Akademia Grniczo-Hutnicza im. S. Staszica

Wydzia Inynierii Mechanicznej i Robotyki

Zenon Jdrzykiewicz, Janusz Pluta, Jerzy Stojek

NAPD I STEROWANIE HYDRAULICZNE

Na prawach rkopisu

Krakw, 2004

SPIS TRECI Wstp . ............................................................................................................. 3 1. Wprowadzenie ........................................... ............................................................ 4

1.1. Zalety i wady ukadw hydrostatycznych .................................... 4 1.2. Oglny schemat blokowy ukadu hydrostatycznego ............................ ........ 12 1.3. Przykady ukadw hydrostatycznych .................................................. ........ 14 1.4. Pytania kontrolne ...................................................................... 18

2. Pompy wyporowe ................................................................................................... 19 2.1. Zasada dziaania i klasyfikacja ............................................................. ........ 19 2.2. Okrelenia podstawowe i charakterystyki statyczne ............................... ..... 20

2.2.1. Wydajno nominalna ......................................................................... 20 2.2.2. Cinienie nominalne ............................................................................ 21 2.2.3. Nominalne zapotrzebowanie mocy ..................................................... 21 2.2.4. Wydajnoci jednostkowe ..................................................................... 22 2.2.5. Charakterystyki statyczne ................................................................... 26

2.3. Opisy dziaania i przykady rozwiza konstrukcyjnych ............................. 28 2.3.1. Pompy zbate o zazbieniu zewntrznym .......................................... 28 2.3.2. Pompy opatkowe ............................................................................... 28 2.3.3. Pompy wielotoczkowe promieniowe ................................................. 32 2.3.4. Pompy wielotoczkowe osiowe .......................................................... 32

2.4. Symbole graficzne ........................................................................................ 38 2.5. Pytania kontrolne .............................................................. 38

3. Silniki wyporowe ................................................................................................... 39 3.1. Zasada dziaania i klasyfikacja ..................................................................... 39 3.2. Okrelenia podstawowe i charakterystyki statyczne .................................... 40

3.2.1. Chonno nominalna ......................................................................... 40 3.2.2. Cinienie nominalne ............................................................................ 41 3.2.3. Moc nominalna .................................................................................... 41 3.2.4. Charakterystyki statyczne .................................................................... 42

3.3. Opisy dziaania i przykady rozwiza konstrukcyjnych silnikw szybkoobrotowych niskomomentowych ....................................................... 42

3.3.1. Silniki zbate ...................................................................................... 42 3.3.2. Silniki wielotoczkowe osiowe ........................................................... 42

3.4. Opisy dziaania i przykady rozwiza konstrukcyjnych silnikw wolnoobrotowych wysokomomentowych .................................................... 45

3.4.1. Silniki zbate ...................................................................................... 45 3.4.2. Silniki tokowe promieniowe .............................................................. 48 3.4.3. Silniki tokowe osiowe ....................................................................... 52

3.5. Symbole graficzne ........................................................................................ 53 3.6. Pytania kontrolne .................................................................. 53

4. Siowniki................................................................................................................. 54 4.1. Zasada dziaania i klasyfikacja ..................................................................... 54 4.2. Okrelenia podstawowe ................................................................................ 55

II

4.2.1. Parametry siownikw toczyskowych ............................................... 55 4.2.2. Parametry siownikw wahliwych ...................................................... 56 4.2.3. Parametry siownikw nurnikowych .................................................. 56

4.3. Przykady rozwiza konstrukcyjnych siownikw dwustronnego dziaania ........................................................................................................ 56

4.3.1. Siowniki jednotoczyskowe ............................................................... 56 4.3.2. Siowniki dwutoczyskowe ................................................................. 58 4.3.3. Siowniki wielotokowe ....................................................................... 60 4.3.4. Siowniki teleskopowe ...................................................................... .. 60 4.3.5. Siowniki wahliwe z tokiem obrotowym ........................................... 60 4.3.6. Siowniki wahliwe z koem zbatym i zbatk ................................... 63

