|
|
|
Aparatajul hidraulic
Este necesar pentru transmiterea si adaptarea parametrilor energiei hidraulice furnizate de pompa la cerintele motorului, prin indeplinirea unor functiuni de: comanda, reglare, protectie, legatura si masurare.
Clasificarea aparatajului hidraulic se face dupa functia indeplinita in urmatoarele grupe:
- aparataj de comanda si reglare, indeplinind si functiii de protectie, cunoscut sub
denumirea generica de ventile;
- aparataj auxiliar, care indeplineste functii diverse, de: stocare (rezervoare de lichid),
filtrare, racordare si legatura, termostatare, etc;
aparataj de masurare si control al parametrilor mediului hidraulic.
1 Aparataj hidraulic de comanda(distribuitoare)
Au rolul dirijarii circulatiei lichidului pe diferitele circuite ale instalatiei, in scopul realizarii unor functiuni precum: pornirea-oprirea miscarii, inversarea sensului de deplasare, trecerea de la o faza de lucru la alta, etc.
Sunt elemente de comutatie (inchid si deschid total trecerea lichidului), cu mai multe pozitii
si un anumit numar de cai.
Clasificarea ditribuitoarelor se face dupa mai multe criterii:
1. dupa principiul constructiv si functional, pot fi:
cu sertar (circular de translatie, rotativ, si plan)
cu supape;
2. dupa numarul de pozitii pot avea:
doua
trei
mai multe pozitii;
3. dupa numarul de cai
cu doua, - trei,- patru, sau mai multe cai;
4. dupa modul de comanda care poate fi:
manuala ( cu maneta sau pedala),
mecanica (cu arcuri)
electrica (cu electromagneti sau cu motoare),
hidraulica,
pneumatica,
pilotata (electrohidraulica).
Distribuitoarele cu sertar circular de translatie sunt cele mai raspandite, datorita avantajelor:
-Echilibrare hidrostatica axiala si radiala totala
-tehnologicitate ridicata
-simplitate constructiva
-cost redus.
Principiul constructiv si functional, precum si simbolurile conventionale sunt redate in figura urmatoare:
2Distribuitoare rotative comuta circuitele printr-o miscare de rotatie
2.1Distribuitoare cu supape muchiile active sunt inlocuite cu supape de sens comandate
2.2Distribuitoare pilotate. Sunt prevazute cu dubla comanda, in general electrohidraulica, care imbina avantajele comenzii electrice cu ale celei hidraulice.
Se folosesc la puteri mari
3 Ventile de retinere (supape de sens).
Permit trecerea lichidului numai intr-un sens, cu exceptia celor deblocabile
care permit trecerea si in sens invers
Principiul constructiv si functional este redat in figura urmatoare, in care :
1- element de inchidere-deschidere a trecerii lichidului;
2- arc de compresiune;
3- corpul supapei;
4- inel de sprijin.
Arcul 2 este dimensionat la o forta mica, necesara doar pentru inchiderea supapei, astfel incat
cand lichidul circula de la dreapta spre stanga supapa se deschide la o presiune mica
permitand trecerea lichidului (R≈ 0).
In sens invers supapa se inchide automat, blocand trecerea (R= ∞);
La supapele deblocabile deschiderea se realizeaza fortat printr-o comanda externa.la orificiul x lichidul putand sa circule si de la B la A.
Supapele duble deblocabile sunt constructii monobloc, cele doua supape fiind cuplate intre ele, decuplandu-se astfel reciproc.
Cand lichidul sub presiune vine pe conducta A el comanda deblocarea celeilalte supape astfel ca acesta poate circula si de la B1 la B, si reciproc.
O aplicatie frecvent intalnita a supapelor de sens duble deblocabile este pentru
mentinerea in repaus a motoarelor hidraulice liniare, atunci cand asupra acestora actioneaza
forte R destabilizatoare, sau la deplasarea sarcinilor pe verticala.
Ele pot realiza acest lucru deoarece prezinta o etansare mult mai buna decat distribuitoarele
hidraulice prin care sunt comandate miscarile.
4Aparataj hidraulic pentru reglarea debitului
Reglarea debitului Q in circuitele hidraulice este necesara pentru reglarea vitezei v , care depinde de debit prin relatiile:
pentru rotatie: n = Q/V1
V1 este volumul unitar (cilindreea) al motorului rotativ;
- pentru translatie: v = Q/S in care S este suprafata activa a pistonului motorului liniar.
