GÉPIPARI GÉPIPARI AUTOMATIZÁLÁS AUTOMATIZÁLÁS

II.II.3-4. előadás3-4. előadás

HIDRAULIKAHIDRAULIKA

SZELEPEKSZELEPEK A hidraulikus berendezésekben a szivattyú és a

fogyasztó között az energiaátvitel csővezetékekben történik.

Ahhoz, hogy a fogyasztó a megfelelő értékeket (erő, forgatónyomaték, fordulatszám, forgásirány) létre tudja hozni, és a berendezésekben ezek tartósan fennmaradjanak az üzemi feltételek mellett, a csővezetékekbe energiavezérlő elemeket, szelepeket kell beépíteni.

A szelepek a hidraulikus rendszerben ellenállást hoznak létre, azaz áramlási veszteséget okoznak.

Szelepek csoportosításaSzelepek csoportosítása

Feladatuk alapján: Nyomásirányító szelepek Útszelepek Zárószelepek Áramirányító szelepek

Építési mód alapján: Ülékes Tolattyús

Ülékes szelepekÜlékes szelepek Golyó, kúp vagy tányér

alakú zárótestet egy rúgó szorít az ülékre

Valamilyen működtető erő hatására a zárótest elmozdul, a rugó összenyomódik és a szelep nyit vagy zár

Előnye: az ilyen szelepek jól zárnak, a munkanyomás segíti a tömítettséget, szennyeződés érzéketlen

Hátránya: nagyobb működtető erő, maximum 3 út nyitható ill. zárható

Tolattyús szelepekTolattyús szelepek A ház furatában egy axiálisan

mozgatható tolattyú helyezkedik el.

A házba a vezérelni kívánt utak számának megfelelően gyűrűcsatornát esztergálnak, melyek koncentrikusan, vagy excentrikusan helyezkednek el egy furat körül, ezáltal a házban a vezérlődugattyú éleivel együtt működő úgynevezett vezérlőélek alakulnak ki.

Előnye: A tolattyú eltolásakor csak folyadéksúrlódás lép fel, kisebb a működtető erő.

Hátránya:A tolattyút illesztési játékkal kell beépíteni, aminek következménye az állandó résolajáram, szennyeződésérzékeny

Tolattyú túlfedésekTolattyú túlfedések A tolattyús szelepek átváltási viselkedését a tolattyú

túlfedése határozza meg. Megkülönböztetünk:

Pozitív túlfedést, ahol a tolattyú vezérlő élének szélessége nagyobb, mint a vezérelt csatornáé

Negatív túlfedést, ahol a tolattyú vezérlő élének szélessége kisebb, mint a vezérelt csatornáé

Nulla túlfedést, ahol a tolattyú vezérlő élének szélessége megegyezik a vezérelt csatornáéval

Tolattyú túlfedésekTolattyú túlfedések Pozítiv túlfedés:

Átváltáskor rövid ideig az összes csatlakozás egymástól el van választva

A nyomás nem omlik össze A keletkezett nyomáscsúcsok miatt átváltási ütések

keletkeznek, kemény átváltás

Negatív túlfedés: Átváltáskor rövid ideig az összes csatlakozás egymással össze

van kötve A nyomás rövid ideig leesik (a teher süllyedhet) Lágy átváltás

Nulla túlfedés: Él az élen Gyors átváltás rövid kapcsolási utak

Csatlakozások jelöléseiCsatlakozások jelölései Kapcsolási rajzokon valamint az elemeken a

csatlakozásokat egymástól meg kell különböztetnünk. A csatlakozások jelölésére a P,T,A,B,L betűket használjuk.

