21
3. Masina de carma cu servomotor hidraulic oscilant Instalatia de guvernare are rolul de a asigura navei manevrabilitatea si stabilitatea de drum necesara. Pentru navele obisnuite, la care nu se cer capacitati manevriere deosebite, carmele satisfac multumitor atat regimul de navigatie cat si cel de manevra. O componenta importanta a instalatiei de guvernare cu carma este masina de carma – care are rolul de a realiza momentul necesar pozitionarii carmei. Masinile de carma cu servomotor hidraulic oscilant sunt folosite frecvent in ultimii ani in constructiile navale datorita avantajelor pe care le are: compactitate marita, fiabilitate in expoatare. O astfel de masina este reprezentata in fig 1. cele 2 grupuri de pompare hidraulice sunt total independente, masina putand functiona conform conditiilor impuse de societatile de clasificare, cu oricare din cele 2 pompe. Rotirea directa a axului carmei, fara mecanism intermediar se face cu ajutorul unui servomotor rotativ. Acesta realizeaza curse unghiulare limitate si constructiv el consta dintr-un rotor si un stator pe care sunt montatii paletii radiali. 158

3 Dimensionarea Masinii de Carma

  • Upload
    cosmin

  • View
    144

  • Download
    9

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Carma

Citation preview

Page 1: 3 Dimensionarea Masinii de Carma

3. Masina de carma cu servomotor hidraulic oscilant

Instalatia de guvernare are rolul de a asigura navei manevrabilitatea si stabilitatea

de drum necesara.

Pentru navele obisnuite, la care nu se cer capacitati manevriere deosebite, carmele

satisfac multumitor atat regimul de navigatie cat si cel de manevra.

O componenta importanta a instalatiei de guvernare cu carma este masina de

carma – care are rolul de a realiza momentul necesar pozitionarii carmei.

Masinile de carma cu servomotor hidraulic oscilant sunt folosite frecvent in

ultimii ani in constructiile navale datorita avantajelor pe care le are: compactitate marita,

fiabilitate in expoatare.

O astfel de masina este reprezentata in fig 1. cele 2 grupuri de pompare hidraulice

sunt total independente, masina putand functiona conform conditiilor impuse de

societatile de clasificare, cu oricare din cele 2 pompe.

Rotirea directa a axului carmei, fara mecanism intermediar se face cu ajutorul

unui servomotor rotativ. Acesta realizeaza curse unghiulare limitate si constructiv el

consta dintr-un rotor si un stator pe care sunt montatii paletii radiali.

158

Page 2: 3 Dimensionarea Masinii de Carma

FIGURA NR 1

159

Page 3: 3 Dimensionarea Masinii de Carma

Dimensionarea masinii de carma

Calculul presiunii si debitului

MrT = z Rm Fp

z – numarul de paleti Rm – distanta de la centru axului la centru de greutate al paletului

Rm = = 0.67 m

Di = (1 – 4) dm = 0.84 m Di – diametrul rotorului dm = 0.35 m dm – diametrul mediu al axului in zona masini de carmaa – distanta de la marginea rotorului la centru de greutate al paletului

de unde H = 0.7 Di = 0.5 m rezulta

a = 0.25 mFp = Ap p => MrT = z Rm Ap p

Ap – aria paletului

Ap = m2 = 980 cm2

p – presiunea

p = bari

Qt = = 2867.158 cm3/s = 172.02 l/min

Qt – debitul teoretic

ω = = 0.043 m/s , unde ω - viteza unghiulara

αmax = 350 – unghiul maxim de bandareτ = 28 s – timpul de bandare

Qr = = 181.08 l/min

Qr - debitul real ηv – randamentul volumic = 0.95

Se alege o pompa cu caracteristicile P = 16 bari Q = 180 l/min

160

Page 4: 3 Dimensionarea Masinii de Carma

161

Page 5: 3 Dimensionarea Masinii de Carma

162

Page 6: 3 Dimensionarea Masinii de Carma

163

Page 7: 3 Dimensionarea Masinii de Carma

Etansarile

Etansarile reprezinta ansamblurile de organe de masini avand ca scop esentilal

inchiederea cat mai ermetica a unui spatiu continand un mediu sub presiune, separarea a

doua sau mai multe spatii cu medii aflate sub presiuni diferite, respectiv protectia etansa a

unor spatii continand lubrifianti, impotriva pierderii acestora sau impotriva patrunderii

unor corpuri straine.

Etansarea reprezinta si denumirea procedeului prin care se impiedica trecerea de

diferite medii sau particule prin interstitiile dintre piesele care separa spatii invecinate,

cuprinzand medii diferite, cu presiuni diferite.

Etansarile ocupa un loc important in cele mai variante domenii ale tehnicii si, in

special, ale constructiei de masini, instalatii si aparate. Buna functionare a etansarilor

constituie adesea un factor esential pentru fiabilitatea produselor unde sunt utilizate. Din

aceasta cauza este necesar ca toate problemele de etansare sa fie bine analizate si

rezolvate, cu toate implicatiile lor, inca de la prima conceptie a acestor masini, instalatii

si aparate.

