FESTO Hidraulika HUN

1

HIDRAULIKA

BZIS TP 501 tanknyv

2

Ksztette: Raptis Dimitrios 2001 Lektorlta: Nyisztor Jnos Engedlyezte: Lakatos Aladr A jegyzet az eredeti Nmet jegyzet Alapjn kszlt

3

A rsz Tartalomjegyzk: Gyakorlati alkalmazsok Old. 1. A hidraulikus berendezs feladatai 5 1.1 Teleptett hidraulika 5 1.2 Mobil hidraulika 6 1.3.A hidraulika sszehasonltsa 7 2. Szimblumok s rajzjelek 8 2.1.Szivattyk s motorok 8 2.2.tszelepek 9 2.3.A mkdtets fajti 10 2.4.Nyomsirnytk 11 2.5.ramirnyt szelepek 12 2.6.Zrelemek 13 2.7.Munkahengerek 13 2.8.Energia tvitel s elkszts 15 2.9.Mrmszerek 15 2.10.Kszlkkombincik 15 3. A hidraulikus berendezs felptse s a kapcsolsi rajz 16 3.1.Vezrl rsz 17 3.2.Energiaellt rsz 18 3.3.Kapcsolsi rajz 18 4. A berendezs tpelltsa 21 4.1.A feladat megoldshoz szksges ismeretek 21 4.2.Hajltgp 21 4.3.Grgs plya 23 5. Mozgsok 25 5.1.Emelasztal 25 5.2.Fedeles tartly 26 5.3.Festkszrt kemence 29 6. A sebessg befolysolsa 31 6.1.Befog szerkezet 31 6.2.Hidraulikus billen plat 33 6.3.Esztergagp 35 6.4.Kszrgp 37 7. A nyoms befolysolsa 41 7.1 Frgp 41 B rsz 1. A hidraulika fizikai alapjai 44 1.1.Nyoms 44 1.2.Nyomsterjeds 45 1.3.Ertttel 45 1.4.ttttel 46 1.5.Nyomstttel 46 1.6.Trfogatram 47 1.7.Nyomsmrs 48 1.8.A hmrsklet mrse 48 1.9.A trfogatram mrse 48 1.10.ramlsfajtk 49 1.11.Srlds, hfejlds, nyomsess 49 1.12.Energia s teljestmny 51 1.13.Kavtci 55 1.14.Fojtsi helyek 56 2. Munkafolyadk 58 2.1.A munkafolyadk feladatai 58 2.2.A munkafolyadk fajti 58 2.3.Tulajdonsgok s kvetelmnyek 59 2.4.Viszkozts 59 3. A berendezs brzolsa 61

4

3.1.Elrendezsi rajz 61 3.2.Kapcsolsi rajz 61 3.3.A kszlk mszaki adatai 62 3.4.Mkdsi diagramm 62 3.5.Mkdsi vzlat 63 4. Az energiaellt rsz rszegysgei 64 4.1.Hajtmotor 64 4.2.Szivatty 64 4.3.Tengelykapcsol 68 4.4.Tartly 69 4.5.Szr 70 4.6.Ht 74 4.7.Fts 75 5. Szelepek 76 5.1.Nvlegees rtk 76 5.2.ptsi md 77 5.3.lkes szelepek 77 5.4.Tolattyelv 78 5.5.Tolattytlfeds 79 6. Nyomsirnyt szelepek 81 6.1.Nyomshatrol szelepek (DBV) 81 6.2.Nyomscskkent szelepek (DRV) 85 7. tszelepek 89 7.1.2/2-es tszelep 90 7.2.3/2-es tszelep 92 7.3.4/2-es tszelep 93 7.4.4/3-as tszelep 95 8. Zrszelepek 96 8.1.Visszacsap szelep 96 8.2.Vezrelt visszacsapszelep 98 8.3. Vezrelt ketts visszacsap szelep 100 9. ramlsirnyt szelepek 101 9.1.Fojt s blendeszelepek 101 9.2.Fojt-visszacsap szelep 103 9.3.ramllandst szelep 104 10. Hidraulikus munkahengerek 104 10.1.Egyszeres mkds munkahenger 107 10..Ketts mkds munkahenger 109 10.3.Lketvgi csillapts 111 10.4.Tmtsek 111 10.5.Felerstsi mdok 112 10.6.Lgtelents 113 10.7.Jellemz adatok 113 10.8.Kihajts 113 11. Hidromotorok 115 12. Tartozkok 116 12.1.Tmlk 117 12.2.Csvezetkek 120 12.3.Alaplapok 122 12.4.Lgtelent szelepek 123 12.5.Nyomsmr mszer 124 12.6.Nyomsrzkel szenzorok 125 12.7.tfolysmr mszer 125 13. Fggelk 127

5

A rsz Gyakorlati alkalmazsok 1. fejezet A hidraulikus berendezs feladatai A hidraulikus berendezseket a modern termelsi s gyrtsi eljrsokban alkalmazzk. Hidraulikn rtjk a munkafolyadkok ltal ltrehozott erket s mozgsokat. Az energiatvitel kzege folyadk. Ezen knyv clja, hogy n tbbet tudjon a hidraulikrl s annak alkalmazsi terleteirl. Az utols ponttal kezdjk, mgpedig a hidraulika alkalmazsi terleteinek sszefoglalsval. A modern automatizlsban a hidraulika rtkt az alkalmazsnak sokflesge mutatja. Alapveten teleptett hidraulikus berendezseket mozg hidraulikus berendezseket klnbztetnk meg. A mozg hidraulika pl. kerekeken vagy lnctalpakon mozog, ellenttben a teleptett hidraulikval, mely mereven helyhezkttt. A mozg hidraulika jellemz ismertetje, hogy a szelepek gyakran kzvetlenl kzi mkdtetsek, Ellenttben a teleptett hidraulikval, ahol tlnyoman elektromgneses szelepeket alkalmaznak. Tovbbi alkalmazsi terletek? a hajzs, a bnyszat s a replgptechnika. A replgphidraulika klnleges helyzet, mert ott igen nagy jelentsgek a biztonsgi elrsok. A hidraulikus berendezsek feladatai kzl nhny tipikust mutatunk be a kvetkez oldalakon. 1.1 Teleptett hidraulika A teleptett hidraulikus berendezsek jellemz alkalmazsi terletei: klnfle gyrt- s szerelgpek szlltplyk emel- s szllt eszkzk prsek frccsntgpek hengersorok felvonk Tipikus alkalmazsi terlet a szerszmgyrts. A modern CNC-vezrls szerszmgpeknl a szerszmok s a munkadarabok befossa hidraulikus elemekkel trtnik. Az eltols s az orshajts szintn hidraulikus kivitel leehet.

6

Eszterga

1.2 Mobil hidraulika A mobil hidraulikus berendezsek jellemz alkalmazsi terletei: ptgpek nrt gpjrmvek, markolk, rakodgpek emel- s szllteszkzk mezgazdasgi gpek Az ptiparban a hidrauliknak igen sokfle alkalmazst talljuk meg. Egy kotrgpnl a mozgsokon (emels, megfogs, sllyeszts) tl a helyvltoztats meghajtsa is lehet hidraulikus. Az egyenes vonal munkavgz mozgsokat lineris hajtsokkal (hengerek), a forgmozgsokat rotcis hajtsokkal (motorok, lenghajtsok) hozzk ltre. Mobil-hidraulika

7

1.3 A hidraulika sszehasonltsa A hidraulika mellett lteznek ms technikk is, amelyek segtsgvel a vezrlstechnikban erk, mozgsok s jelek hozhatk ltre. Mechanika Elektrotechnika, elektronika Pneumatika Figyelembe kell venni, hogy a felsorolt technikk melyik alkalmazsi terleten nyjtanak elnyt. Ennek megvilgtsra a kvetkez oldalon egy tblzatot kzlnk, amelyben az elektrotechnika, pneumatika, hidraulika tipikus jellemzit hasonltjuk ssze. A tblzatbl kivehetk a hidraulika jelents elnyei: kismret elemek alkalmazsval nagy erk tvitele, azaz a teljestmnysrsg nagy megbzhat pozicionls induls a legnagyobb terhelssel nyugalmi helyzetbl azonos, terhelsfggetlen mozgs, mivel a folyadkok alig sszenyomhatk s a

sebessgek egyszeren llthatk lgy mkds s tkapcsols j vezrelhetsg s szablyozhatsg kedvez helvezets Az sszehasonltsbl a hidraulika htrnyai: a kifolyt olaj szennyezi a krnyezetet (tzveszly, balesetveszly) szennyezdsre rzkeny a nagy nyomsokbl add veszly (ers folyadksugr trskor) hmrskletfggs (viszkozitsvltozs) kedveztlen hatsfok sszehasonlt tblzat Elektrotechnika Hidraulika Pneumatika Szivrgsok szennyezs az energiavesztesgen

kvl nincs htrnya Krnyezeti hatsok robbansveszly

bizonyos terleten hmrsklet-rzketlensg

hmrsklet-ingadozsokra rzkenytzveszly szivrgsoknl

robbansbiztos hmrsklet-rzkeny

Energia trolhatsga nehz, csak kis mennyisgben (elem, akku)

korltozott, gzok segtsgvel

knny

Energiaszllts korltlan, energiavesztesggel

100 m-ig ramlsi sebessg v = 2-6 m/secjelsebessg 1000 m/secig

100 m-ig ramlsi sebessg v = 20-40 m/sec, jelsebessg 20-40 m/sec-ig

Sebessg v = 0,5 m/s v = 1,5 m/s csekly magas igen magas Energiaellts kltsgei

0,25 : 1 : 2,5 Lineris mozgs nehz s drga

kis erk a sebessg szablyozsa csak nagy

egyszer igen nagy erk munkahengerekkel a sebessg jl

egyszer munkahengerekkel korltozott erk a sebessg ersen

8

rfordtssal szablyozhat terhelsfgg Forgmozgs egyszer,

nagy teljestmny leheegyszer, nagy forgatnyomatk alacsony fordulatszm

egyszer, csak kis teljestmny,nagy fordulatszm

Pozcionlsi pontossg 1 m-nl is jobb a rfordtsoknak megfelelen 1 megvalsthat

terhelsvltozs nlk1/10 mm

rtkmegtarts mechanikus kzbens tagokkal igen j

j, mivel az olaj csaknem sszenyomhatatlan, ezenkvl a nyomsszint jval magasabb, mint a pneumatikban

rossz, a leveg sszenyomhat

Erk nem terhelhet tl, a rkapcsolt mechanikutagok miatt rossz hatsfok, igen nagy erk realizlhatk

tlterhelsbiztos, 600 bar-ig lehetsges a rendszernyoms, s igen nagy erk hozhatk ltre F

9

lland munkatrfogat hidromotorok s szivattyk

Gzok Folyadkok Hidraulika szivattyk lland munkatrfogattal

- egyirny szllts

- ktirny szllts Hidromotorok lland munkatrfogattal

- egy forgsirny

- kt forgsirny

2.2 tszelepek Az tszelepeket egyms utn rajzolt ngyzetekkel jellik.

A ngyzetek szma megadja a szelep lehetsges mkdsi helyzeteinek szmt. A ngyzetekbe rajzolt nyilak az tfolysi irnyt jellik. A vonalak azt adjk meg, hogy a klnbz mkdsi helyzetekben a csatornk hogyan vannak egymssal sszektve.

A csatlakozsok jellsre kt lehetsg van. Vagy P, T, A, B s L betkkel, vagy 1, 2, 3, 4 . szmokkal. A jellsek mindig a szelep alaphelyzetre vonatkoznak. Ha nincs ilyen, akkor a jellsek arra a mkdsi helyzetre vonatkoznak, amit a szelep a berendezs alaphelyzetben vesz fel. Az alaphelyzet az a mkdsi helyzet, amelyet a szelep a mkdtet er megsznse utn felvesz. Az tszelepek jellsnl elszr mindig a csatornk szmt (utak), utna a mkdsi helyzetek (llsok) szmt adjk meg. Az tszelepeknek legalbb kt llsa (mkdsi helyzete) s legalbb kt csatlakozsa van. Ebben az esetben 2/2 tszeleprl beszlnk (kett per kettes tszelep). Az tszelepeket s jellsket az albbi bra mutatja.

