Hydraulikk : montering og reparasjonsteknikk 8200417794 [PDF]

Zitiervorschau

Ole P. Øverby

Hydraulikk Montering og reparasjonsteknikk

Universitetsforlaget

© Universitetsforlaget AS 1995

2. opplag 1998

ISBN 82-00-41779-4 Det må ikke kopieres fra denne boka i strid med åndsverkloven og fotografilo­ ven eller i strid med avtaler om kopiering inngått med Kopinor, interesseorgan for rettighetshavere til åndsverk. Læreboka er godkjent av Nasjonalt læremiddelsenter i juni 1995 til bruk i den videregående skolen på studieretning for mekaniske fag, VKI elektromekaniske fag, i faget montering og reparasjonsteknikk, modul 4 hydraulikk.

Henvendelser om denne boka kan rettes til: Universitetsforlaget AS Postboks 2959 Tøyen 0608 OSLO Illustrasjoner: Bjørn Norheim, Statoil, T & B Hydraulikk A/S, Bosch, Mecman, Castrol, Rexroth, Binol Filium, Doppelmayr A/S Omslag: Clas Hansen Sats: Brødr. Fossum AS, Oslo Trykk: A.s. Reistad Offset, Oslo 1998

Innhold Til eleven 5

Grunnprinsipper og bruksområder 7 Hva er hydraulikk? 7 Bruksområder og historikk 8 Helse, miljo og sikkerhet 13 Helse og sikkerhet 13 Miljø 16

Hovedkomponenter med symboler 18 Symboler 18 En enkel hydraulisk krets 19 Aggregat 20 Oljekjølere og oljevarmere 21 Filtre 23 Pumper 28

Akkumulatorer 35 Ventiler 39 Retningsventiler 40 Tilbakeslagsventiler 46 Trykkregulerende ventiler 48 Volumstrømsregulerende ventiler 52

Motorer 57 Sylindrer 61 Tetningsringer og føringsringer 64

Hydraulikkoljer 69 Viskositet 71 Mineraloljer 73 Vegetabilske oljer (planteoljer) 74 Brannresistente oljer 75 Beregninger og dimensjonering 77

4 Slanger, ror og koplinger 89 Gjengesystemer 89 Rørkoplinger 93 Slanger og slangekoplinger 95 Ansatsnipler 98 Hurtigkoplinger 99 Ventilmonteringsteknikk 100

Vedlikehold og feilretting 105 Feilsøking 108

Komplette anlegg 112 Boremaskin 112 Bakløfter på lastebil 113 Sorteringsanlegg for materialer 115 Kabelstramming i stolheis 116 Frontlaster 118 Koplingsoppgaver 119

Tabeller og formler 139

Stikkord 150

5

Til eleven Når du er ferdig med denne boka, skal du: - kunne forklare funksjonsmåten til et enkelt hydraulisk anlegg og tegne symbolskjema til

- kunne forklare hvilken oppgave (hvilke oppgaver) disse delene i et hydraulisk anlegg har: aggregat, oljekjøler og oljevarmer, filtre, pumper, akkumulatorer, retningsventiler, tilbakeslagsventiler, trykkbegrensningsventiler, trykkreduksjonsventiler, mottrykksventiler, rekkefølgeventiler, strupinger, toog treports mengderegulatorer, motorer og sylindrer - kunne forklare funksjonen til et anlegg ved hjelp av et symbol­ skjema

- kunne utføre enkle beregninger som viser at du forstår sam­ menhengen mellom: - kraft, trykk og areal (sylinder) - turtall, fortrengningsvolum og volumstrøm (pumpe/motor) - trykk, fortrengningsvolum og vrimoment (motor) - effekt, volumstrøm og trykk (i oljestrøm og arbeidsenheter) - volumstrøm, areal og hastighet (sylinder)

- vise at du kjenner til vanlig utstyr og metoder for å kople sammen komponenter

- vise at du kan velge riktige oljer, med kvalitet og viskositet som passer til driftsforholdene i anlegget - forstå sammenhengen mellom komponentene (pumpe med fast fortrengning, direktestyrt sikkerhetsventil, elektrisk styrt retningsventil, strupe-/tilbakeslagsventil og dobbeltvirkende sylinder), slik at du er i stand til å gjøre rede for enkle feilsøkingsmetoder og reparasjoner - forstå sammenhengen mellom komponentene pumpe, trykkbegrensningsventil, retningsventil, strupe-/tilbakeslagsventil og dobbeltvirkende sylinder, slik at du er i stand til å gjøre rede for enkle feilsøkingsmetoder og reparasjoner - utføre praktisk arbeid ansvarsbevisst ved å ta hensyn til miljø og personlig sikkerhet

7

Grunnprinsipper og bruksområder Hydraulikk er en svært vanlig metode for overføring av energi. Selv om hydraulikken ligger skjult inne i en større maskin, kan vi daglig observere virkningene av denne teknikken. Den er i virksomhet når vi ser

-

en gravemaskin i aksjon en lastebil som tipper en last med stein eller grus en truck som hever og senker last på paller kjøreporten på en bilferge som åpner og lukker seg et fly som trekker inn eller setter ut landingshjulene en tannlegestol som hever eller senker seg

Generelt kan vi si at når vi ønsker å styre eller regulere store kref­ ter, velger vi ofte en løsning med hydraulikk. De aller fleste som kommer til å arbeide med drift, vedlikehold eller konstruksjon av maskiner i vid forstand, vil derfor stifte bekjentskap med hydraulikk.

Figur 2 Lastebil med hydraulisk lastelem

Hva er hydraulikk? Med hydraulikk mener vi overføring og styring av krefter ved hjelp av væske. Kraftoverføringen er i praksis basert på olje som energibærer. En pumpe trykker olje gjennom slanger, ventiler og rør til en sylin­ der eller en motor, som utfører arbeidet. Ordet hydraulikk kommer av de greske ordene hydor og aulos, som betyr vann og ror.

Figur 4

8

GRUNNPRINSIPPER OG BRUKSOMRÅDER

Bruksområder og historikk Bruken av væske under høyt trykk for å overføre energi er ikke av ny dato. Allerede i siste halvdel av 1800-tallet var hydraulikksystemer basert på vann i drift i England. Byer som London, Manchester og Glasgow hadde sentrale anlegg der dampmaski­ ner drev høytrykkspumper. Vannet fra disse pumpene ble så for­ delt til forbrukere gjennom et stort forgreningsnett av støpejernsrør.

Figur 5 Forbrenningsmotorer og elektriske kortslutningsmotorer har en stor svakhet. De trives best innenfor et snevert turtallsomrade. For a utnytte kraften til noe nyttig matte en innføre drivaksler, variatorer, koplinger, kjedetrekk og reimoverføringer.

Enkelte installasjoner ble en parodi av Chaplins «Modem Times», og er det fremdeles

9

GRUNNPRINSIPPER OG BRUKSOMRÅDER

Da omforming og fordeling av elektrisk energi blomstret opp rundt 1900, ble disse hydraulikksystemene fort utkonkurrert. Men en teknologi var likevel skapt, og mange sinnrike pumpekonstruksjoner og motorkonstruksjoner hadde sett dagens lys. Etter noen år startet en ny utvikling innenfor hydraulikken, nå med mineralolje som energibærer. Det skyldtes at det ble reist krav om større produksjon og flere reguleringsmuligheter på områder der hydraulikken viste seg å være elektrisiteten overle­ gen. Et eksempel var manøvrering av tunge kanoner på marine­ fartøyer. Som mange andre teknologier utviklet hydraulikken seg særlig raskt under de to verdenskrigene.

Fly- og romfartshydraulikken har hele tiden vært ledende når det gjelder elektronisk styring av hydraulikk. I industri- og mobilhydraulikk har slik styring mer blitt tatt i bruk i spesielle tilfeller, men tendensen går nå klart i retning av mer elektronisk styring. Det blir stadig utviklet proporsjonale hydrauliske ventiler for elektronisk styring som gjør systemene rimeligere og mer fleksible. Flere anlegg blir na styrt av mikroprosessorer, særlig i form av PLS. Mikroprosessoren er «hjernen» i systemet. Den henter og tyder instruksjoner og sorger for at de blir utfort i rett tid og i riktig rek­ kefolge. Den utforer beregninger og annen bearbeiding av data. Den egentlige brikken er bygd inn i en svart plastpakke for å gi plass for tilkopling av pinnene. Figuren viser en mikrochip på et stykke silisium. Selve kretsen er mye mindre og bygd inn i en svart plastpakke. De forskjellige pinnene er for stromtilkopling, inn- og utdata og styresignaler til og fra de andre brikkene.

Figur 6

10

GRUNNPRINSIPPER OG BRUKSOMRÅDER

Figur 7 Beltebil I Norge har en i stor grad tatt i bruk hydraulikken og utnyttet fordelene ved teknikken. Foruten systemer til industri og mobilredskaper er det utviklet mange anlegg til drift av ulike funksjo­ ner om bord i skip og fiskefartøyer, for eksempel drift av porter, luker, vinsjer, kraner, baugpropeller o.l. Oljeboringen til havs åpnet nye bruksområder for hydraulikk. For eksempel er mange av de viktigste funksjonene til utstyr som skal sikre mot utblå­ sing, hydraulisk drevet. Mye hydraulisk drevet utstyr er plassert pa havbunnen og blir styrt fra overflaten.

Figur 8 Hydraulisk drevet feiemaskiu Etter bruksområdene kan vi skille mellom mobilhydrauliske og industrihydrauliske eller stasjonærhydrauliske systemer.

Figur 9

H

GRUNNPRINSIPPER OG BRUKSOMRÅDER

Mobilhydraulikk er et begrep som blir brukt om de hydrauliske anleggene i kjørbart utstyr, for eksempel i gaffeltrucker, grave­ maskiner, mobilkraner, skogsmaskiner, traktorer, biler (servosty­ ring), motorsykler (bremser) og fly. Disse systemene blir ofte betjent for hånd og kan bestå av komponenter som ikke er stan­ dardiserte. De hydrauliske komponentene er konstruert for å kunne tåle de belastningene de blir utsatt for av jord, sand og vann om sommeren, og snø og is om vinteren. Stasjonærhydraulikk eller industrihydraulikk er begreper som brukes om de hydrauliske anleggene som er satt sammen av standardiserte komponenter montert i blokker, stabler eller rek­ ker. Ventilene er ofte betjent eller styrt elektrisk. Denne typen hydraulikk finner vi for eksempel i verktøymaskiner til fastspenning, mating og sponskjæring eller til drift av transport­ bånd, løftebord, vinsjer, kraner, heiser, valseverk, presser og andre typer produksjonsutstyr.

Fordeler og ulemper ved hydraulikk Sammenliknet med andre måter å overføre krefter på, for eksempel elektrisk overføring, har hydraulikk mange fordeler: - Om vi overfører store eller små krefter, kan vi lett kontrollere hastigheten og retningen til arbeidsenhetene. - Hydraulisk energi er enkel å transportere gjennom slanger og rør. - Hydrauliske komponenter tar liten plass selv om de styrer store krefter. For eksempel kan en aksialstempelmotor som veier 10 kg, omforme 100 kW hydraulisk effekt til mekanisk rotasjonseffekt i akslingen ut fra motoren. - Hydraulisk energi kan lagres i akkumulatorer. - Hydrauliske komponenter er enkle å beskytte mot over­ belastning. - Hydrauliske anlegg er sikre i eksplosjonsfarlige miljøer.

Hydrauliske systemer har også ulemper:

- Det er vanskelig å forhindre at olje lekker eller «svetter» fra komponentene i anlegget. Det fører til oljesøl og lukt. - Det går tapt forholdsvis mye effekt fra pumpa til arbeids­ enheten. - Mange av komponentene lager støy som forplanter seg rundt i anlegget. Les mer om dette under Helse, miljø og sikkerhet på side 13.

12

GRUNNPRINSIPPER OG BRUKSOMRÅDER

Øvingsoppgaver 1 Forklar hva som er prinsippet for kraftoverføringen i et hydraulisk system. 2 Nevn de fordelene og ulempene du synes er viktige ved hydrauliske anlegg. 3 Kan du nevne eksempler på maskiner og utstyr med hydrau­ lisk anlegg som ikke er nevnt her?

13

Helse, miljø og sikkerhet Når du har arbeidet med med dette kapitlet, skal du kunne - vurdere hva du må ta hensyn til for å trygge din egen sikkerhet - behandle olje og filtre på en slik måte at naturen ikke blir forurenset - kjenne til de kravene som Direktoratet for arbeids­ tilsynet stiller til hydrauliske anlegg

Til alle tider har virksomheten til menneskene satt spor etter seg i naturen, men i det siste hundreåret har vi drevet en slik rovdrift på ressurser, og forsøplet så mye, at den fine balansen i naturen står i fare for å bli ødelagt for alltid. I de senere årene er vi blitt oppmerksomme på hvor viktig det er for vårt eksistensgrunnlag at naturen er i balanse. For å opprettholde denne balansen må vi vurdere nøye hvordan all virksomhet og teknologi, også hydrauliske anlegg, virker inn på naturen. Når det gjelder personlig helse og sikkerhet, blir det vurdert som relativt sikkert å arbeide med hydraulisk utstyr, men det er like­ vel en del farer og uheldige helsemessige forhold som vi bør være oppmerksomme på.

