4
WYŻSZA SZKOŁA OFICERSKA WOJSK LĄDOWYCH
im. gen. Tadeusza KOŚCIUSZKI
ZATWIERDZAM
KIEROWNIK CYKLU TECHNICZNEGO
………..………………
/stopień imię i nazwisko/
data ………..………….
PLAN - KONSPEKT
do przeprowadzenia zajęć z przedmiotu: szkolenie specjalistyczne
z grupą kursu specjalistycznego
specjalność: Obsługa spycharki gąsienicowej szybkobieżnej.
TEMAT: 2.2. PODSTAWOWE ELEMENTY NAPĘDÓW I INSTALACJI HYDRAULICZNYCH.
OPRACOWAŁ
……...………………....
/stopień imię nazwisko/
WROCŁAW
2007
TEMAT: 2.2. PODSTAWOWE ELEMENTY NAPEDÓW I INSTALACJI HYDRAULICZNYCH.
CELE: Zapoznać – z rodzajami i charakterystyką podstawowych pomp hydraulicznych;
rodzajami odbiorników energii hydraulicznej;
– z rodzajami przewodów hydraulicznych i elementami złącz;
Nauczyć – budowy podstawowych pomp hydraulicznych i odbiorników energii hydraulicznej.
ZAGADNIENIA I CZAS:
- Rozpoczęcie zajęć - 10 min.
1. Pompy i silniki hydrauliczne, rodzaje i charakterystyka - 40 min.
2. Odbiorniki energii hydraulicznej - 20 min.
3. Przewody hydrauliczne i złącza - 15 min.
- Zakończenie zajęć - 5 min.
FORMA: Zajęcia teoretyczne.
METODA: Wykład.
CZAS: 2 x 45 min.
MIEJSCE: Sala wykładowa.
LITERATURA:
1. „Napędy i sterowania hydrauliczne” – Jan Lipski WKŁ W – wa 1981r.
2. „Hydraulika siłowa” – Janusz Zatopiński Arkady W – wa 1975r.
POMOCE SZKOLENIOWE: Foliogramy, tablice poglądowe.
ZABEZPIECZENIE MATERIAŁOWO - TECHNICZNE:
1. Przekroje elementów hydrauliki siłowej.
WSKAZÓWKI ORGANIZACYJNO-METODYCZNE:
– zajęcia prowadzę w formie wykładu;
– przy omawianiu elementów hydrauliki posługuję się eksponatami zgromadzonymi na sali wykładowej.
– w trakcie zajęć zadaję pytania w celu podniesienia aktywności myślowej;
– najważniejsze rzeczy nakazuję zanotować do zeszytu;
– zagadnienia prowadzić głównie w oparciu o foliogramy, plansze i przekroje elementów
hydrauliki.
PRZEBIEG ZAJĘCIA:
Część wstępna – rozpoczęcie zajęć - 10 min.
- przyjęcie meldunku;
- podanie tematu i celu zajęć;
- podanie zagadnień i literatury;
- sprawdzenie stopnia przygotowania słuchaczy do zajęć.
Część główna - 75 min
Zagadnienie 1. Pompy hydrauliczne, rodzaje i charakterystyka pomp - 40min.
Zadaniem pomp jest przekształcenie energii mechanicznej w energię strumienia cieczy roboczej (natężenie przepływu i ciśnienia). Pompa jest podstawowym elementem układu hydraulicznego.
Większość pomp hydraulicznych ma charakter odwracalny, to znaczy może także pracować jako silnik.
Pompy i silniki są wykonywane w różnych typach we zależności od rozwiązań.
Do najczęściej stosowanych typów należą:
- pompy i silniki zębate;
- pompy i silniki wielotłoczkowe osiowe;
- pompy i silniki tłokowe promieniowe;
- pompy i silniki łopatkowe;
- pompy śrubowe.
Pompy i silniki zębate.
Działanie pompy zębatej przebiega w sposób następujący
Koło napędzające 1 obracając się powoduje przez zazębienie obrót koła napędzającego. 2. Ciecz znajduje się w komorze z ssawnej a wypełnia luki międzyzębne (wręby). W czasie obrotu kół ciecz ta zostaje przeniesiona w kierunku komory tłocznej b w przestrzeniach między zębami a korpusem pompy. Z tego względu, że współpracujące zęby kół stanowią przegrodę uniemożliwiającą przepływ cieczy z powrotem do komory ssawnej a, ciecz zostaje wyciśnięty z komory tłocznej b do przewodu tłocznego.