10

tszelepek A csatlakozsok szma a szmllban A mkdsi helyzetek szma a nevezben vagy

A csatlakozsok jellse A nyomg P nyomgi csatlakozs B tartly T visszafolygi csatlakozs C fogyaszt A fogyasztcsatlakozs D fogyaszt B fogyasztcsatlakozs L rsolaj L rsolaj

2/2-tszelep

3/2-tszelep

4/2-tszelep

4/3-tszelep 2.3 A mkdtets fajti Az tszelep helyzete klnbz mkdtetsi mdokkal vltoztathat meg. A szelep szimblumt a mkdtets jellse egszti ki. Az brn bemutatott mkdtetsi fajtk kzl tbbnl, mint pl. nyomgomb, lbpedl, nyomgrg, kar, a szelep visszalltshoz rug szksges. Karos mkdtets szelep ltezhet reteszel berendezssel, ekkor a visszallts ismtelt karmozgatssal trtnik. Az brn brzolt mkdtetsi mdok ezen tanfolyam tmihoz tartoznak, a lehetsges tbbi mkdtetsi forma az ISO 1219 szabvnyban tallhat. Kzi mkdtets

- ltalnos jells rug-visszalltssal s rsolajcsatlakozssal

- nyomgomb s rug-visszallts

- kzikar

- kzikar rgztssel

- lbpedl rug-visszalltssal

11

Mechanikus mkdtets

- nyomcsappal vagy gombbal

rugval

- grgs karral

ltalnos jells

* a mkdtets mdjnak megadsa, ha annak nincs szabvnyos jellse

2.4 Nyomsirnytk A nyomsirnytkat egy ngyzettel brzoljk. Nyl mutatja az tfolys irnyt. A szelep csatlakoznylsait P-vel (nyomg) s T-vel (tartlyg) vagy A-val s B-vel (munkavezetkek) jellik. A ngyzetben lev nyl megmutatja, hogy a szelep a nyugalmi helyzetben zrva vagy nyitva van-e. Nyomsirnyt szelepek

vagy vagy

nyitva tfolys zrva P-tl A fel, T zrt

Megklnbztetnk rgztetten belltott s llthat nyomsirnyt szelepeket. Az utbbiakat a rugra ferdn rajzolt nyl jelli. Nyomsirnyt szelepek

rgztetten belltott llthat

A nyomsirnyt szelepeket felosztjuk nyomshatrolkra s nyomscskkentkre.:

12

Nyomsirnyt szelepek

Nyomsirnyt szelepek

Nyomshatrol Nyomscskkent Nyomshatrol szelep A nyomshatrolnl, amelyik alaphelyzetben zrt, a bemenetben a vezrlnyoms lekrdezsre kerl. Ez a nyoms hat a bemenetrl indul vezrlvezetken keresztl a tolatty felletre, a tolattyt rug feszti a vezrlnyomssal szemben. Amikor a nyomsbl s a hatsos tolattyfelletbl ered er legyzi a rugert, a szelep nyit. Ezen elv alapjn llthat be a nyomshatrol nyitsi nyomsa. Nyomscskkent szelep Az alaphelyzetben nyitott nyomscskkentnl a kimenetnl kerl lekrdezsre a vezrlnyoms. Ez a nyoms hat a szelepben a vezrlvezetken keresztl a tolatty felletre, s ltrehoz egy ert. A ltrehozott er ellenttes irny a rugervel. A szelep zrni kezd, ha a kimen nyoms nagyobb, mint a ruger. A zrsi folyamat nyomsesst hoz ltre a szelep be- s kimenete kztt (fojt hats). Ha a kimeneti nyoms elr egy meghatrozott rtket, a szelep teljesen zr. A szelep bemenetn megjelenik a rendszer maximlis nyomsa, a kimenetn pedig a reduklt nyoms. A nyomscskkent szelepet teht a nyomshatrolnl fennll nyomsrtknl kisebb rtkre lehet csak belltani. 2.5 ramirnyt szelepek Az ramirnyt szelepeknl megklnbztetnk viszkozitsfggetlen s viszkozitsfgg fojtkat. A viszkozitsfggetlen fojtkat blendeknt jellik. A fojtk ellenllst okoznak a hidraulikus rendszerben. A 2-ut ramllandst szelep egy llt fojtelembl s egy nyomsklnbsg llandst szelepbl ll, melyet nyomsmrlegnek is neveznk. A szelep jele egy tglalap, melyben megtallhat a vltoztathat fojt s a nyomsmrlegre utal nyl. A ferde nyl utal az llts lehetsgre. A 2-ut ramllandst szelepnek rszletes jellse van. Fojt Blende

lland

llthat

lland

llthat

13

2-ut ram llandst szelep viszkozits fgg

2-ut ram llandst szelep viszkozits fggetlen

llthat

llthat

2.6 Zrelemek A visszacsap szelepek jele egy goly, amely az lkhez tmren zr. Az lk jele nyitott hromszg. A hromszg cscsa nem az tfolysi irnyba, hanem a zr irnyba mutat. A vezrelt visszacsap szelepek jele egy ngyzet, belerajzolva a visszacsap szelep jele. A nyithatsgot a vezrlcsatlakozs fejezi ki, ennek jele a szaggatott vonal. A vezrlcsatlakozs betjele az X. Az elzr elemek jele kt egymssal szembeirnyul hromszg. Az elzr elemeknl kzikarral tetszleges kzbens helyzet hozhat ltre. Teht olyan llthat szelepekrl van sz, amelyeknek tetszlegesen sok llsuk van. Emiatt az elzr szelepeket fojtknt is alkalmazhatjuk. Visszacsap szelep

rugterhels rugterhels nlkl Elzr elem Vezrelt visszacsap szelep

2.7 Munkahengerek A munkahengerek lehetnek egyszeres vagy ketts mkdsek Egyszeres mkds henger Az egyszeres mkds hengernek egy csatlakoznylsa van, azaz csak az egyik munkatrre hathat a folyadk nyomsa. A visszafutst ezeknl a hengereknl vagy kls er ezt a rajzon nyitott fedl jelli vagy rug hozza ltre. A rugt a rajzjelbe belerajzoljk.

14

Egyszeres mkds henger

Egyszeres mkds henger, visszatrs kls ervel

Egyszeres mkds henger, rug-visszatrtssel

Egyszeres mkds teleszkpos henger Ketts mkds henger A ketts mkds hengereknek kt csatlakoznylsa van. Ezeken keresztl trtnik a hengertr elrasztsa a nyomfolyadkkal. A ketts mkds henger egyoldali dugattyrddal azt jelenti, hogy a dugattyfellet nagyobb, mint a dugatty gyrfellete. Ktoldali dugattyrudas (tmen dugattyrd) hengereknl a felletek egyforma nagyok. A differencilhengereket a dugattyrdra rajzolt kt vonallal klnbztetjk meg. A felletviszony szoksosan 2:1. A ketts mkds teleszkpos hengereket hasonlan jelljk, mint az egyszeres mkdseket, az egymsba helyezett dugattykkal. A vghelyzet fkezs ketts mkds hengereket a henger jelbe rajzolt kis tglalap jelli.

Egyoldali dugattyrudas

Ktoldali dugattyrd kivezets

Differencilhenger

Teleszkpos henger

Egyoldali vghelyzet fkezssel

Ktoldali vghelyzet fkezssel

Ktoldali llthat vghelyzet fkezssel

Kettsmkds henger

15

2.8 Energia tvitel s elkszts A kapcsolsi rajzokon az energitvitel s a folyadkelkszts brzolsra az albbi jeleket alkalmazzk: Energiatvitel s elkszts

-Nyomsforrs, hidraulikus -Egymst keresztez

vezetk

-Elektromos motor -Lgtelents

-Hergp -Gyorscsatlakoz, mechanikus

nyitssal -Nyom-, munka- visszafoly vezetk

-Vezrlvezetk, rsolaj -Tartly

-Hajlkony vezetk -Szr

-Vezetk sszekts -Ht

-Fts

2.9 Mrmszerek A mrmszerek jellse a kapcsolsi rajzokon: Mrmszerek

- Nyomsmr

- Hmrskletmr

- ramlsmr

- Szintjelz 2.10 Kszlkkombincik Ha egy hzban tbb kszlk helyezkedik el, akkor az egysgek jelt pont-vonallal keretezzk be, a kereten kvlre nylnak a csatlakozs vonalai.

16

Kszlkkombincik

Hidraulikus tpegysg Ketts vezrelt visszacsap szelep

3. fejezet A hidraulikus berendezs felptse s a kapcsolsi rajz A hidraulikus berendezseket az albbiak szerint lehet csoportostani: vezrl rsz teljestmnyrsz A vezrl rsz nem trgya ennek a ktetnek. Ezt a rszt az elektrohidraulika tanknyvei (TP 601, TP 602) trgyaljk rszletesen. Egy hidraulikus berendezs sematikus felptse

Vezrl rsz Hidraulikus teljestmny

Jelbevitel

Jelfeldolgo-

zs

Meghajtrsz Energiavezrl

rsz

Energiaellt rsz

Energiatalakts

Munkakzeg elkszts

Vezrlenergia ellts

17

3.1 Vezrl rsz A vezrl rsz alkotelemei a jelbevitel (szenzor technika) s a jelfeldolgozs (processzor technika). A jelbevitel trtnhet: manulis ton mechanikus ton rintsmentes ton egyb mdon trtnhet. A feldolgozs lehetsgei: ember elektrotechnika elektronika pneumatika mechanika hidraulika Mint mr emltettk, ebben a ktetben a vezrls terletvel nem foglalkozunk mlyebben, mivel a hidraulika ltalunk trgyalt rszterletn a vezrls funkcijt az ember veszi t. Ott csak a jelbevitel rdekel bennnket, ezt egy szemly vgzi egy kar, egy kapcsol, egy pedl, stb. mkdtetsvel (az "Ember-GP" kapcsoldsi pontja). Hidraulikus berendezs-felpts

Vezrl rsz Hidraulikus teljestmny

Vgrehajt rsz Energiavezrl rsz Energiaellt rsz

Jelbevitel Jelfeldolgozs

Vezrlenergia ellts

18

3.2 Energiaellt rsz A hidraulikus berendezs teljestmnyrsze feloszthat energiaellt rszre, energiavezrl rszre s vgrehajt rszre (aktorok). Az energiaellt rsz rszterletei az energiatalakts s a munkakzeg (munkafolyadk) elksztse. Az energiatalakts villamos energia talaktsa mechanikai energiv, majd hidraulikus energiv. Ennek eszkzei: villamos motor belsgs motor tengelykapcsol szivatty nyomsjelz vdberendezs A munkakzeg elkszts eszkzei: szr ht fts hmr nyomsmr munkafolyadk tartly szintjelz Az egyes elemek rszletes lersa a B rszben tallhat. A vgrehajtrsz ignyelte energit a vezrlsi feladatnak megfelelen az energiavezrl rsz biztostja. A feladatot ellt elemek: tszelepek ramlsirnyt szelepek nyomsirnyt szelepek zrszelepek A hidraulikus berendezs vgrehajtrsze az a terlet, ahol egy gp vagy gyrtberendezs munkavgz mozgsai trtnnek. A munkafolyadk tartalmazza azt az energit, amely ltrehozza a mozgsokat vagy erket (pl. szortsi folyamat). Ennek eszkzei: munkahengerek motorok Ezeket is a B fejezet trgyalja rszletesen. 3.3 Kapcsolsi rajz A kapcsolsi rajz a hidraulikus berendezs felptst tkrzi. Szimblumok, rajzjelek segtsgvel megmutatja, hogy az egyes elemek miknt vannak egymssal sszektve. A

19

kapcsolsi rajz ttekinthetsge rdekben az elemek trbeli elhelyezkedst ez a rajz nem veszi figyelembe. Az elhelyezkedst a kln elhelyezsi rajz mutatja. A kapcsolsi rajzokon a berendezs elemei az energiaramlsi irnynak megfelelen, az albbiak szerint helyezkednek el: alul: energiaellt rsz (minden elem, vagy az energiaforrs rajzjele) kzpen: energiavezrl rsz lent: vgrehajtrsz Az tszelepeket lehetleg vzszintesen, a vezetkeket egyenesen s keresztezsmentesen rajzoljk. gyeljnk arra, hogy a rajzokon minden elem a sajt alaphelyzetnek megfelelen legyen brzolva. Megjegyzs: az elemek alaphelyzett a VDI irnyelvek 3260 definilja. A berendezs nyugalmi helyzete

A berendezs energiamentes. Az elemek llapott vagy valamilyen knyszer vagy a gyrtk adatai hatrozzk meg.

Az elemek nyugalmi helyzete Ez az az eset, amelyiknl a mozg rszek a nem mkdtetett llapotnak megfelelen egy meghatrozott helyzetet vesznek fel.

Alaphelyzet Az energia rkapcsolva; az elemek felveszik a rgztett llapotukat.

Kiindulsi helyzet Az elemek a munkafolyamat megkezdshez szksges llapotban vannak. Ez a helyzet az indulsi felttelekkel rhet el.

Indulsi felttelek Tartalmazzk azokat a lpseket, amelyek ahhoz szksgesek, hogy a nyugalmi helyzetbl a kiindulsi helyzetbe kerljnk.

Tbbelemes, terjedelmes vezrls esetn vezrllncokra oszthatjuk fel a vezrlst, ahol is minden egyes munkavgz elem alkothat egy lncot. Ezek a lncok lehetleg a mozgssorrendnek megfelelen kerljenek egyms mell. Egy munkavgz elem s a hozztartoz energiavezrl rsz alkot egy vezrllncot. Komplex vezrlsek tbb vezrllncbl llnak. A kapcsolsi rajzon ezek egyms mellett vannak s egy szm jelli ket. Vezrllnc

20

Az energiaellt rsz egy vezrllnchoz sem rendelhet, mert ez tbb vezrllncot lt el. Ezrt mindig a nulla szmot kapja. A vezrllncok az egy, kett, hrom, stb. egyms utni szmokat kapjk. A vezrllnc minden eleme kap egy szmot, amely szm kt rszbl tevdik ssze, a vezrllnc szmbl s egy msik jellszmbl. Jells szmokkal Jells szmokkal A szmokkal val jellsnek klnbz mdozatai lehetnek. Kt rendszert alkalmazhatnak: Folyamatosan nvekv szmozs: kompliklt vezrlseknl ajnlatos alkalmazni, fleg

akkor, ha a msodik lehetsg ugyanazon szm tbbszrs kiosztsa miatt nem jhet szmtsba.

A jells kt rszbl tevdik ssze: a csoport szmbl s a csoporton bell egy folyamatosan nvekv szmbl. Pl. 4.12 azt jelenti: 4 csoport, elemszm: 12.

Csoportbeoszts 0 csoport: az energiaellts sszes eleme 1., 2.,, 3., csoport: az egyes vezrllncok jellse (ltalban hengerenknt kln

csoportszm Rendszer a beszmozsra .0: munkavgz elem, pl. 1.0, 2.0 .1: mkdtet tag pl. 1.1, 2.1 .2, .4: (pros szmok) az sszes olyan elem, amely a munkavgz elem

kimeneti lkett befolysolja, pl. 1.2, 2.4. .3, .5: (pratlan szmok) az sszes elem, amely a visszameneti

lketben jtszik szerepet, pl. 1.3, 2.3 .01, .02: elemek a mkdtet tag s a munkavgz elem kztt, pl.

fojtszelep pl. 1.01, 1.02. Ez a jellsi rendszer figyelembe veszi a hatsirnyt, s az elnye az, hogy a karbantart

szemly az elem szmrl azonnal felismerheti a jel hatst. A DIN 24 347 szabvny kapcsolsi rajz mintkat kzl, s lerja, hogyan trtnjen a kszlkek s a vezetkek jellse. A szabvnyban nincs elrva, hogy milyen rendszere legyen az elemek s a mkdtetk szmozsnak. Ebben a szabvnyban a plda fggelkeknt megjelenik egy anyagjegyzk lista mintja is.