Helse og sikkerhet Her er noen av de viktigste faremomentene sett fra et helsemes­ sig synspunkt:

Figur 10 Kontakt med olje tørker ut huden og kan fore til eksem

• Hudkontakt med olje. Hyppig hudkontakt med olje kan gi kløe, utslett og eksem som i enkelte tilfeller kan utvikle seg til alvorlige hudsykdommer, for eksempel hudkreft. Når du har vært i berøring med oljeprodukter, skal du vaske huden med såpe og vann. Dersom arbeidet er av en slik art at du blir utsatt for olje hele tiden, kan det være en løsning å smøre hendene med en beskyttelseskrem som hindrer oljen i a trenge inn i porene i huden.

14

HELSE, MILJØ OG SIKKERHET

HydraWay HM

5

5

-

Flytepunkt °C

mm'/s V/100C

-

Viskositets­ indeks VI

Viskositet

mm'/s v/40C

Viskositet

ISO-VG

Gå ikke med klær som er gjennomtrukket av olje, for da blir ømfintlig hud stadig utsatt for olje. En annen fare med klær som er tilsølt av olje, er brannfaren. Gnister fra for eksempel en slipemaskin kan antenne klærne.

-54

Består av høyraffinerte parafinske baseoljer med slitasjehindrende tilsetning på sinkbasis. Oljen er meget tyntflytende og anbefales i første rekke til smøring av spindellagre med høye hastigheter. Kan også brukes som honeolje.

M i neraloljeprod ukt

HydraWay HMA

10

10

1.6

95

-39

Høyraffinerte parafinske baseoljer med askefrie antislitasjetilsetninger. Oljen anbefales til hydrauliske systemer, industrigir. lagersmøring i verktøymaskiner, variatorer etc. De møter ISO Type HM og DIN 51524 Part 2.

32

32

5.3

96

-30

46

46

6.7

97

-30

68

68

8.5

94

-27

100

100

11.0

94

-21

150

150

14.5

94

-21

46

47

10.5

221

-42

Hydra ulolja M32-68

I produktleverandørens produktdatablad finner du nøyaktige helsemessige opplysninger om oljer og andre stoffer. Leveran­ dører av oljeprodukter plikter å merke beholderne med opp­ lysninger om hvilken helsefare du løper, og hvordan du skal forholde deg når du bruker dette produktet.

Biologisk nedbrytbar hydraulikkolje. Produktet er basert på en blanding av rapsolje og syntetisk ester. Benyttes i hydrauliske systemer der det er fare for at produktet kan “lekke'’ ut i naturen og forårsake skade på miljøet. Produktet har en naturlig høy viskositetsindeks og er derfor godt egnet som en “utendørs" hydraulikkolje. FZG-tall >12. (Skaffevare)

Figur 11 Eksempler på produktmerking (Statoil)

Figur 12 Dette pulverapparatet kan brukes ved alle typer branner, også branner i olje og kjemikalier og i elektrisk utstyr

• Unngå hudkontakt • Vask grundig med vann og såpe etter at du har vært i kontakt med olje • Gå ikke med toy som er gjennomtrukket av olje • Ikke tom brukt olje i kloakken (Kilde: Statoil)

• Oljesol og lekkasje. Lekkasje fra et hydraulisk system under høyt trykk kan arte seg som en knivskarp oljestråle ut fra lekkasjestedet. Oljestrålen kan «skjære» seg inn i huden og gi store skader. I beste fall stopper oljen som små dråper under huden. Da kan den opereres bort. Selv om en skade ser ubety­ delig ut, kan oljen spre seg videre i vevet rundt. Det er svært alvorlig og krever øyeblikkelig legebehandling.

Olje som spruter ut fra et lekkasjested, kan være så varm at den fører til brannskader på kroppen. Dersom du trår på et underlag som er tilsølt med olje, kan du miste fotfestet, falle og skade deg. Vær derfor nøye med å fjerne oljesølet!

• Brannfare. Varm olje som lekker ut fra høytrykksledninger, blir lett antent av en gnist eller en flamme. Dersom oljen begynner å brenne, kan du slokke ved å dekke over brannste­ det med en presenning eller bruke et CCb-brannslokkingsapparat eller et pulverapparat. Bruk ikke vann, da vil ilden spre seg eksplosivt.

HELSE, MILJØ OG SIKKERHET

15 • Tiltak ved reparasjon. Når et hydraulikkanlegg skal repare­ res, må det sikres slik at det ikke kan startes av uvedkom­ mende. En ukontrollert start kan føre til at olje strømmer ut, eller at arbeidsenheter kommer i bevegelse og forårsaker skade på mennesker og utstyr. Dersom en arbeidsenhet er belastet av en utvendig last, må lasten fjernes eller støttes opp før du løsner koplingene.

Dersom det er koplet en akkumulator til anlegget, må den tømmes for olje eller stenges før du begynner med repara­ sjonsarbeidet. • Stoy. Arbeidsmiljøet blir ikke særlig påvirket av det hydrau­ liske utstyret, men alle som har vært i nærheten av et hydrau­ lisk anlegg i drift, vet at det fører med seg mye støy. Støyen kommer først og fremst fra det pulserende oljetrykket i pum­ pene, fra turbulensen i oljestrømmen, fra ventiler som sjalter om og fra ventiler som kommer i svingninger.

En kan minske støyen ved å velge komponenter og systemløs­ ninger som er støysvake, men slike løsninger er ofte dyre. Det er også mulig å redusere støyen fra et anlegg med forholdsvis enkle tiltak som å

Figur 13 a) Ved hjelp av en støymåler kan en raskt regis­ trere helseskadelig støy og virkningen av ulike tiltak. Dersom skolen ikke har støymå­ ler, kan Arbeidstilsynet være behjelpelig med a male støyen

b) Øreklokker. Her er en modell som gjør det mulig for brukeren samtidig a føre en samtale

- montere drivmotor og pumpe på vibrasjonsdempende føtter - kapsle inn motor og pumpe med lyddempende materiale - bruke slange ut fra pumpa i stedet for rør. Det hindrer støyen i å forplante seg, og trykkpulseringen blir dempet - montere en akkumulator i trykkledningen fra pumpa. Den demper trykkpulseringer - klamre fast rørene med vibrasjonsdempende materialer

16

HELSE, MILJØ OG SIKKER! IET

Miljø Oljelekkasjer fra hydrauliske anlegg representerer en stor fare for natur og miljø. Selv om utstyret blir godt vedlikeholdt, kan det skje uhell som fører til oljelekkasje.

Figur 14 En liter olje kan ødelegge en million liter vann - ditt og andres drikkevann

Olje som kommer ut i naturen, følger vannveiene, og selv svært små oljemengder kan ødelegge store drikkevannskilder. Tøm heller ikke olje i kloakksystemet. Renseanleggene klarer ikke å skille ut alle oljeproduktene fra avløpsvannet. Å drive forebyggende vedlikehold betyr blant annet at oljen må skiftes regelmessig. Det betyr at vi far større mengder brukt olje som må tas hånd om på forsvarlig mate. Ta kontakt med oljesel­ skapene eller renholdsverket der du bor. De tar tilbake brukt olje for destruksjon eller raffinering og kan også gi svar på hvordan du generelt bør kvitte deg med olje

1 hydrauliske anlegg kan du også bruke vegetabilsk olje som ikke skader naturen. Les mer om det i kapitlet om oljer.

17

HELSE, MILJØ OG SIKKERHET

Brukte oljefiltre inneholder også olje og skal ikke kastes sammen med vanlig avfall, men behandles som spesialavfall. Det stedlige renholdsverket kan fortelle hvordan du kvitter deg med det.

Spesialavfall er stoffer som spillolje, løsemidler, rester av maling og lakk, giftige metaller osv. Dersom slike stoffer havner i et van­ lig avfallsdeponi, kan de, eller nedbrytningsproduktene, bli spredd i naturen. I dag er det mange forskjellige former for inn­ samling av spesialavfall. Det kan være miljøstasjoner, eller, i mer spredt bebyggelse, miljøbusser som har bestemte stoppesteder og rutetider.

KlT

Vil du vite vier om den helse- og miljømessige siden ved et olje­ produkt, kan du lese i produktdatabladet for produktet.

Øvingsoppgaver 1 Fortell hvilke forholdsregler du bør ta når du a) demonterer en retningsventil som sitter montert på en løftekran b) reparerer hydrauliske komponenter som ligger på arbeidsbenken

2 a) List opp de typene brannslokkingsapparater som egner seg til å slokke oljebranner, og beskriv hvor er disse apparatene plassert i skoleverkstedet ditt. b)Hvor finner du produktdatablad over oljeprodukter? c) Hvor skal du gjøre av spillolje og brukte oljefiltre i kommu­ nen du bor i? 3 Hvilke forholdsregler må du ta for ikke å skade naturen når du arbeider på et hydraulikkanlegg? 4 Kontakt Arbeidstilsynet på hjemplassen din og undersøk hvilke forskrifter som gjelder for hydrauliske anlegg.

18

Hovedkomponenter med symboler Når du har arbeidet med dette kapitlet, skal du kunne

- forklare virkemåten og oppgavene til hver enkelt komponent i et hydraulisk anlegg - gjøre rede for symbolene for komponentene

Symboler

Obs De fabrikantene som lager hydrauliske komponenter, kan tegne symbolene litt forskjellig fra det du finner i Norsk Standard.

Når vi studerer en hydraulisk komponent eller et anlegg, kan det være vanskelig å finne ut hvordan komponentene og anleg­ get virker. Hydrauliske anlegg inneholder ofte et stort antall komponenter av ulike slag, og for lettere å kunne beskrive opp­ bygningen av anlegget og måten det fungerer på, er det nødven­ dig med symboler som alle kan forstå uansett språk og nasjona­ litet. Derfor har en, som i elektroteknikken, tatt i bruk standardiserte tegningssymboler. I Norge har vi NS 1422, som fastsetter terminologi og tegningssymboler for hydraulisk og pneumatisk utstyr, og som også gir regler for bruk av symbolene i koplingsskjemaer.

Figur 15

19

HOVEDKOMPONENTER MED SYMBOLER

De opplysningene som vi kan lese ut av et koplingsskjema, er nødvendige for at vi skal forstå hvordan anlegget eller maskinen virker. Figur 15 viser to måter å gjengi samme krets på. Figur 15a) viser ikke bare hvordan kretsen er oppbygd, men også hvordan komponentene er konstruert, og hvordan de fungerer. Figur 15b) viser den samme kretsen tegnet med symboler.

En enkel hydraulisk krets Denne hydrauliske kretsen kan stå som et typisk eksempel på hvilke komponenter som er nødvendige for å styre en dobbelt­ virkende sylinder:

- en tank som lagrer oljen - en pumpe som gjør den mekaniske energien i drivmotoren om til hydraulisk energi ved å suge oljen fra tanken og trykke den ut i systemet - slanger og rør som transporterer oljen eller energien dit vi ønsker

- en trykkbegrensningsventil som begrenser trykket i systemet dersom lasten på sylinderen eller motoren blir for stor. Der­ med blir komponentene i anlegget beskyttet mot over­ belastning Figur 16 Hydraulisk anlegg 1 Tank 2 Oljepåfyllmg og tanklufting 3 Oljepumpe 4 Drivmotor 5 Trykkbegrensningsventil 6 Retningsventil 7 Strupeventil 8 Sylinder 9 Tilbakeslagsventil 10 Oljefilter

- en retningsventil som leder oljen til riktig port i arbeidsenheten slik at den går i riktig retning - en strupeventil som gjør at vi kan regulere hastigheten til stempelstanga i sylinderen eller turtallet i motoren - en tilbakeslagsventil som gjør at hastighetsbegrensningen bare virker når oljen strømmer i den ene retningen - en sylinder eller en motor som gjør den hydrauliske energien om til mekanisk energi - et filter som samler opp forurensninger fra oljen

20

HOVEDKOMPONENTER MED SYMBOLER

Aggregat I et hydraulisk anlegg er ofte tanken utformet som en naturlig monteringsrampe der drivmotoren, pumpa og forskjellige hjelpekomponenter er skrudd fast. Denne enheten kaller vi et n88re8at- I tillegg kan aggegratet inneholde trykkbegrensningsventil, manometerventil, manometer og returfilter med omløpsventil. Dersom aggregatet arbeider under slike forhold at oljen blir for varm eller for tynn, kan aggregatet være utstyrt med oljevarmer eller oljekjøler (se neste side).

Oljen som aggregatet leverer, skal ikke inneholde så store partik­ ler at de nedsetter funksjonsevnen til anlegget. Krav til oljens renhet finner du i katalogene fra komponentleverandørene. Volumstrømmen ut fra aggregatet skal være så stor og ha så høyt trykk at arbeidsenhetene går med høy nok hastighet under mak­ simal belastning.

Figur 17 Aggregat 1 Oljetank 2 Ta n kl u f ting 3 Oljenivåindikator 4 Motor 5 Akselkopling 6 Pumpe 7 Trykkbegrensningsventil 8 Ratt for innstilling av trykkbegrensningsventilen 9 Manometerventil 10 Manometer 11 Returfilter med omløpsventil

21

HOVEDKOMPONENTER MED SYMBOLER

Oljekjølere og olje varmere Skal et hydraulisk anlegg fungere tilfredsstillende, må oljetykkelsen holdes innenfor visse grenseverdier, som er fastsatt av fabrikanten (se i leverandørkataloger).

