|
|
|
Scheme hidraulice
Prin instalatie hidraulica se intelege o reuniune de masini si aparate hidraulice interconectate in scopul realizarii unor sarcini de actionare.
O instalatie hidraulica contine mai multe circuite hidraulice, fiecare circuit indeplinind o sarcina simpla specifica.
Instalatia hidraulica se reprezinta grafic prin schema hidraulica, utilizand in acest scop simboluri conventionale.
Clasificarea circuitelor hidraulice se poate face dupa mai multe criterii:
1. dupa modul de circulatie a lichidului:
circuite deschise (cu rezervor),
circuite inchise ( fara rezervor)
2. dupa marimea reglata:
circuite pentru reglarea vitezei (debitului),
pentru reglarea fortei (presiunii),
combinate;
3. dupa complexitate:
circuite simple (cu o pompa si un motor),
circuite complexe (cu mai multe motoare);
4. dupa destinatie:
pentru miscarea principala,
pentru miscari de avans,
pentru miscari auxiliare;
5. dupa natura miscarii:
pentru miscarea de rotatie,
pentru translatie;
6. dupa modul de comanda :
cu comanda manuala
cu comanda automata
7. dupa natura fluidelor utilizate:
circuite pur hidrauluce
circuite pneumohidraulice
1Caracterizare generala.
- Circuitele pentru miscarea principala sunt in general de putere mare, astfel incat, pentru
randamente ridicate si costuri reduse, se recomanda alimentarea lor de la pompe de debit
reglabil sau reversibil prin care se realizeaza si reglarea vitezei si a sensului miscarii. Actionarile hidraulice se folosesc mai putin la realizarea miscarii principale de
rotatie si mai frecvent la realizarea miscarii principale de translatie pentru puteri mari.
- Circuitele pentru miscarile de avans sunt in general de mica putere si cel mai frecvent necesita realizarea unei miscari de translatie pe curse medii, cu viteze reduse si precizie ridicata.
Pentru reducera costurilor,se utilizeaza mai ales motoare hudraulice liniare alimentate de la pompe de debit constant, reglarea vitezei realizandu-se prin metoda rezistiva.
La viteze de avans liniare foarte mici si precizie foarte ridicata se recomanda utilizarea
motoarelor rotative impreuna cu mecanisme surub-piulita pentru transformarea naturii
miscarii.
- Circuitele pentru miscarile auxiliare sunt in general pentru miscarea de translatie, pe
curse scurte, si necesita puteri mici , fiind alimentate de regula din circuitele principale sau
de avans.
Circuite inchise
Se caracterizeaza prin aceea ca nu au rezervor de lichid, lichidul refulat de pompa intra
in motor, iar cel refulat din motor este direct absorbit de pompa si reintrodus in circuit, astfel
ca instalatia are gabarit si cost minim.
Pentru randament maxim si incalzire minima a lichidului se utilizeaza masini hidraulice de
debit reglabil, prin care se realizeaza si reglarea vitezei si inversarea sensului miscarii
Un astfel de circuit, care permite reglarea turatiei in ambele sensuri, este prezentat in figura
si este alcatuit din urmatoarele elemente:
PDR - pompa de alimentare de debit reglabil si reversibil;
MHR - motor hidraulic dublu sens de antrenare, de cilindree reglabila;
PDC - pompa de debit constant pentru compensarea pierderilor volumice din circuitul
principal;
VM1 si VM2 - ventile de siguranta pentru limitarea valorii maxime a presiunii pe cele doua
ramuri ale circuitului;
VS1 si VS2 - ventile de sens pentru compensarea pierderilor volumice alternativ pe cele doua
circuite;
VM3 - supapa maximala pentru circuitul de compensare;
RC - radiator de caldura pentru racirea lichidului;
D- distribuitor pentru cuplarea automata a celor doua circuite la circuitul de racire prin RC;
F - filtru, montat pe circuitul de compensare a pierderilor.
Pentru utilizarea la capacitate maxima a PDR si a MHR, ele sunt de acelasi tip (din
aceiasi grupa).Aceste circuite mai poarta denumirea si de variatoare hidrostatice de turatie.
2Circuite deschise
Sunt prevazute cu rezervor care stocheaza o cantitate de lichid de cateva ori mai mare decat
cea necesara umplerii instalatiei, astfel incat lichidul stationeaza un timp in rezervor inainte
de a fi reintrodus in circuit, realizandu-se racirea naturala a acestuia
Sunt cele mai raspandite tipuri de circuite pentru puteri mici-mijlocii.
2.1Circuite pentru reglarea vitezei cu drosel.