Pldul zavar keletkezik a 2.0 hengernl. Biztosak lehetnk abban, hogy a zavar okt a 2. csoportban, s azoknl az elemeknl kell keresni, amelyek els jellszma 2. A meghajtrsz elemeit ptllagosan betkkel is lehet mg jellni. A hengerek pldul a Z vagy HZ (Z1, Z2, Z3,....) jelet kapjk, vagy A, B, C .... betket, a hidromotorok a HM vagy M bett. A hidraulikus kapcsolsi rajzban kiegsztsknt adatok is llhatnak a szivattyrl, a nyomsszeleprl, a nyomsmrrl, a hengerekrl, a hidromotorokrl, a csvekrl s a tmlkrl. A kapcsolsi rajzrl s a rajta szerepl adatokrl rszletes felvilgostst nyjt a DIN 24 347 szabvny.

21

4. fejezet A berendezs tpelltsa 4.1 Tpegysg, szivatty A hidraulikus berendezsekben a munkafolyadk a szivattybl jut a vezetkbe. Ha a folyadk ellenlls nlkl halad, nem jn ltre nyoms. Az ered nyoms kicsi, ha az ellenlls kicsi. Egy hidraulikaszivattyt alapveten kt mennyisg jellemez: a szlltott folyadk trfogatrama (Q) s az elrhet zemi nyoms (p). A kt mennyisg fgg egymstl. A szivatty jelleggrbje (Q-p fggvny) adja meg a kt mennyisg viszonyt. A jelleggrbbl kiolvashat, hogy nvekv nyomsnl az effektv (tnyleges) szlltsi mennyisg cskken. A jelleggrbe esse utal a szivatty rsvesztesgre. A jelleggrbe segtsgvel kvetkeztetni lehet a trfogati hatsfokra s gy a szivatty llapotra is. A jelleggrbe mostani felvtelnl nem vesszk figyelembe a villamos motor jelleggrbjt. A motor jelleggrbje a szivatty jelleggrbjben mrsi hibaknt jelenik meg s nem vesszk figyelembe. A pontos trfogati hatsfok meghatrozsa csak a motor fordulatszmnak beszmtsval lehetsges. 4.2 Hajltgp 1. gyakorlat: (kzvetlen vezrls nyomshatrol szelep) Egy hajlt berendezssel acllemezeket hajltanak (ld. bra). A hajtformt hidraulikus henger mozgatja. Miutn a hajlt berendezs az zemben jl bevlt, ezutn ersebb acllemezekre is alkalmazni szeretnk. Az ersebb lemezek hajltshoz 45 bar (4,5 MPa) nyoms szksges, az eddigi 30 barral (3 MPa) szemben. A nyomshatrol szelep (DBV) 50 barra (5 MPa) van belltva. A gyrt adatai alapjn az alkalmazott szivatty alapveten alkalmas a nagyobb zemi nyomsra. A prbazem sorn megllaptottk, hogy a hajltsi eljrs megengedhetetlenl lass. A lasssg okozjaknt a vezetkek, a szivatty s az tszelep rsvesztesgeit ebben az esetben kizrhatjuk. Biztonsgi okokbl a rendszerbe ptettek egy kzvetlen vezrls nyomshatrol szelepet. A szelep Q-p jelleggrbjt (folyadkram nyoms) ismerjk. Megllapthatjuk, hogy a hajltsi sebessg cskkense a nyomshatrol szeleppel van sszefggsben.

22

Elhelyezsi rajz

Minden hidraulikus berendezst biztostanak a megengedett legnagyobb nyomsra. Erre alkalmasak a biztonsgi szelepek, amelyeket a kvnt nyomsra lltanak be. Biztonsgi szelepknt nyomshatrol szelepet alkalmaznak. Nyugalmi helyzetben a nyomshatrol szelep zrt. Akkor kezd nyitni, ha a berendezs nyomsa elri a nyitsi nyomsrtket (megszlalsi rtk). A nyoms tovbbi nvekedsvel a trfogatram megosztsa jn ltre. Ez azt jelenti, hogy csak a trfogatram egy rsze ll a berendezs rendelkezsre, a msik rsz a nyomshatroln keresztl a tartlyba folyik. A nyoms addig nhet, mg elri a belltott rtket (max. nyoms), s ekkor az egsz trfogatram a nyomshatroln keresztl a tartlyba folyik. A klnbz nyomsoknl a nyomshatroln tfoly trfogatramot megmrve megrajzolhatjuk a nyomshatrol jelleggrbjt. A jelleggrbe alapjn a nyomshatrol nyitsi nyomsa, valamint a minden egyes nyomsrtkhez tartoz trfogatram megoszts megadhat. A nyomshatrol nyitsi viszonya a ruger karakterisztiktl s a nyitsi keresztmetszetre hat ramlsi erktl fgg. A zr elem felemelkedsnek nvekedsvel a ruger is n, a rendszerben a nyomsnvekeds addig folytatdhat, amg az egsz trfogatram a szelepen keresztl visszafolyik. Az brzolt jelleggrbe a nyomshatrol szelep hiszterzist mutatja. A nyomshatrol szelep hiszterzise

Legnagyobb nyoms (max. trfogatramnl) Nyitsi nyoms (amikor ppen nyit a nyomshatrol)

23

4.3 Grgs plya 2. gyakorlat: (tfolysi ellenlls) Egy grgs plyn fmtuskkat szlltanak. Egy hidraulikus ttol segtsgvel a tuskkat az egyik plyrl a msikra lehet ttolni (ld. bra). A tuskk ttolst vgz munkahenger mkdshez legalbb 30 bar (3 MPa) nyoms szksges. A szivatty biztostotta folyadkrammal szemben minden egyes hidraulika elem egy ellenllst jelent, ezrt fontos, hogy a nyomshatrol szelepet megfelel nagysg nyomsrtkre lltsk be. Elhelyezsi rajz

raml folyadkokban az ramlsi irnyban nyomsess jn ltre. A nyomsesst a bels ellenllsok okozzk, s nagysga csak mrsekkel hatrozhat meg pontosan. A berendezs kt helyn megmrik a nyomst, s ebbl meghatrozzk a nyomsesst. A nyomsess nvekv ramlsi sebessggel n. Az ellenlls kiszmtsra rvnyes: Az sszellenlls az sszes rszellenlls sszege. A plda kidolgozsa A kapcsolsi rajz az ttol henger vezrlst mutatja. A 4/2-tszelep nyomsesst kell nnek bernia. A nyomsvesztesgek a gyrtk ltal megadott tfolysi jelleggrbkbl vehetk ki. Olvassa le abbl a nyomsvesztesget 8 dm3/min trfogatramnl a ki- s a visszameneti lketeknl is. A felletviszony 2:1 (dugatty fellet : dugatty gyrfellet).

24

Kapcsolsi rajz

4/2 tszelep tfolysi jelleggrbje

A kvetkezkben szmtsa ki azt a nyomst, amelyre a nyomshatrolt legalbb be kell lltani, hogy a hengernl 30 bar nyoms lljon rendelkezsre, a vezetkek nyomsvesztesgnek kompenzlsra. A nyomsok belltsa: -a munkavgz elemnl szksges nyoms -szmtott nyomsess (szelepek, szr, stb.)

-3% a csvezetkekre.

Az 1. gyakorlat mutatta, hogy egy hatrol szelepnek van egy nyitsi nyomsa s egy max. nyomsa. A belltand nyoms ebben az esetben 6 barral nagyobb a nyitsi nyomsnl. Szmtsa ki a visszameneti lkethez szksges nyomst. Figyelembe kell venni a 2:1 felletarnyt.

25

5. fejezet Mozgsok 5.1 Emelasztal 3. gyakorlat: (egyszeres mkds henger vezrlse) Egy emelasztal mozgatst hidraulikus munkahenger vgzi. Ehhez egy egyszeres mkds hengert kell bepteni (ld. bra). Elrendezsi rajz

Az ismertetett emelasztalnl az emelshez egy egyszeres mkds hengert ptenek be. A munkahengert egy 2/2 vagy egy 3/2-tszeleppel lehet vezrelni. A henger kimeneti lkethez szksges nyoms kiszmtshoz a terhel nyomst s a hidraulikus berendezs ellenllsait (nyomsessek) kell figyelembe venni. Az adott esetben az ellenllsok elhanyagolhatk, gy csak a terhelnyoms kiszmtsa szksges. A szmts az albbi kplettel trtnik:

p = AF

Itt az F er a hengerre hat terhels, az A a hatsos dugattyfellet. A plda kidolgozsa Ennl a gyakorlatnl a kapcsolsi rajzot megadtuk. Az n feladata annak ellenrzse, hogy a kapcsols a lert problma megoldsra alkalmas-e. A tpegysg utn beptett visszacsap szelep a szivattyt vdi az esetleges visszafoly nyoms alatti olajjal szemben. (Hidromotor zem nincs megengedve.)

26

1. Kapcsolsi rajz 3/2-tszeleppel

5.2 Fedeles tartly 4. gyakorlat (Kettsmkds henger vezrlse) Egy tartly fedelt az bra szerinti mdon kell nyitni s zrni. A fedl megfelel mozgatshoz kettsmkds hengert alkalmaznak. A henger biztostja a fedl emelmozgst. A munkahengert 4/2-tszelep vezrli. Elrendezsi rajz

27

A fedl emelsre kettsmkds hengert alkalmaznak. A munkahengernek kt csatlakozsa van, melyeken keresztl a nyomfolyadk vagy a dugatty, vagy a dugattyrd felli oldalra vezethet. gy a mozgs irnya megfordthat. A dugattyrd egy 4/2-tszeleppel elre s htra vezrelhet. A dugatty mozgatshoz a szivatty folyadkot szllt. Az elmleti szlltsi mennyisg kiszmtshoz ismerni kell a szivatty fordulatonknti munkatrfogatt (V) s a villamos motor fordulatszmt (n).

Q = V . n A dugattyrd ki s visszameneti idejnek meghatrozsakor a hengertrfogat mellett a szivatty trfogatramnak van jelentsge. Az idevonatkoz kplet:

Q = A . v A v sebessget v = s/t-vel helyettesthetjk. Az A felletnl figyelembe kell venni, hogy a dugatty s a dugatty gyrfellete eltr. Teht kimenetkor a dugattyfellet, visszamenetkor a gyrfellet a hatsos fellet. Hengerszmts hatsos felletei

Dugattyfellet Gyrfellet

kimeneti lket visszameneti lket A henger kimeneti lketekor nagyobb er, a visszameneti lketkor nagyobb sebessg rhet el. A feladat kvetelmnyei szerint a berendezs nyugalmi helyzetben a munkavgz elem hatrozott helyzete szksges, ezt rug-visszallts szeleppel lehet megvalstani. A feladat megoldsnl alkalmazott minden szelep hosszanti tolattyelmozduls rug-visszalltssal, vagy rugkzpontostssal. A 4/2-rugvisszallts szelepet alkalmaztuk, mert ezzel biztosthat, hogy a hidraulika tpegysg illetktelen bekapcsolsakor a henger a kvnt helyzetben marad. Fontos a szivatty trfogatramnak s a ki- s visszameneti sebessgek kiszmtsa, mert a csvezetkekben az ramlsi sebessgek (max. kb. 5 m/s) s a maximlis dugattysebessg (max. kb. 12 m/min) nem lphet tl.

28

A plda kidolgozsa A fedl hidraulikus vezrlsnek rajzt megadtuk. A tovbbiakban lert kvetelmnyek szerint ellenrizze, hogy a kapcsols mkdkpes-e. Ha helytelennek tallja a kapcsolsi rajzot, nevezze meg a hibkat. A tovbbiakban ki kell szmolni a henger tmrjt s a dugattyrd visszajrsi sebessgt. A szivatty kiszortsi trfogata 3,45 cm3 / fordulat, a villamos motor fordulatszma 1450 min1. A szolgltatand emeler F = 5000 N, a maximlis rendszernyoms 40 bar. A dugattyfellet dugattygyr arnya 1,5 : 1. A hengertmr kiszmtsnak kplete:

F = A . p A rendszer ellenllsait nem vettk figyelembe. Kapcsolsi rajz

29

5.3 Festkszrt kemence 5. gyakorlat (4/3-tszelep) Egy szrtkemence felsvezets plyjn folyamatosan rkeznek a felfggesztett szrtand alkatrszek. A hvesztesg alacsony szinten tartsa miatt a kemenceajtnak mindig csak annyira szabad nyitva lennie, amennyi az alkatrszek szabad mozgshoz szksges. A hidraulikus vezrls olyan legyen, hogy az ajt hosszabb ideig is a kvnt pozciban maradjon. Elrendezsi rajz

A hidraulikus munkahenger vezrlshez ebben az esetben 4/3-tszelep szksges. A szelep egyik mkdsi helyzete biztostja az ajt emelst, a msik a sllyesztst, a harmadik pedig rgztett helyzetben tartja az ajtt, illetve a hengert. Az brban klnbz kzphelyzet 4/3-tszelepeket tallnak, rvid ismertetssel:

30

4/3-as tszelep megnevezs Jelkp A kzphelyzet hatsa 4/3-tszelep kzphelyzet "Nyitott"

A P s a T csatlakozsok sszektve; a folyadkram elfolysval szemben csak a csekly szelep- s csvezetk ellenllsok hatnak (szivatty krforgs = energiatakarkossg)

4/3-tszelep kzphelyzet "Zrt"

Mind a 4 csatlakozs zrt; munkavgz elemek pozcionlsa, de tolattys szelepeknl rsolaj ramls lp fel s hosszabb idej pozcionls nem lehetsges

4/3-tszelep kzphelyzet "Teljesen nyitott"

Mind a 4 csatlakozs ssze van ktve egymssal; a munkavgz elem s a hidroszivatty tehermentestse (pl.: a munkahenger betolhat)

4/3-tszelep kzphelyzet "Lebeg"

A T csatlakozs A-val s B-vel sszektve; a csvezetkek tehermentestve. A henger betolhat. Nincs szivatty tehermentests.

