GÉPIPARI AUTOMATIZÁLÁS II.

Az előadások a következő témára: "GÉPIPARI AUTOMATIZÁLÁS II."— Előadás másolata:

1 GÉPIPARI AUTOMATIZÁLÁS II.
3. előadás HIDRAULIKA

2 Szivattyúk csoportosítása szerkezeti kialakítás szerint

3 Motorok csoportosítása szerkezeti kialakítás szerint

4 Hidraulikus szivattyúk és motorok rajzjelei
Állandó Változtatható munkatérfogatú

5 Hidraulikus rajzjelek

6 Szivattyúk, motorok teljesítmény és nyomaték összefüggései
A hidraulikus teljesítmény: Mechanikus teljesítmény: Szivattyúk és motorok nyomatéka:

7 Szivattyúk, motorok jelleggörbéje
A szivattyúk és motorok jellemzéséhez a gyakorlatban jelleggörbéket használnak. A jelleggörbén a szivattyú illetve motor nyomásváltozását ábrázoljuk a térfogatáram függvényében.

8 Szivattyúk, motorok jelleggörbéje Ideális (veszteségmenetes) eset
Ideális esetben a térfogatáram állandó bármely nyomáson.

9 Szivattyúk, motorok jelleggörbéje Valós eset
A szivattyú jelleggörbéjéből kiolvasható: p = 0 esetén a szivattyú a teljes Q mennyiséget szállítja p > 0 esetén a Q a szivattyúrés olajvesztesége miatt kisebb a jelleggörbe felvilágosítást ad a szivattyú térfogati hatásfokáról (V) Az új szivattyú esetén a szivattyú résolajárama 6 %-7% 13% veszetség felett a szivattyú felújításra szorul

10 Szivattyúk, motorok résveszteségei

11 Hidraulikus körfolyam (ideális eset)
A szivattyú hidraulikus teljesítménye: A motor hidraulikus teljesítménye: Mivel a körfolyam veszteségmentes: Ha a cső áramlási veszteségeitől eltekintünk, akkor a rendszerben a nyomás állandó. A szivattyú hidr. teljesítménye azaz a rendszerbe bevitt teljesítmény: A motor hidr teljesítménye, azaz a rendszer hasznos teljesítménye:

12 Hidraulikus körfolyam (Valós eset)
A szivattyú hidraulikus teljesítménye: A motor hidraulikus teljesítménye: A körfolyam teljesítményveszteségei: A körfolyam volumetrikus hatásfoka:

13 LENGŐHAJTÁSOK A lengőhajtások a nyomófolyadék hatására lengő mozgást végeznek a tengelyvégen. A mozgás szögét rögzített illetve állítható ütközők határolják be. Rajzjelük: Típusai: Szárnylapátos Párhuzamdugattyús Tolódugattyús

14 Szárnylapátos lengőmotor
Lengéstartomány maximum 280

15 Párhuzamdugattyús lengőmotor
max. 100 - os lengésszög A párhuzamdugattyús lengőhajtásnál felváltva két, egymással párhuzamosan mozgó dugattyút terhel nyomófolyadék. Az így keletkező felületi rőt dugattyú-rudak viszik át a meghajtótengelyre ( a belsőégésű motorokhoz hasonlóan), amelyek érintőlegesen hatnak egy himbára, amely a meghajtótengelyhez van rögzítve.

16 Tolódugattyús lengőmotor fogasléces hajtással
A hengercsőben vezetett dugattyút, amelynek középső részét fogaslécnek alakították ki, felváltva terheljük két oldalról nyomófolyadékkal, így mozdítható ki helyzetéből. A tolódugattyús hajtáshoz érintőlegesen illeszkedik egy fogazott hajtórúd, amelynek az egyik, vagy mindkét irányban van meghajtócsapja A fogazat áttételétől függően: 90,140, 180, 240, 300, 360 - os, vagy nagyobb lengésszögek is lehetségesek

17 Tolódugattyús lengőmotor forgattyús hajtóművel
A középső dugattyúrész forgattyús hajtórendszer segítségévvel egy üreges tengelyt hajt meg, amely kifelé viszi a leadandó forgatónyomatékot. A dugattyú, a hajtórúd és a forgattyú szűk házban helyezkedik el, amelyet karimák tartanak össze, és amely felveszi az egyes mozgáselemeket. A forgattyús hajtóművel épített tolódugattyús lengőmotorok max. 180 - os lengésszögre képesek.