Cele mai simple circuite de acest tip sunt cele pentru deplasare stanga-dreapta cu reglaj dependent al vitezelor, reprezentate in figurile (c)- cu drosel pe iesire, si (d)- cu drosel pe intrare
In figurile (a) si (b) sunt prezentate doua circuite pentru deplasare stanga-dreapta cu viteze
reglabile independent prin intermediul doua drosele decuplate de supape de sens
PDC- pompa de debit constant;
VM- ventil maximal;
D- distribuitor cu sertar pentru pornirea-oprirea miscarii si inversarea sensului;
Dr1 Dr2- drosele pentru reglarea debitului;
VS1 VS2 ventile de sens de decuplare a droselelor;
MHL- motor hidraulic liniar.
Montarea droselului pe circuitul de iesire din motor, figurile (a) si (c), si cat mai aproape de
acesta este favorabila realizarii unei stabilitati mai bune a vitezei reglate la variatiile sarcinii
la motor, contrapresiunea pe circuitul de refulare realizata de drosel reprezentand o reactie
negativa la tendinta de rupere a coloanei de lichid, mai ales in cazul unor sarcini negative.
Reglarea vitezelor prin drosele este o metoda simpla si ieftina, dar care nu asigura
stabilizarea vitezei la variatiile sarcinii la motor, fiind recomandata la curcuitele care nu
necesita o precizie ridicata de reglare a vitezei.
2.2 Circuite pentru reglarea vitezei cu regulatoare de debit
Sunt mai performante privind stabilitatea vitezei dar mai scumpe decat cele cu drosel , fiind recomandate la realizarea vitezelor mici (de avans) de precizie ridicata.
a) b)
In figura (a) este prezentata o schema pentru deplasare cu viteza reglabila spre dreapta si
intoarcere rapida, cu regulatorul RD montat pe intrarea in motor.
In figura (b) este prezentata o schema pentru realizarea ciclului de lucru: apropiere rapida
(AR) ( la dreapta)- avans tehnologic (AT)- retragere rapida (RR), cu regulator de debit
montat pe conducta de iesire din motor.
In faza de apropiere rapida regulatorul este decuplat cu ajutorul distribuitorului D2, iar la
retragere rapida de catre ventilul de sens VS legat in paralel
c)
In figura (c) sunt prezentate doua variante de circuite pentru realizarea ciclului: apropiere
rapida (AR) - avans tehnologic 1, (AT1) - avans tehnologic 2, (AT2) - retragere rapida
(RR).
La ambele variante, AT1 se realizeaza cu regulatoarele inseriate iar AT2 numai cu
regulatorul RD1.
La schemele din figurile (a) si (b) distribuitorul D pe pozitia centrala asigura realizarea fazei de stop si descarcarea libera a pompei la rezervor, consumul de energie electrica fiind astfel minim.
La schema din figura (c) in faza de stop pompa refuleaza la rezervor prin ventilul maximal VM , deci la presiunea maxima, consumand energie inutil.
Utilizarea unui astfel de distribuitor se justifica numai daca in faza de stop mai trebuie alimentat un alt circuit care necesita presiune.
2.3Circuite cu doua pompe.
a)
b)
Se folosesc atunci cand un motor trebuie sa realizeze mai multe viteze care difera mult
intre ele, in scopul asigurarii unui randament ridicat al actionarii
In figura (b) este prezentata o schema pentru realizarea ciclului de lucru tipic: (AR) - (AT) -
(RR), pentru care in figura (a) sunt date diagramele debitului si presiunii pe faze:
faza (AR) - necesita debitul QAR mare la presiunea pAR mica;
faza (AT) - debitul QAT mic la presiunea pAT mare;
faza (RR) - debitul QRR > QAR la presiunea pRR mica.
Daca alimentarea se face de la o singura pompa de debit constant, aceasta ar trebui sa fie o pompa de presiunea maxima pAT si debitul maxim QRR , deci scumpa, care nu
ar fi utilizata eficient in nici una din faze, obtinand un randament energetic redus.
Solutia consta in utilizarea a doua pompe:
P1 de debit mare si presiune mica, activa numai la deplasarile rapide,
P2 de debit mic si presiune mare corespunzator cerintelor fazei tehnologice.
La aceasta schema, pentru deplasarile rapide debitele celor doua pompe se insumeaza
automat prin deschiderea supapei VS, iar in faza tehnologica pompeaza in circuit numai
pompa P1, presiunea mare delucru blocand ventilul VS si comandand deschiderea ventilului
de deversare VD,astfel ca pompa P1 refuleaza liber la rezervor.
Prin inserarea in punctul a din circuit a circuitului alaturat, in faza tehnologica se poate
regla viteza prin regulatorul de debit RD, surplusul de debit de la pompa P2 fiind deversat la
rezervor prin supapa maximala VM.
2.4Circuite cu mai multe pompe.
Se utilizeaza atunci cand trebuie realizate mai multe viteze constante, care pot fi obtinute prin
insumarea combinativa a debitelor mai multor pompe de debit constant, fara utilizarea unor
aparate de reglare continua a debitului.