4/3-tszelep kzphelyzet "tramls"

A P csatlakoz A-val s B-vel sszektve. A csvezetkek nyoms alatt vannak, pl.: differencil-kapcsols

A szrtkemence hidraulikus vezrlsnek biztostania kell azt is, hogy az ajt biztosan, sllyeds nlkl tartsa meg a kvnt helyzett. Ezrt a vezrlsnek hidraulikus biztonsgi elemet kell tartalmaznia, hogy a nehz ajt az tszelep rsvesztesge miatt se sllyedjen le. Mi az a vezrelt visszacsap szelep? n eltt bizonyosan ismert a visszacsap szelep. Ez a szelep egyik irnyban zrja a folyadk tjt, a msik irnyban pedig engedi azt. A vezrelt visszacsap szelepnl is az elsdleges tramlsi irny az A-tl B fel. Vezrelt visszacsap szelep

Ez a szelep egy hidraulikus mkdtets tolatty (1) segtsgvel a zrirnyban is nyithat. Ilyenkor a zrelem (2) az lkrl felemelkedik s a folyadkram B-tl A fel is lehetsges. A zrirny nyitshoz az szksges, hogy az (X) csatlakozs vezrl nyomsa (px) szorzata a tolattyfellettel szorzatbl add er nagyobb legyen annl az ernl, amelyet a B csatlakozs (pB) terhelnyomsa s a zrelem hatsos felletnek szorzata hoz ltre, hozzadva mg a rugert is: Fnyit = pX . Atol > pB . Azr + FFrug

31

6. fejezet A sebessg befolysolsa 6.1.Befog szerkezet 6. gyakorlat Alkatrszeket hidraulikus hengerrel fognak be. A munkadarab srlse elkerlend, ezrt a befogsi folyamat sorn a szortskor a henger sebessgt lasstani kell. A nyitsi sebessg maradjon az eredeti rtken. Elrendezsi rajz

A szort hidraulikus vezrlst a sebessg befolysolsra ki kell egszteni egy fojt-visszacsap szeleppel. A fojt-visszacsap szelep fojtszelep s visszacsap szelep kombincija. A fojtszelep A-bl a B irnyba a folyadkramot fojtja. A fojts ellenllst jelent, emiatt A bemenetnl nyoms jn ltre. Ez a nyoms a nyomshatrol szeleppel egytt ltrehozza a folyadkram megosztst. Ez a megoszts cskkenti a fogyaszthoz jut trfogatramot, s ezltal a sebessget is. Az llthat fojt-visszacsap szelepeknl a fojtsi keresztmetszet cskkenthet vagy nvelhet. Fojt-visszacsap szelep

A fojtszelepeket a henger beml- s elfoly csvezetkbe is be lehet pteni.

32

Befoly gi fojts

A fojtsi helyen nyomscskkens lp fel, a nyomsi energia egy rsze hv alakul. Ez a h a munkavgz elembe jut. A nyomshatrol szelep megszlalshoz s a trfogatram megosztshoz az szksges, hogy a hts munkatrben legalbb 240 bar nyoms jjjn ltre. A 2:1 felletarny miatt a fojt eltt a nyoms 480 bar lesz. Ezt a nyomst a hengersrlds s a terhels reduklja. A fojtsi helyen felmelegedett olaj a tartlyba kerl. Kifolygi fojts

Q hatrol = 8 l/min

szivatty adatok :Q = 10 l/min p = 250 bar

33

6.2 Hidraulikus billen plat 7. gyakorlat (sebessg cskkents) Klnbz sly prsszerszmokat egy hidraulikus daruval emelnek be a prsbe. A teher emelst s sllyesztst kettsmkds henger vgzi (ld. bra). A hidraulikus daru zembe helyezsekor kiderl, hogy a dugattyrd kimeneti lketnek sebessge tl nagy, ezrt a sebessg cskkentsre egy fojt-visszacsap szelepet kell a vezrlsbe bepteni. Elrendezsi rajz

A 6. feladatnl lthattuk, hogy a fojt-visszacsap szelepnek kt beptsi lehetsge van. Vizsgljuk meg elszr a befoly gi fojtst. A fojt-visszacsap szeleppel a sllyesztsi id pl. 10 mp-re van belltva. A teher rakasztsval a sllyesztsi id 3 mp-re cskken. Ez a ksrlet azt mutatja, hogy a befoly gi fojts nmagban nem elegend a hzirny terhels fkezsre. Ennek oka az, hogy a teher az olajat a dugattytrbl gyorsabban kinyomja, mint ahogy a fojtn keresztl az olaj a dugatty mg jut. Emiatt itt vkuum keletkezik. A vkuum levegt vlaszt ki az olajbl. Az effektus elkerlsre a fojtt az kifoly gba kellene bepteni. Ennek a megoldsnak is van a 6. feladat szerint egy nemkvnatos kvetkezmnye. Tovbbi lehetsg, hogy a kifoly gba nyomshatrol szelepet helyeznk ellentarts cljbl, vagy rgztett rugerej visszacsap szelepet ptnk be.

34

Befoly gi fojts ellentartssal

35

6.3 Esztergagp eltols szablyozsa 8. gyakorlat (sebessg szablyozs) Egy esztergapad eltols-mozgsa eddig manulisan trtnt. Ezutn az eltols hidraulikus legyen. Az eltols legyen llthat, s a szerszm vltoz terhelse esetn is lland. Elrendezsi rajz

A kapcsols els megvalstsnl a befoly gba ramllandst szelepet tesznk. A terhels nlkli sebessget v = 0,3 m/min-re lltjuk be. A forgcsolsnl lthat, hogy az eltolsi sebessg nvekv terhelssel is lland marad. Kapcsolsi rajz resjrsi llapot

36

Kapcsolsi rajz terhelt llapot

A kt kapcsolsi rajz rtkeit szemllve lthat: terhelskor a nyomshatrolnl a p1 nyoms 5 bar-rl 40 bar-ra n. A nyomsnvekeds ellenre az ramllandst lland trfogatram rtket biztost a munkahengernek. Vltoz terhelsnl konstans eltolsi sebessg belltsa fojtszeleppel nem lehetsges. Az ramllandst szelep egy bellthat fojtbl s egy nyomsklnbsg llandst szelepbl ll. A fojtszeleppel tudjuk a kvnt trfogatramot belltani, mg a nyomsklnbsg llandst szelepet (nyomsmrleg) a nyomsok vltoztatjk. Az ramllandst szelep ellenllsa a nyomshatrol szeleppel egytt hozza ltre a trfogatram megosztst. Terhelskor a nyomsklnbsg llandst szelepben az ellenllst akkora rtkkel cskkenti, amennyivel a terhels n. Ennek kvetkeztben a bellt fojtnl a nyomsess lland marad. Figyelem: Ha a 2-utas ramllandst szelepen az tramls fordtott irny, akkor a szelep vagy csak fojtst jelent ilyenkor a nyomsklnbsg llandst teljesen nyitott, vagy zr szelepknt viselkedik, ilyenkor a nyomsklnbsg llandst teljesen zrt. ramllandst

Bellt fojt

nyomsklnbsg llandst

37

6.4 Kszrgp 9. gyakorlat Egy kszrgp sznmozgst hidraulikusan vezreljk. A vezrls vgrehajt eleme egy differencilhenger, amely kettsmkds. Ennl a hengernl a dugattyfellet dugattygyr-fellet arnya 2:1. Mivel az els hengertr fele akkora, mint a hts hengertr, a visszameneti lket ktszer olyan gyors, mint az elremeneti lket. Eddig a megmunkls csak az elremeneti lket kzben trtnt. Ezutn mindkt irnyban szksges a megmunkls a koron forgsirnynak megfordtsval. Ehhez a hidraulikus vezrlst gy kell megvltoztatni, hogy mindkt irny mozgs sebessge azonos legyen. Ezenkvl a sebessg vltoztathat legyen. Elrendezsi rajz

A feladat megoldshoz szksges ismeretek A differencilhenger felletarnya itt 2:1. Az arny 4/2-utas szeleppel trtn vezrlskor a kimeneti lket sebessg rtke fele akkora, mint a visszameneti lket sebessge. A henger AD dugatty fellete 10 cm2, a dugatty gyrfellet AGy = 5 cm2, a lkethossz s = 100 cm. A szivatty szlltsa QSziv = 10 l/min, a maximlis nyoms 100 bar (1000 N/cm2). Keressk ki- s visszameneti lket esetn a sebessgeket, az idket, valamint a max. elrhet erket.

38

Ki s visszameneti lket sebessge

AQv = QSziv = 10 l/min

mincm10cm10000v 3

3

Ki = mincm5cm10000v 3

3

vissza = vki = 1000 cm/min v vissza = 2000 cm/min vki = 10 m/min v vissza = 20 m/min Ki- s visszameneti lket ideje

tsv = ebbl

vst = t

cm1000cm.min100tKi = cm2000

cm.min100t vissza = tki = 1/10 min tvissza = 1/20 min tki = 6 s tvissza = 3 s Ki- s visszameneti lket er F = p . A

2

2

ki cmcmN1000F .= 2

2

vissza cmcm5N1000F .=

Fki = 10 000 N Fvissza = 5000 N Az eredmnyekbl leolvashat, hogy a felletarny kzvetlenl hat az idkre s az erkre. Azrt, hogy a problma felvetsben kvetelmnyknt elrt azonos sebessget a ki- s a visszameneti lketnl elrjk, a differencil-kapcsolst (tramls-kapcsolst) kell alkalmazni. A kijrsi sebessg kiszmtsa Qsziv. = szivattyszllts mennyisge Qvissza = a dugattyrd-trbl visszaraml mennyisg Qsszes = szivattyszlltsi mennyisg + visszaraml mennyisg v = sebessg A kimeneti lket sebessg kiszmtshoz ismert:

39

Qsziv. s Ad; Agy s Ard Keresett v s Qsszes Qsziv. Qvissza = Qsziv. s Ad; Agy s Ard Qsszes = Qvissza + Qsziv

Qsszes = v . Ad Qvissza = v . Agy Qsszes = Qvissza v . Ad = v . Agy + Qsziv v . Ad - v . Agy v . (Ad - Agy ) = Qsziv Ad - Agy = Ard v . Ard = Qsziv

rd

sziv

AQv =

A differencil-kapcsolst az egyforma ki- s visszajrsi sebessg megvalstsa mellett, gyorsjrathoz is hasznljk, ha pl. az egyik irnyban a hengernek konstans szlltsi mennyisg mellett klnbz sebessgekkel kell mozogni. A kapcsols realizlhat egy ptllagos mkdsi helyzettel, pl. egy 4/3-tszeleppel a P, A, B sszektve, a T zrva mkdsi helyzet megvalstja ezt. A megolds htrnya, hogy a 4/3-tszelepnek arnytalanul nagynak kell lennie, mivel a gyorsjratban mind a szivatty szlltsi mennyisge, mind az els hengertrbl jv trfogatram keresztlfolyik a szelepen. A differencil-kapcsols elnye, hogy kisebb szivatty szksges, s a meghajt teljestmny ezltal alacsonyabb lesz. A differencil-kapcsols nyomsfgg gyorsjrati szelepknt is alkalmazhat. Ha pl. egy hidraulikus prsnl gyorsjratban a sajtollap elri a formland munkadarabot, akkor a nyoms n, s ennek a nyomsnvekedsnek a segtsgvel a szelep tkapcsol a sajtolsi munkafolyamatra. A sajtolsi folyamat vgn az tszelep a kimeneti lketbl visszameneti lketbe kapcsol. A gyorsjrati szelep kzphelyzetben zrja a P-csatlakozt, ezltal a nyoms ismt n.

40

Kapcsolsi rajz

41

7. fejezet A nyoms befolysolsa 7.1 Frgp 10. gyakorlat: (nyomscskkent szelep) Egy frgpen a fr eltolsa s a befogs hidraulikus. A hidraulikus vezrls kt hengert tartalmaz, az A befoghengert s a B eltolhengert (ld. elrendezsi rajz). Az A hengernl a szortnyoms klnbz rtk kell hogy legyen, mert klnbz munkadarab-befog erk szksgesek. A klnbz nyomsok ltrehozshoz nyomscskkent szelepet kell alkalmaznunk. Elrendezsi rajz

A nyomsirnyt szelepnek az a feladata, hogy a hidraulikus berendezsen, vagy annak egy rszben a nyomst meghatrozzk. A szelepek a bemeneti nyomst kisebb rtk kimeneti nyomsrtkre cskkentik. A vezrlnyomst a szelep kimenetrl veszik. Ezek a szelepek nyugalmi llapotban nyitva vannak. Az ebben a feladatban alkalmazott nyomscskkent szelep 2-utas.

42

Nyomscskkent szelep metszeti brzolsa

Kapcsolsi rajz

A kapcsolsi rajz alapjn elszr a 4/3-tszelepet mkdtetik. A szorthenger dugattyrdja kimeneti lketet vgez. A munkadarab elrse utn a rendszer, ha a rendszerben nincs nyomscskkent beptve, az az 50 bar maximlis rendszernyomsra ll be. Ezutn a B frmozgat henger tszelept kapcsoljuk. A kimeneti lketkor az egsz

Rendszernyoms 50 bar

Rendszernyoms

Cskkentett nyoms

43

rendszer nyomsa a kimeneti lkethez szksges nyomsra ll be. Ez azt jelenti, hogy a nyoms a szorthengernl is cskken. Mivel a "Frgp" pldban a szortshoz klnbz nyomsok szksgesek, st a frshoz a maximlis, a nyomshatrol szelepnl belltott rendszernyoms szksges, ezrt a szorthenger el nyomscskkent szelepet kell bepteni. A nyomscskkent szeleppel kibvtett rajz szerint a szorthenger dugattyrdja a mozgatshoz szksges nyomssal elindul kifel, majd elri a munkadarabot. Ekkor a nyoms nni kezd, s ez a nyoms a nyomscskkent kimenetrl a vezrlvezetken keresztl a nyomscskkent vezrltolattyjra jut. A szelep zrni kezdi az tfolys tjt. A nyomscskkent most egy fojtst jelent. A szelep utni nyoms addig n, mg az el nem ri a belltott rtket. Ekkor a szelep teljesen zr. A szelep eltt a nyoms tovbb n, mgnem elri a belltott rendszernyoms rtkt. Mikor a 4/3-tszelepet az eltolsra tkapcsoljuk, a rendszernyoms az eltol henger kimeneti lkethez szksges nyomsrtkre esik le. Ezzel a nyomscskkent eltti nyoms is cskken. A szelep rsvesztesgei miatt is cskkenhet a nyomscskkent eltt a szortnyoms. Ennek kvetkezmnye, hogy a nyomscskkent nyit. Hogy ezt elkerljk, el kell rni, hogy a nyomscskkent eltt mindig nagyobb legyen a nyoms, mint a kvnt szortnyoms. A nyomscskkent eltti nyomscskkens oka lehet az eltol henger alacsony mozgatsi nyomsa. A freltols alatt a rendszernyoms magas rtken tartsnak egyik lehetsge, hogy az tszelep el ellenllst ptnk be.