Dersom temperaturen er svært høy, blir oljen for tynn. Da blir smøreevnen dårlig, og komponentene slites mye. Tynn olje gir også indre lekkasje som fører til stort effekttap. Dersom temperaturen er svært lav, blir oljen for tykk. Da får pumpa vanskeligheter med å suge opp olje, den går tregt gjen­ nom ledninger og komponenter, og arbeidsenhetene arbeider «tregt».

For å bøte på disse ulempene kan vi avkjøle oljen med en oljekjøler når temperaturen er for høy, eller vi kan varme den opp med en oljevarmer når temperaturen er for lav.

Figur 19 Oljekjøler (vann) (Kilde: T & B Hydraulikk A/S)

Oljekjølere Oljekjøleren kan være montert på returledningen. Det er særlig to typer kjølere som blir brukt: - kjølere som bruker vann eller en annen væske som kjølemedium - kjølere som bruker luft som kjølemedium

Oljevarmere Figur 18 Oljekjøler (luft) (Kilde: T & B Hydraulikk A/S)

Dersom anlegget skal starte ved svært lav temperatur, kan det være nødvendig med oljevarmer i tanken. Når anlegget er i drift, produserer det varme selv, og oljen holder seg varm. Oppvar­ mingen kan foregå med et elektrisk termostatstyrt varmeelement. Oppvarmingen kan også foregå ved at varmt vann blir ledet i rørsløyfer gjennom tanken.

22

1 tOVEDKOMPONENTER MED SYMBOLER

Øvingsoppgaver 1 Forklar hensikten med a bruke symboler for de hydrauliske komponentene.

2 Hvilke krav vil du stille til den oljestrømmen som et aggregat leverer? 3 Finn ut hvilke komponenter som utgjør aggregatet på det hydrauliske utstyret ved skolen din.

4 Forklar hvorfor det kan være nødvendig med oljevarmer eller oljekjøler i et hydraulikkanlegg. 5 Se om du finner oljekjøler eller oljevarmer på anleggene på sidene 112-118.

6 a) Kom med forslag til hvilke komponenter som må koples sammen til en hydraulisk krets for a kunne styre en motor i begge dreieretninger. Turtallet skal kunne reduseres i den ene rotasjonsretningen. b)Prøv å tegne et symbolskjema for hele kretsen. Ta med en oljekjøler i returkretsen. c) Beskriv oppgaven til hver av komponentene.

23

Filtre Når du har lest avsnittet om filtre, skal du kunne

- forklare hvorfor vi må filtrere hydraulikkoljen - forklare begrepet filterfinhet - gjøre rede for hvor det kan være filter i et hydraulikksystem I hydrauliske komponenter er klaringen mellom de bevegelige delene svært liten. Skal komponentene fungere problemfritt i lang tid, må oljen renses for uønskede partikler. Til det bruker vi filtre.

Filtrene må rense oljen kontinuerlig, fordi det hele tiden oppstår forurensninger i oljen. Typiske forurensninger er støv, fibrer, metallspon, sand, malingskall, sveiseslagg og tetningsmiddel. Forurensningene kan komme inn i systemet på flere måter: • Komponentene ble for dårlig rengjort da de ble laget og mon­ tert. • Når oljen blir fylt på tanken, kan det følge med partikler. • Gjennom luftfilteret på tanken kommer det inn vanndamp fra omgivelsene som senere blir kondensert til vann. Det danner rust. • Når en stempelstang går inn i sylinderen, kan det følge med partikler. • Når delene i komponentene beveger seg, blir det slitt løs metallpartikler og pakningsmaterialer. Gjengeforbindelser som er i kontakt med olje, avgir metallspon når de blir løsnet eller skrudd igjen.

Virkningen av partikler i oljen Selv om det blir brukt gode filtre, vil det alltid være forurensnin­ ger i oljen. Små partikler gjør ikke så stor skade. De følger med oljestrømmen uten å slite noe særlig på delene. Faren med små partikler er at de kan avleire seg og tette til trange oljekanaler.

Størst skade gjør de partiklene som har omtrent samme størrelse som klaringen mellom de bevegelige delene. Disse partiklene kiler seg mellom flatene, forårsaker slitasje, lager riper og gjør at deler skjærer seg fast.

Større partikler kan tette til oljekanaler. De kan også sette seg på ventilseter slik at de ikke tetter, og dermed blir ventilen stående delvis åpen når den ikke skal det. Men i neste omgang - når

24

FILTRE

ventilen skal åpnes - blir partikkelen skylt bort, og ventilen vir­ ker normalt.

Filterfinhet Produsenter av de hydrauliske komponentene oppgir hvilken filterfinhet oljefiltrene bør ha. Filterfinheten forteller hvor god evne et filter har til å fange opp partikler fra oljestrømmen.

Det finnes flere måter å angi filterfinheten til et filter på. Her skal vi se på to måter: Absolutt filterfinhet (målt i pm, 1 pm = 0,001 mm) angir størrelsen på de største partiklene som kan komme gjennom filteret.

Eksempel på absolutt filterfinhet på filtre (fra en filterkatalog)

Sugesiler: Luftfiltre: Trykkfiltre: Returfiltre:

60, 90, 125 eller 250 pm 3,10, 20 eller 40 pm 3, 5,10, 20, 25, 50 pm 3, 5,10, 20 eller 25 pm

Betafaktoren/fi-forholdet (ISO 4572) er et forholdstall som forteller hvor god evne et filter har til å fange opp partikler. Vi skal for eksempel kartlegge hvor god evne et filter har til å fange opp partikler som er større enn 25 pm. Oljen som skal filtreres, blir kontrollert av en partikkelteller. Den viser at det er 600 000 par­ tikler som er større enn 25 pm per 100 ml olje. I oljestrømmen ut fra filteret er partikkelmengden redusert til 12 000 partikler per

FILTRE

25

100 ml olje. Forholdet mellom partikkeltallet før og etter filtre­ ringen er 600 000 : 12 000 = 50:1. Dette filteret får da en klassifi­ sering på P 25 = 50. Et slikt filter fjerner 98 % av alle partikler som er større enn 25 pm. Et filter med klassifiseringen [3 25 = 100 fjerner 99 % av parti­ klene med den samme størrelsen. I katalogene til filterprodusentene finner vi diagrammer som viser hvordan betafaktoren til et filter varierer med volumstrømmen.

Valg av filterfinhet Når vi skal velge filterfinhet, ser vi etter hva fabrikanten av kom­ ponenten krever. Et vanlig krav kan være absolutt filterfinhet 20-25 pm. Velger vi et filter med filterfinhet 10 pm, blir levetiden på komponenten vesentlig forlenget, men filteret samler opp mer forurensninger og må derfor skiftes oftere dersom det har samme filterareal. For å få en forståelse av hvor små partikler disse filterelementene fanger opp, kan du kjenne på et hårstrå, det er 60-80 pm tykt. Den minste partikkelen det menneskelige øyet kan opp­ fatte, er 30-40 pm.

Filterplassering Riktig valg av filter og riktig plassering av filteret i det hydrau­ liske systemet er avgjørende for levetiden og driftssikkerheten ved hydrauliske anlegg. Konstruktøren av et hydraulikkanlegg har mange steder å velge mellom når han skal plassere filtrene. Det kan være nyttig med filter på disse stedene: 1 I påfyllingsåpningen kan det være en sil som hindrer at store partikler blir med når vi fyller olje på tanken. En sil er en nettingduk med forholdsvis store masker. 2 På sugerøret kan det være en sil eller et sugefilter. Det må ha lite trykktap for at pumpa skal kunne suge til seg olje. Sugefilteret hindrer at forurensninger kommer inn i pumpa. 3 I oljestrømmen ut fra pumpa kan det være montert et trykkfilter. Trykkfilteret fanger opp de partiklene som er så små at de går gjennom sugefilteret, og de partiklene som er produsert i pumpa.

Figur 22

4 Når oljestrømmen går tilbake til tanken, kan den bli renset i et

FILTRE

26

returfilter. Returfilteret fanger opp de partiklene som er produ­ sert av komponentene i systemet. Det må være dimensjonert for summen av volumstrømmene fra pumpa og sylind rene som blir tømt.

5 I påfyllingslokket eller et annet sted på tanken er det et hiftfilter som hindrer at forurensninger følger med lufta inn i tan­ ken når oljevolumet minker. Filtreringen kan også foregå ved at en oljestrøm hele tiden blipumpet fra tanken, gjennom et filter og tilbake til tanken.

Filterelement og filterhus Filterelemeutet er den delen som fanger opp partiklene.

Elementet er ofte montert i et filterhus, men inne i tanken kan det være montert åpent. Filterelementene kan være laget av metallduk, syntetisk duk, papirduk eller porøs masse. Det er vanlig at oljen strømmer fra utsiden og inn mot midten av filterelementet. I tillegg til vanlige filterelementer brukes også magneter som fanger opp metallpartikler.

Figur 23 Filterhus med filterelement

27

FILTRE

Filtervakt Filtervakten er en innretning som gir oss beskjed om når et filterelement må skiftes. Når et filter blir fylt med partikler, øker strømningsmotstanden, og det går ut over renseevnen til filteret. Det finnes flere metoder for å registrere trykkfallet, slik at vi kan se når elementet må skif­ tes. På filterhuset kan det for eksempel sitte en trykkmåler som viser trykkforskjellen mellom innløpet og utløpet, det kan være et vindu i filterhuset som skifter farge, en tapp som spretter ut eller en kontrollampe som lyser.

Omløpsventil Omløpsventilen har til oppgave å slippe oljen forbi elementet når det er tilstoppet. Det forhindrer at filterelementet blir sprengt og slipper partikler som er samlet opp, ut i oljestrømmen.

Øvingsoppgaver 1 Angi noen årsaker til at det blir forurensninger i oljen. 2 Forklar hva vi mener med filterfinhet.

3 Angi de stedene i et hydraulisk anlegg der det kan være et oljefilter.

4 Forklar hva som er oppgaven til en filtervakt. 5 Forklar hvorfor det kan være nødvendig med en omløpsventil koplet til et filter. 6 Fortell om de faktorene som avgjør valget av filterfinhet hos et filter.

28

Pumper Når du har arbeidet med dette avsnittet om pumper, skal du kunne

- forklare oppgaven til en pumpe - beskrive vanlige begreper som angir egenskapene til pumpa og størrelsen på den - beskrive virkemåten til de mest brukte pumpene

Pumpa er «hjertet» i det hydrauliske systemet. En pumpe har til oppgave å gjøre mekanisk energi om til hydraulisk energi. Den mekaniske bevegelsen i pumpa fører til et undertrykk på innløpssiden. Det ytre lufttrykket presser da olje gjennom stigeled­ ningen til pumpa. Oljen blir ført gjennom pumpa til utlopet, som er koplet til et hydraulisk system.

Figur 25a Diverse hydrauliske pumper

Det trykket som pumpa til enhver tid arbeider mot, kaller vi pumpetn/kket. Det blir dannet av den motstanden oljen moter. Det kan være strømningsmotstand i ledninger og andre kompo­ nenter og ytre motstander, for eksempel lasten eller mekanisk friksjon i arbeidsenheten. Størrelsen på trykket er lik summen av disse formene for motstand.

Trykket (p) blir målt i bar eller megapascal (MPa). 1 Mpa = 10 bar.

Fortrengningsvolumet er et mål på størrelsen av pumpa. Det angir den oljemengden pumpa leverer på én omdreining.

PUMPER

29 Fortrengningsvolumet (V) blir målt i kubikkcentimeter per omdreining (cm Vomdr).

Noen pumper lages med fast fortrengningsvolum, og andre lages med variabelt fortrengningsvolum. Dersom arbeidsenhetene i et hydraulisk anlegg skal gå med jevn hastighet, bruker vi en pumpe med fast fortrengningsvolum. I noen tilfeller er det nødvendig å variere hastigheten til arbeids­ enheten trinnlost, og da kan det være en løsning å bruke en pumpe med variabelt fortrengningsvolum.

Volumstrøm eller leveringsmengde. Det oljevolumet som blir presset ut fra pumpa per minutt, kaller vi volumstrømmen (ry). Den måles i kubikkdesimeter per minutt (drm/min) eller liter per minutt (1/min).

Virkningsgrad. Når mekanisk energi blir omdannet til hydrau­ lisk energi, oppstår det et tap i pumpa. Det skyldes blant annet friksjon mellom de bevegelige delene, strømningsmotstand og innvendig lekkasje. Lekkasjen gjør at pumpa leverer mindre olje enn fortrengningsvolumet tilsier. Virkningsgraden forteller hvor stor del av den tilførte energien i et system som kan brukes til nyttig arbeid. Den er altså forholdet mellom den effekten vi får ut av pumpa, og den effekten vi til­ fører pumpa. Virkningsgraden (r|) kan for eksempel være oppgitt som 0,85 eller 85 %.

Dreieretning. Noen pumper har bare en dreieretning, mens andre kan kjøres i begge retninger. Pumper som har bare en dreieret­ ning, har normalt større innløpsåpning enn utløpsåpning.