18 Gyakorló feladatok 1. Mekkora annak a fogaskerék-szivattyúnak a szállítási hozama, amelynek a percenkénti fordulatszáma 1450, és a munkatérfogata 2.8 cm3? 2. Egy hidromotor 10 cm3 nyelési térfogattal, és 600 1/min fordulatszámmal kell, hogy üzemeljen. Mekkora a hidromotor által igényelt térfogatáram? 3. Egy hidromotor nyelési térfogata 12.9 cm3. A motort 15 liter/perc szállítási hozamú szivattyú táplálja. A leadott forgatónyomaték 1 Nm. Mekkora a hidromotor fordulatszáma és a leadott teljesítmény? Számítsa ki a leadott forgatónyomatékot, ha a motor erősen fékezett, és ezáltal a motor nyomásesése 140 bar!

19 Hidraulikus energia átalakítók
MechanikusHidraulikus SZIVATTYÚ Hidraulikus Mechanikus Rotációs HIDROMOTOR Transzlációs HIDRAULIKUS MUNKAHENGER A hidraulika – szivattyúknak az a feladatuk, hogy a mechanikus energiát (forgató-nyomaték, fordulatszám) hidraulikus energiává (térfogatáram, nyomás) alakítsanak át. A szivattyú beszívja a nyomófolyadékot, és azt a vezetékrendszerbe továbbítja. Hidromotor =hidraulikus energiát forgó mozgássá alakítja Munkahenger= egyenes vonalú mozgássá alakítkja A szivattyúk és a motorok is a térfogat kiszorítás elvén működnek Térfogat kiszorítás elvén működik

20 Hidraulikus munkahengerek
A hidraulikus hengerek a hidraulikus energiát mechanikai energiává alakítják át, egyenes vonalú mozgás formájában. Alaptípusai: Egyszeres működésű henger Kettős működésű henger

21 Hidraulikus munkahengerek előnyei
a hidraulikahengerrel való közvetlen hajtás egyszerű és könnyen beszerelhető a forgómozgás egyenes vonalú mozgássá történő átalakításának hiánya miatt jó hatásfok a henger által kifejtett erő a löket kezdetétől a végéig állandó; a beömlő térfogatáramtól és felülettől függő dugattyúsebesség is állandó a teljes lökethossz alatt felépítéstől függően a henger nyomó, vagy húzó erő átadására alkalmas a hidraulika hengerek méretezése lehetővé teszi nagy teljesítményű, kis beépítési mérettel rendelkező hajtások megvalósítását Más egyenes vonalú mozgás előállításához képest

22 Egyszeres működésű munkahenger
Hengercső Dugattyú tömítéssel Dugattyúrúd a rugóval Hátsó hengerfedél Első hengerfedél Munkatér Kilevegőztetett tér Csak az egyik irányban képesek erőkifejtésre. A dugattyú visszaállítása csak rugó, a dugattyú önsúlya, vagy külső erőhatás segítségével történhet.

23 Egyszeres működésű munkahenger fajtái
Búvárdugattyús A dugattyú visszaállítása külső erő hatására történik pl. alsó dugattyús présekben, emelőszerkezeteknél Rugós visszatérítésű A dugattyú kiindulási helyzetbe állítása rugó hatására történik. Csak kis lökethossz esetén használható. pl.: feszítőhengerként, préshengerként Rugós: alkalmazása:ahol hiányzik a külső visszaállító erő. Mivel a rugó csak korlátozott nagyságú erőt képes kifejteni és csak kis lökethossz esetén használható, ezért főleg kis hengerekben fordul elő. Készüléktervezésben feszítőhengerként, vagy szerelőszerszámként műhelyekben.

24 Kettős működésű munkahenger
Hengercső Dugattyú Dugattyúrúd Hátsó hengerfedél Első hengerfedél Dugattyútömítések Dugattyúrúd tömítés Csatlakozó előre (+) mozgáshoz Csatlakozó hátra (-) mozgáshoz Két ellentétes hatásos felülettel rendelkeznek; a hatásos felületek vagy azonosak, vagy különböző nagyságúak. Ezeket két egymástól független vezetékcsatlakozóval látják el. Az "A" vagy "B" csatlakozón belépő nyomóközeg segítségével a dugattyú mindkét irányban képes nyomó - és húzóerő átadására. Ezt a hengertípust majdnem minden területen alkalmazzák.