4.4. Przykady rozwiza konstrukcyjnych siownikw jednostronnego dziaania .................................................................................................. .. 63

4.4.1. Siowniki nurnikowe ........................................................................... 63 4.4.2. Siowniki teleskopowe ........................................................................ 63

4.5. Symbole graficzne ........................................................................................ 66 5. Elementy sterujce ............................................................................................... .. 68

5.1. Elementy sterujce kierunkiem przepywu ................................................... 68 5.1.1. Zawory odcinajce ............................................................................. . 68 5.1.2. Zawory zwrotne ................................................................................... 70

5.1.2.1. Zawory zwrotne zwyke ............................................................. 70 5.1.2.2. Zawory zwrotne sterowane pojedyncze bez odprowadzenia

przeciekw ................................................................................ . 70 5.1.2.3. Zawory zwrotne sterowane pojedyncze z odprowadzeniem

przeciekw ............................................................................... .. 73 5.1.2.4. Zawory zwrotne sterowane podwjne ........................................ 73 5.1.2.5. Symbole graficzne ...................................................................... 73

5.1.3. Rozdzielacze ........................................................................................ 74 5.1.3.1. Rozdzielacze suwakowe ............................................................. 75 5.1.3.2. Rozdzielacze zaworowe ............................................................. 83 5.1.3.3. Symbole graficzne ...................................................................... 85

5.2. Elementy sterujce cinieniem ...................................................................... 89 5.2.1. Zawory maksymalne ........................................................................... 89

5.2.1.1. Opisy dziaania i schematy rozwiza ....................................... 90 5.2.1.2. Charakterystyki statyczne ........................................................ .. 93 5.2.1.3. Symbole graficzne ...................................................................... 93

5.2.2. Zawory redukcyjne .............................................................................. 97 5.2.2.1. Opisy dziaania i schematy rozwiza ....................................... 97 5.2.2.2. Charakterystyki statyczne ........................................................ .. 101 5.2.2.3. Symbole graficzne ...................................................................... 101

5.2.3. Zawory przeczajce ......................................................................... 102 5.2.3.1. Opisy dziaania i schematy rozwiza ....................................... 102 5.2.3.2. Symbole graficzne ...................................................................... 106

5.3. Elementy sterujce nateniem przepywu ................................................... 107 5.3.1. Zawory dawice ................................................................................. 107

5.3.1.1. Charakterystyki statyczne zaworw .......................................... 107 5.3.1.2. Opisy dziaania i schematy rozwiza ....................................... 109 5.3.1.3. Symbole graficzne ..................................................................... 114

5.3.2. Regulatory przepywu ......................................................................... 114

III

5.3.2.1. Regulatory nienastawne ............................................................. 115 5.3.2.2. Regulatory nastawne .................................................................. 115 5.3.2.3. Symbole graficzne ...................................................................... 122

6. Akumulatory hydrauliczne ......................................................................... 125 6.1. Przeznaczenie ........................................................................ 125 6.2. Zasada dziaania ....................................................................... 125 6.3. Przykady konstrukcji .................................................................................. . 127

6.3.1. Akumulatory pcherzowe .................................................................. . 127 6.3.2. Akumulatory membranowe ................................................................ 129 6.3.3. Akumulatory tokowe .......................................................................... 129

6.4. Dodatkowe butle gazowe .............................................................................. 132 6.5. Bloki zabezpieczajco-odcinajce .............................................................. .. 132 6.6. Symbole graficzne ......................................................................................... 134

7. Filtracja i filtry ........................................................................................................ 135 7.1. Zanieczyszczenia cieczy roboczej ................................................................. 135 7.2. Podzia filtrw ............................................................................................... 137 7.3. Wspczynniki okrelajce filtracj .............................................................. 137 7.4. Umiejscowienie filtrw w ukadach hydraulicznych .................................... 142 7.5. Przykady konstrukcji .................................................................................. . 142 7.6. Wskaniki zanieczyszcze ........................................................................... 145 7.7. Symbole graficzne ......................................................................................... 150