Kavitasjon. Dette er et fenomen som særlig oppstår i pumper som ikke fylles med nok olje. Det oppstår gassblærer i oljen på sugesiden. Gassblærene klapper sammen på trykksiden og for­ årsaker lokale trykkstigninger som ødelegger metalloverflatene i pumpa. Kavitasjonen fører til slitasje, støy og varmgang. En unngår problemet når pumpa har lav sugehøyde, oljen har riktig tykkelse og sugesilen holdes åpen.

30

PUMPER

Oversikt over pumper Etter måten pumpene fortrenger oljen på kan vi skille mellom disse vanlige typene: tannhjulspumper, stempelpumper og vingepumper.

Tannhjulspumper Tannhjulspumpene lages normalt med fast fortrengningsvolum.

Figur 25b Tannhjulspumpe

Tannhjulspumpe med utvendige tenner er den mest brukte tannhjulspumpa. Den består av to tannhjul med innvendige ten­ ner som griper inn i hverandre. Den ene akselen stikker ut av huset der driften blir koplet til. Akslene er lagret opp i to lagerblokker eller direkte i endelokket på pumpa. Pumpehuset slutter helt inntil tannhjulene. Når tannhjulene roterer, blir oljen trans­ portert i tannlukene mellom tannhjulstennene og pumpehuset fra innløpet til utløpet. Tannringspumpe er en annen type tannhjulspumpe. Den har et tannhjul med innvendige tenner som går i inngrep med et ringhjul med innvendige tenner. Oljen blir transportert i tannlukene pa hver side av skillesegmentet. Tannringspumpa har lite pulsering i oljestrømmen og lager derfor mindre støy enn pumper med utvendige tenner.

Figur 26 Taniiringspumpe 1 Drivaksel 2 Tannhjul med utvendige tenner 3 Tannhjul med innvendige tenner 4 Skillesegment 5 Innløp 6 Utløp 1

U

3

Eksempel på data for to tannhjulspumper

Fortrengningsvolum Turtallsområde Kontinuerlig trykk Krav til oljefiltrering Krav til oljeviskositet

Tannhjulspumpe med utvendige tenner

Ta n n r i n g s p u m p e

20 cm3/r 700-3600 r/min 250 bar (320 = 100 10-300 cSt

23 cm3/r 1150-3000 r/min 175 bar [320 = 75 20-300 cSt

PUMPER

31

Stempelpumper Generelt kan vi si at disse pumpene kan arbeide med høyt trykk. Vi deler dem inn i gruppene aksialstempelpumper og radialstempelpumper. Navnene har de fått etter hvordan stemplene er plassert i forhold til drivakslingen. Vi skal se på to tradisjonelle aksialstempelpumper:

Figur 27 a) Skråplatepumpe

Skråplatepumpe. Her ser du en type med fast fortrengningsvo­ lum. Stemplene er plassert i aksiale boringer i pumpesylinderen, og den roterer som tønna i en revolver. Stempelbevegelsen fram­ kommer ved at den venstre enden av stemplene hele tiden ligger an mot skråplata som sitter fast i pumpehuset. Oljen blir sugd inn i pumpa av de stemplene som beveger seg mot venstre, og blir trykt ut fra pumpa av de stemplene som beveger seg mot høyre.

Skråblokkpumpe. Den skråblokkpumpa som er valgt her, har variabelt fortrengningsvolum. b) Skjematisk framstilling av skråplatepumpe

Sylinderblokkens stilling i forhold til drivflensen gjør at stem­ plene blir trukket ut og skjøvet inn i sylindrene etter hvert som sylinderblokken roterer. Sylinderblokken på figuren står i den stillingen som gir maksimal slaglengde og det største fortreng­ ningsvolumet. Dersom sylinderblokken blir svingt opp i stilling 0, slutter pumpa å levere olje.

Sylinderblokk

Figur 28 a) Skråblokkpumpe

b) Skjematisk framstilling av skråblokkpumpe

32

PUMPER

Radialstempelpumper. Denne radialstempelpumpa har tre stempler som blir drevet av et eksenter på drivakslingen. Oljen suges gjennom innløpsventilene inn i pumpesylinderen fra sugekammeret. Når eksenteret beveger stemplet utover, blir oljen presset ut gjennom trykkventilen.

Utlop

Figur 29 Radialstempelpumpe

Eksempel på data for to stempelpumper Fortrengningsvolum Turtallsområde Kontinuerlig trykk Anbefalt oljefiltrering Anbefalt oljeviskositet

Aksialstempelpumpe

Radialstempelpumpe

20 cm3/r 800-3200 r/min 400 bar 620 = 100 16-36 cSt

20 cm 7 r 1000-2000 r/min 700 bar 610 = 100 10-100 cSt

Vingepumper (lamellpumper) Vingepumpe med variabelt fortrengningsvolum. Som figur 30 viser, er rotoren lagret opp i et pumpehus. Lamellene går inn­ vendig i en kapasitetsring som kan forskyves radialt i forhold til rotoren. En skruefjær eller et hydraulisk stempel trykker kapasitetsringen mot stoppskruen (mot stort fortrengningsvolum). Utløpstrykket trykker kapasitetsringen mot fjæra (mot lite for­ trengningsvolum). Når systemtrykket er maksimalt, er fjæra trykt sammen så mye at kapasitetsringen star konsentrisk i for­ hold til rotoren, og dermed slutter pumpa a levere olje.

Fortrengningsvolumet blir hele tiden regulert slik at utløpstryk­ ket holder seg konstant. Pumpas maksimale fortrengnings­ volum og trykk blir stilt inn med skruen.

33

PUMPER

Figur 30 Vingepumpe 1 Aksialklaringskompensasjon 2 Trykkregulator 3 Kontrollstempel som skyver mot lite for­ trengning 4 Kontrollstempel som skyver mot stor fortrengning 5 Begrensingsskrue for maks levering 6 Justeringsskrue for O-levering 7 Kapasitetsringskrue 8 Kapasitetsring 9 Lameller

Eksempel på data for en vingepumpe Fortrengningsvolum Turtallsområde Kontinuerlig trykk Anbefalt oljefiltrering Anbefalt oljeviskositet

36 cm3/r 1400-2400 r/min 175 bar [320 = 100 10-160 cSt

Øvingsoppgaver 1

Forklar kort disse begrepene: fortrengningsvolum, volum­ strøm og virkningsgrad.

2

List opp minst tre typer pumper og beskriv hvordan de for­ trenger oljen.

3

Finn fram til hvilken pumpe (hvilke pumper) som a) egner seg godt til høye turtall b) egner seg best til svært høye trykk c) kan arbeide under stor turtallsvariasjon d)kan arbeide under stor variasjon i oljeviskositet

4 Hva betyr det at en pumpe har variabelt fortrengningsvolum?

34

PUMPER

5 Hvilke faktorer er med på å avgjøre trykknivået nt fra en pumpe som er i arbeid? 6 En pumpe har en stor og en liten tilkoplingsport. Hvilken av dem er trykkporten?

7 Lag enkle skisser av og tegn symboler for a) en aksialstempelpumpe med skråplate, fast fortrengnings­ volum og to strømningsretninger b)en vingepumpe med variabelt fortrengningsvolum og én strømningsretning c) en aksialstempelpumpe med skråblokk, variabelt fortreng­ ningsvolum og én strømningsretning d)en radialstempelpumpe med roterende eksenter, fast for­ trengningsvolum og én strømningsretning

35

Akkumulatorer Når du har arbeidet med dette avsnittet om akkumu­ latorer, skal du kunne - forklare hvilke oppgaver akkumulatoren kan ha i kretsen - gjøre rede for akkumulatortyper, bruksområder og sikkerhetstiltak

Når pumpa arbeider regelmessig og er dimensjonert for å kunne gi den oljemengden som til enhver tid kreves, er det ikke behov for å lagre olje i et hydraulisk system. Men det kan opppstå spe­ sielle forhold som krever at vi har lagret hydraulisk energi. Det kan vi gjøre i en akkumulator. En akkumulator er en høytrykkstank som kan lagre og avgi olje under trykk.

Figur 31 Akkumulatorer Akkumulatorer kan brukes til å løse mange forskjellige opp­ gaver:

• Et hydraulisk anlegg kan ha en arbeidsoppgave som er av sikkerhetsmessig art, for eksempel å holde et arbeidsstykke fast i en verktøymaskin. Dersom det ordinære pumpesystemet svikter, er anlegget fortsatt operativt dersom vi har olje lagret på en akkumulator. • I et anlegg kan behovet for oljetilførsel være konstant det meste av tiden, og pumpa er også dimensjonert for det.

36

AKKUMULATORER

Enkelte ganger kan imidlertid en arbeidsenhet kreve stor oljetilførsel i en kort tid, men det ville være en dyr løsning a utstyre systemet med så stor pumpe at det er nok olje til disse situasjonene. I stedet bruker vi en akkumulator som hjelper pumpa en periode. • Akkumulatorer blir også brukt til å dempe uønskede trykkvariasjoner i et system. Akkumulatoren avgir olje nar trykket minker, og tar opp olje når trykket øker. Trykkvariasjoner kan oppstå i pumper, i ventiler som stilles om, og ved belastningsvariasjoner - oljelekkasjer - eller ved temperaturvariasjoner i for eksempel en sylinder.

Akkumulatortyper Den kraften som opprettholder trykket i akkumulatorer, kan frambringes på ulike måter. I membran- eller belgakkumulatoren brukes nitrogengass under trykk. Gassen er isolert fra oljen med en gummibelg eller en gummimembran. Når akkumulatoren er tom for olje, inneholder den bare gass. En stengeventil hindrer at gummibelgen blir presset gjennom utløpsåpningen av gasstrykket.

Figur 32 Ulike akkumulatorer 1 Vektakkumulator 2 Fjærakkumulator 3 Stempelakkumulator 4 Belgakkumuiator 5 Membranakkumulator

Figur 33 Belgakkumuiator 1 Stålbeholder 2 Gummibelg 3 Fylleventil 4 Stengeventil

I stempelakkumulatorer blir trykket opprettholdt av en sammen­ presset skruefjær, av vekter eller nitrogengass som trykker på oljen. Et stempel skiller oljen fra gassen.

Akkumulatorer som bruker vekter, skiller seg ut fra andre akku­ mulatorer ved at oljetrykket er konstant, uansett om de er ladd med lite eller mye ølje.

37

AKKUMULATORER

Sikkerhet i forbindelse med akkumulatorer Akkumulatoren kan være ladd selv om pumpa har stoppet. Ved reparasjon og demontering må vi derfor sikre akkumulatoren, enten ved å tømme den for olje eller ved å stenge utløpet. Glem­ mer vi det, kan det oppstå livsfarlige situasjoner ved at arbeids­ enhetene kan komme i bevegelse, eller olje under høyt trykk kan strømme ut når vi åpner en kopling o.l. Det hydrauliske systemet skal være utstyrt med en ventil som gjør det mulig å tømme akkumulatoren for olje, og en ventil som kan stenge forbindelsen mellom akkumulatoren og resten av anlegget. Dessuten skal akkumulatoren være koplet til en trykkbegrensningsventil som hindrer at den blir ladd med for høyt trykk. Gassfylte akkumulatorer er underlagt arbeidstilsynets regler for trykkbeholdere.

1 Trykkbegrensningsventil eller sikker­ hetsventil som hindrer at akkumulato­ ren blir ladd med for høyt trykk 2 Stengeventil som kan stenge forbindel­ sen mellom akkumulatoren og resten av anlegget 3 Hånd- og/eller magnetventil som gjør det mulig å tømme akkumulatoren for olje

Figur 35 Skjema over sikkerhetskompoiienter M = Manometertilkopling A = Akkumulatortilkopling P = Pumpetilkopling 1 Trykkbegrensningsventil 2 Stengeventil 3 Tømmeventil

Fylling av nitrogen. Hvis vi skal justere trykket eller fylle en akkumulator med nitrogen, skal det gjøres når akkumulatoren er tømt for olje. Størrelsen på trykket finner du i produsentens diagram for akkumulatoren. Til dette arbeidet trengs det utstyr som kan koples mellom nitrogenflaska og akkumulatoren. Det inneholder en ventil som slipper gass inn i akkumulatoren, og en lufteventil som senker gasstrykket inne i akkumulatoren.

38

AKKUMULATORER

Øvingsoppgaver 1 Nevn noen oppgaver som en akkumulator kan løse. 2 Forklar virkemåten til en akkumulator. 3 List opp de typene av akkumulatorer du kjenner. 4 Nevn de sikkerhetstiltakene en mekaniker må kjenne i forbindelse med akkumulatorer.

39

Ventiler Når du har lest avsnittet om ventiler, skal du kunne

- beskrive arbeidsoppgavene til de forskjellige ven­ tilene - tegne symbolet for tilbakeslagsventiler, retningsventiler, trykkregulerende ventiler og mengderegulerende ventiler

Oversikt over ventiler Hensikten med et hydraulikkanlegg er å styre en eller flere arbeidsenheter slik at de utfører de arbeidsoperasjonene vi ønsker. Det innebærer at arbeidsenheten skal kunne styres i riktig retning og gå med den hastigheten vi ønsker. Arbeidsenheten skal utvikle kraft med den størrelsen vi ønsker. For å få til dette må vi bruke ventiler. Ventiler finnes i mange forskjellige utgaver. Det er naturlig å dele dem inn i grupper etter hvilke oppgaver de har. • Retningsventiler brukes til å styre oljestrømmen slik at arbeidsenheten går i riktig retning.