Działanie silnika zębatego przebiega odwrotnie niż działanie pompy. Jeżeli doprowadzimy ciecz o ciśnieniu p do komory tłocznej a silnika, to będzie ona usiłowała przedostać się do komory o niższym ciśnieniu, tzn. do komory wylotowej b. Bezpośrednia droga jest przegrodzona przez zazębiające się zęby. W tej sytuacji ciecz stara się przedostać z komory tłocznej a między zębami kół 1 i 2 a korpusem 3 silnika do komory wylotowej. Następuje to w wyniku działania ciśnienia na powierzchnię zębów, powodującego powstawanie momentu obrotowego o i ruchu obrotowego kół zębatych.
Pompy i silniki zębate charakteryzują się prostym działaniem, łatwością wykonania i niezawodnością w pracy. Mogą pracować w układach o niezbyt filtracji cieczy.
Wadą ich jest brak możliwości regulacji wydajności. Ze względu na dużą powierzchnię uszczelnianą, na której mogą powstawać przecieki ciśnienia uzyskiwane przez te pompy nie są zbyt duże. Omówione proste pompy zębate umożliwiają uzyskanie ciśnienia pracy rzędu 10 Mpa.
Wymagania w zakresie pomp i silników zębatych.
Pompy i silniki zębate pracują poprawnie przy użyciu cieczy o lepkości 10-300 cSt (3 - 40oE) i charakteryzują się własnościami smarnymi. Zakres temperatur pracy może wynosić od – 30oC do +80oC. Ciecz robocza musi być filtrowana dla zabezpieczenia pompy lub silnika przed przedostaniem wnętrza zanieczyszczeń, które mogą spowodować zniszczenie części dokładność filtrowania wynosi 0,063-0,120 mm.
Ze względu na możliwość wystąpienia kawitacji, powodującej wystąpienie hałasu i drgań, mogącej być przyczyną zniszczenia elementów, podciśnienie na linii ssania nie powinno przekraczać p = 0,5 kg/cm2.
Pompy i silniki wielotłoczkowe osiowe.
Zasada działania pomp i silników wielotłoczkowych osiowych jest taka sama jak zasada działania silników lub pomp tłokowych. Użycie w nazwie określenia pompy lub silniki tłoczkowe osiowe wynika z tego, że ruch elementów roboczych (tłoczków) jest równoległy do osi obrotu wału napędowego.
Stosowanie w praktyce pomp z jednym tłoczkiem jest niecelowe ze względu na bardzo małą wydajność i nierównomierność strumienia cieczy. Z tego powodu stosuje się pompy wielotłoczkowe o liczbie tłoczków od 7do 9.
Pompy wielotłoczkowe ze względu na możliwości uzyskiwania ciśnień rzędu p = 25 – 45 Mpa
i możliwość płynnej regulacji wydajności są pompami znajdującymi zastosowanie w coraz szerszym zakresie. Wadą tych pomp jest znaczny koszt i konieczność utrzymania dużej czystości cieczy.
W pompie z wychylną tarczą (rys.a) wraz z wałem napędowym 1 wykonuje ruch obrotowy wirnik 4. Końce (stopki) tłoczków roboczych 3 są podparte ślizgowo na tarczy wychylnej 2. Tarcza ta nie wykonuje ruchu obrotowego. W miarę obracania się wirnika tłoczek 3 przechodzi z głównego skrajnego położenia (I) w dolne skrajne położenie (II), zwiększając objętość
komory roboczej pompy. W tym czasie komora ta jest połączona poprzez tarczę rozrządu 5 z kanałem ssawnym pompy, wskutek czego może wypełnić się cieczą. Przy dalszym obrocie wału (i wirnika) komora robocza zostaje odcięta od przewodu ssawnego i połączona z przewodem tłocznym. Tłoczek podparty przez tarczę wychylną 2 zaczyna wykonywać ruch powrotny, wytłaczając ciecz z komory roboczej. O wydajności danej pompy decyduje wielkość skoku tłoczka. Jeżeli więc zmienimy kąt wychylenia tarczy, to zmieni się skok tłoczka, a przez to i wydajność pompy. Wychylenie to można zmienić w czasie pracy pompy, co umożliwia regulację wydajności w zależności od potrzeby.