44

B Rsz 1. Fejezet A hidraulika fizikai alapjai 1.1 Nyoms A hidraulika azon erk s mozgsok tana, melyet folyadkok kzvettenek. Ezek a tanok a hidromechanikhoz tartoznak. Ezen bell megklnbztetjk a hidrosztatikt- erhats = nyoms x fellet s hidrodinamikt - erhats = tmeg x gyorsuls. A hidrosztatikus nyoms alatt azt a nyomst rtjk, ami a folyadk belsejben jn ltre, s a magassgtl, valamint a folyadktmeg slytl fgg ps = h g ps=Hidrosztatikus nyoms (nehzsgi nyoms) [Pa] h = A folyadkoszlop magassga [m] =A folyadk srsge [kg/m3] g = Gravitcis gyorsuls [m/s] A hidrosztatikus nyomst az SI nemzetkzi mrtkegysg szerint Pascalban s brban adjk meg. A folyadkoszlop magassgnak mrtkegysge a mter, a folyadk srsg a kilogramm/kbmter s a gravitcis gyorsuls a mter/sekundum ngyzet. A hidrosztatikus nyoms, vagy rviden csak nyoms, fggetlen a trol alakjtl. A nyoms csak a folyadkoszlop magassgtl s a folyadk srsgtl fgg. Minden test az altmasztsi felletre meghatrozott p nyomst fejt ki. A nyoms nagysga a test F slyerejtl, valamint annak az A felletnek a nagysgtl fgg, amelyre a slyer hat. Az brn hrom klnbz alapterlet trol lthat. Egyforma tmeg testek esetn az altmasztsi felletre azonos slyer (F) hat, de a nyoms, a klnbz felletek miatt eltr. Azonos slyer esetn, a kisebb felleten nagyobb nyoms jn ltre, mint a nagyobb felleten (t-effektus). Ezt a hatst a kvetkez kplet rja le: p= F/A Egysge: 1 Pa= N/m2 1 bar= 100000 N/ m2= 105 Pa p = nyoms [Pa] Pa = Pascal (lehet mg: bar)

Hidromechanika

Folyadknyoms (Hidrosztatikus nyoms)

Hidromechanika

Hidrosztatika Hidrodinamika

45

F = er [N] N = Newton (1N=1 kg m/s2 A = fellet [m2] m2 = ngyzetmter 1. 2 Nyomsterjeds Az A felletre hat F er hatsra zrt ednyben lv folyadkban p nyoms keletkezik, amely az egsz folyadkmennyisgben fellp (Pascal trvnye). A zrt rendszer minden egyes pontjban ugyanaz a nyoms uralkodik (ld. bra). h= 1 m = 1000 kg/m3 g= 9, 81 m/s2 ps= h g ps= 10 000 m kg m m3 s2 ps= 10 000 N/m2 ps= 0, 1 105 Pa ps= 0,1 bar A hidrosztatikus nyoms a hidraulikus berendezseket mkdtet nagynyomshoz kpest elhanyagolhat (ld. plda). A folyadkokban uralkod nyoms kiszmtsnl ezrt csak a kls erk okozta nyomssal szmolunk. gy az A2, A3 ... felletekre ugyanaz a nyoms hat, mint A1-re. Szilrd testek esetben ez a kvetkez kplettel szmthat ki: P = F/ A 1.3 Ertttel Zrt rendszer minden egyes pontjban ugyanazon nyoms uralkodik, s ebben a tartly alakja semmilyen szerepet sem jtszik. Az brn lthat tartly ltrehozsval ert tudunk talaktani. A folyadknyoms a kvetkez egyenletekkel rhat le: A rendszer egyenslyi llapotra rvnyes: p1=F1/ A1 s p2=F2/ A2 A kt egyenletbl kvetkezik: p1 = p2 Ebbl a trvnyszersgbl az F1 s F2 nagysga, valamint az A1 s A2 kiszmthat. F1 = F2 A1 A2 Pldul F1 s A2:

Hidrosztatikus nyoms

Ertttel

46

F1= A1 F2 A2 = A1 F2 A2 F1 A nyomdugattyval kifejtett kis er a munkavgz dugatty felletnek megnvelsvel nagyobb erv alakthat t. Ez az alapvet elv, amelyet a gpkocsi emeltl a sznpademelig a hidraulikus rendszerben alkalmaznak. Az F1 ernek olyan nagynak kell lennie, hogy a folyadknyoms a teher ellenllst legyzze (ld. plda). 1.4 ttttel

A fent lert elv alapjn, ha egy F2 terhet s2 szakaszon kell emelni, akkor a D1 dugattyval akkora folyadkmennyisget kell mozgatnia, hogy D2 dugattyt s2 rtkkel megemelje. A szksges folyadktrfogat az albbiak szerint szmthat ki: V1 = s1 A1 s V2=s2 A2 Mivel ugyanakkora trfogatrl (V1 = V2) van sz, ezrt: S1 A1 = s2 A2

Ebbl lthat, hogy az s1 tnak nagyobbnak kell lennie, mint az s2 tnak, mivel az A1 fellet kisebb, mint az A2. A dugatty tja fordtott arnyban ll a hozz tartoz fellettel. Ebbl a trvnyszersgbl vezethet le az s1 s s2 valamint az A1 s A2 kiszmtsi mdjai: p1.: s2 ill. Al: s2 = s1 A1 A1 = s1 A2 A2 s1 1.5 Nyomstttel A p1 folyadknyoms az A1 felletre F1 ert fejt ki, mely ert a dugattyrd a kis dugattyra tviszi. Az F1 er gy az A2 felletre hat s P2 folyadknyomst hoz ltre. Mivel az A2 dugattyfellet kisebb, mint az A1 fellet, a P2 nyomsnak nagyobbnak kell lennie, mint a p1 nyoms. Az idevonatkoz sszefggs: P = F/A Ebbl meghatrozhatk az F1 s F2 erk:

ttttel

47

F1 = p1A1 s F2 = p2 A2 Mivel a kt er egyenl nagysg (F1 = F2): p1 A1 = p2 A2 A szmtshoz ebbl a kifejezsbl a p1 s p2 valamint az A1 s A2 levezethetk. Pl. p2 ill. A2re addik: p2 = p1 A1 A2 = p1 A1 A2 p2 Kettsmkds hengereknl elfordulhat, ha a dugattytr kifolynylsa zrt, hogy a nyoms-talakts miatt megengedhetetlenl nagy nyomsok keletkeznek. 1.6 Trfogatram Trfogatram alatt azt a folyadk mennyisget rtjk, amely egy meghatrozott idegysg alatt egy csvn tramlik. Pl.: egy 10 literes edny vzzel val megtltshez kb. 1 perc szksges. A vzcsap trfogat rama ekkor 10l/perc. A hidraulikban a trfogatramot Q-val jellik. A kvetkez sszefggs rvnyes: Q= V/t Q= trfogatram [m3/s] V= trfogat [m3] T= id [s] A trfogatram kpletbl a trfogat (V) ill. az id (t) levezethet. gy: V= Q t A folyadk trfogatrama egy cs minden rszn egyforma rtk, mg ha a cs keresztmetszete vltozik is (ld. bra). Ez azt jelenti, hogy a folyadk a kisebb keresztmetszeten gyorsabban tramlik, mint a nagyobb keresztmetszeten. Erre rvnyes: Q1 = A1 v1 Q2 = A2 v2 Q3 = A3 v3 stb. Mivel a Q vezetk minden rszn egyforma rtk, ebbl kvetkezik a kontinuitsi egyenlsg: A1 v1 = A2 v2 = A3 v3 =

Nyomstttel

Trfogatram

Trfogatram folytonossga

48

1. 7 Nyomsmrs Ahhoz, hogy a vezetkekben vagy hidraulikus elemek be- ill. kimenetn a nyomst megmrhessk, nyomsmrt ptnk be a vezetk megfelel helyn. Nyoms

Klnbsget tesznk abszolt nyoms amelynl a skla nullpontja az abszolt vkuumnak felel meg s relatv nyoms kztt, ahol a skla nullpontja az atmoszfrikus nyomsra vonatkozik. Az atmoszfrikus nyoms alatti nyomsrtkek az abszolt mrrendszerben 1-nl kisebb, a relatv mrrendszerben 0-nl kisebb rtkek. 1. 8 A hmrsklet mrse (hmr)

A hidraulikus berendezsek munkafolyadknak hmrsklete vagy egyszer mreszkzzel, vagy olyan mrberendezssel mrhet, amely mrsi jelet ad a vezrlrsznek. A hmrsklet mrsnek klnleges jelentsge van, mivel a magas hmrsklet (> 60) a munkafolyadk id eltti regedshez vezet. A viszkozits is vltozik a hmrsklet fggvnyben.

A mrkszlkeket be lehet pteni a folyadktartlyba. A hmrsklet lland rtken tartshoz hkapcsolt ill. termoszttot alkalmaznak, amelyek a ht - vagy ftrendszert igny szerint kapcsoljk.

1.9 A trfogatram mrse

Trfogatramot legegyszerbben mrtartllyal s stopperrel lehet mrni. A trfogatram mrshez mrturbinkat alkalmaznak. A turbina fordulatszma felvilgostst ad a trfogatram nagysgrl. A fordulatszm s a trfogatram egymssal arnyosak.

Tovbbi lehetsg a mrperem alkalmazsa. A peremnl fellp nyomsess a trfogatram egyik mrszma (nyomsess s trfogatram egymssal arnyos). A peremes mrst a folyadk viszkozitsa alig befolysolja.

mrskla

Abszolt nyoms

vkuum

Relatv nyoms

mrskla

Atm. nyoms

tlnyoms

49

1. 10 ramlsfajtk Megklnbztetnk laminris s turbulens ramlst. Laminris ramlskor a csben lv folyadk rendezett hengeres rtegben mozog. Ekkor a bels folyadkrszecskk sebessge nagyobb, mint a klsk. A munkafolyadk ramlsi sebessgnek nvekedsekor, egy meghatrozott sebessgtl kezdve (kritikus sebessg) a rszecskk mr nem rendezett rtegben mozognak tovbb. A cskzeli rszecskk oldalra trekednek. A rszecskk ekkor egymsra hatnak, egymst htrltatjk, s rvny keletkezik; az ramls turbulens lesz (rvnyes). Emiatt a fram energiavesztesget szenved. A sima csben kialakul ramlsfajta meghatrozst a Reynolds-fle szm (Re) teszi lehetv. Ez a szm fgg: a folyadk ramlsi sebessgtl v (m/s) a cstmrtl d (m) s a kinematikus viszkozitstl (m2 /s) Re = vd Egy ezzel a kplettel meghatrozott rtk, az albbiak szerint rtelmezhet: laminris ramls: Re < 2300 turbulens ramls: Re > 2300 A 2300as rtket kritikus Reynolds-szmnak (Rekrit) nevezik, kr alak sima egyenes csvekre rvnyes. Egy turbulens ramls nem vlik azonnal laminriss, ha a Rekrit al kerl. A laminris tartomny csak 1/2 Rekritnl rhet ismt el. 1. 11 Srlds, hfejlds, nyomsess A hidraulikus berendezs minden folyadkkal tjrt elemben s vezetkben srlds lp fel. Ez elssorban a csvezetkek falnl ltrejv srldst jelenti (kls srlds). Ehhez jrul meg a folyadkrszecskk kztti srlds (bels srlds). A srlds a nyomfolyadk, s ezzel a hidraulikus elem melegedst okozza. A hfejlds kvetkeztben a berendezsben cskken a nyoms, s gy a meghajtrsz tnyleges nyomsa is leesik. (ld. Energiatartalom B 1). A nyomsess nagysgt a hidraulikus berendezs bels ellenllsai hatrozzak meg. Az ellenlls fgg: az ramlsi sebessgtl (keresztmetszet fellete, trfogatram), az ramls fajtjtl (laminris, turbulens),

ramlsfajtk

50

a vezetkrendszer keresztmetszet cskkenseinek szmtl s fajtitl (fojtk, blendk),

az olaj viszkozitstl (hmrsklet, nyoms), a vezetk hossztl s az ramls irnyvltozstl, a fellet minsgtl, a vezetkek elhelyezsi mdjtl. sszessgben nzve az ramlsi sebessg befolysolja leginkbb a bels ellenllsokat, inert az ellenlls a sebessg ngyzetvel nvekszik.

Az ramlsi sebessg hatsa a nyomsvesztesgre

A csvezetkek tfolysi ellenllsa Az raml folyadkrszecskk kztti srlds, valamint a csfal s a folyadk kztti tapadsi srlds ellenllst jelent, s nyomsessknt merhet ill. szmthat. Mivel az ramlsi sebessg ngyzetesen befolysolja az ellenllst, az irnyrtkeket nem ajnlatos tllpni. tfolysi ellenlls 1 m hossz csvezetken tfolysi ellenlls 1 m hossz csvezetken (2) Plda a tblzat rtkeinek hasznlatra 6 mm nvleges tmrj (NG6) csvezetken v = 0,5 m/s sebessg trfogatram folyik keresztl. A kinematikus viszkozits v = 100 mm2/s 15 C-nl. A srsg = 850 kg/m3. Szmtsa ki a nyomsvesztesget p 1 m hosszra. p = l v2 d 2 Cssrldsi tnyez = 75/Re (Ellenllsrtk) A srldsi tnyez meghatrozshoz elszr a Reynolds-fle szmot Re kell kiszmtani: Re = vd V Nyomsvesztesg idomelemeknl Csveknl, T-elemeknl, elgazsoknl, valamilyen szg alatti csatlakozsoknl az ramlsi irny megvltozsa miatt jelents nyomsess jhet ltre. A ltrejv ellenllsok fleg az idomelem geometrijtl s a trfogatram nagysgtl fggnek. A nyomsvesztesgek kiszmtsa a formatnyez alkalmazsval lehetsges, a tnyez rtke a leggyakoribb idomokhoz ksrleti ton meghatrozott. p = v2 2 Mivel a formatnyez ersen fgg a Reynolds-fle szmtstl, ezrt a b korrekcis faktort

51

is alkalmazni kell, gy a laminris ramlsra ez rvnyes: p = b v2 2 A b korrekcis tnyez tblzata Re 25 50 100 250 500 1000 1500 2300 b 30 15 7,5 3 1,5 1,25 1,15 1,0 A formatnyez tblzatt a gyrtk a hidraulikus elemeikre kln megadjk.