• Tilbakeslagsventiler blir brukt der oljen skal gå fritt den ene veien og hindres i å gå den andre veien. De kan være konstru­ ert som enkle tilbakeslagsventiler, trykkstyrte tilbakeslags­ ventiler eller vekselventiler. • Trykkregulerende ventiler har mange forskjellige oppgaver: - Trykkbegrensnmgsventiler begrenser trykket i en krets for å beskytte komponentene mot for høyt trykk. - Trykkreduksjonsveiitiler reduserer trykket i en avgrenset del av en krets til et lavere nivå enn i hoved kretsen. - Rekkefølgeventiler eller sekvensventiler styrer flere arbeids­ enheter i riktig rekkefølge i forhold til hverandre. - Mottn/kksventiler eller oversenterventiler blir brukt til å hindre at hengende last kommer ut av kontroll og «ruser» når en last trekker i samme retning som oljestrømmen.

Figur 36 1 Retningsventil 2 Tilbakeslagsventil 3 Trykkregulerende ventil 4 Volumstrømsregulerende ventil

• Volumstrømsregulerende ventiler kan brukes til å redusere hastigheten på en arbeidsenhet. De kan være laget på forskjel­ lige måter, og vi deler dem inn i

- enkle strupeveiitiler - voliuustrømsregiilcitorer - volumstrømsdelere

40

VENTILER

Retningsventiler Ved hjelp av retningsventiler kan vi åpne, lukke, binde sammen og i enkelte tilfeller strupe kanalene mellom ledningene som er koplet til retningsventilen. Derfor bruker vi slike ventiler for å lede oljen til forskjellige deler av systemet. Ved styring av hydrauliske motorer og sylindrer brukes retningsventiler blant annet til start, stopp og retningsendring. Tradisjonelle elektriske styresystemer, reléstyringer, er laget med ledningsforbindelser på kontaktorer og releer, og virkemåten er avhengig av hvordan de elektriske enhetene blir koplet sammen. Dersom vi onsker å forandre virkemåten, må vi forandre ledningsforbindelsen. PLS ble utviklet for å erstatte reléstyringene. Med PLS blir styrin­ gen utfort ved hjelp av et styreprogram. Programmet blir skrevet inn med en datamaskin eller en programmeringsenhet. Det blir deretter lagret i PLS-en og vil senere være klart til bruk. Når vi lager programmet, bruker vi et enkelt programmeringsspråk som bygger på de logiske funksjonene OG og ELLER. Ønsker vi å for­ andre betingelsene for styreprosessen, kan vi enkelt lage et nytt program eller gjore endringer i det gamle programmet slik at det blir tilpasset de nye forutsetningene. Det er en av mange fordeler med PLS.

Noen retningsventiler er laget slik at vi kan forskyve sleiden trinnløst. Tverrsnittet på kanalene i ventilen blir til stillbare strupinger, og vi kan regulere hastigheten på arbeidselementet med retningsventilen. I mobilhydrauliske anlegg er denne typen ven­ tiler vanlig.

Retningsventiler blir laget i et utall varianter. Her skal vi gjøre oss kjent med noen av dem.

Tilkoplingsbetegnelser på retningsventilen Figur 37 P: pumpetilkopling T: tanktilkopling A og B: tilkopling til arbeidsenheten

For å kunne beskrive hvordan en retningsventil kan styre oljestrømmene, gir en den ofte en betegnelse som består av to siffer. For eksempel vil ventilen på figur 37 få betegnelsen 4/3. Det betyr at ventilen har fire tilkoplingsporter (A, B, P og T) og tre stillinger (symbolet består av tre ruter med koplingsbilder).

Strømningsveier i nøytralstillingen

P T Figur 38 a) lukket senter b) lukket senter og flytestilling

Ventilen og den kretsen som ventilen styrer, gis ofte navn etter hvordan oljen strømmer gjennom ventilen i nøytralstillingen. Her er noen eksempler:

- Ventiler med lukket senter har stengt P-port når ventilen ikke er betjent.

VENTILER

41 - Ventiler med åpent senter har forbindelse mellom P- og T-portene når ventilen ikke er betjent. Det innebærer at pumpa leve­ rer oljen direkte til tanken når ventilen står i denne stillingen.

Figur 39 a) åpent senter b) åpent senter og flytestilling De delene i retningsventilene som styrer oljestrømmen, kan være konstruert på forskjellige måter.

Figur 40 Sleideventil 1 Hus 2 Sleide

Sleideventilene består av en sleide som er bevegelig aksialt i et hus. Oljekanalene og portene som leder oljestrømmene, finnes i huset og i sleiden. Den bevegelige sleiden og boringen er til­ passet hverandre med liten klaring. Størrelsen på klaringen er et kompromiss mellom flere forhold. En ventil med stor klaring er billig å framstille, men olje vil lekke fra kanaler med høyt trykk til kanaler med lavere trykk. Det fører til at en belastet arbeids­ enhet ikke står stille når ventilen star i nøytralstilling. En ventil med liten klaring er dyr å framstille, og den krever bedre filtre­ ring av oljen. Felles for ventiler med sleide er at de ikke klarer å stenge helt for oljen mellom nabokanalene. Disse ventilene blir derfor laget slik at de kan styres manuelt, mekanisk, pneumatisk, hydraulisk eller elektrisk.

Dreieventilene består av et hus med en nøyaktig tilpasset drei­ bar sleide, som styrer oljen gjennom spor og kanaler. Ventilene blir vanligvis betjent manuelt og kan derfor ikke erstatte sleide­ ventilene.

Figur 41 Dreieventil

P T

42

VENTILER

Seteventilene stenger for oljen med kjegler eller kuler. Portene i ventilen blir åpnet ved at kulene eller kjeglene åpner seg meka­ nisk eller elektrisk. Ventilene er lekkasjefrie. Det betyr at en belastet sylinder som er styrt av en slik ventil, ikke «siger».

Figur 42 Seteventil

Ventilstørrelse Størrelsen til en ventil forteller hvor stor oljestrøm den kan styre. Standardiserte industriventiler (etter DIN 24340) har en beteg­ nelse som forteller om størrelsen på ventilen. For eksempel kan de ha størrelsen NG 10 (fra tysk: nenn grosse = nominell størrelse 10 mm). Målet 10 mm viser til nominell diameter på oljekanalen til og fra ventilen.

Diagrammet viser hvor stor volumstrøm ventilene NG 6, NG 10, NG 16 og NG 25 kan styre ved forskjellige trykktap.

Figur 43 Diagram

Direktestyrte retningsventiler Ventiler som skal styre forholdsvis små oljestrømmmer, kan direktestyres elektromagnetisk, hydraulisk, pneumatisk, manu­ elt eller mekanisk. Direktestyring betyr at betjeningskraften virker direkte på sleiden, for eksempel opp til størrelse NG 10. Store ventiler som skal styre store volumstrømmer, er gjerne forstyrte eller pilotsh/rte. Det betyr at sleiden blir styrt hydraulisk med olje, som igjen blir styrt av for eksempel en elektrisk styrt retningsventil. Dette gjelder for ventiler med størrelse NG 10 og større.

43

VENTILER

Figur 44 Direktestyrt retningsventil (Kilde: Bosch)

Elektrisk direktestyrte ventiler har en eller to elektromagneter som stiller ventilen om til arbeidsstillingen, og en eller to fjærer som skyver ventilen tilbake til nøytralstillingen. Ventilene kan normalt stilles om for hånd for nødstyring eller ved feilsøking. • En ventil med to stillinger blir styrt av en elektromagnet og en returfjær. • En ventil med tre stillinger blir styrt av to elektromagneter og to retur fjærer.

Elektromagnetene kan være bygd for likestrøm eller veksel­ strøm. Denne styringsmåten egner seg spesielt godt når ven­ tilene blir brukt i relé- eller PLS-styrte anlegg. Magnetene kan være oljefylte dersom ventilen skal brukes i fuktig klima.

Hydraulisk og pneumatisk direktestyrte ventiler har et stem­ pel i enden(e) av sleiden som styretrykket virker på.

Manuelt direktestyrte ventiler har trykknapp, spak eller pedal som blir betjent av hånd eller fot. Ventilen kan også være utstyrt med en låseanordning som holder den fast i en eller flere av stillin­ gene.

Figur 45 Eksempler på betjeningsmåter (Kilde: Bosch)

Mekanisk direktestyrte ventiler har tapp eller rulle som blir påvir­ ket av mekaniske innretninger i anlegget.

44

VENTILER

Forstyrte (indirekte styrte) retningsventiler Det kreves stor kraft for å stille om sleiden i ventiler som styrer store volumstrømmer. Sleiden i hovedventilen blir i disse ven­ tilene styrt av olje fra en liten retningsventil som kalles en forsti/reventil. Forstyreventilen er ofte elektrisk styrt. Forstyring kalles også pilotsti/ring, og den lille ventilen heter da pilotventil.

Figurene 46 Forstyrt retningsventil 1 Sleide på forstyreventil 2 Sleide i hovedventil

Figur 47 viser en forstyrt retningsventil med fjærsentrering. Den er elektrohydraulisk styrt og står i nøytralstilling. Utførlig symbol

Porttilkoplinger

Forenklet symbol

Figur 47

P= hovedventilens pumpetilkopling A og B = hovedventilens porter for tilkopling av arbeidsenheten T= hovedventilens tanktilkopling X= en port som blir brukt for utvendig oljetilførsel dersom forstyreventilen skal ha et annet trykk enn hovedventi­ len Y= en utvendig tanktilkopling fra forstyreventilen

VENTILER

45

Øvingsoppgaver 1 Tegn symbolet for a) en elektrisk direktestyrt 4/3-ventil og sett på betegnelsen til portene b)en manuelt styrt 3/2-seteventil c) en hydraulisk direktestyrt 4/3-ventil d)en pneumatisk direktestyrt 4/3-ventil e) en 4/3-forstyrt sleideventil

2 a) Beskriv oppbygningen og funksjonen til retningsventilen (5) på figur 48.

Figur 48 b)Tegn oljens strømningsveier på skjemaet når alle ventilene er spenningsløse. c) Tegn oljens strømningsveier på skjemaet med en annen farge nar spolene (5b), (11b) og (12b) får spenning. d)Hvilke spoler må ha spenning for at sylindrene (7) og (8) skal gå i minusretning?

46

VENTILER

3 I dette systemet er det brukt seteventiler. Det forhindrer at sylindrenes stempel siger selv om de blir belastet utenfra over lengre tid.

Sylindrenes pluss- og minusbevegelser blir styrt av de elekt­ risk styrte retningsventilene 1, 2, 3 og 4. Systemet har et åpent senter når sylindrene ikke trenger tilførsel av olje. a) Angi hvilke ventiler som skal ha spenning når sylinder 5 skal gå i plussretning. b)Angi hvilke ventiler som skal ha spenning når sylinder 5 skal gå i minusretning. c) Angi hvilke ventiler som skal ha spenning når sylinder 6 skal gå i minusretning.

Tilbakeslagsventiler Figur 49

Hovedoppgaven til disse ventilene er å stenge for oljestrømmen i en retning og la oljen strømme fritt i den andre. Skal ventilene være helt lekkasjefrie i sperreretningen, er de utformet som seteventiler. Ventilelementet kan ligge løst, eller det kan være svakt fjærbelastet mot setet. Ventilene kan være laget som kuleventiler, kjegleventiler eller plateventiler.

Figur 50 Tilbakeslagsventil

Trykkstyrt tilbakeslagsventil Noen ganger er det ønskelig å kunne snu strømretningen i en til­ bakeslagsventil. Da kan vi bruke en trykkstyrt tilbakeslags­ ventil. Den kan også lede i sperreretningen.

Figur 53 Trykkstyrt tilbakeslagsventil

Ventilen har normal strømretning fra A til B. Dersom vi styrer olje inn i port Z, blir stemplet løftet, og tilbakeslagsventilen åpner seg slik at oljen også kan strømme fra B til A.

47

VENTILER

Hydraulisk lås Når oljen i en sylinder er helt innestengt, er stempelstanga hydraulisk hist.

En sylinder som er styrt av en retningsventil av sleidetypen, vil «sige» når den blir belastet og retningsventilen står i nøytralstilling. Dersom vi vil hindre «siging», må vi stenge den porten på sylinderen som er trykkbelastet, med en trykkstyrt tilbakeslags­ ventil av setetypen. Når lasten blir hevet, går oljen gjennom tilbakeslagsventilen i lederetningen, og ved senking av lasten blir den trykkstyrte tilbakeslagsventilen åpnet av trykket som oppstår i minusporten.

Er det behov for å låse sylinderen i begge retninger, kan vi kople en trykkstyrt tilbakeslagsventil til hver sylinderport. Her er to trykkstyrte tilbakeslagsventiler bygd sammen til en enhet. Skal vi bevege sylinderen, for eksempel i minusretning, styrer vi olje inn i minusporten. Denne trykkøkningen åpner den trykkstyrte tilbakeslagsventilen i plussporten, og stempelstanga beveger seg.

På figur 55 er to trykkstyrte tilbakeslagsventiler bygd sammen til en enhet. Den blir brukt til å låse en dobbeltvirkende sylinder i begge retninger.