Podobnie pracuje pompa z wychylnym wirnikiem (rys. b) przy czym tłoczki są zamocowane w tarczy napędowej 6. Skok tłoczków w tym rozwiązaniu jest zależny od kąta między osią wirników w tym rozwiązaniu jest zależny od kąta między osią wirnika a osią wału napędowego. Zmieniając ten kąt, zmienia się wydajność pompy.
Jeżeli do kanału ssawnego pompy doprowadzimy ciecz pod ciśnieniem (łącząc kanał tłoczny ze zbiornikiem), to ciśnienie będzie działać na tłoczek starając się go wypchnąć z komory roboczej. Siła występująca na tłoczku, spowodowana ciśnieniem cieczy, działa na tarczę wychylną 2 i ze względu na jej ukośne umocowanie powoduje obrót wirnika 4. Przy zmianie kąta wychylenia
tarczy 2 (rys. a) lub wirnika 4 (rys. b) zmienia się objętość komory roboczej przy skoku roboczym tłoczka.
Jeżeli do silnika będziemy doprowadzali z pompy stałą ilość cieczy (stała wydajność pompy), to liczba soków roboczych tłoczka w jednostce czasu będzie się zmieniać, zmieniając w ten sposób prędkość obrotową wału silnika. Im większy kąt, tym prędkość obrotowa wału jest większa (przy stałej wydajności pompy zasilającej). W miarę zmniejszenia kąta wychylenia tarczy rosną straty mocy potrzebne do pokonania oporów tarcia stopek tłoczków na tarczy wychylnej.
Prędkość obrotową wału silnika można zmieniać przez zmianę wydajności pompy zasilającej, przy stałym położeniu tarczy czy korpusu wychylnego. Im większa wydajność pompy zasilającej, tym większy jest czas potrzebny na wykonanie skoku roboczego przez tłoczek, a więc mniejsza prędkość obrotowa wału silnika.
Ze względu na niezawodność przy silników używa się najczęściej jednostek o stałej chłonności. Regulacja prędkości obrotowej w zespole pompa-silnik, spełniającym rolę przekładni, odbywa się przez zmianę wydajności pompy.
Jak już wspomniano, pompy i silniki wielotłczkowe umożliwiają pracę przy wysokim ciśnieniach rzędu p = 25-45 Mpa kg/cm3. Jest to możliwe na skutek stosunkowo łatwego zachowania małych luzów między tłoczkami a otworami w wirniku i czołem wirnika a suwakiem rozdzielczym. Produkowane są pompy wielotłoczkowe osiowe o wydajności Q od 6,3 1/min. do 1000, a nawet 1500 l/min. W pompach o bardzo dużej wydajności ciśnienie robocze musi być odpowiednio mniejsze p = 16-32 Mpa. Jedną z istotnych wad pomp wielotłoczkowych jest ich głośna praca (hałasy). Silniki zębate, pracują poprawnie przy większych prędkościach obrotowych. Za dolną granicę prawidłowej pracy przyjmuje się prędkość obrotową n = 500 obr/min. W celu uzyskania mniejszej prędkości jest konieczne stosowane przekładni mechanicznych.
Wymagania w zakresie pomp i silników wielotłoczkowych osiowych.
Pompy i silniki wielotłoczkowe osiowe mogą pracować przy użyciu cieczy o odpowiednich własnościach smarnych i lepkości 12-200 cSt (2-26oE) i temperaturze cieczy w granicach od –30oC do +80oC. Ze względu na złożoność pomp tego typu i dużą dokładność wykonania elementów konieczne jest używanie cieczy starannie filtrowanej. Dokładność filtrowania cieczy powinna wynosić 0,010 - 0,025 mm.
Pompy i silniki tłoczkowe promieniowe
Zasada łania pomp i silników tłoczkowych promieniowych jest podobna jak jednostek wielotłoczkowych osiowych. Różnica polega na promieniowym rozmieszczeniu elementów roboczych i innym sposobie sterowania cieczą.
Wewnątrz ruchomego pierścienia 2 jest umieszczony wirnik 3 wraz z tłoczkami 4. Oś wirnika jest przesunięta względem osi obudowy o wielkości e zwaną promienie mimośrodu.
