apar la un motor hidraulic liniar este redata in figura urmatoare:

Fa -forta rezistenta exterioara (data initiala de proiectare); G -greutatea organului mobil; Fi -forta de inertie, Fi= m. a); Ffg -forta de frecare in ghidaje, Ffg = μe (G.cos ά + Fa.sin β); Fft -forta de frecare la tija, functie de tipul etansarii; Fref -forta hidraulica de refulare (Fref = pref . Sref ); Ffp -forta de frecare la piston, functie de tipul etansarii; Fp -forta hidraulica activa pe piston (Fp = p . Sep ); Frt -forta rezistenta la tija, Frt = G.sin ά + Fa.cos β ± Fi + Ffg 16

p, Q-presiunea si debitul de alimentare; v, F-viteza si forta de deplasare a organului mobil. Ecuatia de echilibru a fortelor este: Fp = Frt + Fft + Ffp + Fref . In principiu, succesiunea de calcul este urmatoarea: „h Diametrul tijei d se calculeaza din solicitarea de flambaj, considerand fortele exterioare aplicate tijei. „h Presiunea de actionare p se alege in functie de forta rezistenta, gabaritul disponibil si minimizarea costului, in principiu fiind recomandate valori mari. „h Diametrul cilindrului D se determina din expresia fortei active pe piston Fp , prin explicitarea suprafetei efective Sep. „h Pentru D si d se adopta in final valori normalizate, pe baza carora si a lungimii cursei se alege din cataloage motorul potrivit aplicatiei date.

Capitolul 6. Aparatajul hidraulic Este necesar pentru transmiterea si adaptarea parametrilor energiei hidraulice furnizate de pompa la cerintele motorului, prin indeplinirea unor functiuni de: comanda, reglare, protectie, legatura si masurare. Clasificarea aparatajului hidraulic se face dupa functia indeplinita in urmatoarele grupe: - aparataj de comanda si reglare, indeplinind si functiii de protectie, cunoscut sub denumirea generica de ventile; - aparataj auxiliar, care indeplineste functii diverse, de: stocare (rezervoare de lichid), filtrare, racordare si legatura, termostatare, etc; - aparataj de masurare si control al parametrilor mediului hidraulic.

17

Aparataj hidraulic de comanda(distribuitoare) Au rolul dirijarii circulatiei lichidului pe diferitele circuite ale instalatiei, in scopul realizarii unor functiuni precum: pornirea-oprirea miscarii, inversarea sensului de deplasare, trecerea de la o faza de lucru la alta, etc. Sunt elemente de comutatie (inchid si deschid total trecerea lichidului), cu mai multe pozitii si un anumit numar de cai. Clasificarea ditribuitoarelor: se face dupa mai multe criterii: 1. Dupa principiul constructiv si functional, pot fi: - cu sertar (circular de translatie, rotativ, si plan) - cu supape; 2. Dupa numarul de pozitii, pot avea: - doua, - trei, -mai multe pozitii; 3. Dupa numarul de cai: - cu doua, - trei,- patru, sau mai multe cai; 4. Dupa modul de comanda, care poate fi: - manuala ( cu maneta sau pedala), - mecanica (cu arcuri) - electrica (cu electromagneti sau cu motoare), -hidraulica, -pneumatica, -pilotata (electrohidraulica). Distribuitoarele cu sertar circular de translatie sunt cele mai raspandite, datorita avantajelor: -Echilibrare hidrostatica axiala si radiala totala -tehnologicitate ridicata -simplitate constructiva -cost redus. Principiul constructiv si functional, precum si simbolurile conventionale sunt redate in figura urmatoare:

18

Distribuitoare rotative-comuta circuitele printr-o miscare de rotatie

19

Distribuitoare cu supape -muchiile active sunt inlocuite cu supape de sens comandate

Distribuitoare pilotate. Sunt prevazute cu dubla comanda, in general electrohidraulica, care imbina avantajele comenzii electrice cu ale celei hidraulice. Se folosesc la puteri mari