Vekselventiler

Figur 55 1 Tilbakeslagsventil 2 Tilbakeslagsventil

Et anlegg som har variabel pumpe, kan være konstruert slik at pumpa blir styrt av trykkbehovet til arbeidsenhetene. Dersom det inngår flere arbeidsenheter, skal den enheten som har størst trykkbehov, styre pumpa. For å kunne gi «signal» fra en slik enhet bruker vi en vekselventil.

Ventilen på figur 56 er konstruert slik at den leder den olje­ strømmen som har høyest trykk, ut i ledning C (fra ledning A eller ledning B). Slik figuren er tegnet, er det den komponenten som er koplet til B, som gir signal til pumpa som er koplet til C.

Figur 56 Vekselventil

48

VENTILER

Trykkregulerende ventiler Det ligger i navnet at disse ventilene regulerer trykk, enten for å beskytte de hydrauliske komponentene eller for å beskytte omgivelsene mot de kreftene som arbeidsenhetene utvikler. De trykkregulerende ventilene deles inn i grupper etter hvilke opp­ gaver de har i et hydraulikksystem: • Trykkbegrensningsventiler • Trykkreduksjons ventiler

Trykkbegrensningsventiler Oppgaven til disse ventilene er å begrense trykket så det ikke blir høyere enn det anlegget er konstruert for. Trykket i anlegget blir stort sett dannet av den motstanden arbeidsenheten møter under arbeidet. Dersom arbeidsenheten blir overbelastet, kan trykket bli sa høyt at slanger, koplinger eller andre komponenter går i stykker.

Når trykket i det hydrauliske systemet har nådd den øvre gren­ sen, er det trvkkbegrensningsventilen som begrenser trykket. Det gjør den ved at den åpner seg og slipper oljestrømmen fra pumpa tilbake til tanken. Da stanser trykkøkningen. Trvkkbegrensningsventilen er normalt stengt for gjennomstrøm­ ning. En trykkbegrensningsventil som er koplet mellom pumpa og retningsventilen i et anlegg, blir ofte kalt en sikkerhetsventil.

Nar retningsventilen står i nøytralstilling, mister arbeidsenheten forbindelsen til trykkbegrensingsventilen ved pumpa. For a beskytte arbeidsenheten mot overbelastning av en utvendig kraft kan det være koplet en trykkbegrensningsventil mellom retningsventilen og arbeidsenheten. Denne ventilen blir gjerne kalt en sjokkventil. Slike ventiler har svært kort reaksjonstid. Trykkbegrensningsventilene kan deles inn etter måten de styres pa når de åpner. Vi skiller derfor mellom direktestyrte og forstyrte ventiler.

Figur 57 1 Ventilkjegle 2 Dempestempel 3 Fjær

Direktestyrte trykkbegrensningsventiler. Når systemtrykket blir for høyt, løftes ventilkjeglen, og oljestrømmen ledes til tan­ ken. Noen ventiler har et dempestempel som hindrer at ventil­ kjeglen kommer i svingninger.. Tetningselementet i ventilen kan også være en kule eller en

49

VENTILER

sleide. Ventilene kan ha fast fjærkraft, eller de kan ha stillbart åpningstrykk.

En ulempe med direktestyrte trykkbegrensningsventiler er at åpningstrykket varierer litt når volumstrømmen varierer

Figur 58 Direktestyrte ventiler

Forstyrte (indirekte styrte) trykkbegrensningsventiler. Dette er ventiler som brukes i systemer der det blir ført store volumstrømmer.

Figur 59 Forstyrte ventiler

Sammenliknet med direktestyrte ventiler klarer en forstyrt ventil å holde oljetrykket jevnere når volumstrømmen varierer. Ventilen består av to ventiler, en forstyreventil og en hovedventil. Oljestrømmen fra pumpa blir ledet til tanken gjennom hovedventilen som styres av forstyreventilen. Åpningstrykket stilles inn på forstyreventilen.

50

VENTILER

Oversenterventiler (balanseventiler). En sylinder kan bli belastet av en utvendig kraft som «skyver mot» eller «trekker med» olje­ strømmen. Så lenge kraften skyver, er det den volumstrømmen vi styrer inn i sylinderen, som bestemmer hastigheten. Dersom las­ ten går over til å trekke, kan det bli den som bestemmer hastighe­ ten. Det kan gi en rykkete bevegelse og kanskje for stor hastighet på sylinderen. En oversenterventil eller balanseventil hindrer dette.

I

Systemdel (trykk 180 bar)

Figur 60

Oversenterventilen er konstruert som en trykkbegrensnings ­ ventil. Den har et innstilt åpningstrykk som er litt høyere enn det trykket som lasten er årsak til. Når lasten senkes, trykker pumpa olje inn i minuskammeret. Det gir trykkøkning i plusskammeret, oversenterventilen åpner seg, og lasten senkes. Den blir senket med en hastighet som blir bestemt av den volumstrømmen vi styrer inn i minuskammeret i sylinderen. En tilbakeslagsventil leder oljen forbi mottrykksventilen når lasten heves.

Trykkreduksjonsventiler I et hydraulisk anlegg kan en pumpe levere olje til to systemer som arbeider under forskjellig trykk. For å fa til det kan vi bruke en trykkreduksjonsventil. Ventilen blir montert mellom de to systemdelene som skal ha forskjellige trykknivåer. Vi skal se på et eksempel der pumpas trykkbegrensningsventil åpner ved 180 bar i systemdel I. Trykkreduksjonsventilen er åpen og slipper olje til systemdel II sa lenge trykket er lavere enn 70 bar. Nar belastningen på arbeidsenheten i systemdel II øker så trykket blir 70 bar, trer trykkreduksjonsventilen i funksjon. Den stenger for gjennomstrømning, og videre trykkøkning uteblir.

Trykkreduksjonsventilen er normalt apen ved gjennomstrøm­ ning.

Figur 61

51

VENTILER

Rekkefolgeventiler (sekvensventiler). Når flere arbeidsenheter arbeider sammen, kan det være nødvendig at de starter og stop­ per riktig i forhold til hverandre. Denne oppgaven kan vi løse ved hjelp av sekvensventiler.

Figur 62 viser hvordan disse ventilene arbeider. Skjemaet viser en sylinder som åpner og lukker baugporten på en bilferge. I lukket stilling er porten låst av en låsesylinder.

Figur 62 1 Portsyl inder 2 Baugport 3 Låsesylinder 4 Rekkefølge ven til 5 Tilbakeslagsventil 6 Rekkefølgeventil

(Når porten skal åpnes, må låsen åpnes før porten. Når porten stenges, må låsen låses etter at porten er lukket.)

Virkemåte: Når porten skal åpnes, går oljestrømmen i ledningen (A) til låsesylinderen, som åpner låsen. Når låsesylinderen gar i endestopp, stiger trykket i ledningen (A). Rekkefølgeventilen åpner seg, og oljen strømmer til portsylinderen, som åpner porten. Når porten skal stenges, blir oljestrømmen ledet inn i ledning (B), og port­ sylinderen går i minus. Nar porten er helt stengt, stiger trykket, rekkefølgeventilen åpner seg, og låsesylinderen laser porten.

52

VENTILER

Øvingsoppgaver 1 Forklar oppgaven til en trykkbegrensningsventil.

2 Lag et symbolskjema som viser hvordan trykkbegrensningsventilen blir koplet i forhold til pumpa, tanken og retningsventilen. 3 Vis hvordan en trykkbegrensningsventil blir koplet når den skal beskytte en sylinder mot overbelastning.

4 Forklar oppgaven til en trykkreduksjonsventil. 5 Fortell om noen av de trykkregulerende ventiltypene. 6 Gjør rede for hensikten med å bruke rekkefolgeventiler i hydrauliske anlegg. 7 Tegn et symbolskjema for et anlegg som består av en tank, en sugesil, en pumpe med fast fortrengningsvolum, to 4/3-retningsventiler, to dobbeltvirkende sylindrer, en trykkbegrens­ ningsventil og en trykkreduksjonsventil.

Pumpetrvkket skal ikke overstige 120 bar, og trykket i den ene sylinderen skal ikke overstige 90 bar.

Volumstrømsregulerende ventiler I et hydraulisk anlegg kan det være behov for å redusere hastigheten på en arbeidsenhet. Hastighetsreduksjonen kan foregå ved at en del av oljestrømmen fra pumpa blir ledet til tanken før den kommer til arbeidsenheten. Vi bruker volumstrømsregulerende ventiler til a male ut riktig volumstrøm til arbeidsenheten. Den oljestrømmen som da blir til overs, blir enten ledet gjennom trykkbegren sn i ngsventilen på pumpa eller gjennom den volumstrømsregulerende ventilen.

53

VENTILER

Vi skal se nærmere på noen forskjellige typer av volumstrømsregulerende ventiler.

Figur 63 Volumstrømsregulerende ventiler (Kilde: Bosch)

Strupeventiler Den enkleste måten vi kan regulere oljestrømmen på, er ved fast struping av gjennomstrømningstverrsnittet. Da øker trykket før strupingen så mye at trvkkbegrensningsventilen åpner seg og slipper den oljestrømmen som er til overs, til tanken. Variable strupeventiler blir brukt når hastigheten på arbeidsenhe­ ten skal reguleres trinnløst. Denne reguleringsmåten fører til at det blir effekttap i form av varmeutvikling i oljen. Overskuddsoljen som strømmer gjen­ nom trykkbegrensningsventilen, utvikler varme. Størrelsen på effekttapet kan vi regne ut (se «effekttap», side 84.).

En annen ulempe med de enkle strupeventilene er at hastigheten på arbeidsenheten varierer når belastningen varierer.

Eksempel

Figur 64 1 Pumpe 2 Trykk 3 Variabel strupeventil 4 Motor

Koplingsskjemaet viser hvordan vi kan regulere turtallet på en motor ved hjelp av en strupeventil. Pumpa leverer volumstrøm­ men 25 1/min. Trykkbegrensningsventilen åpner ved 120 bar. Turtallet på motoren er riktig når strupeventilen slipper gjen­ nom 15 1/min. Overskuddsoljen på 10 1/min (25 1/min - 15 1/ min) går gjennom sikkerhetsventilen til tanken.

54

VENTILER

Skal vi øke turtallet på motoren, åpner vi strupeventilen. Volum­ strømmen til motoren øker, og volumstrømmen gjennom trykkbegrensningsventilen til tanken minker. Oljen som går gjennom trykkbegrensningsventilen, gir et effekttap på 2000 W. (Se beregninger på side 84.) Strupe-/tilbakeslagsventiler. Ofte ønsker vi at arbeidsenheten skal gå med redusert hastighet bare den ene veien. For å få det til bygger en strupeventilen parallelt med en tilbakeslagsventil. Da strømmer oljen fritt den ene veien og blir redusert den andre veien. Volumstromsregulatorer. Enkelte strupeventiler har den ulem­ pen at oljestrømmen gjennom dem varierer når belastningen på arbeidsenheten varierer. I anlegg der det stilles store krav til at hastigheten på arbeidsenheten er konstant også ved varierende belastning, blir det brukt volumstromsregulatorer.

Figur 65 Strupe-/tilbakeslagsventil 1 Strupesleide 2 Skruefjær 3 Ratt 4 Strupeåpning

En volumstrømsregulator består av en målestruping, som kan være fast, eller som kan reguleres med et ratt. Trykkfallet over malestrupingen styrer en sleide som slipper igjennom en volumstrøm som er tilnærmet upåvirkelig av belastningen på arbeids­ enheten. Volumstromsregulatorer blir laget i flere utførelser. Her skal vi se på to typer.

Toports volumstromsregulatorer har en innløpsport og en utlopsport som fører til arbeidsenheten. Ulempen med denne regulatortypen er at overskuddsoljen går gjennom trykk­ begrensningsventilen. Det fører til effekttap. Nar en bruker strupeventiler eller toports volumstrømsregulatorer, er det tre hovedmetoder for regulering:

• Tilløpsregiileriug (primærregulering) Vi regulerer oljestrømmen som går til arbeidsenheten. Denne metoden blir brukt dersom lasten hele tiden virker mot beve­ gelsesretningen.

Figur 66 Tilløpsregiileriug

55

VENTILER

P

T

• Returregulering (sekundærregulering) Vi regulerer oljestrømmen fra arbeidsenheten. Denne metoden blir brukt når lasten virker i samme retning som bevegelsen (hengende eller trekkende last). • Grenregulering skjer ved at overskuddsoljen som skal til tan­ ken, blir regulert. Denne reguleringsmåten er ikke så nøyaktig som de to andre. Fordelen med denne metoden er at over­ skuddsoljen ikke går gjennom sikkerhetsventilen. Det gir lite effekttap.

Figur 67 Returregulering

Figur 68 Grenregulering Treports volumstromsregulatorer har i tillegg til toports regula­ torens porter en port som leder overskuddsoljen til tanken. For­ delen er at overskuddsoljen ikke går gjennom trykkbegrens­ ningsventilen og fører til effekttap. Se symbol nr. 82 på side 149.

Treports regulatorer blir brukt til tilløpsregulering.

Parallellkjøring av arbeidsenheter Dersom det er ønskelig at to arbeidsenheter går med lik hastig­ het, kan det løses hydraulisk. Da kan vi bruke en volumstrøms­ deler, eller vi kan kople flere arbeidsenheter i serie med hver­ andre. Figur 69 Volumstrømsdeler 1 Sleide 2 Struping 3 Struping 4 Kammer 5 Kammer

Volumstrømsdeler En volumstrømsdeler deler oljestrømmen i to like volumstrømmer ved hjelp av en balansesleide.