1.12. Energia s teljestmny Egy hidraulikus rendszer energiatartalma tbb rszenergibl tevdik ssze. Az raml folyadk sszenergija az energia-megmarads miatt konstans. Csak akkor vltozik, ha munka formjban energit adunk neki kvlrl, vagy vesznk ki belle. Az sszenergia a kvetkez rszenergik sszege: helyzeti energia nyomsi energia statikus mozgsi energia dinamikus henergia Helyzeti energia Helyzeti, vagy ms nven potencilis energia az energia, amellyel egy test (ill. folyadk) rendelkezik, ha azt h magassgra emelik. Ilyenkor a nehzsgi er ellen munkt vgznk. Ezt a helyzeti energit nagy tmrj hengerrel rendelkez prseknl arra hasznljk, hogy a dugattyteret gyorsan fel lehessen tlteni, valamint biztostjk a szivattyk indt nyomst. A plda alapjn kiszmthat, mekkora energia van trolva. W= mgh m = a folyadk tmege (kg) g = nehzsgi gyorsuls (m/s2) h = folyadk magassga (m) ebbl W= Fs F = m.g ebbl W= mgh s = h

egysg: 1kg. (m/s2) m = 1 Nm = 1 Joule (J) = 1 Wattsecundum (Ws)

Prs magastartllyal

52

Nyomsi energia Ha folyadkra nyoms hat, akkor a benne oldott gzoktl fggen trfogata cskken. Az sszenyomhatsg mrtke a kezdeti trfogat 1- 3 %-a. A folyadk ilyen csekly sszenyomhatsga miatt - kicsi a relatv V - a nyomenergia kicsi. 100 bar-os nyomsnl a V kb. 1- %-a a kezdeti trfogatnak. Kvetkezkben tall egy szmtst, amely ennek az rtknek a meghatrozst mutatja. W= p V p = Folyadk nyomsa [Pa] V = folyadk trfogata [m3] W= Fs s F = p A W = A s

A s helyett V, rva W = V egysg: 1 N/m2 . m3= 1 Nm = 1 Joule (J) Minden anyag sszenyomhat. Azaz: A p0 kezdeti nyomst p rtkkel nvelve a V0 kezdeti trfogat V rtkkel cskken. Ez a kompresszibilits az olajban oldott gzok (90 %-ig) s a nvekv hmrsklet fggvnyben meg nvekedhet. Preczis alkalmazsoknl az olaj sszenyomhatsgt nem szabad figyelmen kvl hagyni. Az sszenyoms jellemzje a K kompresszi modulus, amelyet olajoknl elaszticits modulusnak (Eolaj) is neveznek. Ezt a jellemz szmot, a gyakorlati nyomstartomnyokban, kzelt kpletbl lehet meghatrozni. K= V0 p [N/m2 vagy N/cm2] V V0 = kezdeti trfogat, V = trfogatcskkens, p = nyomsvltozs. A K rtke levegmentes olaj esetn 50 C ~ 1,56 105 N/cm2 Mivel ltalban az olaj levegt is tartalmaz, a K rtkt a gyakorlatban 1,0-1,2 105 N/cm2 rtkkel veszik figyelembe. Mozgsi energia A mozgsi energia (kinetikus energinak is nevezik) az az energia, amellyel egy test (ill. folyadk rszecske) rendelkezik, ha az meghatrozott sebessggel mozog. Az energit a gyorsulsi munka jelenti meg, melyben egy F er a testre (ill. a folyadkrszecskre) hat. A mozgsi energia az ramlsi sebessgtl s a tmegtl fgg.

Nyomsi energia

53

1 W= m v2

2 W= F s v=sebessg [ m/s] W = m a S a=gyorsuls [m/s2]

W= ma 1 a t2 2 F = m a W = 1 m a2 t2 2 s = 1 a t2 2 W = 1 mv2 V = a t 2 Egysg: l kg.(m/s)2 =l kg.m2/s2 = l Nm = l Joule (J) Henergia A henergia az az energia, amely ahhoz szksges, hogy egy testet (ill. folyadkot)- meghatrozott hmrskletre felmelegtsnk. A hidraulikus berendezsekben a srlds miatt az energia egy rsze hv alakul. Ez a folyadk s az elemek melegedshez vezet. A h egy rsze kikerl a rendszerbl, teht a hmrsklet lecskken. Ennek kvetkezmnye a nyomenergia cskkense. A nyomsess s a trfogat segtsgvel a henergia szmthat. W = p V p = Nyomscskkens a srlds miatt[Pa] Egysg: 1 Pa m3 = 1 N/m2 1 m3 = 1 Nm = 1 Joule (J) Teljestmny ltalban a teljestmnyt gy definiljuk, hogy az az idegysgre es munkavgzs vagy energiavltozs. A hidraulikus berendezsekben megklnbztetnk mechanikus s hidraulikus teljestmnyt. A mechanikus teljestmny talakul hidraulikuss, szlltjk, vezetik, majd ezutn visszaalaktjk mechanikus teljestmnny. A hidraulikus teljestmny a nyomsbl s a trfogatrambl jn ltre.

Mozgsi energia

Henergia

54

A nyomsra vonatkoz kpletbl a nyomsra s a trfogatramra vonatkoz kifejezsek levezethetk: P = p Q P = Teljestmny [W] = [Nm/S] p = Nyoms [Pa] Q = Trfogatram [m3/s] Hatsfok Egy hidraulikus berendezs felvett teljestmnye nem egyezik meg a leadott teljestmnnyel, mivel teljestmnyvesztesgek lpnek fel. A leadott s felvett teljestmny arnyt hatsfoknak nevezzk. ().

Hatsfok = Leadott teljestmny

Felvett teljestmny

A gyakorlatban megklnbztetjk a rsvesztesgekbl add trfogati teljestmny vesztesget s a srlds okozta hidraulikus-mechanikus teljestmnyvesztesget. Ennek megfelelen a hatsfok is megklnbztethet: Trfogati hatsfok (v): azon vesztesgeket foglalja magban, melyek a szivattyk, motorok s szelepek bels s kls rsvesztesgeibl addnak.

Teljestmny

A felvett ill. leadott teljestmny meghatrozsa

Mech.telj.

Hidr.telj. Mech telj

Vill.telj.

Vill.motor

szivatty

szelepek

Henger, vagy motor

Henger leadott telj.

Motor leadott telj.

Hidr.telj.

Bemen telj.

55

Hidraulikus-mechanikus hatsfok (hm): magba foglalja a szivattyk, motorok, hengerek srldsaibl add vesztesgeket. A szivattyk, motorok, hengerek teljestmny talaktsnl fellp sszvesztesg az sszhatsfokban (ssz) jelenik meg s a kvetkezkppen szmolhat:

Az brn szemlletesen lthat, hogy egy hidraulikus berendezs hatsfoknak kiszmtsakor a felvett s leadott teljestmny hogyan veend figyelembe. A megadott rtkek tapasztalati rtkek, a gyakorlatban ezeket a gyrt adatai mdosthatjk. A felvett ill. a leadott teljestmny meghatrozsa ssz = v hm 1.13 Kavitci Kavitci alatt azt rtjk, amikor a munkadarab felletrl apr rszecskk vlnak le. Hidraulikus berendezsekben a kavitci a szivattyk, szelepek vezrl leinl lp fel. Ez az anyaglevls helyi nyomscscsokat s gyors, hirtelen hmrskletnvekedst okoz. Hogyan keletkezik a nyomsletrs s a hirtelen hmrskletemelkeds? Mozgsi energia szksges ahhoz, hogy egy szkleti helyen az olaj ramlsi sebessge megnvekedjen. Ez a mozgsi energia a nyomsi energit cskkenti. gy jhet ltre a szkletnl olyan nyomsess, ami a vkuumtartomnyt is elrheti. A pe _ -0,3 bar vkuumnl kivlik az olajban oldott leveg. Gzbuborkok keletkeznek. Ha a sebessgcskkens miatt a nyoms ismt megn, az olaj bejut a buborkokba. A szklet utn a nyoms ismt megn, a buborkok sztpukkadnak, s az albbi kavitcis effektusok lphetnek fel:

Nyomscskkens a szkleteknl

Kavitci

56

Nyomscscsok: A keresztmetszet bvls helyn a vezetk falbl apr rszecskk vlnak ki. Ez az anyag kifradshoz, gyakran trshez vezet. Ezt az effektust jelents hanghats ksri.

Az olaj/levegkeverk ngyulladsa: A levegbuborkok sztpukkansakor olaj ramlik a buborkokba. A szklet utni nagy nyoms miatt a buborkok sztpukkadnak, a leveg bennk sszenyomdik, s ez hfejldssel jr. A dieselmotorokhoz hasonlan a buborkokban lv olaj/levegkeverk begyulladhat (Dieseleffektus). A hidraulikus rendszer levegtartalmnak klnbz okai vannak: A folyadkok mindig tartalmaznak egy bizonyos levegmennyisget. A hidraulikaolajokban norml atmoszfrikus felttelek mellett kb. 9 trf. % leveg van oldott formban. Ez a rszarny a nyoms, a hmrsklet s az olajfajta fggvnyben vltozik. A leveg kvlrl is bekerlhet a rendszerbe, klnsen a tmtetlen fojtsi helyeken. 1.14 Fojtsi helyek Ezenkvl az is elfordulhat, hogy a szivatty ltal beszvott hidraulikaolaj mr tartalmaz lgbuborkokat. Ennek oka lehet a visszavezet cs hibs csatlakoztatsa a tartlyhoz, az olaj a szksgesnl rvidebb ideig tartzkodik a tartlyban, vagy nem megfelel a hidraulikaolaj leveg kivlasztsi kpessge. Az ebben a fejezetben trgyalt tmk - ramlsi mdok, srlds, hfejlds, valamint az energia, teljestmny s kavitci - jelentsge klnsen a fojtsi helyeken nagy: A Reynolds-szm rtke fojtsi helyeknl messze 2300 felett van. Ennek oka a keresztmetszet cskkense, amely lland trfogatramot felttelezve az ramlsi sebessg megnvekedshez vezet. gy az ramls gyorsan elri azt a kritikus sebessget, amelynl a laminris llapot turbulenss alakul. Az energia megmarads elve szerint egy rendszer sszenergija mindig lland. Ha teht a nagy ramlsi sebessg miatt a mozgsi energia megn, egy msik energiafajtnak cskkennie kell. A nyomenergia talakul mozgsi s henergiv. Az ramlsi sebessg megnvekedse miatt n a srlds; ez felmelegti a folyadkot s nveli a henergit. A h egy rsze a rendszeren kvlre kerl. A fojts utni helyen a trfogatram sebessge ismt felveszi azt az rtket, amivel a fojts eltt rendelkezett. De a nyomsi energia a henergia rtkvel cskkent, emiatt a fojt utn nyomsess kvetkezik be. A fojtsi helyen az energia cskkense miatt teljestmnyvesztesg keletkezik. Ez a vesztesg meghatrozhat a nyomsvesztesg s a hmrsklet mrsvel. A nyomsvesztesg a kvetkezktl fgg:

Fojtsi hely

57

viszkozits ramlsi sebessg fojts alakja s hossza ramlsi md (laminris, turbulens) A Hagen-Poiseuille trvny alapjn az llandk elhanyagolsa utn egyszerstve:

= ramlsi tnyez AD = fojts keresztmetszet [ m] p = nyomsess [ Pa] = olaj srsge [ kg/m3] Egyszerstve a kvetkez sszefggs llapthat meg: Q ~ p A fojtn tfoly ram a nyomsklnbsgtl fgg. Ha a nyoms rtke a fojtsi helyen leesik a vkuumtartomnyba, akkor a leveg kivlik az olajbl, s olajgzzel, valamint levegvel tlttt buborkok keletkeznek (kavitci). Ha a fojts utn, a keresztmetszet bvlsnl a nyoms ismt megnvekszik, a buborkok sztpattannak. Ezltal kavitcis effektusok lpnek fel - a keresztmetszet nvekeds helyn az anyag krosodik, s a hidraulikaolaj ngyulladsa is bekvetkezhet.