8. Ciecze hydrauliczne ................................................................................................ 150 8.1. Funkcje oraz wymagane waciwoci fizyko-chemiczne cieczy roboczych .. 151 8.2. Ciecze palne ... 152 8.3. Ciecze trudno palne i niepalne .. ............................................................ 154

9. Ukady hydrostatyczne ....................................................................... 160 9.1. Zagadnienia podstawowe ...................................................................... 160

9.1.1. Obiegi cieczy ...................................................................... 160 9.1.2. Podstawowe zabezpieczenie ukadu hydrostatycznego przed przecieniem .. 162 9.1.3. Wsppraca kilku pomp ... 164 9.1.4. Umiejscowienie filtrw 164 9.1.5. Umiejscowienie akumulatorw hydraulicznych .. 169 9.1.6. Dawieniowe nastawianie prdkoci silnika hydraulicznego lub siownika .. 172

9.1.6.1. Ukad z zaworem dawicym na dopywie ... 173 9.1.6.2. Ukad z zaworem dawicym na odpywie ... 175 9.1.6.3. Ukad z zaworem dawicym w odgazieniu przewodu

tocznego .... . 177 9.1.6.4. Ukad z dwudrogowym regulatorem przepywu na dopywie .. 179 9.1.6.5. Ukad z dwudrogowym regulatorem przepywu na odpywie.. 182 9.1.6.6. Ukad z dwudrogowym regulatorem przepywu w

odgazieniu przewodu tocznego .... 184 9.1.6.7. Ukad z regulatorem trjdrogowym ......... 187 9.1.6.8. Uwagi kocowe .... 190

9.1.7. Objtociowe cige nastawianie prdkoci ruchu silnika hydraulicznego .... .. 190

9.1.7.1. Przekadnia hydrostatyczna z pomp o zmiennej wydajnoci i silnikiem hydraulicznym o staej chonnoci ......................... 191

IV

9.1.7.2. Przekadnia hydrostatyczna z pomp o staej wydajnoci i silnikiem hydraulicznym o zmiennej chonnoci ..................... 194

9.1.7.3. Przekadnia hydrostatyczna z pomp o zmiennej wydajnoci i silnikiem hydraulicznym o zmiennej chonnoci ..................... 197

9.1.8. Objtociowe stopniowane nastawianie prdkoci silnika hydraulicznego lub siownika ............................................................. 200

9.1.8.1. Ukad rnicowy zasilania siownika jednotoczyskowego..... 200 9.1.8.2. Ukad dwupompowy sterowany elektrycznie ......................... 203 9.1.8.3. Ukad dwupompowy sterowany hydraulicznie ....................... 203

9.1.9. Hydrauliczny ukad mostkowy ........................................................... 205 9.1.10. Napdzanie z prdkoci niezalen od kierunku ruchy siownika .... 205 9.1.11. Bezporednie zabezpieczenia silnika przed przecieniem

technologicznym i bezwadnociowym .............................................. 206 9.1.12. Blokady hydrauliczne ........................................................................ 208

9.2. Wybrane ukady hydrostatyczne .................................................................. 212 Literatura ......... 219