P: nyomóágT: TartályágA, B: MunkavezetékekL: Résolaj elvezetés

A szelepeknek különböző működési helyzetei vannak. Azoknál a csatlakozásoknál amelyek adott helyzetben egymással összevannak kötve a betűjelek között kötőjellel jelöljük, a zárt állapot esetén a betűket vesszővel választjuk el egymástól.

pl: P-A,T azt jelenti P és A egymással össze van nyitva , a T le van zárva

NYOMÁSIRÁNYÍTÓ NYOMÁSIRÁNYÍTÓ SZELEPEKSZELEPEK

A nyomásirányító szelepek feladata, hogy a hidraulikus berendezésekben vagy annak egy részében a nyomást egy előre meghatározott módon befolyásolják

Funkciójuk szerint lehetnek: Nyomáshatároló szelep Nyomáscsökkentő szelep Nyomáskülönbség állandósító szelep

NyomáshatárolóNyomáshatároló

a rendszer maximális nyomását korlátozza

ülékes vagy tolattyús felépítésűek

nyugalmi helyzetben zárt állapotú, egy nyomórugó egy tömítő elemet a bemeneti csatlakozóhoz nyom, vagy egy tolattyút tol a tartálycsatlakozó nyílásához

NyomáshatárolóNyomáshatároló A bemeneti nyomás (p) a szelep

mozgó elemének felületére hat és létre hozza az F = p * A erőt.

A rugóerőt állítani lehet.

Ha nő az erő a rugóerő ellenében, amelyet a bemeneti nyomás hoz létre, akkor a szelep nyitni kezd. Ekkor az átáramló folyadékmennyiség egy része a tartályba folyik. Ha a bemenő nyomás tovább nő, akkor a szelep oly mértékig nyit, hogy a szivattyú teljes szállítási mennyisége a tartályba folyik.

NyomáshatárolóNyomáshatároló

Nyomáshatároló szelepeket alkalmaznak elsősorban:

Biztonsági szelepként Követő szelepként

Ezenkívül alkalmazzák: Ellentartó szelepként Fékező szelepként Nyomáslekapcsoló szelepként Előfeszítő szelepként

Hidraulikus tápegységHidraulikus tápegység

Szűrő Szivattyú Meghajtó motor Nyomáshatároló Nyomásmérő óra Szintjelző Tartály

ELLENÁLLÁS (ELLENTARTÓ

) SZELEP

NyomáscsökkentőNyomáscsökkentő

A bemenő nyomást redukálja egy előre megadott kimeneti nyomásra.

Akkor alkalmazzák ha egy berendezésben különböző nyomások szükségesek

Nyugalmi helyzetben a szelep nyitva van.

Nyomáscsökkentő 2 utasNyomáscsökkentő 2 utas Az A –nál uralkodó kimeneti

nyomás a vezérlőágon keresztül a tolattyú felületére hat, és ott F=p*A erő ébred amit a beállított rugóerő kiegyenlít.

Amikor az A kimeneten a nyomás megnő az F erő nagyobb lesz mint a rugóerő a tolattyú elmozdul a szelep zárni kezd, addig míg az erőegyensúly be nem áll

Ekkor az átáramlási keresztmetszet csökken, ez nyomáscsökkenést okoz.

Az A kimeneten a nyomás további növekedése a szelep teljes elzárásához vezethet.

Nyomáscsökkentő 2 utasNyomáscsökkentő 2 utas

A kimeneti nyomás beállított érték fölé emelkedését megakadályozhatjuk egy a kimenethez beépítetett nyomáshatárolóval

Nyomáscsökkentő 3 utasNyomáscsökkentő 3 utas Nyomásnövekedés megakadályozható a 3

utas nyomáscsökkentő szelep alkalmazásával

Nyomáskülönbség Nyomáskülönbség állandósítóállandósító

A hidraulikus rendszer két pontja (P és A) között tart fenn állandó nyomáskülönbséget függetlenül a térfogatáram változásától és a pontokon mért nyomások értékétől.

Alkalmazása: főleg más irányító elemek szerkezeti részeként

ÚTSZELEPEKÚTSZELEPEK

Olyan hidraulikus elemek, amelyek a hidraulikus berendezésben a folyadék útját megváltoztatják, nyitják vagy zárják.

Így vezérelhető a munkavégző elem mozgásiránya és megállítása.

Útszelepek ábrázolásaÚtszelepek ábrázolása Minden egyes helyzet egy – egy négyzetben van

ábrázolva. Az irányok, az átfolyási utak jelölése nyíllal történik. A zárt csatlakozások jelölése keresztirányú vonalkával. A résolaj csatlakozások ábrázolása szaggatott vonallal,

és jelölésük is különbözik a vezérlő csatlakozásokétól. (L).

