Napędy hydrauliczne

Wprowadzenie Napędy hydrauliczne są to urządzenia służące do przekazywania energii mechanicznej z miejsca jej wytwarzania do urządzenia napędzanego. W napędach tych czynnikiem przenoszącym energię jest ciecz. Zasada działania napędu hydraulicznego jest oparta na prawie Pascala, dotyczącym równomiernego rozchodzenia się ciśnienia w cieczy.

Podział napędów hydraulicznych hydrostatyczne, których działanie opiera się na wykorzystaniu przede wszystkim energii ciśnienia cieczy, hydrokinetyczne, których działanie opiera się na wykorzystaniu energii kinetycznej cieczy.

Zastosowanie napędów hydraulicznych Budownictwo koparka kołowa

Zastosowanie napędów hydraulicznych Przemysł Prasa hydrauliczna Schuler

Zastosowanie napędów hydraulicznych Podnośnik hydrauliczny typu "żaba"

Schemat napędu hydraulicznego P1 - moc wejściowa (moc doprowadzana do napędu), P2 - moc wyjściowa (moc otrzymywana z napędu), Pstr - moc tracona w napędzie

Zasada działania napędu hydrostatycznego o ruchu postępowo-zwrotnym 1 - pompa, 2 - zbiornik cieczy roboczej, 3 - urządzenie sterujące, 4 - cylinder hydrauliczny

Zasada działania napędu hydrostatycznego o ruchu obrotowym 1 - pompa, 2 - zbiornik cieczy roboczej, 5 - silnik hydrauliczny

Zasada działania napędu hydrostatycznego o ruchu wahadłowym 1 - pompa, 2 - zbiornik cieczy roboczej, 3 - urządzenie sterujące, 4 - cylinder hydrauliczny

Zalety napędów hydraulicznych możliwość uzyskania bardzo dużych sił, przy małych wymiarach urządzeń, możliwość uzyskania bezstopniowej zmiany prędkości ruchu, możliwość użycia małych sił do sterowania pracą ciężkich maszyn, możliwość zdalnego sterowania, możliwość zastosowania mechanizacji i automatyzacji ruchów, dużą trwałość elementów układów hydraulicznych oraz łatwość ich wymiany.

Wady napędów hydraulicznych trudności związane z uszczelnieniem elementów ruchowych; wszelkie nieszczelności powodują przedostawanie się powietrza do obiegu, a to z kolei powoduje zakłócenia pracy układu oraz powodują wycieki cieczy roboczej, duże straty energii na pokonywanie oporów przepływu.

Ciecz w hydrostatycznych układach napędowych powinno cechować: jak najmniejsza zmienność lepkości wraz ze zmianą temperatury, mała ściśliwość, a więc duży moduł sprężystości objętościowej, jak najwyższa temperatura zapłonu i jak najniższa temperatura krzepnięcia, duże ciepło właściwe, mała rozszerzalność temperaturowa, dobra przewodność cieplna, odporność, na pienienie się i utlenianie, dobre własności smarne, jednorodność struktury i trwałość chemiczna oraz obojętność chemiczna w czasie kontaktu z metalami i materiałami uszczelnień.

Wielkości charakteryzujące silniki hydrauliczne chłonność teoretyczna (idealna – bez przecieków) Qts [m3/s] chłonność rzeczywista Qs [m3/s] chłonność jednostkowa (geometryczna objętość robocza) qs [m3/obr] sprawność objętościowa różnica ciśnień na wejściu i wyjściu z silnika Dp [Pa]

Znając parametry silnika można obliczyć: prędkość obrotową silnika hydraulicznego: gdzie: Qs - chłonność silnika [m3/s], qs - chłonność jednostkowa silnika w [m3/obr], Vs - sprawność objętościowa silnika. prędkość przesuwu tłoka i tłoczyska względem cylindra: gdzie: A - powierzchnia czynna tłoka [m2], Vs - sprawność objętościowa siłownika

Znając parametry silnika można obliczyć: moc użyteczna: gdzie: es – sprawność ogólna silnika moment na wale silnika: gdzie: Pes – moc użyteczna silnika [kW], ns - prędkość obrotowa silnika [obr/min] moc wyjściową siłownika: gdzie: Fs - siła otrzymywana na tłoczysku lub nurnika siłownika [N], vs - prędkość przesuwu tłoczyska siłownika [m/s], es – sprawność ogólna silnika

Dwustronnego działania Siłowniki Tłokowe Jednostronnego działania Dwustronnego działania

Siłowniki Nurnikowe Jednostronnego działania

Dwustronnego działania Siłowniki Przeponowe Jednostronnego działania Dwustronnego działania

Dwustronnego działania Siłowniki Teleskopowe Jednostronnego działania Dwustronnego działania

Elementy sterujące napędów hydraulicznych

Przykłady rozwiązań zaworów Zawór zwrotny kulkowy 1 - kulka, 7 - korpus zaworu

Przykłady rozwiązań zaworów Zawór odcinający igłowy 4 - iglica, 5 - trzpień, 6 - uszczelnienie, 7 - korpus zaworu

Przykłady rozwiązań zaworów Zawór bezpieczeństwa (kulkowy) 1 - kulka, 2 - sprężyna, 3 - wkręt regulacyjny, 4 - iglica, 5 - trzpień, 6 - uszczelnienie, 7 - korpus zaworu

Zasada działania suwakowego zaworu rozdzielczego S1, S2 - kanały łączące siłownik z zaworem rozdzielczym, P - kanał łączący pompę z zaworem rozdzielczym, Z1, Z2 - kanały między zaworem rozdzielczym i zbiornikiem cieczy roboczej

Zasada działania suwakowego zaworu rozdzielczego S1, S2 - kanały łączące siłownik z zaworem rozdzielczym, P - kanał łączący pompę z zaworem rozdzielczym, Z1, Z2 - kanały między zaworem rozdzielczym i zbiornikiem cieczy roboczej

Zasada działania suwakowego zaworu rozdzielczego S1, S2 - kanały łączące siłownik z zaworem rozdzielczym, P - kanał łączący pompę z zaworem rozdzielczym, Z1, Z2 - kanały między zaworem rozdzielczym i zbiornikiem cieczy roboczej

Osprzęt pomocniczy w napędach hydraulicznych Filtry Akumulatory hydrauliczne Zbiorniki, chłodnice Przewody, złącza i uszczelnienia

Sterowanie napędów hydrostatycznych Jeżeli elementem wyjściowym napędu jest silnik, to parametrami regulowanymi są: prędkość obrotowa, moment obrotowy, moc. W przypadku siłownika parametrami regulowanymi są: prędkość liniowa, siła, moc.

Sterowanie prędkości obrotowej polega na zmianie: wydajności pompy Qv, zmianie oporów przepływu cieczy w instalacji, zmianie jednostkowej chłonności silnika (qs m3/obr), zmianie powierzchni czynnej tłoka (A m2) siłownika.

Podstawowy napęd hydrauliczny ruchu postępowo-zwrotnego 1 – zbiornik, 2 – pompa wyporowa, 3 – zawór bezpieczeństwa, 4 - zawór rozdzielczy, 5 – siłownik, 6 – filtr.