SISTEME DE ACTIONARE HIDRAULICA. GENERALITATI

1. AVANTAJE SI DEZAVANTAJE ALE ACTIONARILOR HIDRAULICEAcţionările şi comenzile hidraulice au câştigat din ce în ce mai multă

importanţă în decursul timpului datorită avantajelor pe care le prezintă în raport cu sistemele mecanice sau electrice. Amintim câteva dintre cele mai importante avantaje:

gabaritul şi greutatea redusă pe unitatea de putere, forţe şi momente mari la volume constructive mici;

calităţi dinamice excepţionale (un motor hidraulic de 5 – 7 KW are timpul de accelerare 0,03…0,04 sec.);

adaptare automată la forţă; posibilităţi largi de realizare a unor cicluri de funcţionare automatizate; posibilitatea de reglare continuă a vitezei în limite largi şi după orice lege,

sau menţinerea ei constantă; protecţie simplă la suprasarcini; largi posibilităţi de unificare şi tipizare a elementelor componente ale

sistemelor hidraulice ceea ce permite realizarea de sisteme modulare miniaturizate.

Deşi transmisiile hidraulice oferă numeroase avantaje câteva dezavantaje tind să limiteze utilizarea lor:

transmisiile hidraulice sunt scumpe deoarece includ, în afara pompelor şi motoarelor, elemente de comandă, reglare şi protecţie, elemente de stocare, filtrare şi transport a lichidului de lucru. Majoritatea acestor componente solicită o precizie de execuţie ridicată, materiale şi tehnologii neconventionale.

pierderile de putere datorate transformărilor energetice din instalaţia hidraulică, precum şi cele datorate curgerii lichidului de lucru între componentele instalaţiei micşorează randamentul global al utilajului deservit.

transmisiile hidraulice sunt poluante datorită scurgerilor prin neetanşeităţi. Ceaţa de lichid, formată în cazul curgerii sub presiune mare prin fante şi fisuri, este foarte inflamabilă datorită componentelor volatile prezente în fluidul respectiv.

pericolul autoaprinderii sau pierderii calităţilor lubrifiante limitează superior temperatura de funcţionare a transmisiilor hidraulice. Acest dezavantaj poate fi evitat utilizînd lichide de înaltă temperatură sau, mai nou, lichide ignifuge.

contaminarea lichidelor constituie principala cauză a ieşirii din funcţiune a transmisiilor hidraulice. Dacă contaminantul este abraziv performanţele sistemului se reduc continuu. Pătrunderea aerului în lichidul sub presiune generează oscilaţii care limitează performanţele dinamice ale sistemelor hidraulice.

1

Fig.1

Fig. 2

întreţinerea, depanarea şi repararea transmisiilor hidraulice solicită personal cu calificare superioară, de specialitate.

2. SISTEME DE ACŢIONARE HIDRAULICĂDupă principiul de funcţionare distingem:

sisteme hidraulice de acţionare de tip hidrostatic (volumic) care se bazeaza pe folosirea energiei potenţiale a lichidului, sub formă de presiune hidrostatică.

sisteme hidraulice de acţionare de tip hidrodinamic, în care se foloseşte energia cinetică (de mişcare) a lichidului.

Transformarea energiei într-o instalaţie hidraulică de tip hidrostatic poate fi prezentată astfel:

Pompa hidraulică este de tip volumic şi realizează transformarea energiei mecanice primite în energie hidraulică, modificând starea energetică a lichidului de lucru prin variaţia volumului cuprins între organele mobile şi cele fixe ale pompei.

Motorul hidrostatic (liniar sau rotativ) transformă energia hidrostatică primită în energie mecanică (forţă sau moment), utilizabilă la organul de lucru.

Sistemele de acţionare de tip hidrodinamic, denumite în mod uzual “transmisii hidrodinamice”sau “turbotransmisii hidraulice”, îndeplinesc două funcţiuni:

- de cuplare a arborelui conducător cu cel condus (turbocuplaj);- de variaţie a turaţiei arborelui condus, deci

funcţia de cutie de viteză (con-vertizor hidraulic).Principiul de funcţionare constă în

transformarea energiei mecanice primite de la motorul de antrenare, de către pompa hidrodinamică 1, în energie cinetică a lichidului, sau pune în mişcare turbina hidrodinamică 2 care face conversia energie cinetică - energie mecanică. Rezultă că în interiorul unei transmisii hidrodinamice are loc o dublă transformare de energie, lichidul executând o mişcare complexă determinată de sensul de mişcare al arborelui pompei.