Az útváltók megjelölése a munkaági csatlakozó nyílások száma (a vezérlő csatlakozásokat nem számítva) és a működési helyzetek száma szerint történik: Csatlakozások száma/működési helyzetek számaPl.: 4/2 –es útszelep: A szelepnek 4 munkaági csatlakozása és 2

működési helyzete van

Útszelepek ábrázolásaÚtszelepek ábrázolása

Útszelepek típusaiÚtszelepek típusai

A csatlakozások és működési helyzetek száma alapján:

2/2–es útszelep 3/2–es útszelep 4/2–es útszelep 5/2–es útszelep 4/3–as útszelep

Útszelepek típusaiÚtszelepek típusai

Útszelepek típusaiÚtszelepek típusai

2/2-es útszelep2/2-es útszelep A 2/2-es útszelepnek egy

munkacsatlakozója (A) és egy nyomóági (P) csatlakozója van. A térfogatáramot az áramlási út zárásával, vagy nyitásával lehet vezérelni.

Az ábrázolt szelepeknek a következő működési helyzetei vannak:

alaphelyzet: P az A felé zárt működtetett helyzet:

átfolyás P-től A felé Alkalmazási lehetőségek:

Egyszeres működésű munkahenger vezérlése

Motor vezérlése egy irányban

Egyéb szelepek kiiktatása illetve visszakapcsolása

3/2-es útszelep3/2-es útszelep A 3/2-es útszelepnek egy

munkacsatlakozója (A), egy nyomóági csatlakozója (P) és egy tartálycsatlakozója (T) van.

A szelep a térfogatáramot a következő módon vezérli: nyugalmi helyzet: P zárt és A

a T felé nyitva; működtetett helyzet: T felé

az átfolyás zárt, átfolyás P – től A felé.

Alkamazása: egyszeres működésű

munkahenger vezérlése megkerülő ág létrehozása

4/2-es útszelep4/2-es útszelep A 4/2 – es útszelepeknek két

munkacsatlakozója (A, B), egy nyomóági (P) és egy tartálycsatlakozója (T) van:

Működése: nyugalmi helyzet: P-től B

felé és A–tól T felé nyitott; működtetett helyzet: P-től A

felé és B-től T felé nyitott. Alkalmazása:

Kettősműködésű munkahenger vezérlése

Bal és jobb forgásirányú motorok vezérlése

Két hidraulikus kör vezérlése

Útszelepek közbenső Útszelepek közbenső helyzetehelyzete

A szelepek kiválasztásánál jelentősége van az úgynevezett közbenső helyzetnek.

A közbenső helyzet nem tényleges működési helyzet, ezért ábrázolása szaggatott vonallal történik.

A szelep a közbenső helyzet alapján lehet: pozitív átkapcsolási túlfedéses negatív átkapcsolási túlfedéses

A közbenső helyzet ábrázolása csak részletes jelkép használata esetén szükséges.

4/2-es szelep pozitív átkapcsolási túlfedéssel

4/2-es szelep negatív átkapcsolási túlfedéssel

Egyéb útszelepek Egyéb útszelepek alkalmzásaalkalmzása

5/2 szelep: két munkacsatlakozója (A, B), egy nyomóági

(P) és két tartálycsatlakozója (T, R) van Alkalmazása: 4/2-es szelep helyett

4/3 szelep: Ugyanazok a csatlakozóágai mint a 4/2-es

szelepnek csak itt van egy harmadik működési helyzet( lásd jelképi jelöléseknél)

Alkalmazása: kettősműködésű munkahengerek és motorok vezérlésére

ZÁRÓSZELEPEKZÁRÓSZELEPEK A zárószelepek a folyadék átfolyását az

egyik irányban lezárják a másik irányban pedig szabad áramlást biztosítanak.

A lezárásnak résolajmentesnek kell lennie, ezért ezek a szelepek kizárólag ülékes kivitelben készülnek.

Megkülönböztetünk: Visszacsapó szelepeket (rugós vagy rugó

nélküli) Vezérelt visszacsapó szelepeket Váltószelepek

Zárószelepek típusaiZárószelepek típusai

Rugó terhelésű visszacsapó Rugó terhelésű visszacsapó szelepszelep

A zárókúpra a p1 nyomás hat, ez a kúpot felemeli az ülékről, az átfolyás szabad lesz,

Ha a szelep nem rugóterhelésű akkor csak a p2 ellennyomást kell győzni.