Proprietatile impuse etansarilor

In raport cu destinatia lor, etansarile trebuie sa prezinte o serie de proprietatii

aflate adesea in dependenta reciproca, care pot fi uneori esentiale, si anume:

Etanseitatea, care este proprietatea necesara din mai multe motive:

- pentru mentinerea unei anumite presiuni, respectiv evitarea pierderilor

de mediu etans

- pentru impedicarea amestecului de medii diferite

- pentru limitarea uzurilor mari, ca urmare a patrunderii impuritatilor

prin etansarile de protectie

Lipsa de etanseitate are ca efect o anumita pierdere de fluid, care poate fi o

scurgere sau un transport. Scurgerea este reprezentata de o piedere de fluid printre

garnitura de etansare si piesele inconjuratoare, chiar si in stare de repaus. Trecerea la

starea de miscare are ca urmare marirea pierderilor. Transportul de fluid este constituit

de un film format pe piesa in miscare.

Fiabilitate,care este proprietatea prin care se asigura functionarea in mod corect,

un timp dat si in conditii de utilizare precise. Aceasta cerinta trebuie corelata cu

164

Page 8: 3 Dimensionarea Masinii de Carma

importanta pe care o are etansarea pentru masina sau instalatia unde este utilizata.

Siguranta in functionare a unei etansari trebuie analizata adesea in contextul fiabilitatii

sistyemuli din care face parte.

Durabilitate, care este o propritate ce poate fi cosiderata din doua puncte de

vedere:

- in raport cu solicitarile provenite de la mediul etansat sau din conditiile

de exploatare

- in raport cu capacitatea etansarii de a suporta demontarii repeate,

influentata de deformatiile pe care le suporta garnitura in scopul

realizarii etansarii, care trebuiesc mentinute in domeniul elastic

Posibilitatea de acces,pentru montare si demontare, proprietate absolut necesara

in anumite cazuri.

Rezistenta mecanica fata de eforturile care apar in elementele etansarii la montaj

si in exploatare, in conditiile de temperatura ale acesteia.

Clasificarea etansarilor

Clasifixcarea etansarilor poate fi facuta dupa diferite criterii, in lucrarea de fata

retinandu-se numai cele consacrate in literatura tehnica de specialitate.

Un prim criteriu de clasificare este cosntituit de contactul dintre suprafata pieselor

si a garniturii care constituie etansarea.

- etansari cu contact

- etansari fara contact

Un alt criteriu de clasificare il constituie miscarea relativa dintre suprafetele

pieselor intre care se realizeaza etansarea:

- etansari fixe

- etansari mobile

- etansari pentru miscare de rotatie

- etansari pentru miscare de translatie

165

Page 9: 3 Dimensionarea Masinii de Carma

Din punct de vedere al formei suprafetelor pieselor:

- etansari plane

- etansari cilindrice

- etansari conice

- etansari sferice

Este de retinut faptul ca principiile de clasificare enumerate nu sunt deloc

limitative, neputand fi facuta o delimitae categorica intre diferitele grupe semnalate.

In tabelul urmator este reprezentata o propunere de clasificare generala a

etansarilor.

166

Page 10: 3 Dimensionarea Masinii de Carma

Materiale pentru garnituri de etansare

Materialele pentru garnituri de etansare trebuie sa prezinte multiple proprietati pentru a face fata conditiilor de lucru ale etansarii. Faptul ca adesea sunt cerute proprietati contradictorii, face ca alegerea materialului cel mai indicat sa constituie o problema dificila.

Materialele pentru garniturile mobile trebuie sa prezinte o frecare redusa de alunecare si o rezistenta crescuta la uzura, calitati esentiale pentru asigurarea unei durabilitati satisfcatoare.

Proprietatile materialelor pentru garniturile de etansare se definesc prin caracteristici generale de rezistenta mecanica.

167

Page 11: 3 Dimensionarea Masinii de Carma

Elastomerii formeaza grupa principala de materiale utilizate pentru executia garniturilor fasonate sau masive, omogene sau cu insertie si pentru impregnarea unor alte materiale de etansare.

In grupa elastomerilor se incadreza cauciucul natural si cauciucul sintetic, materialele care au proprietati comune, ca elasticitate ridicata, asociata cu o rezistenta mecanica relativ redusa.

Notiunea de elastomer nu indica un material anume, ci o grupa cu un domeniu larg de proprietati comune. Ea exclude o serie de materile de asemenea untilizate pentru etansari, ca pielea sau diferite fibre naturale sau minerale, sau o serie de materiale sintetice mai rigide, cum sunt plastomerii.

Garnituri manseta cu profil U

Garnitura manseta cu profil U este formata dintr-un inel de baza, cu doua buze de etansare, una la interior iar alta la exterior fig 3.