56

VENTILER

Seriekopling av sylindrer Vi kan også bruke to sylindrer med gjennomgående stempel­ stenger. Disse stempelstengene blir tvunget til å gå med lik hastighet.

Vi kan også seriekople to vanlige sylindrer. For at de skal gå med lik hastighet, må stempelarealene være like store på sylinderkamrene som koples sammen.

Øvingsoppgaver 1 Drøft strupeventiler og trykkregu la torer. 2 Tegn symbolet for en variabel struping og en stillbar treports mengd eregu la tor.

3 Forklar begrepene tilløpsregulering, returregulering og grenregulering. 4 Beskriv hvordan stempelstengene vil gå i forhold til hverandre dersom du seriekopler to like dobbeltvirkende sylindrer.

5 Du skal seriekople to dobbeltvirkende sylindrer som skal ga med lik hastighet. Velg sylindrer fra tabellen på side 140 og tegn symbolskjema som viser koplingen.

Motorer Når du har arbeidet med dette avsnittet om motorer, skal du kunne - beskrive vanlige begreper som angir egenskapene til en motor - beskrive virkemåten til vanlige motortyper

Pumper omformer mekanisk energi til hydraulisk energi, men det finnes også komponenter som gjør det motsatte, omformer hydraulisk energi til mekanisk energi. I et typisk hydraulisk sys­ tem er sylinderen eller motoren mekanisk tilkoplet belastningen og påvirket av trykkvæsken slik at trykk-kraften blir overført til nyttig arbeid. Sylinderen, som arbeider lineært, blir brukt til fastspenning, sammenpressing eller matingsbevegelse i forskjellige retninger. Hydraulikknwtoren blir brukt der det er behov for rote­ rende bevegelse. Hydraulikkmotoren har til oppgave å gjøre energien i olje­ strømmen om til mekanisk energi.

Figur 71 1 Pumpehus 2 Fordelerplate/ventilplate 3 Sylinderblokk 4 Stempelstang 5 Driva ksel 6 Dreneringsport

58

MOTORER

Motorer og pumper er i grove trekk konstruert på samme måte, og i noen tilfeller blir den samme komponenten brukt både som motor og som pumpe. Motorer har normalt en egen dreneringsledning som leder olje fra innvendige lekkasjer i motoren til tan­ ken. Oljetrykk inne i motorhuset virker mot pumpestemplene og gir effekttap. I tillegg kan akseltetningen begynne å lekke. Det kan være detaljforskjeller mellom en pumpe og en motor, så vi kan ikke uten videre bruke en pumpe som motor eller omvendt. Vi må først rådføre oss med produsenten og leveran­ døren. Fortrengningsvolumet (engelsk: displacement) er den oljemengden en motor må få tilført for at motorakslingen skal gå én omdreining. Fortrengningsvolumet (V) males i kubikkcentimeter per omdreining (cnrVomdr) og er et mål på størrelsen til motoren.

Når vi sammenlikner to motorer med ulikt fortrengningsvolum, finner vi disse forskjellene:

- Motoren med størst fortrengningsvolum utvikler størst dreie­ moment når den arbeider under samme trykk. - Motoren med minst fortrengningsvolum går med høyest tur­ tall når den får tilført lik volumstrøm. pyy / kapitlet om beregninger og dimensjonering finner du forklarin­ ger og eksempler på hvordan dn regner ut turtall og dreie­ moment for en motor. På en motor med variabelt fortrengningsvolum kan vi forandre tur­ tallet trinnløst selv når den får tilført en jevn volumstrøm.

Sikring mot overbelastning når motoren stanses Når en hydraulisk motor trekker en maskin med stor bevegelig masse, kan motoren bli skadd av det store trykket den blir utsatt for når oljetilførselen blir stanset.

Fivur 72 o 1 Retningsventilen 2 Roterende last 3 Motoren 4 Trykkbegrensningsventilen 5 Etterfyllingsventiler

Når retningsventilen settes i nøytralstilling, blir utløpsåpningen i motoren blokkert, men bevegelsesenergien i de roterende delene tvinger motoren til å virke som pumpe. For at motoren ikke skal bli skadd av for høyt trykk, åpnes trykkbegrensnings ­ ventilen, og motoren «roterer videre mens den bremses til den står stille. I bremseperioden må motoren få tilført nok olje, ellers mister den bremsevirkningen. Fra trykkbegrensningsventilen blir oljen derfor ledet gjennom en av tilbakeslagsventilene (kalt etterfyllingsventiler) og inn i motoren igjen.

MOTORER

59

Motortyper Etter måten oljestrømmen får akslingen til å bevege seg på, kan vi skille mellom disse vanlige motortypene: • Tannhjulsmotorer • Radialstempelmotorer • Aksialstempelmotorer

Tannhjulsmotorer har en enkel konstruksjon med få bevegelige deler og er derfor billigere å produsere enn andre motortyper. Den kan arbeide ved lave og høye turtall. Her er et eksempel på data for en slik motor: Fortrengningsvolum Turtallsområde Kontinuerlig trykk Anbefalt oljefiltrering Anbefalt oljeviskositet

20 cm3/r 500-3600 r/min 250 bar (310 = 100 10-300 cSt

Figur 73 Taiiuhjulsmotor Aksialstempelmotorer blir gjerne laget i to grunnutførelser: skraplatemotorer og skråblokkmotorer (se pumper). De blir laget med fast og variabelt fortrengningsvolum. Felles for aksialstempelmotorene er at stemplene er plassert parallelt med hver­ andre og beveger seg aksialt i forhold til drivakslingen. Her er et eksempel på data for en skråblokkmotor (type med bøyd aksel). Fortrengningsvolum Turtallsområde Kontinuerlig trykk Anbefalt oljefiltrering Anbefalt oljeviskositet

Figur 74 Aksialstempelmotor

32 cm3/r Maks. 4750 r/min 350 bar [310 = 100 16-36 cSt

Figur 75 Skjematisk framstilling av aks ia Istem pel motor

60

MOTORER

Radialstempelmotorer har stemplene plassert radialt i forhold til motorakslingen. Stemplene kan trykke innover og presse en eksenteraksling rundt, eller de kan trykke utover og drive en kamskive rundt. Motorene er gjerne konstruert for høye dreiemomenter og lave turtall. De kan ha mange forskjellige konstruksjoner. Her er et eksempel på data for en radialstempelmotor med eksenter­ aksling.

Figur 76 Skjematisk framstilling av radialstempelmotor

Fortrengningsvolum Turtallsområde Kontinuerlig trykk Anbefalt oljefiltrering Anbefalt oljeviskositet

200 cm 7 r 1-650 r/min 210 bar [310 = 75 30-50 cSt

Figur 77 Radialstempelmotor

Øvingsoppgaver 1 Nevn de faktorene som avgjør turtallet til en hydraulisk motor. 2 Nevn de faktorene som avgjør hvor stort dreiemoment en motor kan utvikle. 3 En motor har fast fortrengningsvolum. Drøft hvordan dreie­ momentet og turtallet endres når volumstrømmen endres. 4 En motor har variabelt fortrengningsvolum. Beskriv hvordan dreiemomentet og turtallet endres når volumstrømmen er konstant og fortrengningsvolumet endres.

5 Nevn noen typer motorer og fortell om egenskapene som sær­ preger hver type.

SYLINDRER

Sylindrer Når du har lest om sylindrer, skal du kunne - gjøre rede for oppbygningen av vanlige typer sylindrer med alle nødvendige tetningsringer, støtteringer og føringsringer - gjøre rede for differensialkopling av en sylinder

En sylinder har til oppgave å gjøre energien i en oljestrøm om til trykk-kraft eller trekk-kraft.

Sylindrer deles inn i enkeltvirkende og dobbeltvirkende. Enkeltvirkende sylindrer gir kraft bare den ene veien. Væsken blir ført inn på baksiden av stemplet og presser det ut. Fordi det ikke er noe som drar stemplet tilbake hydraulisk, må dette skje meka­ nisk ved hjelp av en fjær eller en ytre kraft. En dobbeltvirkende sylinder kan styres begge veier, for oljen kan føres inn på begge sider av stemplet.

Du husker kanskje disse begrepene:

Plussbevegelse og minusbevegelse: For å beskrive i hvilken retning en sylinder kan kjøres, bruker vi uttrykket plussbevegelse når stempelstanga går ut av sylinderen, og minusbevegelse når den går inn.

Plusskammer og minuskammer: Det kammeret som får tilført olje når stemplet går i plussretning, kaller vi plusskammeret. Minuskammeret er det kammeret som far tilfort olje nar stemplet går i minusretning.

Slaglengde: Den strekningen som stempelstanga kan bevege seg.

Stempelareal: Stempelarealet som oljen virker på, er størst i plusskammeret (plussarealet), arealet i minuskammeret (minusarealet) blir redusert med stempelstangarealet.

Konstruksjonsløsninger

Figur 78 Dobbeltvirkende sylinder

Dobbeltvirkende trekkstangsylinder. Denne sylinderen består av en forgavl med tilkoplingsport for minuskammeret, et sylinderrør og en bakgavl med tilkoplingsport for plusskam­ meret. Delene blir holdt sammen av fire trekkstenger. På begge

62

SYLINDRER

sider av stemplet er det dempehalser som passer inn i boringene i endegavlene. Endedemping. Når en stempelstang beveger seg raskt til den bråstopper mot endegavlen, blir det en kraftig sjokkbelastning i de mekaniske delene i sylinderen og i de delene som sylinderen er koplet til. For å få til en myk bremsing kan sylinderen ha endedemping. Når stemplet nærmer seg vendepunktet, går dempehalsen inn i boringen i endegavlen. Oljevolumet mellom endegavlen og stemplet må gå gjennom en struping for å komme ut i returporten, og hastigheten til stemplet bremses. Strupingen kan være stillbar, og en tilbakeslagsventil lar oljen gå utenom strupingen når stemplet skal gå tilbake.

Figur 81 Endedemping 1 Stempel 2 Dempehals 3 Endegavl 4 Oljevolum 5 Oljekanal 6 , 7, 8 Regulerbar struping 9, 10 Tilbakeslagsventil

Dobbeltvirkende sylinder med gjennomgående stempelstang. I en vanlig dobbeltvirkende sylinder har stemplet minst hastig­ het i plussretningen. Til enkelte arbeidsoperasjoner er det nød­ vendig at stemplet har lik hastighet i begge retninger. Til slikt arbeid bruker vi en sylinder med gjennomgående stempelstang. Den har like stort areal på begge sider av stemplet, og hastig­ heten er den samme begge veier.

Figur 80 Dobbeltvirkende sylinder med gjennomgående stempelstang

Sylinderfester. For at sylindrene skal kunne tilpasses ulike maskinkonstruksjoner, må de kunne festes på forskjellige måter. Her ser du noen eksempler på anordninger til å feste sylinderen i bakgavlen, i stempelstanga og i sylinderrøret.

Figur 82 Sylinderfester (Kilde: Mecman)

63

SYLINDRER

Differensialkoplet sylinder. En dobbeltvirkende sylinder har ulikt stempelarea! i plusskammeret og minuskammeret. Det innebærer at stempelhastigheten blir lavere i plussretningen enn i minusretningen. For a bøte på det kan vi kople plussporten og minusporten sammen. Da sier vi at sylinderen blir differensial­ koplet.

Koplingsmåten gjør at når stemplet går i plussretning, går oljen fra minuskammeret også inn i plusskammeret. Stempelstanga virker som stempel, og hastigheten øker. Skal hastigheten være lik i begge retninger, bruker vi en sylinder der minusarealet CA2) er halvparten så stort som plussarealet Ml) (arealforholdet Al/Al = 2: 1). Sylindrer lages med forskjel­ lige arealforhold. Figur 83 Differensialkoplet sylinder

En differensialkopling kan også brukes i tillegg til en vanlig sylinderkopling for å gi to hastigheter i plussretningen. Omkoplingen av oljestrømmene kan foregå i retningsventilen.

Posisjonssylindrer. Sylindrer kan også være utstyrt med en posisjonsføler som registrerer hvor stempelstanga står til enhver tid. Prinsippet for posisjonsgiveren er at når stempelstanga skifter stilling, forandres resistansen i giveren. Det forandrer nivået på en spenning som tolkes av et instrument og forteller hvor stempelstanga står. Dersom retningsventilen for sylinderen styres av en elektronisk styreenhet, kan styreenheten tolke signalene fra posisjonsføleren og dermed vite hvor stempel­ stanga er i forhold til sylinderen.

Figur 84 Posisjonssylinder (Kilde: Mecnian)

64

SYLINDRER

Tetningsringer og føringsringer En forutsetning for at et hydraulisk anlegg skal fungere og ha god virkningsgrad, er at alle tetningene er gode. Hvis tetningene ikke fungerer, kan det for eksempel oppstå store innvendige lekkasjer fra et sted med høyt trykk til et annet sted med lavere trykk. Det gir effekttap og varmeutvikling, som igjen fører til at oljen blir tynnere og slitasjen øker. Slitasjen fører til slutt til så store lekkasjer at komponenten må skiftes. Det er derfor svært viktig at alle tetninger fungerer best mulig. Tetningene blir ødelagt av partikler i oljen og av bevegelser mot ripete og ru overflater. For høye eller for lave temperaturer ødelegger også tetningsevnen. (Se ellers leverandørens krav til tetningens driftsforhold.)