V

WSTP Skrypt Napd i sterowanie hydrauliczne zawiera usystematyzowany wykad podstawo-wych wiadomoci z zakresu elementw i ukadw hydraulicznych, jakie zdaniem autorw powinien posiada absolwent Wydziau Inynierii Mechanicznej i Robotyki Akademii Grni-czo-Hutniczej. Wiadomoci te dotycz przeznaczenia, budowy i zasady dziaania, charaktery-styk statycznych, parametrw technicznych i symboli graficznych elementw oraz waciwo-ci zbudowanych z nich ukadw. W skrypcie wykorzystano szereg informacji z oglnodostpnej literatury, katalogw i opracowa monograficznych wielu firm specjalizujcych si w produkcji elementw oraz do-wiadczenia wasne autorw, wynikajce z prowadzenia zaj z przedmiotu Napd i stero-wanie hydrauliczne i pneumatyczne, a take bdce wynikiem wsppracy z producentami elementw i urzdze hydrauliki siowej. Z tej obszernej wiedzy wyselekcjonowano tematy, ktrych znajomo jest niezbdna na poziomie wspczesnego inyniera mechanika. Pomini-to rwnoczenie zagadnienia bardziej zoone i szczegowe aby nie utrudnia percepcji przecitnego studenta. Autorzy maj nadziej, e przedstawione wiadomoci bd zrozumiae i przystpne dla Czytelnikw, a skrypt okae si pomocny w lepszym opanowaniu wiedzy dotyczcej napdu i sterowania hydraulicznego. W jakim stopniu zamierzenie to udao si zrealizowa pozosta-wiamy ocenie Czytelnikw. Jednoczenie prosimy o zgaszanie zauwaonych usterek, jak rwnie propozycji majcych na celu lepsz i ewentualnie poszerzon prezentacj omawianych zagadnie. W tym celu prosimy o kontakt telefoniczny pod numerem (0-12) 617-31-94 lub za pomoc poczty elektronicznej na adres zenobi@agh.edu.pl. Autorzy

3

1. WPROWADZENIE Napdy hydrauliczne su do przekazywania energii mechanicznej z miejsca jej wytwa-rzania do miejsca zuytkowania za porednictwem cieczy roboczej. Ze wzgldu na sposb przekazywania energii rozrniamy dwie grupy napdw hydraulicznych: napdy hydrokinetyczne, wykorzystujce gwnie energi kinetyczn cieczy roboczej, napdy hydrostatyczne, wykorzystujce gwnie energi cinienia cieczy roboczej. Napdy hydrokinetyczne wystpuj zwykle pod postaci sprzgie i przekadni hydrokine-tycznych. Stosowane s one na og rzadko, w specjalnych wykonaniach i w zwizku z tym nie bd omawiane w ramach niniejszego skryptu. Napdy hydrostatyczne znalazy bardzo szerokie zastosowanie niemal we wszystkich ty-pach wspczesnych maszyn i mechanizmw. Przykady takich zastosowa pokazano na ry-sunkach 1.1 1.7 [4]. Obecnie napdy hydrostatyczne oprcz elementw niezbdnych do zrealizowania typowych funkcji napdowych zawieraj rwnie bardzo zrnicowane ele-menty sterujce, ktre umoliwiaj ksztatowanie charakterystyk statycznych i dynamicznych zgodnie z wymaganiami maszyn, dla ktrych s przeznaczone. W zwizku z tym zamiast uksztatowanego historycznie okrelenia napd i sterowanie hydrauliczne bdziemy uywa krtszej nazwy ukady hydrostatyczne. 1.1. Zalety i wady ukadw hydrostatycznych Do najwaniejszych zalet ukadw hydrostatycznych naley zaliczy [5], [1]: 1. Du wydajno energetyczn z jednostki masy lub objtoci. Przykadowo w przekad-

niach wielotoczkowych osiowych osiga ona 4 6 [kW/kg] i przewysza pod tym wzgl-dem wszelkie znane rodzaje napdw, np. silnik hydrauliczny w porwnaniu z silnikiem elektrycznym o tej samej mocy i prdkoci obrotowej jest 14 razy lejszy i zajmuje 26 razy mniejsz przestrze.

2. Du atwo sterowania podstawowymi parametrami ruchowymi, znacznie wysz ni ukadach mechanicznych, a w tym moliwo atwego uzyskania bardzo duych wysoko-sprawnych przeoe zmiennych w sposb cigy, a take du atwo zamiany ruchu ob-rotowego na prostoliniowy.