Nyomsess

nyomsess

nyomsletrs

58

2.Fejezet Munkafolyadk Nyomenergia tvitelre alapveten minden folyadk alkalmas lenne. Mivel a hidraulikus berendezsek munkafolyadkaitl egyb tulajdonsgokat is megkvetelnk, ez, a szba jhet folyadkok szmt jelentsen korltozza. A vz, mint munkafolyadk alkalmazsa jelents problmkat vet fel a korrzi, a forrspont, a fagyspont, a hgfolyssg s a kenkpessg miatt. Az svnyolaj bzis folyadkok hidraulika olaj-nak nevezzk ket - a norml kvetelmnyeknek (pl. szerszmgpekben) a legmesszebbmenkig megfelelnek. Alkalmazsi rszarnyuk igen magas. Olyan hidraulikus berendezsekben, ahol a tzveszly nagy, p1.: ksznbnykban, nyoms alatti ntgpeknl, kovcssajtknl, ermvi turbink szablyoz berendezseinl, s kohknl, hengersoroknl nem, vagy nehezen gylkony munkafolyadkok szksgesek. A fenti alkalmazsoknl fennll a veszlye, hogy az svnyolaj bzis folyadkok srlsek, vezetktrsek miatt az ersen felmelegedett fmrszeken meggyulladnak. Az svnyolaj bzis olajtermkek helyett ezekben az esetekben vzzel vagy szintetikus olajokkal ltrehozott olajkeverkeket hasznlnak. 2.1 A munkafolyadk feladatai A hidraulikus berendezsekben alkalmazott munkafolyadkoknak klnbz feladatokat kell teljesteni: nyomstvitel; mozg gprszek kense; hts, azaz az energiatalakulsbl (nyomsvesztesg) keletkez h elvezetse; a nyomscscsok okozta lengsek cskkentse; korrzivdelem; levlt anyag rszecskk eltvoltsa; jeltvitel. 2.2 A munkafolyadk fajti A kt csoporton bell - hidraulikaolajok s nehezen meggyullad munkafolyadkok - mg klnbz tulajdonsgokkal rendelkez fajtk vannak. A tulajdonsgokat az alapfolyadk s a kis mennyisgben belekevert adalkanyag hatrozza meg. Hidraulikaolajok A DIN 51524 s 51525 szabvnyok szerint a hidraulikaolajokat tulajdonsgaiknak s sszettelknek megfelelen osztlyba soroljuk: Hidraulikaolaj HL Hidraulikaolaj HLP Hidraulikaolaj HV. Jellskben a H a hidraulikaolajat, a tovbbi betk az alkalmazott adalkanyagot jellik. A betjellseket kiegszti a DIN 51517 szerinti viszkozitsjells (ISO- viszkozitsosztlyok).

59

Nehezen gyullad hidraulikafolyadkok Ezeknl a hidraulika folyadkoknl megklnbztetnk vztartalm s vzmentes szintetikus folyadkokat. A szintetikus folyadkok kmiailag olyan sszettelek, hogy gzeik nem ghetk. 2.3 Tulajdonsgok s kvetelmnyek Hogy a hidraulikaolajok a fenti feladatnak eleget tudjanak tenni, az adott zemi viszonyok tmasztotta tulajdonsgoknak kell megfelelnik. Ezekhez az anyagtulajdonsgokhoz tartoznak:

lehetleg kis srsg; csekly sszenyomhatsg; nem tl alacsony viszkozits (kenfilm); j viszkozits-hmrsklet viszony; j viszkozits-nyoms viszony; j regedsllsg; nehezen ghet; ne krostson ms anyagokat.

Tovbbi kvetelmnyeknek is meg kell a hidraulikaolajaknak felelnik: leveg kivlaszts; habkpzds mentessg; hidegllsg; kops- s korrzivdelem; vzkivlaszt kpessg. A hidraulikaolajok legfontosabb megklnbztet jegye a viszkozits. 2.4 Viszkozits A viszkozits szt krlrhatjuk gy is, mint nthetsg. A viszkozits felvilgostst nyjt egy folyadk bels srldsrl, azaz arrl az ellenllsrl, amelyet le kell gyzni ahhoz, hogy kt szomszdos folyadkrteget egymstl elmozdtsunk. A viszkozits teht annak a mrtke, hogy milyen knnyen nthet egy folyadk. A nemzetkzi mrtkegysg szerint viszkozits alatt a kinematikus viszkozitst rtjk. (egysge: m /s). Az rtket szabvnyos eljrsokkal hatrozzk meg, p1.: DIN 51562: Ubblehode-viszkozimeter; DIN 51561 Vogel-Ossag-viszkozimter. A kinematikus viszkozits meghatrozshoz a golys viszkozimtert is lehet alkalmazni. Ezzel szles tartomnyban is j pontossggal hatrozhat meg a viszkozits rtke. Azt a sebessget mrik, amivel egy test a folyadkban sllyed a nehzsgi er hatsra. A kinematikus viszkozits rtknek meghatrozshoz a golys viszkozimterrel megkapott rtket a folyadk srsgvel osztani kell. A gyakorlatban a viszkozits hatrok fontos szerepet jtszanak:

A tl kicsi viszkozits (hgfolyssg) megnveli a rsvesztesgeket. a kenfilm vkony, knnyebben leszakad, ezrt a kopsvdelem cskken. Ennek ellenre elnyben rszestik a hgfolys olajat a srbbel szemben, mert a cseklyebb srlds cskkenti a nyoms s teljestmnyvesztesget. Nvekv viszkozitssal a folyadk bels srldsa n, s a hfejlds okozta nyoms s teljestmnyvesztesg nagyobb lesz.

60

A nagy viszkozits kvetkezmnye a megnvekedett srlds, amely klnsen a fojtsi helyeken nagymrtk nyomsvesztesget s melegedst okoz. Ezltal a hidegindts s a lgbuborkok kivlasztsa nehezebb vlik, s fokozdik a kavitci.

A munkafolyadkok viszkozits- hmrskletviszonyt az alkalmazsnl figyelembe kell venni, mivel a folyadkok viszkozitsa a hmrsklet fggvnyben vltozik. Ez a viszony az Ubblehade viszkozits- hmrsklet diagramban megjelenthet. Az rtkeket mindkt tengely logaritmus-beosztsa szerint brzolva, egyenest kapunk. A viszkozits- hmrsklet viszony jellemzsre ltalban a viszkozitsi indexet (VI) alkalmazzuk. Kiszmtsa DIN ISO 2909 szerint. Minl nagyobb egy hidraulikaolaj viszkozitsi indexe, annl kevsb vltozik a viszkozitsa ill. annl nagyobb az a hmrsklettartomny, amelyben az olaj alkalmazhat. A viszkozits hmrsklet diagramban a magas viszkozitsi index lapos jelleggrbeknt jelenik meg. A nagy viszkozits index svnyolajokat szles tartomnyban alkalmazhat olajoknak is nevezhetjk. Mindentt alkalmazhatk, ahol klnbz zemi hmrskletek uralkodnak; mint p1. a mozg hidraulikban. Az alacsony viszkozitsi index olajaknl klnbsget kell tenni nyri s tli olajok kztt: Nyri olajok: nvelt viszkozits, hogy az olaj ne legyen hgfolys, s a kenfilm ne szakadjon le. Tli olajok: alacsonyabb viszkozits, hogy az olaj ne legyen tl srfolys, hogy a hidegindts is sikeres legyen. A hidraulikaolajok viszkozits-nyoms viszonya is nagy jelentsggel br, mivel az olajok viszkozitsa nvekv nyomssal nagyobb lesz. Ezt a viszonyt klnsen 200 bar p nyomsnl kell figyelembe venni. Kb. 350-400 bar-nl a 0 bar-ra vonatkoztatott viszkozits mr megduplzdik.

Viszkozits - hmrsklet diagramm Ubbelohde szerint

viszkozits-nyoms-diagramm

61

3. Fejezet A berendezs brzolsa A munkavgz- s vezrlelemek mozgsi sorrendjnek s kapcsolsi llapotnak egyrtelm megadshoz sajtos brzolsi mdra van szksg. A kvetkez brzolsi mdok lehetsgesek: Elrendezsi rajz Kapcsolsi terv t-lps diagram t-iddiagram Funkcidiagram Mszaki vzlat. 3.1 Elrendezsi rajz A mkdsi rajz egy gyrtberendezs, egy gp stb. vzlata vagy smarajza. Knnyen rthetnek s a legfontosabbakra utalnak kell lennie. Belle a szerkezeti elemek elrendezse felismerhet. Az brn lthat elrendezsi rajz mutatja a Z1 henger helyt, valamint annak funkcijt: A Z1 -nek kell a begetkemence zrsapkjt felemelni. 3.2 Kapcsolsi rajz A kapcsolsi rajz rja le egy hidraulikus berendezs mkdsi teleptst. Az elemek jellse A begetkemence hidraulikus berendezsnek kapcsolsi rajzt az bra mutatja. A berendezs energiaellt rszhez tartozik a szr (0.1),a nyomshatrol szelep (0.2), a szivatty (0.3) s a villanymotor (0.4). A kapcsolsi rajz kzepn lthat a berendezs-ember kapcsolata a jelbevitel re szolgl kzikarral, valamint energiavezrl rsz a visszacsap szeleppel (1.2),a 3/2-tszeleppel (1.1) s a nyomshatrol szeleppel (1.3). Mind az energiavezrl rsz, mind a meghajtrsz a teljestmnyad rszhez kapcsoldik. Ebben a hidraulikus berendezsben a meghajtrsz a Z1 egyszeres mkds munkahenger.

Elrendezsi rajz

62

3.3 A kszlkek mszaki adatai A kapcsolsi rajzban az egyes kszlkekhez gyakran megadjk a DIN 24347 szerinti mszaki adatokat, gyis mint motorteljestmny, munkahenger tmr/lket, stb. Ebbl ereden a kapcsolsi rajzot tblzattal lehet kiegszteni. 3.4 Mkdsi diagram A munkagpek s gyrtberendezsek mkdsi sorrendjt grafikus diagram formban lehet megjelenteni. Ezt a diagramot mkdsi diagramnak nevezik, s jl rtelmezheten, ttekintheten adja meg a munkagpek, gyrtberendezsek elemeinek llapott s llapotvltozsait. A kvetkez plda egy olyan emelberendezst mutat, amely elektromgneses tszelepekkel vezrelt:

Az elemek jellse

Mkdsi vzlat

63

3.5 Mkdsi vzlat A mkdsi vzlat, vagy funkciterv a vezrlsi feladat folyamatorientlt brzolsa, amelyen a vezrls lefutsa szigoran lpsekre bontott. Minden egyes lps csak akkor kerl vgrehajtsra, ha az elz lps befejezdtt, s a tovbblpshez szksges valamennyi felttel kielgtsre kerlt. Funkciterv A mkdsi diagramot, valamint az t-lps, t-id s funkciterveket rszletesen a TP 502 tanfolyam trgyalja. Mkdsi vzlat

megfogs

forgats

elengeds

visszaforgs

64

4. Fejezet Az energiaellt rsz rszegysgei Az energiaellt egysg (tpegysg) a szksges energit biztostja a hidraulikus berendezs szmra. A legfontosabb rszegysgei: . Hajtmotor . Szivatty . Nyomshatrol szelep . Tengelykapcsol . Tartly . Szr . Ht . Fts Tovbb minden hidraulikus berendezs tartalmaz karbantart-ellenrz s biztonsgi kszlkeket, valamint vezetkeket, a hidraulikus elemekhez val csatlakozshoz. 4.1 Hajtmotor Egy hidraulikus berendezs meghajtsa (a kziszivattykon kvl) motorokkal trtnik (villanymotor, belsgs motor). A teleptett hidraulikban a szivatty szksges mechanikus teljestmnyt villanymotor, a mozg hidraulikban belsgs motor adja. Nagyobb gpeknl s berendezseknl jelentsge van a kzponti hidrauliknak. Ekkor ez egy vagy tbb hidraulikus tpegysggel s egy vagy tbb akkumultorral rendelkez berendezst kzs nyomvezetk tpll. A hidraulikus akkumultor hidraulikus energit trol, amelyet igny esetn ad le. A nyom-, visszafoly- s a rsolajvezetkek krvezetkek. Ezzel az ptsi mddal a hely s teljestmnyigny cskkenthet. 4.2 Szivatty A hidraulikus berendezs szivattyja a hajtmotor mechanikus energijt hidraulikus energiv (nyomenergia) alaktja t: A szivatty beszvja a nyomfolyadkot s azt a vezetkrendszerbe tovbbtja. Az raml folyadkkal szembenll ellenllsok miatt a rendszerben ltrejn a nyoms. A nyoms nagysgt az sszellenlls hatrozza meg, ez a kls s bels ellenllsokbl s a trfogatrambl tevdik ssze. . Kls ellenllsok:

a hasznos terhelsbl s a mechanikus srldsbl erednek, ezekhez jrulhat mg a statikus terhels s a gyorst er.

. Bels ellenllsok: a vezetkek s elemek sszsrldsa okozza, ltrehozjuk a folyadksrldsos valamint az ramlsi vesztesgek (fojtsi helyek). A hidraulikus rendszer folyadknyomst teht nem a szivatty hatrozza meg, hanem az az ellenllsoknak megfelelen jn ltre, mgpedig klnleges esetben olyan nagy is lehet, hogy az elem trst is okozhatja. Ez a gyakorlatban elkerlhet, mert kzvetlenl a szivatty utn, vagy a szivattyhzba biztonsgi szelepknt egy nyomshatrol szelepet ptenek, amely rtkt a szivatty sajtossgainak megfelelen lltjk be.