25 Kettős működésű munkahenger fajtái
Differenciál henger: Kétoldali dugattyúrúd kivezetéses henger azonos átmérőjű dugattyúrúddal Kétoldali dugattyúrúd kivezetéses henger különböző átmérőjű dugattyúrúddal Differenciál henger: a hatásos felületek különböző nagyságúak. A maximális átvihető erő kitoláskor a dugattyúfelülettől, behúzáskor a gyűrűfelülettől és a maximálisan megengedhető üzemi nyomástól függ. Azonos üzemi nyomás mellett a kitoló erő nagyobb a behúzó erőnél. A megtöltendő terek a löketnek megfelelően hosszúkban azonosak, de a dugattyú - és a gyűrűfelület különbözősége miatt térfogatukban különböznek. Emiatt a löketsebesség a felülettel fordítottan arányos: nagy felület  lassú haladás ; kis felüket  gyors haladás Kétoldali dugattyúrúd kivezetéses henger azonos átmérőjű dugattyúrúddal: A mindkét irányban azonosan működő henger olyan dugattyúval rendelkezik, amelynek két kisebb átmérőjű rúdja van és ezekhez rögzítették. A maximális átvihető erő mindkét mozgásirányban azonos nagyságú gyűrűfelületektől és a maximálisan megengedhető üzemi nyomástól függ. Azonos üzemi nyomás esetén mindkét mozgásirányban azonos nagyságú erők hatnak. Mivel a felület és a lökethossz mindkét oldalon ugyanakkora, ugyanaz érvényes a megtöltendő terekre is. Ebből következik, hogy a sebesség is azonos mindkét irányban. Kétoldali dugattyúrúd kivezetéses henger különböző átmérőjű dugattyúrúddal: Az erők és a sebességek - a differenciálhengerekhez hasonlóan - a két gyűrűfelület arányával viszonyulnak egymáshoz.

26 Löketvég csillapítás A munkahenger dugattyúja - mozgás közben - a hengercsőben nagy sebességre tehet szert. A hengerfedélre ilyen sebességgel ütközve - s közben még a teher is növeli a mozgási energiát - a dugattyú felverődne, vagy rosszabb esetben a dugattyúrúdról leszakadna. Ezért, mielőtt a dugattyú felütközése bekövetkezik csökkenteni kell a sebességét annyira, hogy az ütközés következtében felszabaduló energia ne károsítsa a hengert és a dugattyút. A fékezést a hengerfedélbe épített fojtó-visszacsapó szeleppel oldjuk meg. A dugattyú közeledik a hengerfedélhez. (Alsó ábra.) Az átömlési keresztmetszetet a dugattyúrúdon lévő hengeres váll zárja. A fedélbe beépített visszacsapó-szelep szintén zárt. Folyadék csak az állítható fojtószelepen keresztül képes a dugattyú negatív hengerteréből távozni. A fojtószelep mindenkori beállításával meg tudjuk határozni az ütközés sebességét. Miért van beépítve a visszacsapó-szelep? Indítsuk a dugattyút negatív irányba! (Felső ábra.) Ekkor a folyadékáram nyitja a visszacsapó-szelepet, azon nagy mennyiségben áramlik át és a dugattyú gyorsan indul. Amennyiben ez a szelep nem lenne beépítve, a dugattyú löketének kezdetén lassan mozogna - csak a fojtáson keresztül kap folyadékot - majd, ha a hengeres váll a hengerfedél furatából kilépett, sebessége ugrásszerűen megnövekedne. A fojtószeleppel a mindenkori üzemi körülményeknek megfelelő értéket tudjuk beállítani. A v = 6 m/min (0,1m/s) sebességnél a mozgás fékezés nélkül is lehetséges A 6  v  20 m/min (0,33 m/s) sebességnél a fékezéshez fojtó, - vagy fékszelep szükséges A v  20 m/min (0,33 m/s) sebességnél külön fékező berendezések kellenek.

27 Munkahengerek alapösszefüggései
Henger által létrehozott erő: Nem azonos dugattyúfelületek esetén a két felület aránya: Dugattyú sebessége:

28 Gyakorló feladat Egy kettősműködésű differenciál munkahenger adatai a következők: Adatok: Ddugattyú = 60 [mm] = 1,6 Határozzuk meg a dugattyúrúd átmérőjét! Mekkora térfogatáram szükséges ahhoz, hogy a dugattyú az 500 mm utat 5 s alatt tegye meg pozitív illetve negatív irányú dugattyúmozgás esetén? Milyen fordulatszámú szivattyút kell alkalmazni a pozitív mozgás térfogatáramhoz, ha a szivattyú munkatérfogata 11.3 [cm3]? Határozzuk meg a munkahenger beömlő csövének belső átmérőjét, ha a csőben a megengedett folyadéksebesség maximum 4 m/s lehet! Képes – e a dugattyú 400 kg tömegű terhet elmozdítani, ha a hengerben a nyomás 15 bar, és a hidromechanikai hatásfok 95 %?