3. Bardzo ma bezwadno ukadu, umoliwiajc dokonywanie czstych i gwatownych zmian prdkoci i obcienia przy dobrych waciwociach tumienia procesw przejcio-wych, np. silnik hydrauliczny ma moment bezwadnoci okoo 72 razy mniejszy od mo-mentu bezwadnoci porwnywalnego silnika elektrycznego.

4. Samo smarowno. W charakterze cieczy roboczej wykorzystuje si najczciej rne ro-dzaje olejw, ktre s jednoczenie czynnikiem smarujcym. Odrbnym zagadnieniem jest zastosowanie emulsji, a nawet wody jako czynnika roboczego.

5. atwo bezporedniej i cigej kontroli obcienia, a take atwo ograniczenia tego obcienia.

4

Rys. 1.1. Ukady hydrostatyczne w wzkach widowych

5

Rys. 1.2. Ukady hydrostatyczne w maszynach do robt ziemnych

6

Rys. 1.3. Ukady hydrostatyczne w maszynach przeadunkowych

7

Rys. 1.4. Ukady hydrostatyczne w urzdzeniach walcowni

8

Rys. 1.5. Ukady hydrostatyczne w urzdzeniach dwigowych

9

Rys. 1.6. Ukady hydrostatyczne w urzdzeniach dwigowych

10

Rys.

1.7.

Wyb

rane

ele

men

ty u

kad

w h

ydro

stat

yczn

ych,

w ty

m d

la m

aszy

n ro

lnic

zych

11

6. Du atwo przestrzennego usytuowania elementw tworzcych ukady, wynikajc z moliwoci wykonania pocze za pomoc dowolnie uoonych przewodw sztywnych lub elastycznych.

7. Moliwo komponowania ukadw przeznaczonych do rnych maszyn i rnych celw z ograniczonej i zunifikowanej liczby elementw typowych, produkowanych przez wyspe-cjalizowane firmy.

8. atwo automatyzacji lub zdalnego sterowania, uzyskiwania na drodze elektrohydrau-licznej czy elektroniczno-hydraulicznej.

Ukady hydrostatyczne nie pozbawione s rwnie wad. Do najwaniejszych nale [5], [1]:

1. Dua podatno na zanieczyszczenia cieczy roboczej, prowadzca w nastpstwie do uszkodze. Z tego wzgldu ukady hydrostatyczne wymagaj odpowiedniego zaprojekto-wania i wykonania oraz obsugiwania przez pracownikw o odpowiednich kwalifikacjach.

2. Zmiany waciwoci statycznych i dynamicznych, spowodowane zmianami lepkoci cie-czy roboczej pod wpywem temperatury.

3. Dua haaliwo wzrastajca wraz z cinieniem, poziom haasu przekracza niejednokrot-nie 90 [dB] wystarczajco prostych i skutecznych sposobw tumienia haasu na razie nie opracowano.

4. Trudnoci w uzyskaniu dokadnej synchronizacji ruchw silnikw lub siownikw obci-onych w zrnicowany sposb.

5. Wystpowanie nieuniknionych i brudzcych wyciekw cieczy roboczej, ktre s szkodliwe dla rodowiska naturalnego i trudne do neutralizacji.

1.2. Oglny schemat blokowy ukadu hydrostatycznego Na rysunku 1.8 pokazano oglny schemat blokowy ukadu hydrostatycznego, obrazujcy przekazywanie poszczeglnych form energii, mianowicie: dostarczanie energii mechanicznej do ukadu przez silnik elektryczny, cieplny lub za po-

moc napdu rcznego, zamian energii mechanicznej na energi cinienia, nazywan inaczej energi hydrau-

liczn, zamiana ta zachodzi w pompie hydraulicznej, przekazywanie energii hydraulicznej za pomoc przewodw i elementw sterujcych, re-

agujcych na zewntrzne lub wewntrzne sygnay sterujce prac ukadu, sygnay te mog mie rny charakter fizyczny: elektryczny, mechaniczny, hydrauliczny oraz pneumatycz-ny,

zamian energii hydraulicznej na mechaniczn, zamiana ta zachodzi w hydraulicznym sil-niku obrotowym lub siowniku hydraulicznym,

przekazywanie energii mechanicznej do elementw maszyny roboczej, wykonujcych pra-c uyteczn.