Ha a szelep rugóterhelésű, a p2 ellennyomás mellett a rugóerő is hat a zárókúpra,

Az átfolyás akkor jön létre, ha a p1 nyomás nagyobb, mint a p2 (a rugóerőből) származó nyomás.

ÁRAMLÁSIRÁNYÍTÓ ÁRAMLÁSIRÁNYÍTÓ SZELEPEKSZELEPEK

Az áramlásirányító szelepeket azért alkalmazzák, hogy egy henger sebességét, vagy egy motor fordulatszámát csökkenteni lehessen. Mivel mind a sebesség, mind a fordulatszám a térfogatáramtól függ, ezért ezt kell csökkenteni.

Az áramirányító szelepben az átfolyási keresztmetszet csökkentése a szelep előtt nyomásnövekedést okoz. Ez a nyomás kinyitja a nyomáshatároló szelepet, és így létre jön a térfogatáram megosztása.

A felesleges térfogatáram nyomáshatárolón keresztüli elvezetése nagy energiaveszteséggel jár.

Az energiaveszteség csökkenthető, ha változtatható munkatérfogatú szivattyúkat alkalmazunk, ekkor a nyomásnövekedés a szivattyú állítóegységére hat.

Áramlásirányító szelepek Áramlásirányító szelepek típusaitípusai

Fojtó és blendeFojtó és blende

FOJTÓ A fojtási hossz nagyobb

mint a fojtási keresztmetszet

Súrlódásból származó nyomásesés nagyobb

Viszkozitás függő Alkalmazása:

meghatározott értékű nyomásesés esetén

BLENDE A fojtási hossz kisebb

mint a fojtási keresztmetszet

Súrlódásból származó nyomásesés kicsi

Viszkozitás független Alkalmazása:

hőmérséklet és viszkozitás függetlenség esetén pl.: átfolyásmérők

Átfolyási ellenállást hoznak létre, amely az átfolyási keresztmetszettől, a keresztmetszet alakjától valamint a munkafolyadék viszkozitásától függ.

Fojtó-visszacsapó szelepFojtó-visszacsapó szelep

a fojtószelep és a visszacsapó szelep kombinációja

a fojtás csak az egyik irányban hatásos

az ellentétes irányban a teljes keresztmetszet nyitott

Fojtó-visszacsapó szelepFojtó-visszacsapó szelep A folyadékáram az A – B

átfolyási irányban fojtott. A fojtószelephez hasonlóan az áramlás megosztása jön létre. A munkavégző elemre jutó térfogatáram csökken, és ennek megfelelően csökken a sebesség is.

Az ellenkező irányban B – A nincs fojtás, mivel a visszacsapó szelep záró eleme a szelepülékről felemelkedik, és így a teljes átfolyási keresztmetszetet szabaddá teszi.

A fojtó-visszacsapó szelep fojtása állítható, így a sebesség szabályozható

Áramállandósító szelepÁramállandósító szelep

Az áramállandósító szelepbe egy– beállítófojtó és egy nyomáskülönbség állandósító szelep van beépítve.

A nyomáskülönbség állandósító a beállítófojtó be- és kimenete között a nyomásesést állandó értéken tartja, így az átfolyás mennyisége a terhelésváltozástól független.

Az áramállandósító a határoló szeleppel együtt hozza létre a folyadékáram megosztását.

Áramállandósító szelepÁramállandósító szelep A szelep nyugalmi állásban

nyitott. A fojtó előtt p1 bemenő

nyomás jön létre. A fojtónál a Δp nyomásesés

keletkezik, azaz: p2 < p1. A nyomáskülönbség

állandósítón az F1 erőt a p1 nyomás hozza létre, az F2 erőt a p2 nyomás és a rugóerő biztosítja.

A rugó hozza létre a konstans nyomáskülönbséget.

Ha a fogyasztó terhelésnövekedése a szelep kimenetére jut, akkor a nyomáskülönbség állandósító annyival csökkenti az ellenállást, amennyivel a terhelés nőtt.

Köszönöm a Köszönöm a figyelmet!figyelmet!

ELLENÁLLÁS (ELLENTARTÓ

) SZELEP