2

O clasificare a sistemelor hidraulice foarte cuprinzătoare este aceea după mediul ambiant în care ele funcţionează. Astfel distingem:

maşini la sol (staţionare şi mobile); maşini de subteran (miniere); maşini navale şi aviatice.

Maşinile la sol - staţionare pot fi: maşini unelte de prelucrat metal şi lemn prin aşchiere, prese hidraulice, maşini de prelucrat materiale plastice, utilaje şi instalaţii tehnologice diverse.

Instalaţiile de acţionare hidraulică a acestor maşini se caracterizează prin: condiţii climatice moderate - temperaturi cuprinse între –15°C…+30°C,

umiditate scăzută, atmosferă relativ curată; personal de reglare şi întreţinere stabil şi competent; spaţiul de amplasare a instalaţiei suficient, fapt ce permite folosirea

elementelor standard; sursă energetică suficient de mare.

Maşinile la sol - mobile pot fi: utilaje de construcţii, maşini agricole, maşini de ridicat şi transport uzinal, vehicule rutiere şi feroviare.

Instalaţiile hidraulice ale acestor maşini trebuie să facă faţă unor necesităţi specifice:

condiţii climatice severe (-30°C…+ 40°C); personal de reglare şi întreţinere fluctuant, mai puţin competent; gabaritul şi greutatea să fie cât mai mici, ceea ce conduce la presiuni de

lucru ridicate (>200bar); pe traseu există elemente flexibile de legătură; se impun condiţii de accesibilitate pentru exploatare şi întreţinere.

Maşinile de subteran au particularităţi care le deosebesc net de omonimele lor de la sol:

ambianţa şi condiţiile de exploatare sunt cât se poate de dure; concentraţie mare de praf, grad ridicat de umiditate;

agentul lichid cel mai recomandat este apa în emulsie săracă (ulei 5%) pentru neinflamabilitatea ei. La utilajele fără consum mare de lichid se recomandă apă cu glicol;

echipamentul hidraulic minier are o concepţie specifică pentru adaptarea la funcţionarea în condiţiile grele: garnituri speciale, ştergătoare de tijă şi semeringuri eficiente, tije şi aliaje cromate dur, pentru a preveni exfolierea.

ori de câte ori este posibil, se preferă scheme în circuit închis şi rezervoare presurizate pentru a evita contaminarea mediului de lucru.

3

Cele mai reprezentative grupe de maşini miniere care folosesc sisteme hidraulice sunt: dispozitive de menţinere a plafonului, maşini de excavat şi profilat galerii, combine de abataj, utilaj pentru evacuarea materialului tăiat.

Maşinile navale - eliminarea aburului ca agent motor a orientat interesul constructorilor de nave către utilizarea agregatelor hidrostatice.

instalaţiile din zonele cu pericol de incendiu folosesc ca mediu lichid apă-glicol sau apă-glicerină, iar uneori lichide sintetice;

condiţiile de securitate au impus folosirea presiunilor scăzute, mai mici de 50 bar. În prezent tendinţa este de a creşte presiunile de lucru.

pentru a evita traseele lungi de conducte care provoacă pierderi de presiune şi de debit, se preferă grupuri de pompare mai mici în locul unei staţii centrale.

condiţiile de securitate reclamă o fiabilitate ridicată a componentelor hidraulice prime şi dublarea unor circuite care afectează siguranţa de exploatare.

Maşinile aviatice - pe toate aparatele de zbor, sistemele de acţionare hidraulică joacă rolul “muşchilor” care transferă puterea de la maşina de forţă la numeroasele mecanisme ale aeronavelor.

condiţiile de exploatare sunt dure: temperaturi cuprinse între -70°C şi +70°C; viscozităţi variabile ale mediului de lucru, câmpuri puternice de radiaţie termică şi magnetică, vibraţii.

temperaturile înalte impun lichidele sintetice, greu inflamabile: esteri fosfatici, lichide siliconice;

pentru garantarea condiţiilor severe de securitate a zborului, circuitele ce pot afecta această securitate, se multiplică. Circuitele de rezervă sunt echipate cu acumulatori sau pompe manuale care pot pune la dispoziţie, în caz de urgenţă, o energie de manevrare minim necesara a mecanismelor de zbor şi aterizare.

4