Principial, se cunosc doua metode de reglare a debitului;
a) reglarea volumica, direct din pompa, utilizand pompe de debit reglabil; metoda are
randament ridicat, dar este scumpa, motiv pentru care se aplica la circuitele de putere mare
b) reglarea rezistiva, utilizata la circuitele de puteri mici alimentate de pompe de debit constant.
a) Reglarea volumica a debitului
Se realizeaza in principiu conform schemei urmatoare :
P - pompa de debit reglabil;
Sm- Supapa maximala si de siguranta, pentru limitarea presiunii maxime de lucru;
DHS- distribuitor hidraulic cu sertar, pentru inversarea sensului miscarii;
Mh- motor hidraulic.
Debitul Q necesar realizarii vitezei dorite se regleaza din pompa P si acesta intra integral in motor, supapa maximala Sm avand doar rolul limitarii presiunii in caz de suprasarcina (supapa de siguranta).
Pompa furnizeaza direct puterea necesara la motor, astfel incat randamentul actionarii este maxim si cheltuielile de exploatare sunt minime.
Dezavantajul metodei provine din faptul ca pompele de debit reglabil sunt mai scumpe decat cele de debit constant, astfel incat utilizarea lor se justifica economic numai la circuitele de putere mare.
In unele aplicatii se pot folosi divizoarele volumice de debit (bazate pe principiile pompelor
volumice cu mai multe etaje legate in paralel), utile atunci cand de la o singura pompa, de
regula de debit constant, trebuie alimentate doua motoare simultan.
b) Reglarea rezistiva a debitului
Metoda este foarte raspandita si se aplica la circuitele de puteri mici-mijlocii, care
sunt alimentate de pompe de debit constant, si consta in introducerea in circuit a unor
rezistente hidraulice urmand principiile semipuntilor si al puntilor hidraulice
Un astfel de circuit este reprezentat simplificat in figura, si contine:
pompa de debit constant ( Qo = ct
rezistentele hidraulice corespunzatoare supapei maximale ( RHV
motorului hidraulic-RHM
rezistenta reglabila pentru reglarea debitului ( RHR
Debitul pompei Qo se inparte in cele doua debite QM si QV in raport invers proportional cu
rezistentele celor doua circuite, astfel incat putem scrie relatiile:
QO = QM + QV
QM / QV = RHV / RHR + RHM
Pentru o anumita sarcina la motor RHM =ct. si pentru un anumit reglaj al supapei RHV = ct
prin reglarea RHR se obtine reglarea QM deci a vitezei motorului v = QM / S
Practic, in vederea reglarii, pot fi utilizate urmatoarele elemente:
rezistente fixe, atunci cand reglajul se schimba la intervale mari de timp;
rezistente reglabile (drosele), cand reglajul se schimba frecvent;
divizoare rezisive de debit utilizate la alimentarea simultana a doua motoare cu vitezele
aflate intr-un raport constant.
Dupa forma si caracteristici rezistentele hidraulice pot fi de doua tipuri:
de tip diafragma
tip interstitiu
5 Rezistente hidraulice reglabile (drosele)
Sunt aparate hidraulice in care lichidul este obligat sa treaca printr-o rezistenta locala, unde datorita vascozitatii apare o cadere de presiune care determina valoarea debitului tranzitat
conform
relatiei:
Sectiunea de drosare Sdr poate avea diferite forme in functie de care avem diferite tipuri de
drosele, reglarea marimii ei realizandu-se prin modificarea cotei h.
Tipuri de drosele
Drosel cu crestatura axiala Drosel cu fanta transversala
Drosel cu crestatura circulara
Droselele permit reglarea debitului prin reglarea sectiunii de drosare, dar nuasigura stabilizarea acestuia la valoarea reglata in cazul variatiei sarcinii la motor,
datorita variatiei caderii de presiune pe drosel cu sarcina.
6 Regulatoare de debit (sau stabilizatoare de viteza).
Sunt aparate hidraulice pentru reglarea debitului care permit reglarea acestuia si asigura
stabilizarea lui la variatiile sarcinii la motor, fiind alcatuite dintr-un drosel de reglare si o
supapa stabilizatoare a caderii de presiune pe draosel.
Dupa modul de legare a celor doua elemente componente, regulatoarele de debit pot fi:
- cu doua cai, avand in serie cu droselul o supapa normal deschisa (cele mai utilizate);
- cu trei cai, avand in paralel cu droselul o supapa normal inchisa.
6.1Regulatoare de debit cu doua cai
In figura b este prezentata schema functionala a regulatorului cu doua cai, din care se
observa ca supapa regulatoare S este comandata de caderea de presiune pe droseul Dr, astfel
incat rezistenta supapei compenseaza variatia rezistentei motorului mentinand astfel
constanta caderea de presiune pe drosel, deci si debitul.
In figura c este prezentat simbolul conventional simplificat al regularorului de debit cu
doua cai, la unele regulatoare droselul functionand si ca o supapa de sens permitand trecerea
libera a lichidului in sens invers.