29 Rajzjelek összefoglalása

30 Rajzjelek összefoglalása

31 Rajzjelek összefoglalása

32 Rajzjelek összefoglalása

33 Rajzjelek összefoglalása

34 Rajzjelek összefoglalása

35 Rajzjelek összefoglalása

36 Rajzjelek összefoglalása

37 Rajzjelek összefoglalása

38 Kapcsolási rajz A hidraulikus berendezés felépítését tükrözi szimbólumok segítségével Az elemek egymás közötti kapcsolatát mutatja Az elemek térbeli elhelyezkedését nem veszi figyelembe

39 Kapcsolási rajz felépítése
A berendezés elemei az energiaáramlás iránya szerint helyezkednek el: Alul: Energiaellátó rész Középen: Energia vezérlő rész Fent: Végrehajtórész Az útszelepeket vízszintesen ábrázoljuk. A vezetékeket vízszintesen és függőlegesen, lehetőleg kereszteződésmentesen rajzoljuk. A rajzokon minden elemet a saját alaphelyzetének megfelelően kell ábrázolni.

40 Elemek jelölése a kapcsolási rajzokon
A kapcsolás minden eleme kap egy számot A jelölés két részből áll, a csoport számából (végrehajtó elem sorszáma) és a csoporton belüli növekvő számból pl.: 4.12 Csoportbeosztás: 0. csoport energiaellátás összes eleme 1., 2., 3., … csoport egyes vezérlőláncok (végrehajtó elemenként) Csoporton belüli számozás: .0 munkavégző elem pl.: 1.0; 2.0 .1 működtető tag pl.: 1.1; 2.1 .2, .4 (páros számok) az összes elem amely a munkahenger kimeneti löketét befolyásolja .3, .5 (páratlan számok) az összes elem amely a munkahenger visszameneti löketét befolyásolja .01, .02 elemek a működtető tag és a munkavégző elem között pl. fojtó szelep

41 Feladat 1. Egy alakító prést hidraulikus munkadarab kidobóval kell bővíteni. Ehhez egy egyszeres működésű munkahengert kell beépíteni (B jelű henger) Készítse el a munkahenger működtetésének kapcsolási rajzát!

42 Megoldás 1. 2/2-es szelep esetén a visszajáratáshoz ki kell kapcsolni a tápegységet és át kell váltani a szelepet. Nem praktikus megoldás 3/2-es szelep esetén a tápegység kikapcsolása nélkül lehetséges az irányváltás.

43 Feladat 2. Egy hőntartó kemencéből folyékony alumíniumot kell egy elvezető vályúba juttatni. Ehhez egy merítőkanál szükséges. A merítőkanál mozgatásához kettős működésű hengert alkalmazzon. A munkahengert 4/2-es útszelep vezérelje. Vegye figyelembe, hogy a kanál nem süllyedhet el a kemencében, ha szelep nincs működtetve.

44 Megoldás 2. Az 1 megoldás csak akkor jó ha a kanál súlya csekély.
Ha a kanál nagy súlyú akkor a kanál süllyesztésekor (dugattyú előre mozog) a sebesség nagyon megnőne és a kanál túl gyorsan merül a folyékony fémbe. Ezt megakadályozhatjuk egy ellentartó szelep beépítésével (2 megoldás)

45 Feladat 3. Egy szárítókemencébe felső vezetésű pályán folyamatosan érkeznek a felfüggesztett alkatrészek. A hőveszteség alacsony szinten tartásához a kemenceajtónak csak annyira szabad nyitva lennie, amennyi az alkatrész szabad mozgásához szükséges. A hidraulikus vezérlés olyan legyen, hogy az ajtó hosszabb ideig is a beállított pozícióba maradjon.

46 Megoldás 3. 1 megoldás csak ülékes szelep esetén jó. Tolattyús szelep esetén a résveszteségek miatt a kemenceajtó lassan süllyedhet. Vezérelt visszacsapó szeleppel kiküszöbölhető a hiba.

47 Feladat 4. Alkatrészeket hidraulikus hengerrel fognak be. A munkadarabok sérülésének elkerülésére a befogási folyamat során a szorításkor a henger sebességét lassítani kell. A nyitási sebesség maradjon az eredeti értéken.

48 Megoldás 4.

49 Feladat 5. Egy esztergagép előtolását hidraulikusan kell megoldani.
Az előtolás állítható legyen és a szerszám változó terhelése esetén is állandó maradjon.

50 Megoldás 5.

51 Feladat 6. Egy fúrógépen a fúró előtolása és a befogás hidraulikus
A berendezés két hengert tartalmaz, az A befogóhengert és a B előtoló hengert. Az A henger szorító nyomás kisebb legyen mint a B henger nyomása A nyomás legyen állítható

52 Megoldás 6.

53 Feladat 7. Egy marógépen fakeretbe hornyokat kell marni. A befogást és az előtolást hidraulikus munkahengerek végzik követő vezérléssel. A folyamat sorrendje: 1. Megfogás rögzít 2. Előtolás indul 3. Előtolás vissza 4. Megfogás old

54 Megoldás 7.

55 Köszönöm a figyelmet!