HIDRAULIKA
Povije Povijest st - hidrau hidraulik likee rani Egipat, ca 3000 g.pr.n.e: g.pr.n.e: žezlo kralja Škorpion-a:
Kralj ritualno otvara sustav za navodnjavanje!
Povijest hidraulike
Početak Hidraulike kao znanosti počinje u staroj Grčkoj Arhimed (286-212 pr.n.e.) pr.n.e.) Aristotel (384-322 (384-322 pr.n.e.) pr.n.e.)
Prvi pravi hidrauličar! Arhimedov zakon (uzgon),
specifična težina …
Povijest hidraulike Pascal-ov zakon
Johan Bernoulli (Švicarska 1667-1748)
Kompletirao osnovne
Osnove matematičke
principe hidraulike
teorije hidraulike
Blaise Pascal (Francuska 1623-1662)
Povijest hidraulike
KTESIOBIS – vodene orgulje (3. st.p.n.e.) Leonardo da Vinci – skice vodene turbine Brauman 1795. – vodena preša Wiliams i Janney 1900. – aksijalna klipna crpka II svjetski rat – razvoj oružja
1950. - razvoj alatnih strojeva s hidrauličkim pogonima
1970. – razvoj elektrohidraulike 1980. – razvoj proporcionalne i servohidraulike
Što podrazumijevamo pod pojmom riječi hidraulika? Pod riječju hidraulika podrazumijevamo generiranje kretanja sila pomoću hidrauličkih tekućina. Hidrauličke tekućine su medij za
prijenos snage.
Postoji bitna razlika između: - statične hidraulike i - mobilne hidraulike.
Fizika Fluid
= tekućina, plin, zrnata tvar kad teče, smjese.
Mehanika fluida Hidraulika
(tekućine) Plin:
Pneumatika (plinovi)
širi se dok ne zauzme sav raspoloživi volumen, lako stlačljiv.
Tekućina: tvar koja zauzima definirani volumen, praktički je nestlačiva.
Temeljna
načela hidraulike
Hidraulika je znanost koja primjenom hidromehanike.
se bavi tehničkom
Prednosti hidraulike
prijenos velikih sila malim komponentama precizno pozicioniranje start-up , pokretanje pod velikim opterećenjem
jednoliko gibanje neovisno o opterećenju zbog male stlačivosti tekućina jednoliko radno i povratno gibanje
moguće kvalitetno riješiti upravljanje i regulaciju dobro hlađenje
Nedostaci hidraulike
zagađenje okoliša uslijed istjecanja ulja (opasnost od požara ili zagađenja) osjetljivost sustava na nečistoće ulja max radna brzina 0,5 m/s opasnost od prevelikih tlakova do 1000 bara (pucanje vodova) temperaturna ovisnost (promjena viskoznosti)
loš stupanj korisnosti potreba za povratnim vodovima (drenaža)
kavitacija
PRIMJENA HIDRAULIKE Stacionarna (industrijska) hidraulika Mobilna (pokretna) hidraulika
-
Brodska hidraulika Auto industrija Avio industrija Vojna tehnika
Stacionarna industrijska hidraulika
proizvodnja i montaža strojeva svih vrsta uređaji za dizanje i prijenos preše
strojevi za injekcijsko brizganje valjaonice dizala
Hidrauličke preše za automobilske gume
ThyssenKrupp d.o.o. Belišće
Mobilna hidraulika
građevinski strojevi grabilice, rovokopači, platforme za
dizanje tereta prenosila i dizala poljoprivredni strojevi
BRODSKA HIDRAULIKA
Poklopci na grotlima Rampa na trajektu
Brodska dizalica
Vitla
– hidraulički motori
HIDROSTATIKA (grč. hidro + statika) je dio hidromehanike koja proučava mirovanje tekućina i ponašanje uronjenih tijela. Hidrostatika
OSNOVNE VELIČINE STANJA U HIDRAULICI VELIČINE STANJA –
su mjerljive fizikalne veličine koje jednoznačno definiraju određeno određeno stanje promatranog objekta.
TLAK
p ( N / m2 ; bar )
TEMPERATURA
T (K) ; t (
GUSTOĆA
( kg / m3 )
PROTOK
Q ( l / min )
O
C)
TLAK TLAK – je sila koja djeluje okomito na jedinicu površine promatranog objekta.
p
1 kg
F
A
1 kg
TLAK 1 newton
( 1 N = 0.1 kg approx)
1 metar
1 metar2 1 N / m2 = 1 pasc pascal al (Pa) (Pa) 1 kilo pascal pascal = 1 000 Pa 1 mega mega pascal pascal = 1 000 000 Pa 1 bar = 100 000 Pa 1 bar = 1 kg / cm 2 (approx)
TEMPERATURA TEMPERATURA - je osnovna makroskopska manifestacija unutarnjeg toplinskog stanja.