Regulatoarele de debit cu doua cai pot fi montate in atat pe circuitul de intrare cat si pe cel
de iesire din motor.
6.2 Regulatoare de debit cu trei cai.
Sunt alcatuite dintr-un drosel de reglare Dr si o supapa regulatoare S de tip normal inchisa
legata in paralel cu droselul, conform figurii alaturate.
Prin cel de al treilea orificiu supapa deverseaza permanent o cantitate de lichid la rezervor,
astfel incat randamentul regulatoarelor cu trei cai este mai redus decat al celor cu doua cai.
Regulatorul cu trei cai se poate monta numai pe circuitul de intrare in motor, iar pentru a
functiona corect, el trebuie alimentat la debit constant (conditie mai greu de indeplinit),
avand in consecinta o utilizare mai redusa .
Figura c prezinta simbolurile conventionale ale regulatoarelor cu trei cai.
7 Divizoare de debit rezistive.
Sunt aparate hidraulice realizate pe baza teoriei puntilor utilizate la impartirea unui
debit in doua debite care trebuie sa fie mentinute intr-un raport constant, independent de
variatiile de presiune
In principiu ele sunt alcatuite din doua regulatoare de debit cuplate intre ele, devenind astfel
interdependente.
Divizor de debit pe circuitele de refulare
Divizor de debit pe circuitele de intrare
Q = Qs + Qd
8Aparataj hidraulic pentru reglarea presiunii (supape)
Supapele sunt aparate hidraulice utilizate in scopul controlului presiunii in circuitele hidraulice.
Clasificare:
Dupa functia specifica indeplinita, ele pot fi clasificate in urmatoarele grupe principale:
-supape pentru limitarea presiunii (de siguranta);
- supape de reducere a prsiunii;
- supape de comutatie; etc.
Dupa pozitia normala, pot fi :
normal inchise
normal deschise
Dupa modul de comanda, acesta poate fi:
interna ;
externa;
directa ;
pilotata.
9 Supape pentru limitarea presiunii.
Principiul constructiv si functional este redat in figura alaturata, in care:
1 - corpul supapei, prevazut cu orificii de racordare de un anumit Dn
2 - scaunul supapei, putand avea diferite forme:
tronconic fara ghidare;
tronconic cu ghidare (pentru evitarea vibratiilor transversale);
sferic;
plan;
3- element de inchidere-deschidere a sectiunii de trecere a lichidului;
4- arc de compresiune (constant sau reglabil);
5- capac de inchidere.
Supapele de limitare a presiunii sunt supape normal inchise, cu comanda interna directa (fig.a), sau cu comanda pilotata (fig b).
O supapa pilotata se compune din supapa principala, de Dn mare, si o supapa pilot, de Dn mic care comanda hidraulic supapa principala, cu urmatoarele avantaje fata de comanda directa:
arc principal de dimensiuni reduse;
reglare usoara si comoda;
gabarit redus;
dinamica superioara.
Supapele de limitare a presiunii se monteaza intotdeauna imediat dupa ponpele volumice
pentru protectia acestora si a intregului circuit.
9.1 Supape de reducere a presiunii.
Se utilizeaza in scopul alimentarii dintr-un circuit principal de presiune variabila a unui circuit secundar la presiune constanta .
Ele sunt supape normal deschise, cu comanda directa sau pilotata realizata din circuitul de
iesire, cu drenare dx externa.
9.2Supape de comutatie
Se utilizeaza in scopul comutarii circuitelor la o comanda externa, indeplinind functii de comanda, ca si dstribuitoarele hidraulice.
Dupa tipul comutarii, pot fi :
supape de conectare; sunt supape normal inchise care la o comanda externa conecteaza circuitele;
supape de deconectare; sunt supape normal deschise care la o comanda exterioara deconecteaza circuitele.
Ambele tipuri pot fi cu comanda directa (a), sau cu comanda pilotata (b); cu sau fara supapa
de sens.
Comanda externa se aplica la orificiul pc
Supapele de comutatie sunt frecvent utilizate ca supape de succesiune a fazelor unui ciclu de lucru automat.
10.Ventile care influenteaza debitul si presiunea
Sunt aparate hidraulice evoluate care cumuleaza functia de comanda cu cea de reglare.
In principiu ele sunt distribuitoare cu comanda pilotata electrohidraulica, comanda primara fiind realizata cu electromagneti proportionali ( care dezvolta o forta proportionala cu curentul de comanda )- diferentiali (care lucreaza in opozitie ), permitand astfel reglarea continua a pozitiei sertarului si deci reglarea continua a debitului.
Ele poarta denumirea de distribuitoare proportionale sau de servovalve electrohidraulice
Simbol conventional servovalva
Simbol conventional electrohidraulica