Figur 85 1 Tetningsring 2 O-ring 3 Stempelstangtetning 4 Avskraper 5 Stempeltetning 6 Stempel- og stempelstangføring

På steder der for eksempel sleider skal gå svært lett, brukes ikke tetningsringer. Her er klaringene mellom de bevegelige delene så små at oljen i liten grad slipper igjennom. Den samme tetningsmetoden finner vi også på steder der hastigheten er stor, og tetninger ville slites for raskt, for eksempel mellom de bevege­ lige og de stillestående delene i pumper. I slike komponenter er det graden av riper og slitasje i overflatene som avgjør hvor god tetningen er.

Vi kan dele tetninger inn i statiske (stillestående) tetninger og di/Jiauiiske (bevegelige) tetninger. Vi skal se på forskjellige tetninger som brukes i hydrauliske sylindrer. Her finner vi både statiske og dynamiske tetninger. De er laget av et elastisk slitesterkt plastmateriale eller gummimateriale.

Avskrapere sitter i forgavlen med en tetningsleppe som peker utover og hindrer at forurensninger blir med stempelstanga inn i sylinderen. Slipper den partikler forbi, blir stempelstangtetningen og oljen forurenset.

Figur 86 Syliudertetuiug 1 Avskraper 2 Stempelstang 3 Demonterbart lokk

SYLINDRER

65 Stempelstangtetninger sitter i forgavlen og hindrer at oljen lekker ut fra sylinderen langs stempelstanga. Tetningsleppa ligger an mot stempelstanga og peker inn mot sylinderkammeret. Tetningsringene kan også ha en innebygd føringsring som er av et hardt plastmateriale.

Figur 87 1 Stempelstangtetning 2 Stempelstang 3 Forgavl

Lekker denne tetningsringen, kommer oljen ut langs stempel­ stanga.

Stempel- og stempelstangforinger er laget av et hardt plastma­ teriale. De har til oppgave å sentrere og føre stemplet slik at det ikke sliter og riper opp sylinderrøret. Stempelstangføringene hindrer at stempelstanga og endegavlen blir slitt. Føringsringene kan være bygd sammen med tetningsringen, eller de kan ligge i egne spor i stemplet og endegavlen.

Stempeltetninger hindrer at olje trenger inn mellom sylinder­ røret og stemplet. Stempeltetningene lages i forskjellige profiler og er ofte bygd sammen med støtteringer og føringsringer.

Figur 89

I enkeltvirkende sylindrer har tetningen en tetningsleppe som peker mot plusskammeret. En lekkasje i denne tetningen fører til at oljen trenger ut langs stempelstanga.

I en dobbeltvirkende sylinder må tetningen ha lepper som tetter mot både plusskammeret og minuskammeret. En lekkasje fører til at sylinderen beveger seg saktere og «siger» når den blir belas­ tet stillestående.

Symmetriske tetninger har lik tetningsleppe utvendig og inn­ vendig. Derfor kan de brukes både som stempeltetninger og stempelstangtetninger. Noen tetningsringer er svært lite elastiske og må derfor forspennes med en O-ring innvendig når de brukes som stempeltetning. På en stempelstangtetning i endegavlen monteres O-ringen utvendig på tetningen.

Legg merke til at det også kan være en tetningsring mellom stemplet og stempelstanga. Den hindrer at oljen lekker mellom sylinderkamrene.

66

SYLINDRER

O-ringer er en type tetningsringer som brukes mye til statisk tetning, men de brukes også til tetning mellom bevegelige deler når hastigheten er liten. O-ringen må ligge i et spor som er slik formet at ringen blir litt flattrykt når den er montert, se leverandørkataloger.

Figur 92

Stotteringer. Når en elastisk tetningsring (for eksempel en O-ring av nitrilgummi) blir utsatt for høyt trykk, blir deler av ringen presset inn i spalten mellom metallflatene. Da blir tetningsringen ødelagt. Ved å montere en støttering av et mindre elastisk materiale på siden av O-ringen unngår vi at tetningsrin­ gen blir skadd. Dersom trykket skifter fra den ene siden til den andre siden av O-ringen, må vi bruke to stotteringer.

Tetningsmaterialer Tetningsringer og føringsringer blir laget av forskjellige plast­ materialer.

Tetningsmaterialene som blir brukt i tetninger, må tilfredsstille mange krav. De skal for eksempel ha liten friksjon, være elas­ tiske under alle driftsforhold, være slitesterke, være enkle å montere, og de skal tåle de væskene som de blir utsatt for. Materialer som er vanlige i tetninger, er - NBR nitrilgummi (blir levert i flere hardheter) - PUR polyuretanplast - PTFE fluorplast (et materiale som gir lav friksjon og som har svært stor slitestyrke)

Materialer som er vanlige i støtteringer og føringer, er - PTFE fluorplast - POM acetalplast - vevforsterket fenol plast

1 leverandørkatalogen finner du alle de opplysningene du trenger. Det kan være - mål på tetningsringene - mål og toleranser på sporene der tetningene skal sitte

67

SYLINDRER

- krav til overflateruhet og klaringen mellom de delene som beveger seg - hvilke temperaturer de kan arbeide under - hvilke typer væsker de tåler

Øvingsoppgaver 1 Tegn en skisse av en dobbeltvirkende sylinder, og sett navn på alle delene. 2 Gjør rede for ulike sylindertyper.

3 Gjør rede for differensialkopling av en sylinder.

4 Gjør rede for tetningsringer og føringsringer som blir brukt i sylindrer. 5 Vis hvordan støtteringen skal plasseres i forhold til en O- ring.

Montering av tetninger og føringer i en sylinder For at tetningene skal fungere godt og ha lang levetid, må de være riktig montert. Her er noen hensyn vi må ta når vi monterer tetninger:

- Slip vekk grader og skarpe kanter dersom det er mulig. - Dekk over alle skarpe kanter som ikke kan fjernes (for eksempel gjenger). Til det kan du bruke koniske hylser eller glattteip. - Bruk hensiktsmessig monteringsverktøy som ikke har skarpe kanter. - Tetningene må smøres godt før de blir montert.

Montering av stempeltetninger Dersom stemplet ikke kan deles, kan det by på problemer å montere tetningen uten at den blir skadd.

Figur 94

68

SYLINDRER

Dersom tetningsringen er elastisk nok, kan vi montere den slik figuren viser. Pass på at stemplet ikke har skarpe kanter.

Når stemplet skal føres inn i sylinderrøret, må tetningsleppa stukes sammen forsiktig med et verktøy uten skarpe kanter.

Montering av stempelstangtetninger Dersom en tetning skal monteres i et eget spor der det ikke er et lokk som kan demonteres, kan det være nødvendig med spesial­ verktøy. Dersom tetningsringen er elastisk nok, kan den monteres med det verktøyet som er vist på figur 96. Er stempelstangdiameteren stor, kan den også bøyes med fingrene.

Figur 96

69

Hy draulikkol j er Når du har arbeidet med dette kapitlet, skal du kunne - beskrive de egenskapene som er spesielt viktige for olje som skal brukes i hydraulikkanlegg - gi eksempler på viskositetsbetegnelser - gi eksempler på kvalitetsbetegnelser - drøfte hvordan forandring i oljetemperaturen påvirker funksjonen til hydraulikkanlegget

I hydrauliske anlegg er det væsker som transporterer energien fra pumpa og til den komponenten som skal utføre det nyttige arbeidet. Hydraulikkvæsken har disse oppgavene:

Castro!

• • • •

Universa! hydraulikolie frå Tå twJårvimw ■■ ■■■&?' C

Den Den Den Den

skal skal skal skal

transportere energi. smøre alle komponenter for å redusere slitasje. transportere bort forurensninger. avlede varme fra komponentene i systemet.

I dag blir det mest brukt mineralolje som hydraulikkvæske. Den store ulempen med mineralolje er at den er lett brennbar og miljøforurensende. Det er derfor utviklet brannresistente hydraulikkvæsker basert på vann og olje, vann og glykol eller vannfrie, syntetiske væsker (se side 75). På maskiner og utstyr som blir brukt i miljøer der lekkasjer kan føre til miljøødeleggelser, kan en bruke vegetabilsk olje (se side 74).

For at det hydrauliske anlegget skal fungere tilfredsstillende, må vi velge en væske som tilfredsstiller disse kravene:

Tekniske data: BIOTEC HVX er en ISO- 32, som overgår HLP- og HV-normene.

Viskositeter: Viskositet ved -20'0 Viskositet ved 40'C Viskositet ved 100 C Viskositetsindeks

1050cP 36.8 cSt 8.2 cSt >200

DIN DIN DIN DIN

51377 51562 51562 ISO 2909

270 C 0.921 30/0 40/38/2(20) 12 =

y = M ■ 63 A//

M - motorens dreiemoment målt i Nm V = fortrengningsvolum målt i cm3/r Ap = trykkforskjellen mellom motorens innløp og utløp målt i bar 63 er en konstant som gjør at målenhetene stemmer

82

BEREGNINGER OG DIMENSJONERING

Eksempel Regn ut hvor stort dreiemoment en motor utvikler når den har et fortrengningsvolum på 18 cm3/r og får tilført olje med et trykk på 170 bar, og når trykket i returrøret er 5 bar. Vi tar ikke hensyn til motorens virkningsgrad. M =

(170-5) ■ IX cnf/r 63

47 Nm

Øvingsoppgave Regn ut hvor stort oljetrykk den samme motoren må fa tilført dersom den skal utvikle et dreiemoment på 65 Nm.

Hydraulisk effekt En pumpe som leverer olje under trykk, avgir hydraulisk effekt. Når olje under trykk strømmer i en krets, transporterer oljen effekt rundt i kretsen. En hydraulisk sylinder eller motor som tar imot olje under trykk, far tilført hydraulisk effekt.

Effekt - volumstrøm - oljetrykk Skal du regne ut effekt, volumstrøm eller oljetrykk i en hydrau­ lisk komponent, bruker du en av disse formlene:

P - ZNV 600

P =

P • 600

V=

P ■ 600 P

P = effekt målt i kW p = oljetrykk målt i bar q = volumstrøm målt i dm /min 600 er en konstant som gjør at målenhetene passer sammen i formlene

83

BEREGNINGER OG DIMENSJONERING

Eksempel Vi skal regne ut hvor stor hydraulisk effekt som blir transportert i en krets når volumstrømmen er 24 dm3/min og trykket er 210 bar. 210 bar • 24 dm /min 600

Figur 112

Øvingsoppgave Regn ut hvor stor volumstrømmen er dersom en pumpe avgir 74 kW og trykket i oljen er 165 bar.

Virkningsgrad I en pumpe er den hydrauliske effekten som blir avgitt, mindre enn den mekaniske effekten som blir tilført. Dette effekttapet blir omsatt til varme i pumpa.

I en hydraulisk sylinder eller en hydraulisk motor har vi ogsa effekttap.

Tilført effekt - virkningsgrad - avgitt effekt Forholdet mellom avgitt effekt og tilført effekt blir kalt virknings­ graden. Den kan vi regne ut dersom vi kjenner den tilførte og den avgitte effekten. ^av

11

=

”

p

p

= -V12

rtilf

p Pavg Ptj]f Figur 113

= virkningsgrad (ubenevnt) = avgitt effekt i kW = tilført effekt i kW

p^ = 'Wn

84

BEREGNINGER OG DIMENSJONERING

Eksempel Vi skal regne ut virkningsgraden i en pumpe som blir drevet av en elektrisk motor med en effekt på 2,6 kW. Effekten i oljestrøm­ men ut fra pumpa er 2,1 kW.

Ptllf = 2,6 kW

Figur 114

Øvingsoppgaver 1 En pumpe har virkningsgraden 0,85, og den skal avgi 12 kW hydraulisk effekt. Regn ut hvor stor effekt den elektriske drivmotoren må ha.

2 Figur 115 viser en krets med hydraulisk motor. Oljestrømmen fra pumpa er 48 dm3/min, systemtrykket er 190 bar, motoren utvikler et dreiemoment på 68 Nm, virkningsgraden til pumpa er 0,80, og virkningsgraden til motoren er 0,85. a) Regn ut hvor stort fortrengningsvolum denne hydraulikkmotoren må ha. b)Regn ut hvor stort turtall hydraulikkmotoren går med. c) Regn ut hvor stor effekt hydraulikkmotoren må få tilført. d)Regn ut hvor stor effekt hydraulikkmotoren avgir. e) Pumpa blir drevet av en elektrisk motor. Regn ut hvor stor effekt denne motoren må ha.

Figur 115

Effekttap i hydrauliske kretser Når en oljestrøm møter motstand i form av en innsnevring, får vi et trykkfall i oljen. Det fører til et effekttap i oljestrømmen, og det blir omdannet til varme. Når det lekker olje fra ett trykknivå til et lavere trykknivå, for eksempel når en trykkbegrensningsventil åpner og slipper fram olje til tanken, får vi et effekttap som blir omdannet til varme.

Effekt - trykkfall - volumstrøm Skal du regne ut tapt effekt, trykkfall eller volumstrøm i en inn­ snevring, bruker du en av disse formlene (figur 116): _ A/? ■ q 600

.

P ■ 600 A/; = ------