• mjerna jedinica T (K) ; t ( O C ) INDUSTRIJSKA HIDRAULIKA
• radno područje (od – 10 do 80 OC)
GUSTOĆA TEKUĆINE Gustoća je masa tvari sadržana u jedinici volumena = m / V [kg/m3]
Podatci o gustoći hidrauličke tekućine određene su za temperaturu od 150C i atmosferskom tlaku od 1bara. Gustoća se mijenja s promjenom tlaka i temperature
PROTOK
Protok je količina tekućine (volumen) koji se popuni u jedinici vremena.
Q=V/t
[m3/s]
HIDROSTATSKI TLAK Po - Hidrostatski tlak - Ukupni tlak H
P
A
p = g h [ N / m2]
MJERNJE TLAKA • visinom stupca tekućine
p2
p1
Δp = p1 – p2
HIDRAULIČKI PARADOKS
ISTA SILA TEKUĆINE NA DNU POSUDE ZBOG ISTE VISINE STUPCA TEKUĆINE
UZGON Uzgon je sila koja djeluje vertikalno prema gore i po iznosu je jednak težini istisnutog fluida – Arhimedov zakon Arhimedov zakon: Svako tijelo uronjeno u fluid prividno izgubi na svojoj težini onoliko koliko teži istisnuti fluid. Arhimed (297-212).
Fu = g V
PODMORNICA Fu - sila uzgona
stabilno
- pliva - lebdi - tone
indiferentno
labilno
ZAKON SPOJENIH POSUDA
ZAKON SPOJENIH POSUDA • matematički zapis
HIDRAULIČKA PRETVORBA SILE U tlačenoj tekućini na koju djeluje sila teže vlada na svim mjestima i svim smjerovima jednak specifični tlak.
HIDRAULIČKA PRETVORBA SILE
D1
D2
HIDRAULIČKA PRETVORBA SILE
HIDRAULIČKA PRETVORBA TLAKA
F = F 1
2
P1 A1 = P2 A2
HIDRODINAMIKA Hidrodinamika je znanost koja
proučava gibanje tekućina zajedno s uzrocima zbog kojih gibanje nastaje,
to jest sila koje djeluju na tekućinu.
PROTOK Protok nam govori kolika količina(volumen) radne tekućine prođe kroz neku površinu (cijev ) u jedinici vremena.
Q=V/t
[m3/s]
Q [ lit / s] , [ lit / min ]
DRUGI NEWTONOV ZAKON
STRUJANJE Stacionarno
–
stalno, brzina i tlak u određenoj točki se ne
mijenju s vremenom Nestacionarno – nestalno, brzina i tlak se mijenja u ovisnosti o vremenu Nestacionarno Strujnice
strujanje može biti prisilno i slobodno
– zamišljene linje koje prikazuju oblik strujanja
Strujanjem f lui da pojavlj uje s e t renje u tekućini i između s tijenk i i tekućine. Gubici nastali strujanjem fluida kroz cijevi i hidrauličkim komponentama, izražavaju s e u ob li ku pad a t lak a.
U hidrauličkim cjevovodima strujanje može biti laminarno ili turbu lentno Laminarno strujanje – sile unutrašnjeg trenja veće od sila inercije Turbulentno strujanje – sile inercije su veće od sila trenja
REŽIMI STRUJANJA
-laminarno strujanjenje Re < 2300
Vrsta gibanja određuje se pomoću Reynoldsovog broja (Re).
Re
v·d
- turbulentno strujanje
Re > 2300.
• brzina protoka tekućine v (m/s) • promjer cijevi d (m) • kinetička viskoznost (m2/s)
Reynoldsov broj • Promjer cijevi 25mm • Viskoznost ulja 40 m2 /s • Protok 50 l/min • Očitan
Re broj je 1400
• Strujanje je laminarno
STRUJANJE FLUIDA Kritična brzina ovisi o viskoznosti hidrauličke tekućine i promjeru cijevi. U praksi se često primjenjuju empirijski dobivene vrijednosti. Za brzinu protoka u vodovima primjenjuju se slijedeće normirane vrijednosti: Usisni vod:
• radni tlak do 50 bara : 4,0 m/s • radni tlak do 100 bara : 4,5 m/s • radni tlak do 150 bara : 5,0 m/s • radni tlak do 200 bara : 5,5 m/s • radni tlak do 300 bara : 6,0 m/s
Povratni vod: 2,0 m/s
Kritična brzina V krit
1,5 m/s
Tlačni vod:
Re krit d
2300
d
Kako bi spriječili turbulentno gibanje u hidrauličkim sustavima Rekrit se ne smije prijeći.
Utjecaj brzine protoka na pad tlaka Iznos pada tlaka ovisi o unutrašnjim otporima u hidrauličkom sustavu. Brzina protoka ima najveći utjecaj na unutrašnje otpore, jer otpor raste s kvadratom brzine.
Otpori su ovisni o:
• brzini protoka (poprečnom presjeku, protoku), • vrsti protoka (laminarno, turbulentno), • vrsti i broju suženja presjeka u sustavu (suženja) • viskoznosti ulja (temperatura, tlak) • stanju površine, • postavljanju vodova.