In figura alaturata se prezinta o schema cu trei pompe care permite realizarea a sapte viteze
avand valorile intr-o serie aritmetica cu ratia Q
Debitele pompelor se stabilesc in sistem binar astfel:
QP1 =Q ;
QP2 = 2 Q ;
QP3 = 4 Q , prin combinarea carora se pot obtine debitele:
Q1 = QP1 = Q ;
Q2 = QP2 =2Q;
Q3 = QP1 + QP2 = 3Q ;
Q4 = QP3 = 4Q ;
Q5 = QP1+ QP3 = 5Q;
Q6 = QP2 + QP3 = 6Q ;
Q7 = QP1 + QP2 + QP3 = 7Q
Pompele active se selecteaza prin comanda distribuitoarelor D1, D2, D3 iar
separarea de circuit a pompelor inactive se realizeaza automat prin supapele de sens VS1,
VS2, VS3
2.5 Circuite cu acumulatoare.
Se folosesc pentru asigurarea unor debite instantanee mari in anumite faze ale ciclului
de lucru, pentru mentinerea presiunii la oprirea accidentala a pompei, sau pentru amortizarea pulsatiilor debitului.
Schema din dreapta serveste la actionarea unei prese care necesita mentinerea pentru un
anumit timp a fortei de presare, dupa coborarea culisorului.
2.6 Circuite cu ventile de reducere a presiunii.
Se utilizeaza atunci cand doua motoare lucrand la presiuni diferite sunt alimentate de la o
singura pompa si trebuie asigurata independenta vitezelor fata de sarcinile rezistente care
variaza.
Motorul MHL1 lucreaza la presiunea p1 limitata de ventilul maximal VM, iar motorul
MHL2 la presiunea p2 < p1, p2 = ct. obtinuta din p1 cu ajutorul ventilului de
reducere VR. Prin aceasta se reduc costurile fata de varianta de alimentare cu doua pompe.
2.7 Circuite pneumohidraulice.
Nu sunt dotate cu grup hidraulic de pompare, sursa de energie fiind aerul comprimat
din reteaua sectiei de productie.
Actionarea pur pneumatica nu se utilizeaza la realizarea miscarilor de avans precise,
deoarece datorita compresibilitatii aerului apar variatii ale vitezei de deplasare la variatiile
sarcinii la motor.
Pentru uniformizarea miscarii actionarea pneumatica se combina cu un circuit hidraulic de
reglare. Transferul energiei de la aerul comprimat la lichid se poate face in diferite moduri, in
motor sau prin rezervoare inchise pneumohidrauluice.
In figura este prezentata o schema simpla cu transferul energiei prin motor in timpul
deplasarilor spre dreapta, si prin rezervor la deplasarea la stanga.
Reglarea vitezei de avans la dreapta se face printr-un drosel sau un regulator Dr.
Deoarece presiunea utila a aerului comprimat este pama in 10 [barr], actionarile pneumohidraulice cu transferul direct al presiunii (fara amplificatoare de presiune) se utilizeaza la puteri de actionare mici, sub 1 [KW].
2.8 Circuite hidraulice automate
Structura tip a unui sistem de reglare automata este redata in figura alaturata:
PA este procesul automatizat;
i-marimea de intrare de referinta (programabila);
e- marimea de iesire (reglata);
C-element comparator(sumator);
r- marimea de reactie;
Xe - i - r - eroarea de reglare;
R- regulatorul;
Xc- marimea de comanda;
Xm-marimea de executie;
Z- marimea perturbatoare;
EI-element de identificare (traductorul de reactie) prin care este supravegheata continuu marimea de iesire e.
Cele mai raspandite sisteme automate hidraulice sunt cele de urmarire, la care marimea de iesire trebuie sa urmareasca cu fidelitate marimea de intrare .
Astfel de sisteme sunt dispozitivele hidraulice de copiat , ca sisteme de reglare cu bucla de reactie unitara (fara traductor).
Dupa numarul axelor de urmarire, ele pot fi: dispozitive de copiat dupa o axa sau dupa doua axe (pentru copierea curbelor plane) si dupa trei axe (pentru copierea suprafetelor spatiale .
In figura alaturata este prezentat un dispozitiv de copiere dupa o axa inclinata pentru
strunjire, care se compune din:
S- sablon,care materializeaza marimea de intrare;
P- palpator
SU- sertar de urmarire;
MHC- motor hidraulic de copiere;
R- rezistenta hidraulica;
VM- ventil maximal;
D-drosel;
PDC- pompa de debit constant; P- piesa de prelucrat;
Vt = ct.- viteza de transport;
Vc-viteza de copiere; β- unghiul de inclinare a axei de copiere
Dispozitivele cu axe perpendiculare pot copia unghiuri de panta pana la 60° in ambele
sensuri , dar prin inclinarea cu unghiul β =30° se pot copia unghiuri de pana la 90° intr-un
sens, cu scaderea unghiului de panta la 30° in sens invers.