Ventile de retinere (supape de sens). Permit trecerea lichidului numai intr-un sens, cu exceptia celor deblocabile care permit trecerea si in sens invers. 20

Principiul constructiv si functional este redat in figura urmatoare, in care :

1- element de inchidere-deschidere a trecerii lichidului; 2- arc de compresiune; 3- corpul supapei; 4- inel de sprijin. Arcul 2 este dimensionat la o forta mica, necesara doar pentru inchiderea supapei, astfel incat cand lichidul circula de la dreapta spre stanga supapa se deschide la o presiune mica permitand trecerea lichidului (R≈ 0). In sens invers supapa se inchide automat, blocand trecerea (R= ∞);

La supapele deblocabile deschiderea se realizeaza fortat printr-o comanda externa.la orificiul x ,lichidul putand sa circule si de la B la A. Supapele duble deblocabile sunt constructii monobloc, cele doua supape fiind cuplate intre ele, decuplandu-se astfel reciproc. Cand lichidul sub presiune vine pe conducta A el comanda deblocarea celeilalte supape astfel ca acesta poate circula si de la B1 la B, si reciproc. O aplicatie frecvent intalnita a supapelor de sens duble deblocabile este pentru 21

mentinerea in repaus a motoarelor hidraulice liniare, atunci cand asupra acestora actioneaza forte R destabilizatoare, sau la deplasarea sarcinilor pe verticala. Ele pot realiza acest lucru deoarece prezinta o etansare mult mai buna decat distribuitoarele hidraulice prin care sunt comandate miscarile.

Capitolul 7. Aparataj hidraulic pentru reglarea debitului Reglarea debitului Q in circuitele hidraulice este necesara pentru reglarea vitezei v , care depinde de debit prin relatiile: - pentru rotatie: n = Q/V1 V1 este volumul unitar (cilindreea) al motorului rotativ; - pentru translatie: v = Q/S, in care S este suprafata activa a pistonului motorului liniar. Principial, se cunosc doua metode de reglare a debitului; a)reglarea volumica, direct din pompa, utilizand pompe de debit reglabil; metoda are randament ridicat, dar este scumpa, motiv pentru care se aplica la circuitele de putere mare; b) reglarea rezistiva, utilizata la circuitele de puteri mici alimentate de pompe de debit constant. a)Reglarea volumica a debitului se realizeaza in principiu conform schemei urmatoare

P - pompa de debit reglabil; Sm- Supapa maximala si de siguranta, pentru limitarea presiunii maxime de lucru; DHS- distribuitor hidraulic cu sertar, pentru inversarea sensului miscarii; Mh- motor hidraulic. Debitul Q necesar realizarii vitezei dorite se regleaza din pompa P si acesta intra integral in motor, supapa maximala Sm avand doar rolul limitarii presiunii in caz de suprasarcina (supapa de siguranta). Pompa furnizeaza direct puterea necesara la motor, astfel incat randamentul actionarii este maxim si cheltuielile de exploatare sunt minime.

22

Dezavantajul metodei provine din faptul ca pompele de debit reglabil sunt mai scumpe decat cele de debit constant, astfel incat utilizarea lor se justifica economic numai la circuitele de putere mare. In unele aplicatii se pot folosi divizoarele volumice de debit (bazate pe principiile pompelor volumice cu mai multe etaje legate in paralel), utile atunci cand de la o singura pompa, de regula de debit constant, trebuie alimentate doua motoare simultan. b)Reglarea rezistiva a debitului. Metoda este foarte raspandita si se aplica la circuitele de puteri mici-mijlocii, care sunt alimentate de pompe de debit constant, si consta in introducerea in circuit a unor rezistente hidraulice urmand principiile semipuntilor si al puntilor hidraulice. Un astfel de circuit este reprezentat simplificat in figura, si contine: O