Primjer za proračun vrijednosti iz tablice Protok brzine v = 0,5 m/s kroz cjevovod nominalne širine 6 mm. Kinematička viskoznost je = 100 mm2/s pri 15 C. Gustoća = 850 kg/m3. Treba izračunati
p
gubit ak tlaka p po metru duljine?
l d
2
v 2
Re
=75/Re
v d
Da bi se izračunala vrijednost trenja , prvo treba izračunati Reynoldsov broj Re: Zadane vrijednosti: = 100 mm2/s = 1 · 10-4 m2/s d = 6 mm = 0,006 m v = 0,5 m/s
Re
0,5 0,006
1 10
4
Re = 30 (usporedite s tablicom)
Jednadžba za otpor cjevovoda je =75/Re (iznos otpora). p
l
d 2
v 2
p
2
2,5
= 75/30 = 2,5
1000mm 850kg 2 ( 0 , 5 m / s ) 3 6mm 2m
Padovi tlaka na koljenima i sastavcima Protok kroz zakrivljene cijevi, T-komade i kutne spojeve dovodi
do značajnog pada tlaka. Otpori koji se javljaju su uglavnom ovisni o geometriji cijevi i protoku. - faktora oblika dobiven pokusima, ovisi o Reynoldsovom broju
p
v 2 2
b- korekcijski faktor Re
b
25 30
Pad tlaka
50 15
100 7,5
p b
250 3
v 2 2
500 1,5
1000 1,25
1500 1,15
2300 1,0
Primjer Treba izračunati pad tlaka p u koljenu nominalnog presjeka 10 mm Zadano : brzina protoka gustoća ulja viskoznost
v = 5 m/s = 850 kg/m3 = 100 mm2/s pri 150 C
Prvo se računa Re: Re
v d
Re
5m 0,01m
Fakt Faktor or iz tabl tablic ice e b =1,5 p b
2
Pad tlaka je
s
s
v 2
0,00001m
2
Re
Fakt Faktor or obli oblika ka iz tabl tablic ice e p 1,2 1,5
p = 0,19 ba bara ra
500
850kg 25m
m3 s 2 2
=1,2 2
p = 19125 N/m 2
GUBICI SNAGE U HIDRAULIČKOM SUSTAVU
HIDRAULIČKI UDAR Hidraulički udar nastaje naglim zatvaranjem ili otvaranjem protoka ulja, uslijed nagle promjena tlaka u instalaciji zbog brze promjene brzine strujanja.
Hidraulički udar je nepoželjna pojava, a možemo ge izbjeći ako ugradimo hidraulički akumulator u blizini ventila koji izaziva hidraulički udar.
KAVITACIJA Kavitacija je
pojava stvaranja mjehurića unutar toka radnog medija. Ako tlak u suženju padne u područje vakuuma, zrak u obliku mjehurića izlazi iz ulja ( kavitacija). U mjehurićima je i rasplinuto ulje. Kada, nakon suženja tlak ponovo naraste mjehurići se rasprsnu. Rezultat kavitacijskog djelovanja je erozija materijala na mjestu
gdje se presjek ponovo povećava, u mjehurićima se razvije visoka temperatura. Tada je, kao kod dizel strojeva moguća pojava spontanog paljenja smjese zraka i ulja te se javlja velika buka.
KAVITACIJA
-
P
P=0 +P
KAVITACIJA
-
P
P=0 +P
JEDNADŽBA KONTINUITETA Tekućina prolazi kroz manje presjeke brže, a kroz veće sporije
- Volumni protok - Maseni protok - Težinski protok
1 A1 v1
2 A2 v 2
BERNOULLIJEVA JEDNADŽBA potencijalna energija energija tlaka energija gibanja toplinska energija
Ek + Et + EP = konst.
statička dinamička
GRAFIČKI PRIKAZ BERNOULLIJEVE JEDNADŽBE -
potencijalna energija energija tlaka energija gibanja toplinska energija
statička dinamička
PRIMJENA
BERNOULLIJEVE JEDNADŽBE
VENTURIJEVA CIJEV
Gubitak energije u suženju rezultira gubitkom snage. Gubitak energije se može odrediti mjerenjem pada tlaka ili rasta temperature. Padovi tlaka ovise o: • viskoznosti • brzini protoka
• vrsti i veličini suženja
RADNA TEKUĆINA Radna
tekućina u hidrauličkom sustavu obavlja
slijedeće osnovne funkcije: • omogući prijenos snage
• prenosi signal (tlačni impuls) • podmazuje pokretne dijelove strojeva i uređaja • odvodi toplinu nastalu uslijed gubitaka u sustavu • prigušuje, zbog tlačnih udara, nastalu buku i vibracije. RADNE TEKUĆINE SU:
- VODA - MINERALNA ULJA - SINTETIČKE TEKUĆINE - BIO RAZGRADIVA ULJA
SVOJSTVA RADNIH TEKUĆINA Agregatno stanje ( tekuće, kruto, plinovito) Tekućine zauzimaju određeni volumen, a slobodna površina zauzima horizontalni položaj zbog gravitacije. Sile među molekulama tekućine su veće od sila koje drže plin na okupu. Kohezijska silaAdhezijska sila-
privlačna molekularna sila koja drži molekule na okupu. privlačna sila između molekula tekućine i stjenke posude.