FIGURA 3

In general, profilul celor doua buze de etansare este simetric, desi exista constructii cu buza de etansare in contact cu piesa in miscare, mai scurta decat buza in contact cu partea fixa.

168

Page 12: 3 Dimensionarea Masinii de Carma

Mansetele U sunt utilizate aproape exclusiv individual, numai cu inel de reazem pe partea buzelor de etansare si fara inel de presare. Inelul de reazem poate fi metalic sau din material plastic; el evita miscarea mansetei in locas, respectiv lovirea buzelor de locas.

Mansetele cu profil U se folosesc la etansari de piese in miscare de rotatie la presiuni mijlocii si ridicate. La montarea mansetelor U nu trebuie sa existe o presare a lor in directia axiala, dar in acelasi timp nici un joc vizibil care sa faca manseta sa aiba o miscare relativa fata de locas. Valoarea optima a jocului este de cca 0.3 mm, asigurat prin ajustarea corespunzatoare a inaltimii inelului de reazem.

Etansarile cu mansete cu profil U au fost standardizate prin STAS790-67 si STAS 7909-67 numai in ceea ce priveste dimensiunile de montare.

In tabelul urmator sunt indicate dimensiunile mansetelor si inelelor de reazem conform fig 4.

FIGURA 4

169

Page 13: 3 Dimensionarea Masinii de Carma

170

Page 14: 3 Dimensionarea Masinii de Carma

Etansari prin inele O

Etansarile cu garnituri inelare O de sectiune circulara cunosc o larga utilizare mai ales in urma progresuluyideosebit, inregistrat in domeniul hidarului si pneumatic.

Explicatia raspandirii acestui tip de garnitura revine din simplitatea sa si din avantajele pe care le reprezinta atat din punct de vedere al fabricatiei, cat si a constructiei in sine.

Dintre avantaje montionam : volum redus al constructiei, mnontarea si intretinerea usoara, executia simpla a canalelor in care se monteaza, functionare sigura, capacitate buna de etansare in ambele directii, faptul ca nu distruge in miscare filmul de fluid care asigura ungerea, faptul ca pierderile prin scurgeri variaza putin, posibilitati largi de executie pentru toate dimensiunile si cost redus.

Procesul de etansare a al garniturilor inelare O este prezentat schematic in fig 5. Inelul este montat in locasul sau cu o anumita comprimare initiala fig 5 a rezulta din dimensiunile din dimensiunile relative ale inelului si ale locasului. In prezenta fluidului sub presiune, inelul se deformeaza pana la patrunderea in interstitiu fig 5 b . Esential in acest proces este faptul ca inelul se opune deformarii sectiuniicand este strans intre doua suprafetecautand sa-si mentina forma si dimensiunile initiale.

FIGURA 5

171

Page 15: 3 Dimensionarea Masinii de Carma

172

Page 16: 3 Dimensionarea Masinii de Carma

173

Page 17: 3 Dimensionarea Masinii de Carma

Schema hidraulica

Schema hidraulica de actionare este reprezentata in fig 6. Alimentarea cu ulei sub

presiune se face prin doua grupuri de pomare independente. Introducerea uleiului sub

presiune in masina 8 se obtine cu ajutorul unui bloc de distributie format din:

- distribuitorul pilot 1 actionat electric de la instalatia de comanda la distanta;

- distribuitorul de blocare 3 care inchide circuitul de bypassare pentru a obtine

presiune in circuitul de comanda

- distribuitorul principal 6 care actioneaza hidraulic supapele de blocare 9

Pozitiile de lucru ale distribuitoarelor, asigura rotirea masinii intr-un sens sau in

celalalt precum si stationarea acesteia. Timpul de mentinere pe un sens asigura unghiul de

bandare.

Pentru a evita cresterea accidentala a prsiunii uleiului peste valoarea maxima

pentru care a fost dimensionata instalatia, pompa cu roti dintate are incorporata in ea o

supapa de siguranta. Aceasta, pune in comunicatie canalele de refulare cu cele de

aspiratie din corpul pompei, atunci cand este depasita presiunea admisibila, uleiul

parcurgand un circuit inchis in interiorul pompei, fara sa treaca in instalatie.

Este de mentionat faptul ca in corpul paletilor ficsi, exista supape care pun in

comunicrae camerele de lucru la capete de cursa ale masinii, atunci cand paletii ficsi

ating de cei mobili.

Pierderile de ulei, se compenseaza gravitational dintr-un tanc de expansiune cu

volum de 0.6m3 care este comun ambelor grupuri de pompare.

Actionarea manuala se face cu ajutorul pompei manuale, fara elemente de

distributie distincte, folosindu-se doar supape de blocare comandate direct. Functionarea

afiind in circuit inchis, pentru compensarea pierderilor de fluid este prevazuta o legatura

la tancul de ulei din doua supape de sens.

174

Page 18: 3 Dimensionarea Masinii de Carma

FIGURA 6

175