o pompa de debit constant ( Qo = ct ), rezistentele hidraulice corespunzatoare supapei maximale ( RHV ), motorului hidraulic-RHM o rezistenta reglabila pentru reglarea debitului ( RHR ). Debitul pompei Qo se inparte in cele doua debite QM si QV in raport invers proportional cu rezistentele celor doua circuite, astfel incat putem scrie relatiile: QO = QM + QVQM / QV = RHV / RHR + RHM . Pentru o anumita sarcina la motor RHM =ct. si pentru un anumit reglaj al supapei RHV = ct, prin reglarea RHR se obtine reglarea QM, deci a vitezei motorului v = QM / S . Practic, in vederea reglarii, pot fi utilizate urmatoarele elemente: - rezistente fixe, atunci cand reglajul se schimba la intervale mari de timp; - rezistente reglabile (drosele), cand reglajul se schimba frecvent; - divizoare rezisive de debit, utilizate la alimentarea simultana a doua motoare cu vitezele aflate intr-un raport constant. Dupa forma si caracteristici rezistentele hidraulice pot fi de doua tipuri: de tip diafragma si tip interstitiu Aparataj hidraulic pentru reglarea presiunii (supape) Supapele sunt aparate hidraulice utilizate in scopul controlului presiunii in circuitele hidraulice. Clasificare. - Dupa functia specifica indeplinita, ele pot fi clasificate in urmatoarele grupe principale: -supape pentru limitarea presiunii (de siguranta); - supape de reducere a prsiunii; - supape de comutatie; etc. 23

- Dupa pozitia normala, pot fi : - normal inchise; normal deschise. - Dupa modul de comanda, acesta poate fi interna sau externa, directa sau pilotata. (la puteri mari). Supape pentru limitarea presiunii. Principiul constructiv si functional este redat in figura alaturata, in care:

1 – corpul supapei, prevazut cu orificii de racordare de un anumit Dn; 2 – scaunul supapei, putand avea diferite forme: a- tronconic fara ghidare; b- tronconic cu ghidare (pentru evitarea vibratiilor transversale); c- sferic; d- plan; 3- element de inchidere-deschidere a sectiunii de trecere a lichidului; 4- arc de compresiune (constant sau reglabil); 5- capac de inchidere. Supapele de limitare a presiunii sunt supape normal inchise, cu comanda interna directa (a), sau cu comanda pilotata (b si in figura). Ventile care influenteaza debitul si presiunea Sunt aparate hidraulice evoluate care cumuleaza functia de comanda cu cea de reglare. In principiu ele sunt distribuitoare cu comanda pilotata electrohidraulica, comanda primara fiind realizata cu electromagneti proportionali ( care dezvolta o forta proportionala cu curentul de comanda )- diferentiali (care lucreaza in opozitie ), permitand astfel reglarea continua a pozitiei sertarului si deci reglarea continua a debitului. Ele poarta denumirea de distribuitoare proportionale sau de servovalve electrohidraulice .

24

Capitolul 8.Elemente de legatura si racordare 8.1 Elementele de legatura. Asigura curgerea lichidului intre aparatele si masinile hidraulice din instalatie. Ele pot fi: - conducte metalice rigide, din teava trasa (rugozitate interioara mica) din otel, alama sau cupru; au rigiditate mare, sunt ieftine, si se folosesc pentru transmiterea lichidului la distanta, intre elemente fixe. Pentru legaturi la distanta variabila se pot folosi cunducte rigide articulate plan sau spatial; - conducte flexibile (furtunuri) din cauciuc sau mase plastice, cu unul sau mai multe straturi de insertie, textila sau metalica, in functie de presiune, folosite pentru legaturi la distante mici intre elemente mobile

8.2 Elementele de racordare. Asigura racordarea elementelor de legatura intre ele si a acestora cu aparatele hidraulice. - pentru racordarea conductelor rigide: nipluri (a), reductii, coturi, teuri, etc; - pentru racordarea conductelor flexibile; racorduri cu schimbare rapida (pentru standurile de proba); - placi de legatura pentru montarea aparatelor hidraulice interschimbabile; - placi modulare, pentru montarea mai multor aparate care formeaza un modul functional.