GUSTOĆA – masa tvari sadržana u jedinici volumena VISKOZNOST – pojava trenja među česticama tekućine STLAČIVOST – sve tekućine su stlačive (neznatno) brzi prijenos signala MAZIVOST – podmazivaje pokretnih djelova ZAPALJIVOST – kad se ulje u smjesi s zrakom zapali temp. zapaljenja OTROVNOST – udisanjem uljnih para ili preko kože (rane) KAPILARNOST – sposobnost dizanja i spuštanja tekućine po stjenkama
MAZIVOST (PODMAZIVANJE) RADNE
TEKUĆINE
VODA VODA / ULJE MINERALNA ULJA
BIO RAZGRADIVA ULJA
SINTETIČKA
ULJA
TEMPERATURA RADNE
TEKUĆINE
VODA VODA / ULJE MINERALNA ULJA
BIO RAZGRADIVA ULJA
SINTETIČKA
ULJA
KOROZIJA RADNE
TEKUĆINE
VODA VODA / ULJE MINERALNA ULJA
BIO RAZGRADIVA ULJA
SINTETIČKA
ULJA
ZAPALJIVOST RADNE
TEKUĆINE
VODA
VODA / ULJE MINERALNA ULJA
BIO RAZGRADIVA ULJA
SINTETIČKA
ULJA
EKOLOGIJA RADNE
TEKUĆINE
VODA
VODA / ULJE MINERALNA ULJA
BIO RAZGRADIVA ULJA
SINTETIČKA
ULJA
CIJENA RADNE
TEKUĆINE
VODA
VODA / ULJE MINERALNA ULJA
BIO RAZGRADIVA ULJA
SINTETIČKA
ULJA
RADNE
TEKUĆINE
E J N A V I Z A M D O P
A R U T A R E P M E T
A J I Z O R O K
T S O V I J L A P A Z
A J I G O L O K E
A N E J I C
VODA
VODA / ULJE MINERALNA ULJA
BIO RAZGRADIVA ULJA
SINTETIČKA
ULJA
Karakteristike i zahtjevi za ulja
najmanja moguća gustoća, minimalna stlačivost,
ne preniska viskoznost (sloj za podmazivanje), dobra karakteristika viskoznost – temperatura, dobra karakteristika viskoznost – tlak, stabilnost na starenje,
teška zapaljivost,
dobro slaganje s ostalim materijalima.
Hidraulička ulja
Hidraulička tekućina je radni medij koji prenosi energiju od hidrauličkog crpnog agregata do pogona (cilindri i motori).
Hidrauličke tekućine imaju razne karakteristike. Zbog toga se, ovisno o
primjeni, moraju pažljivo odabrati. Često se koriste hidrauličke tekućine na bazi mineralnih ulja i nazivaju se hidraulička ulja
Vrste hidrauličkih ulja
Prema DIN 51524 i 51525 hidraulička ulja dijele se prema karakteristikama i sastavu: -
hidraulička ulja HL hidraulička ulja HLP hidraulička ulja HV
Vrste fluida
VISKOZNOST Riječ viskoznost može se definirati kao "otpor tečenju". Viskoznost tekućina pokazuje njihovo unutrašnje trenje, tj. otpor koji treba prevladati pri pomicanju slojeva tekućine. Viskoznost je pojava trenja među česticama tekućine . Mjera viskoznosti je lakoća istjecanja tekućine. Recipročno svojstvo viskoznosti je FLUIDNOST. • Kinematička viskoznost • Dinamička viskoznost
[m2/s] [Pas]
Dinamička viskoznost definirana je kod homogenog fluida koji se giba laminarno,
pri čemu između dva paralelna sloja na
razmaku od jednog [ m] i razlikom brzine od jednog [ m/s] nastaje tangencijalno naprezanje od jednog [Pa].
KLASE VISKOZNOSTI DIN 51524 određuje najmanju i najveću vrijednost viskoznosti pri 40C. ISO kl ase viskoznosti
kinematska viskoznost (mm 2/s) pri 40 C
najveća
najmanja
ISO VG 10
9,0
11,0
ISO VG 22
19,8
24,2
ISO VG 32
28,8
35,2
ISO VG 46
41,4
50,6
ISO VG 68
61,2
74,8
ISO VG 100
90,0
110,0
Za sve tipove hidrauličkih ulja HL, HLP i HV postoji podjela u šest klasa viskoznosti .