A szivattykat az albbi nvleges adatok jellemzik:

65

Munkatrfogat A V munkatrfogat (szlltsi s lkettrfogatnak is nevezik) a szivatty nagysgnak egyik mrtke. Jelenti azt a folyadktrfogatot, amelyet a szivatty fordulatonknt (ill. lketenknt) szllt. A percenknt szlltott folyadk trfogat a Q trfogatram. A V kiszortsi trfogatbl s az n fordulatszmbl hatrozhat meg: Q=nV Plda: Egy fogaskerkszivatty szlltsi hozamnak meghatrozsa. Adatok: Fordulatszm n = 1450 min1 munkatrfogat V = 2,8 cm3 (fordulatonknt) Keresett: Trfogatram Q

Q =n V

Q = 1450 min1 2,8 cm3

Q = 4060 cm3

Q = 4060 cm3 min

Q = 4,06 dm3 = 4,06 l/min

min zemi nyoms A szivattyk felhasznlsnl jelentsge van az zemi nyomsnak. Azt a nyomscscsot adjk meg, amely csak igen rvid ideig lphet fel (ld. bra) anlkl, hogy a szivatty id eltti tnkremenetelt okozn. Nhny szivattyba biztonsgi okokbl nyomshatrol szelepet ptenek be. Az zemi fordulatszm a szivattyk kivlasztsnak egyik fontos kritriuma, mivel egy szivatty Q szlltsi mennyisge az n fordulatszm fggvnye. Sok szivatty csak egy meghatrozott fordulatszm tartomnyban jrathat s tilos ket ll llapotban terhelni. A szivattyk hasznlatos fordulatszma n = 1500 mm1, mivel a szivattyt ltalban hromfzis aszinkronmotorok hajtjk meg, s ezek fordulatszma a hlzati frekvencitl fgg.

zemi nyoms

66

A szivattyk a mechanikus teljestmnyt hidraulikus teljestmnny alaktjk t, ekzben teljestmny vesztesgek keletkeznek, ennek mrtkt a hatsfok fejezi ki. A szivattyk sszhatsfoknak kiszmtsakor a trfogati (v) s a hidraulikus-mechanikus (hm) hatsfokot is figyelembe kell venni. gy: ssz = v hm A szivattyk megtlshez a gyakorlatban jelleggrbket hasznlnak. A VDI irnyelvek 3279 alapjn klnbz jellsek ltezhetnek, Pl. -trfogat ramra Q -teljestmnyre P -s a hatsfokra a nyoms fggvnyben, lland fordulatszmnl. A nyoms fggvnyben brzolt trfogat ramot a szivatty jelleggrbjnek nevezzk. A szivatty jelleggrbje megmutatja, hogy az effektv szlltsi mennyisg (Qeff) a ltrejv nyoms fggvnyben cskken. A hatsos szlltsi mennyisget (Qw) akkor kapjuk meg, ha a szivatty rsolajmennyisgt (QL) is figyelembe veszzk. Egy csekly rsolajmennyisg a szivattyban a kenshez szksges ! A szivatty jelleggrbjbl kiolvashat: -p = O esetn a szivatty a teljes mennyisget Q szlltja. -p > O esetn a Q a szivatty rsolajvesztesge miatt kisebb. -A jelleggrbe formja felvilgostst ad a szivatty trfogati hatsfokrl (v) Az bra mutatja egy j s egy elhasznldott (hibs) szivatty jelleggrbjt: A szlltott trfogat alapjn a hidraulika szivattyk hrom alaptpust klnbztetjk meg: . lland munkatrfogat szivattyk . Vltoztathat munkatrfogat szivattyk . nszablyoz szivattyk: a nyoms, a trfogatram ill. a teljestmny szablyozsa,

szablyozott szlltsi mennyisg. A hidraulikaszivattyk felptse klnbz, de mindegyik a trfogat kiszorts elve szerint mkdik. A munkafolyadk kiszortsa a munkavgz elem fel trtnhet pl. dugattykkal, laptokkal, csavarorsval vagy fogaskerkkel.

Szivatty jelleggrbje

67

Hidraulika szivatty: fogaskerkszivatty A fogaskerkszivattyk lland munkatrfogat szivattyk, mert a kiszortott trfogat, amit a fogrok hatroz meg, nem vltoztathat. A fogaskerkszivatty az brn metszeti brzolsban jelenik meg. Az S szivattytr a tartllyal van sszektve. A fogaskerkszivatty az albbi elvek szerint mkdik: Az egyik fogaskerk a hajtott, a msik a fogazs miatt elforog, ha a hajtott forg mozgst vgez. Ha egy fog egy fogrokbl kilp, akkor ott trfogat nvekeds jn ltre, amely vkuumot okoz a szvtrben. A munkafolyadk bemlik ebbe a trbe s a hz fala mentn a P nyomtrbe kerl. Ott a kerekek fogainak s fogrkainak tallkozsa miatt a folyadk kisajtoldik a fog s fogrok ltrehozta trbl, s a vezetkbe kerl. A szv- s nyomtr kztti kzbens trben (fog-fogrok) beprselt folyadk keletkezik. Ezt egy kis csatorna a nyomtrbe vezeti, mert a bezrt olaj sszenyomsakor nyomscscsok lpnnek fel, s ez zajokat, trseket okozna. A szivatty rsolaj mennyisgt a rsek nagysga (szivattyhz, fogfejek s fogoldal felletek kztt), a fogaskerekek fedse, a viszkozits s a fordulatszm hatrozza meg. A vesztesgeket a trfogati hatsfok mutathatja meg, mert az az effektv s az elvileg lehetsges trfogatram viszonynak jellemzje. A szvtr, a szvvezetkekben megengedett cseklyebb ramlsi sebessgek miatt nagyobb, mint a nyomtr. A tl kicsi szvvezetk keresztmetszet kvetkezmnye a nagyobb ramlsi sebessg lenne, erre rvnyes:

Szivattyk csoportostsa Hidroszivattyk

Fogaskerekes Laptos Dugattys Kls fogazs Bels foly.szllts Soros dugattys Bels fogazs Kls foly.szllts Radildugattys Fogasgyrs Axildugattys

lland munkatrfogat lland, vltoztathat, vagy nszablyoz

A fogaskerkszivatty elvi brja

nyomtr

szvtr

68

V = Q/A Ebbl azt lehetne kiszmtani, hogy konstans trfogatramnl s kisebb keresztmetszetnl az ramlsi sebessg megnne. Ennek kvetkezmnye lenne, hogy a nyomenergia mozgsi energiv s henergiv alakulna t, s ez nyomscskkenst okozna a szvtrben. Mivel a szvtrben a szvskor vkuum uralkodik, ennek nvekedsekor fellphet a kavitci. Egy id utn a szivatty a kavitcis effektusok miatt meghibsodhatna. A szivattyk helyes kivlasztsnl s alkalmazsnl az ismertetett nvleges adatokat s jelleggrbnek nagy jelentsge van. Az albbi tblzatban a leginkbb hasznlatos szivattyk nvleges adatai tallhatk. A tbbi hidroszivatty adatai a VDI-irnyelvek 3279.-ben tallhatk meg. 4.3 Tengelykapcsol Tengelykapcsol kti ssze a tpegysgben a motort s a szivattyt. A tengely-kapcsolk viszik t a motor ltal ltrehozott forgatnyomatkot a szivattyra. Mindkt kszlkre csillaptst fejt ki. Ezzel elkerlhet, hogy a motor fordulatszm ingadozsai a szivattyra s a szivatty nyomscscsai a motorra hatssal legyenek. A tengelykapcsolk tovbb kiegyenltik a motor s szivatty egytengelysgi hibjt.

Szivatty paramterek ptsi md Ford.sz. Munkatrf. Nvleges sszhats- Tartmny nyoms fok

Kls fogaske-rekes

bels fogaske-rekes

Cavar-szivatty

Laptos szivatty

Axildu-gattys

Radildu-gattys

69

Pldk: . gumidugs tengelykapcsolk . fogazott ves tengelykapcsolk . manyagtrcss fm hastott tengelykapcsolk. 4.4 Tartly Egy hidraulikus berendezs tartlya tbb feladatnak tesz eleget. . Befogadja s trolja a

berendezs zemhez szksges nyomfolyadkot;

. Elvezeti a vesztesgi ht;

. Benne ltrejn a leveg, vz s a szilrd anyagok kivlasztsa;

. Rpthet egy, vagy tbb szivatty, a meghajtmotor, valamint a tovbbi hidraulikaelemek, mint szelepek, trolk stb.

A korbban rszletezett feladatokbl addnak a tartly felszerelseinl figyelembe veend irnyelvek. A tartly nagysga fgg: -a szivatty szlltsi mennyisgtl . az zemelsbl add hfejldstl,

sszefggsben a max. megengedett folyadkhmrsklettel -a folyadktrfogat max. lehetsges klnbsgtl, ezt a felhasznlk (henger, trolk)

feltltse s rtse hatrozza meg -az alkalmazsi helytl -a benne lv folyadk kicserldsi idejtl. A teleptett berendezsek tartlynagysgnak meghatrozsnl irnyrtkknt a szivatty 3-5 perc alatt szlltott folyadktrfogatt lehet figyelembe venni. Ezen fell egy kb. 15 % trfogat kell bekalkullni, ami a szintingadozsok kiegyenltst szolglja. Mivel a mozg hidrauliknl a tartlyok hely- s sly okok miatt kisebbek, a htst nmaguk nem tudjk elltni (kls hts szksges). A tartly alakja A magasabb tartlyok kedvezbbek a helvezetshez, a szlesek a leveg kivlasztshoz. Szv- s visszafoly vezetk Lehetleg a legmesszebb legyenek egymstl s a vezetkek vge a legkisebb olajszint alatt legyen.

Olajtartly(tank)

Leereszt csavar

Szintjelz Min.

Tisztt nyls

Szintjelz Max.

bent

Szellzs lgszrvel Visszafo-

lysSzivatty-egysg

szvcs

szvkamra

Visszaf.kamra terellemez

70

Hullmtr- s csillaptlemez Ez vlasztja el egymstl a szv- s visszafoly teret. Tovbb megnveli az olaj tartzkodsi idejt a tartlyban, s gy kedvezbb teszi a szennyezds - a vz - s a leveg kivlasztst. Fenklemez A leereszt csonk fel ejtenie kel, hogy a lelepedett iszap s vz leereszthet legyen. Leveg be- ill. elvezetse (lgszr) Az ingadoz olajszint miatti nyomskiegyenlts miatt a tartlyba a leveg be-ill. elvezetse szksges. Ezrt a betltnyls zrfedelbe levegszrt ptenek be. A leveg be- ill. elvezetse zrt tartlyoknl, pl. a mozg hidrauliknl alkalmazottaknl, elmarad. A tmtett tartlyokban flexibilis lgzsk van, ez egy gzprnval (nitrogn) elfesztett. Ezrt ezeknl a tartlyoknl kevesebb problma van a szennyezdssel, amit a leveg s vzfelvtel okoz, valamint a munkafolyadk id eltti regedsvel. Az elfeszts megakadlyozza, hogy a szvvezetkben kavitci lpjen fel, mert a tartlyban tlnyoms uralkodik. 4.5 Szr A hidraulikus berendezs beptett szrinek a j mkds s az elemek lettartama szempontjbl van nagy jelentsge. A munkafolyadk szennyezdse az albbiakbl tevdik ssze: -Az zembe helyezskor keletkez szennyezds: fmrszecskk, nthomok, por, hegesztsi cseppek, festk, piszok tmtsdarabkk, szennyezett folyadk (mr gy szlltott). -zemels kzbeni szennyezds: kops, szenny behatolsa a tmtseken s a tartly levegz nylsn keresztl, a folyadk utntltsekor vagy cserjekor, valamelyik elem cserjekor, tmlcserknl. A szr feladata az, hogy ezeket a szennyezdseket egy elviselhet rtkre cskkentse, hogy ezltal az elemeket a tlsgosan nagymrtk kopstl vdje. A szrsnek a szksgletnek megfelel finomsgnak kell lennie, s a szrs hatst egy szennyezdsjelzn ellenrizni lehessen. A berendezs zembe helyezse eltt gyakran egy olcs szrn bltik t a rendszert. A szr kivlasztsa s elrendezse fleg az alkalmazott hidraulikaelemek szennyezds rzkenysgnek feleljen meg.

Szennyezett olaj hatsai Tlnyoms

Vkuum

71

A szennyezdseket m-ben mrik, s ennek megfelelen adjk meg a szr finomsgt. Megklnbztetnk: . abszolt szrsi finomsg

megadja annak a legnagyobb rszecsknek a mrett, amely ppen mg tmegy a szrn;

. nominlis szrsi finomsg a nominlis prusmreteknek megfelel rszecskket tbbszri tramlsnl visszatartja;

. kzepes prustvolsg egy szreszkz Gauss-eloszls szerinti tlagos prusmretnek mrtke;

. -rtk megadja, hogy hnyszor tbb a meghatrozott mretnl nagyobb rszecske tallhat a szr befolysi oldaln, mint az elfolysi oldalon Plda 50 = 10 azt jelenti, hogy a szr befolysi oldaln 10 x tbb 50 m-nl nagyobb rszecske tallhat, mint az elfolysi oldalon. Javasolt szr finomsg x m ben A hidraulikus berendezs x = 100-nl

1 - 2 Kalkullhatan igen magas megbzhatsg, igen rzkeny rendszerek finom szennyezdse ellen; elssorban lgikzlekeds

vagy laboratriumi felttelek.

2 - 5 rzkeny nagyteljestmny vezrl- s szablyoz berendezsek a nagynyoms tartomnyban: gyakran a lgikzlekeds, robotok s

szerszmgpek.

5 - 10 Nagy rtk ipari hidraulikus rendszerek nagy zembiztonsggal, s az egyes elemek tervezett lettartamval.

10 - 20 ltalnos hidraulika s mobilhidraulika, kzepes nagysgrend.

15 - 25 A nehzipar alacsonynyoms rendszerei, vagy korltozott lettartam berendezsek.

20 - 40 Alacsonynyoms rendszerek nagy rsekkel. Visszafolygi szrs A visszafolygi szrket kzvetlenl a tartlyba ptik, a visszafolygi teljestmnyszrket a visszafoly vezetkbe ptik be. A szrhznak s a szrelemnek olyan kivitelnek kell lennie, hogy a nagyobb szelepek tsszer nyitsakor fellp nyomscscsoknak ellenlljanak, vagy azokat egy gyorsan nyit by-pass szelepen keresztl kzvetlenl a tartlyba vezessk. A teljes visszafoly olajmennyisgnek t kell haladnia a szrn. Ha ezek a visszafoly rszramok nincsenek egy kzs gyjtvezetkbe vezetve, akkor a rszramhoz is lehet szrt alkalmazni (mellkramban). A visszafolygi szrs olcsbb, mint a nagynyoms szrs.

72

Fontos jellemz rtkek: zemi nyoms: ptsi md fggvnye max. 30 bar Trfogatram: 1300 l/min (a szr a tartlyba ptve) 3900 l/min (nagy

llhelyzet szrk csvezetkbe ptve) Szrsi finomsg: 10 - 25 m megengedett nyomsklnbsg p: a szr elem ptsi mdja szerint kb. 70 bar. A szrkarbantartskor az llsid elkerlsre dupla szrket alkalmaznak. Ekkor 2 szrt prhuzamosan kapcsolnak. Az elszennyezdtt szr kivtele eltt t lehet kapcsolni a msik szrre, anlkl, hogy a berendezst ki kellene kapcsolni. Szvgi szr Ez a szr a szivatty szvvezetkben van elhelyezve; ezltal a munkafolyadk a tartlybl a szrn keresztl folyik. Csak szr