8.3 Aparate de masura si control: Servesc la masurarea parametrilor principali ai mediului hidraulic: - temperatura, presiunea, si - debitul. In instalatiile de cercetare se masoara in plus si alte marimi precum: deplasarea, viteza, cuplul sau forta, turatia,etc. Temperatura.

25

Influenteaza parametrii functionali ai instalatiei prin vascozitate si prin dilatare termica. Se masoara cu termometre (a), cu traductoare de temperatura (care afisaza digital valoarea masurata), sau utilizand instalatii de termostatare prevazute cu schimbatoare de caldura (b). Presiunea.

Este o marime foarte importanta care determina forta dezvoltata de motor si randamentul instalatiei. Se masoara cu manometre care se conecteaza succesiv in diferitele puncte de masurare cu ajutorul unor distribuitoare speciale (c), cu relee de presiune (d) care emit un semnal electric la atingerea unei anumite valori a presiunii, sau cu traductoare de presiune (e).

8.4 Prin instalatie hidraulica se intelege o reuniune de masini si aparate hidraulice interconectate in scopul realizarii unor sarcini de actionare. O instalatie hidraulica contine mai multe circuite hidraulice, fiecare circuit indeplinind o sarcina simpla specifica. Instalatia hidraulica se reprezinta grafic prin schema hidraulica, utilizand in acest scop simboluri conventionale. Clasificarea circuitelor hidraulice 1. dupa modul de circulatie a lichidului: circuite deschise (cu rezervor), circuite inchise ( fara rezervor); 2. dupa marimea reglata: circuite pentru reglarea vitezei (debitului), pentru reglarea fortei (presiunii), combinate; 3. dupa complexitate: circuite simple (cu o pompa si un motor), circuite complexe (cu mai multe motoare); 4. dupa destinatie: pentru miscarea principala, pentru miscari de avans, pentru miscari auxiliare; 5. dupa natura miscarii: pentru miscarea de rotatie, pentru translatie; 6. dupa modul de comanda :cu comanda manuala, cu comanda automata, de reglare automata; 7. dupa natura fluidelor utilizate: circuite pur hidrauluce si circuite pneumohidraulice Caracterizare generala. - Circuitele pentru miscarea principala sunt in general de putere mare, astfel incat, pentru randamente ridicate si costuri reduse, se recomanda alimentarea lor de la pompe de debit reglabil sau reversibil prin care se realizeaza si reglarea vitezei si a sensului miscarii. Actionarile hidraulice se folosesc mai putin la realizarea miscarii principale de 26

rotatie si mai frecvent la realizarea miscarii principale de translatie pentru puteri mari. - Circuitele pentru miscarile de avans sunt in general de mica putere si cel mai frecvent necesita realizarea unei miscari de translatie pe curse medii, cu viteze reduse si precizie ridicata. Pentru reducera costurilor,se utilizeaza mai ales motoare hudraulice liniare alimentate de la pompe de debit constant, reglarea vitezei realizandu-se prin metoda rezistiva. La viteze de avans liniare foarte mici si precizie foarte ridicata se recomanda utilizarea motoarelor rotative impreuna cu mecanisme surub-piulita pentru transformarea naturii miscarii. - Circuitele pentru miscarile auxiliare sunt in general pentru miscarea de translatie, pe curse scurte, si necesita puteri mici , fiind alimentate de regula din circuitele principale sau de avans.

Capitolul 9.Bibliografie http://www.referat.ro/referate_despre/functionarea_sistemelor_hidraulice.html

Sisteme hidraulice. Modelare si conducere de Eugen Bobasu Sisteme hidraulice automate constructie, reglare, exploatare de Virgil Marin si Alexandru Marin Ion Seteanu , Victorita Radulescu, Nicolae Vasiliu : Mecanica fluidelor si sisteme hidraulice, vol. I - Fundamente si aplicatii www.scrib.ro

27