KLASIFIKACIJA VISKOZNOSTI SAE
– Society of Automotive Engineers određuje viskoznost motornog ulja pri različitim temperaturama. SAE 10W/50 Za temperature od -10 do 400C - benzinski motri (S) - diesel motori (C) Oznaka A na drugom
mjestu označava najnižu kvalitetu ulja, (B,C,D) kvalitetnije ulje. API
– American Petroleum Institute određuje vrstu motornog
ulja prema vrsti motora (benzinski API SD i diesel motori). Postoje i kombinirana motorna ulja za oba tipa motora i imaju
GRANICE VISKOZNOSTI
Kada je viskoznost preniska (izrazito se
razlijeva), javlja se više propuštanja. Sloj
za podmazivanje je tanak i lako se kida, te
se smanjuje otpornost na trošenje. Velika viskoznost rezultira povećanim trenjem, te sve većim padovima tlaka i zagrijavanjem, posebno u suženjima. Tada je otežano hladno pokretanje, odvajanje mjehurića zraka je smanjeno, te se javlja kavitacija.
Karakteristike viskoznost – temperatura
Karakteristike viskoznost – tlak
Poznavanje karakteristike viskoznost – tlak je značajno zbog toga što viskoznost hidrauličkih ulja raste s porastom tlaka. Ove karakteristike su posebno značajne za razlike tlakova p veće od 200 bara. Pri približno 350 do 400 bara viskoznost je uglavnom dvostruko veća nego pri 0 bara.
INDEKSI VISKOZNOSTI
Mineralna ulja koja imaju visok indeks viskoznosti nazivaju se i multigradna ulja. Mogu se primjenjivati svuda gdje se javljaju promjenjive radne temperature, npr. u mobilnoj hidraulici. Ulja niskog indeksa viskoznosti dijele se na ljeta i zimska ulja. Ljetna ulja imaju veću viskoznost tako da ulje ne
podmazivanje. Zimska ulja su
postane previše rijetko i da se ne probije sloj za
manje viskoznosti da se previše ne zgusnu i da bi se omogući hladno pokretanje.
PREDNOSTI I NEDOSTACI
HIDRAULIČKIH TEKUĆINA
HIDRAULIČKI ELEMENTI
DOBIVANJE HIDRAULIČKE ENERGIJE
HIDRAULIČKI SUSTAV
TOK ENERGIJE U HIDRAULIČKOM SUSTAVU IZVRŠNI ELEMENTI
RAZVODNICI
PRETVORBA ENERGIJE
STRUKTURA
HIDRAULIČKOG SUSTAVA AKTUATORI
IZVRŠNI ELEMENTI UNOS SIGNALA
OBRADA SIGNALA
OSIGURANJE ENERGIJE
HIDRAULIČKO
SNAGA KROZ
UPRAVLJANJE
HIDRAULIČKI SUSTAV
PRETVORBA ENERGIJE
HIDRAULIČKA CRPKA Crpka u hidrauličkom sustavu (hidraulička crpka) pretvara mehaničku energiju u hidrauličku energiju (energiju tlaka). Crpka istiskuje hidrauličku tekućinu u
sustav vodova. Otpori koji se javljaju pri tom protoku stvaraju tlak u hidrauličkom sustavu. Razina tlaka ovisi o ukupnim
unutrašnjim i vanjskim otporima i brzini strujanja.
Tlak u hidrauličkom sustavu nije određen crpkom. Tlak raste s otporima.
HIDRAULIČKA CRPKA Za crpku su značajne sljedeće karakteristične veličine: Istisnuti obujam V (radni volumen) je mjera veličine crpke. Radni volumen je količina tekućine koji prođe kroz crpku u jednom okretaju (ili u jednom koraku).
Volumen tekućine u minuti se označava kako volumetrijski protok Q (dobava). Proračunava se iz istisnutog obujma V i broja okretaja n
Q = n V
Na temelju istisnutog obujma razlikujemo tri vrste hidrauličkih crpki:
crpke stalnog protoka stalan istisnuti volumen (FD) udesive crpke udesiv istisnuti volumen crpke promjenjivog kapaciteta (VD) Regulacija tlaka, protoka ili snage, reguliran istisnuti volumen
HIDRAULIČKE CRPKE
Maxsimalni tlak
IZBOR CRPKE I MOTORA
Zahtjevi radnog tlaka u sustavu (p) Zahtjevi protoka u sustavu (Q) Dopušteni broj okretaja (n) Relacije –tlak –protok –broj okretaja Promjenljivost volumena crpke (VD) Usisna značajka Stupanj korisnosti (ηuk) Ubrzanje i reverziranje (usporavanje) Ponašanje na niskim okretajima Ponašanje pri pokretanju
IZBOR CRPKE I MOTORA
Otpornost na kontaminacije, zahtjevi filtracije Životni vijek (vezano sa opterećenjem) Značajke fluida Buka Temperatura sustava Održavanje, rezervni dijelovi Tip pogona, smještaj crpke Kompaktnost Preciznost izrade (zazori i montaža) Cijena i ukupna ekonomska značajka
PROTOK CRPKE Teorijski protok crpke
Q pt = n V
- broj okretaja n = 1450 o/min - istisnuti obujam V = 2,8 cm 3 (po okretaju) Q pt = n V= 1450 o/min 2,8 cm3 = 4060 cm3 /min= 4,06 dm3 /min Q pt = 4,06 l/min
Q p = ŋvp Q pt
Stvarni protok crpke Q
Qth
Q
p=const
Qp Qth
QLP
Q1=const Qth
Qp
QP
QLp
Karakteristika crpke
Karakteristika nove crpke: propuštanje ulja iz crpke iznosi do 6,0 % pri 230 bara. Q(p=0) = 10,0 dm3 /min Q(p=230) = 9,4 dm3 /min Q p= 0,6 dm3 /min vol = 0,94
PRORAČUN SNAGE I MOMENTA Pul – ulazna snaga (KW) Mul – ulazni moment n – broj okretaja
Pul = Mul n /9550
Qe- efektivni protok (l/min)
Pul= p Qe Pul= 1,667 10
ŋuk = Piz/ Pul Mt=p Vt /2π Muk= Mt+ Ml
ŋmh = Mt / Muk ŋ
=
ŋ
ŋ
3
p Qe Piz – izlazna snaga (KW)
– teorijski moment Muk–ukupni moment Mt
Ml–moment trenja
ŋmh– mehanički koeficjent korisnog djelovanja
ZUPČASTA CRPKA S VANJSKIM OZUBLJENJEM
Zupčaste crpke s vanjskim ozubljenjem Izrađuju se najčešće s dva zupčanika s ravnim zubima. Postoje izvedbe sa srednjim pogonskim i dva pogonjena zupčanika.