Jeżeli wirnik będzie wykonywał ruch obrotowy w prawo (zgodnie ze strzałką na rysunku), to tłoczek będzie wysuwać się z cylindra roboczego wirnika pod działaniem sił wywieranych przez sprężynę. Wielkość skoku tłoczka wykonana przy jednym obrocie wirnika wyniesie h = 2 e. Przez połączenie cylindra roboczego wirnika z kanałem ssania poprzez odpowiednie wybranie nastąpi napełnienie z kanałem ssania poprzez odpowiednie wybranie nastąpi napełnienie cylindra cieczą. Przy wykonywaniu dalszego ruchu obrotowego (po przekroczeniu półobrotu) przez wirnik tłoczek. A będzie wciskany do komory roboczej w wirniku, wskutek czego ciecz robocza będzie wytłaczana do kanału tłoczonego. Dla zwiększenia wydajności pompy w wirniku umieszcza się wiele tłoczków (najczęściej 7do 9), przy czym każdy z nich wykonuje taki sam, kolejno po sobie następujący, cykl pracy. Dla zapewnienia połączenia odpowiednich komór roboczych z linią ssawną lub tłoczenia wirnik jest osadzony na nieruchomym trzpieniu 5.
Pierścień ruchomy 2 ułożyskowany względem korpusu 1 ma za zadanie zmniejszenie oporów ruchu i zużycia się stopek tłoczków. W związku z tym, że pierścień ten może się obracać, nie następuje tarcie miedzy nim a końcami tłoczków. Tak jak większość innych typów pomp; pompy promieniowe są jednostkami odwracalnymi , to znaczy mogą pracować jako silniki, przy zasilaniu ich cieczą pod ciśnieniem.
Wydajność tych pomp zależy od liczby tłoczków, ich średnicy oraz skoku roboczego h = 2e.
Skok roboczy może być regulowany, a więc można w ten sposób regulować również wydajność pompy. Jeżeli oś wirnika umieścimy dokładnie w osi ruchomego pierścienia odbudowy, to mimo ruchu obrotowego tłoczki nie będą wykonywać ruchu promieniowego, a więc wydajność pompy będzie równa zero.
Pompy promieniowe wykonuje się na ciśnienie pracy do 60 Mpa i więcej, przy wydajności rzędu 400-1000 l/min. W maszynach budowlanych nie znalazły one większego zastosowania ze względu na znaczną masę (wagę) – średnio 2 razy większa od masy pomp tłoczkowych osiowych o tych samych parametrach.
Wymagania w zakresie pomp i silników promiennych.
Pompy i silniki promieniowe są stosowane do pracy przy wysokich ciśnieniach 9p=32-60Mpa). Ze względu na sposób rozrządu i ruchu tłoczków pompy te mogą pracować przy znacznych podciśnieniach w liniach ssani. Umożliwia to stosowanie olejów o dużej rozpiętości lepkości – w granicach od 12 cSt do 1000 cSt (2-80°E). Jednostki te mogą pracować przy znacznym stopniu zanieczyszczania cieczy, wskutek czego dokładność filtrowania może wynosić 0,063-0,12 mm. Warunkiem jest stosowanie cieczy o dobrych własnościach smarnych i temperaturze poniżej
+ 80°C.
Pompy i silniki łopatkowe
Przy ruchu obrotowym wirnika 1 łopatki 2, dociskane do prowadnicy w obudowie siłą odśrodkową oraz siłą ciśnienia doprowadzonego pod łopatki, powodują zwiększenie objętości w komorach utworzonych między poszczególnymi łopatkami (po lewej stronie na rysunku)
a obudową. W czasie zwiększania objętości w komorach roboczych (przy pierwszej połowie
obrotu wirnika) powstaje podciśnienie wskutek czego do komór napływa ciecz z przewodu ssawnego. Po osiągnięciu przez komorę maksymalnej objętości (po wykonaniu przez wirnik półobrotu w punkcie I), przy dalszym ruchu obrotowym, następować będzie zmniejszenie objętości komór. Powoduje to przy wykonaniu następnego półobrotu wytłoczenie cieczy z komory roboczej do przewodu tłokowego. W pro...
szormy