ZUPČASTI STROJEVI U osnovi mogu raditi i kao pumpe i kao hidromotori.
Radni elementi su im zupčanici. Promjena volumena postiže se rotacijskim gibanjem radnih elemenata. Dijele se na tri osnovne vrste:
1. S vanjskim ozubljenjem 2. S unutarnjim ozubljenjem 3. S cikloidnim ozubljenjem
Spadaju u grupu hidrostatskih strojeva kojima se protok ne može regulirati.
ZUPČASTA CRPKA S VANJSKIM OZUBLJENJEM
ZUPČASTA CRPKA S UNUTARNJIM OZUBLJENJEM Crpka sa sastoji od kućišta, zupčanika s unutarnjim ozubljenjem i zupčanika s vanjskim ozubljenjem. Zupčanik s vanjskim ozubljenjem je pogonski, s unutarnjim pogonjeni. Gibanje zupčanika s vanjskim ozubljenjem izaziva rotaciju zupčanika s unutarnjim ozubljenjem, te oni zajedno rotiraju. Na mjestu gdje zupčanici izlaze iz zahvata nastaje podtlak, radna tekućina ulazi u radnu komoru, ispunjava međuzublje i transportira u tlačnu komoru. Srp je nepokretan i služi za razdvajanje usisne od tlačne komore.
ZUPČASTA CRPKA S UNUTARNJIM OZUBLJENJEM
LAMELASTA CRPKA Crpka je sastavljena od statora, rotora i krilaca, koja su umetnuta u
žljebove usječene u rotoru. Centar rotora je pomaknut u odnosu na os statora za veličinu ekscentričnosti (e). O veličini ekscentričnosti ovisi protok pumpe. Stoga su česte izvedbe pumpi s promjenljivom veličinom ekscentričnosti, odnosno protoka.
KLIPNE CRPKE
AKSIJALNO KLIPNI STROJEVI U praksi su dvije osnovne izvedbe aksijalno klipnih strojeva: 1. S nagnutom pločom 2. S nagnutim bubnjem
Teorijski svaki stroj može raditi i kao pumpa i kao hidromotor. Radni elementi su im klipovi.
Imaju mogućnost regulacije protoka Maksimalni radni tlakovi su im do 40 MPA
Kada rade kao hidromotori mogu razvijati moment do 3000 Nm
GLAVNI DJELOVI CRPKE
POGON AKSIJALNO KLIPNIH STROJEVA CILINDAR – KLIP -
NAGNUTA PLOČA Sila tlaka
Tangencijalna sila
Normalna sila
KLIPNO AKSIJALNA CRPKA S
ZAKRETNOM PLOČOM
KLIPNO AKSIJALNA CRPKA SA
ZAKRETNOM PLOČOM Pokretanjem pogonskog vratila pokreće se cilindarski blok budući su mehanički vezani. Klipovi koji su preko kliznih papučica naslonjeni na kosu ploču počinju se izvlačiti odnosno uvlačiti u cilindrima. U fazi izvlačenja povećava se radni prostor te se uslijed stvorenog podtlaka tekućina usisava, a kada se cilindar uvlači, smanjuje se volumen radne komore te se tekućina potiskuje pod tlakom.
KLIPNO AKSIJALNA CRPKA SA
ZAKRETNOM PLOČOM FD
– FIKSNA DOBAVA
KLIPNO AKSIJALNA CRPKA
- promjenjiva dobava
UPRAVLJANJE KLIPNO AKSIJALNIM
CRPKAMA KOMPENZATORIMA (HD, EP …)
KLIPNO AKSIJALNE CRPKE S PROMJENJIVOM DOBAVOM HIDRAULIČKO UPRAVLJANJE HD
KLIPNO AKSIJALNE CRPKE S PROMJENJIVOM DOBAVOM
CRPKE STALNOG PROTOKA
CRPKE PROMJENJIVOG KAPACITETA (VARIJABILNE)
HIDRAULIČKI REGULATOR PROTOKA PUMPE
B
A
x1
x2
px / pxmax
-Q1 / Q
+Q1 1max
/Q
1max
Dovođenjem upravljačkog ulja na priključak x1, usisna strana pumpe je B, a tlačna A. Kada se upravljačko ulje dovede na priključak x2 situacija je obrnuta. Kada su tlakovi x1 i x2 isti, klip regulatora je rasterećen, a protok pumpe jednak je 0. Regulacijskim vijcima podešava se najveći protok pumpe.
REGULATOR TLAKA PUMPE
Zadaća je regulatora tlaka pumpe, da nakon što se postignene određena vrijednost tlaka, dovedu radne elemente pumpe u takav položaj da je protok jednak 0.
p
Veza je tlačnog voda pumpe i klipne strane hidrauličkog regulatora preko ventila za ograničenje tlaka. Na cjevovodu, koji spaja ventil i cilindar sa spremnikom postavljena je prigušnica, pa je tako osigurano da impuls tlaka bude prvo odveden prema regulatoru. Pumpa radi stalno u području maksimalnog protoka, bez obzira na veličinu tlaka, a nakon dostizanja tlaka koji je podešen na ventilu za ograničenje tlaka, on se otvara i klip regulatora
REGULATOR SNAGE PUMPE
Zadaća je regulatora snage osigurati takav odnos tlaka u sistemu i protoka koji daje pumpa da je zadovoljen uvjet:
P = Q p = konst
Klipna komora regulatora povezana je s tlačnim vodom pumpe, pa na klip djeluju dvije sile; sila opruge, koja se mijenja s promjenom dužine pomaka x i hidraulička sila s desne strane. U području tlakova od p 0 do p1, sila opruge je veća od hidrauličke sile, pa pumpa radi s maksimalnim protokom. U tom području snaga raste s porastom tlaka. Kada se dostigne tlak p 1, snaga pumpe ima najveću vrijednost, a sila u opruzi postaje manja od hidrauličke sile. Klip se pomiče u lijevo sve do položaja kada se sila u opruzi i hidraulička sila ne izjednače. Pri tome se protok pumpe smanjuje. Nakon što tlak postane
KLIPNO AKSIJALNE CRPKE S PROMJENJIVOM DOBAVOM SLAG = max
Q
KLIPNO AKSIJALNE CRPKE S PROMJENJIVOM DOBAVOM SLAG
Q
KLIPNO AKSIJALNE CRPKE S PROMJENJIVOM DOBAVOM SLAG
Q
KLIPNO AKSIJALNE CRPKE S PROMJENJIVOM DOBAVOM SLAG = 0
KLIPNO AKSIJALNE CRPKE S PROMJENJIVOM DOBAVOM PROMJENA SMJERA TOKA FLUIDA SLAG = negativan
Q
KLIPNO AKSIJALNA CRPKA U HIDRAULIČKOM SUSTAVU
KLIPNO AKSIJALNA CRPKA SA ZAKRETNIM BUBNJEM
KLIPNO AKSIJALNA CRPKA SA ZAKRETNIM BUBNJEM
Pror Pr orač ačun un ve veli liči čina na za p u m p u
KLIPNO RADIJALNA CRPKA Rad i j al n o -k l i p n i s t r o j ev i m o g u r ad i t i i k ao p u m p e i k ao h i d r o m o t o r i . K l i p o v i s u i m smješteni r ad i j al n o u o d n o s u n a p og og o ns ns ko ko v r at at ilil o. o. Po st st oj oj i mogućnost d a s e ak s i j al n o u s m j er u pogo po gons nske ke osi os i smje sm jest stii više redova redova radija radijalno lno smještenih cilindara.
KLIPNO RADIJALNA CRPKA
SIMBOLI
REGULACIJA RADA HIDROSTATSKOG SUSTAVA CRPKOM I HIDROMOTOROM
OTVORENI KRUŽNI TIJEK
ZATVORENI
KRUŽNI TIJEK
HIDROMOTOROM
POLUOTVORENI KRUŽNI TIJEK
UPRAVLJANJE
PRIGUŠENJEM
CRPKOM KONSTANTNOG PROTOKA
CRPKOM S REGULIRANIM PROTOKOM
“LOAD SENSING”
Preko sustava za povratnu
dojavu o opterećenju udešavaju se vrijednosti tlaka i protoka prema
potrebama potrošača. Regulaciju je moguće ostvariti crpkom s konstantnim ili reguliranim protokom.
“LOAD SENSING” Klipno aksijalna crpka osjetljiva na promjenu opterećenja
SEKUNDARNA REGULACIJA
Sustavna regulacija potrošača . Regulira se brzina vrtnje hidromotora. Kada se u određenim
slučajevima dovodi energija hidromotoru, motor počinje raditi kao pumpa da bi održao konstatnu brzinu vrtnje.
Ovaj se način rada primjenjuje tamo gdje: 1. Više potrošača radi paralelno, a dio se energije može vratiti u sustav kao npr. u slučajevima kočenja jednog hidromotora pri čemu se tom energijom mogu pogoniti drugi potrošači 2. Zbog stalnog ponavljanja ciklusa rada moguće je iskoristiti akumuliranu energiju unutar sustava (gradski autobusi,
HIDROSTATSKI MJENJAČ
VENTILI ZA
PUMPA S REGULACIJOM
OGRANIČENJE TLAKA
SKLOP ZA REGULACIJU PUMPE
HIDROMOTOR KONSTATNOG PROTOKA
MOBILNA HIDRAULIKA “LOAD SENSING”
MOBILNA HIDRAULIKA
HIDRAULIČKI AGREGAT Hidraulički crpni agregat je jedinica za napajanje hidrauličkog sustava energijom. Sastoji se od više komponenata koje predstavljaju cjelinu. Njegova osnovna funkcija i namjena je:
o
osiguranje potrebne količine ulja održavanje potrebne temperature održavanje čistoće hidrauličkog ulja
o
sigurnosne i nadzorne funkcije
o o
- simbol
Svaki hidraulički agregat ima i pomoćne uređaje, uređaje za nadzor,
UGRADNJA CRPKI VERTIKALNA UGRADNJA
Usisna
HORIZONTALNA UGRADNJA
značajka crpke
Sposobnost samostalnog usisavanja potrebnog fluida. Označava najniži nivo potrebnog tlaka fluida na usisu za dani broj okretaja, ili max brzinu okretanja crpke za dani ulazni tlak kod kojeg još uvijek imamo zadovoljavajuće punjenje fluidom. Za hidrostatičke crpke paps do 0.4 bara (za nominalni n), najčešće 0.8 –0.9 bara.
PULZACIJE PROTOKA I MOMENTA KLIPNIH STROJEVA
Sve pumpe koje imaju konačan broj elemenata kojima se mijenja volumen radnih komora (klipne, zupčaste, krilne), nemaju konstantan protok već se računa s nekim srednjim protokom. Drugim riječima njihov protok pulzira. Pulzacija protoka uzrok hidrostatskom sustavu:
je
i
drugim
pojavama
u
Neravnomjernost protoka (pulzacija) ocjenjuje se koeficijentom neravnomjernosti protoka koji je jednak:
Q max Q min Q sr
Q sr
Q max
Q min
2
Za neparan broj klipova:
8
2 2
1,25 2
Za paran broj klipova:
2
2
z
2
5 z
2
SPAJANJE CRPKE I MOTORA bar
Elektro motor
Spojka
Crpka
CRPKA I UGRADNJA SIGURNOSNOG VENTILA
HIDRAULIČKI AGREGAT MOTOR CRPKA
PREGRADA
DRENAŽA
ČEP
VIJAK (MAGNETNI) ZA ISPUŠTANJE ULJA
HIDRAULIČKI AGREGAT
HIDRAULIČKI AGREGAT
HIDRAULIČKI AKUMULATORI
Hidraulički akumulatori su spremnici radne tekućine pod radnim tlakom, čuvaju tekućinu do ponovne uporabe u sustavu. Prema konstrukciji se dijele na:
utegom oprugom plinske
- mjehom - klipne - membranom
VRSTE HIDRAULIČKIH AKUMULATORA
RAD HID. AKUMULATORA U p-V DIJAGRAMU
PRORAČUN
NAMJENA HIDRAULIČKIH AKUMULATORA
Akumuliranje energije
Korištenje akumulirane hidrauličke energije prema potrebi
Trenutno osiguranje energije kod prestanka rada pumpe (kvar, nestanak energije za pokretanje pumpe i sl.)
Smanjenje kapaciteta pumpe
Nadomjestak hidrauličke tekućine kod gubitka curenjem Prigušenje udara i pulzacija Ušteda energije
PRIMJENA HIDRAULIČKIH AKUMULATORA
POHRANJIVANJE ENERGIJE
SMANJIVANJE TLAČNOG UDARA
ODRŽAVANJE KONSTANTNOG TLAKA
PRINCIP RADA
PLINSKI AKUMULATORI
RAD AKUMULATORA U p – V DIJAGRAMU
POKRIVANJE VRŠNIH OPTEREĆENJA HIDRAULIČKIM AKUMULATORIMA
PRIMJENA AKUMULATORA
HIDRAULIČKI AKUMULATORI
PAZI !!!
Pražnjenje (rasterećenje) hidrauličkog akumulatora vrši se uvijek prije demontaže sustava.
se treba pridržavati uputa za uporabu akumulatora. Nakon isključivanja upravljanja, hidraulički elementi se smiju demontirati kada je akumulator rasterećen i pomoću ugrađenog Obavezno
ventila za zatvaranje odijeljen od upravljanja.