W zwizku z tym w kadym ukadzie hydrostatycznym moemy wyrni elementy zaliczane do jednej z poniszych czterech grup: pompy, czyli elementy zamieniajce dostarczon z zewntrz energi mechaniczn na ener-

gi cinienia cieczy roboczej, elementy sterujce, jest to bardzo rozbudowana grupa do ktrej zaliczamy elementy steru-

jce: kierunkiem przepywu, cinieniem, nateniem przepywu, kierunkiem i nateniem przepywu oraz magazynujce energi,

12

silniki hydrauliczne obrotowe i siowniki hydrauliczne, czyli elementy zamieniajce do-starczon energi hydrauliczn na energi mechaniczn i przekazujce j do napdzanego urzdzenia,

elementy pomocnicze, czyli elementy, ktre nie bior udziau w funkcjach napdowych i sterujcych prac ukadu, jednak ich obecno warunkuje poczenie elementw i popraw-ne dziaanie ukadu, zaliczymy do nich: przewody sztywne i elastyczne, zbiorniki, filtry, chodnice, nagrzewnice i elementy pomiarowe.

NAPDSTERO-WANIE WYJCIE MASZYNA

PRZESTRZEROBOCZA

ENERGIA HYDRAULICZNA

ENERGIAMECHANICZNA

ENERGIA ELEKTRYCZNAENERGIA TERMICZNA

SILNIK ELEKTRYCZNYSILNIK SPALINOWY

NAPD RCZNY

POMPAHYDRAULICZNA

SIOWNIKSILNIK

ZAWORYSTERUJCE

PRACAMECHANICZNA

ENERGIAMECHANICZNA

Rys. 1.8. Oglny schemat blokowy ukadu hydrostatycznego

13

1.3. Przykady ukadw hydrostatycznych Przykad 1.1 Na rysunku 1.9 [4] przedstawiono przykad ukadu hydrostatycznego z silnikiem obroto-wym, nazywanego inaczej przekadni hydrostatyczn. Dziaanie przekadni przedstawia si nastpujco: Pompa 1 napdzana jest za pomoc waka 5 i zasysa ciecz przewodem ssawnym S ze zbiorni-ka 7. Jednoczenie z innej czci pompy ciecz pod wysokim cinieniem podawana jest do przycza A i przewodem tocznym A-P do bloku elementw sterujcych 8. Rozdzielacz 11 kieruj t ciecz do przycza B1. Nastpnie ciecz pynie przewodem tocznym B1-B do silni-ka hydraulicznego 2. Silnik dziaa na odwrotnej zasadzie ni pompa i powoduje, e waek 6 moe pokona zewntrzny moment obcienia z zadan prdkoci obrotow. Ciecz, ktra oddaa swoj energi elementom silnika 2 pynie do przycza A i wraca przewodem spywo-wym A-A1 do bloku sterujcego 8, a z niego przewodem spywowym T1 przez filtr 10 do zbiornika 7. Zadaniem zaworw maksymalnych 9 jest zabezpieczenie ukadu przed przecieniem, jakie moe wystpi na waku 6 silnika 2. Dziaanie zaworw 9 zalene jest od kierunku obrotw silnika, czyli od obecnoci cieczy pod cinieniem w przyczu B1 lub A1 zawsze dziaa tyl-ko jeden z zaworw 9 i upuszcza nadmiar cieczy z przewodu tocznego do spywowego, na przykad z B1 do A1. Zadaniem rozdzielacza 11 jest zmiana kierunku obrotw silnika 2 przez podanie cieczy z przycza P do przycza A1. Jest to moliwe po przesterowaniu suwaka rozdzielacza 11 za pomoc zewntrznego sygnau sterujcego. Takim sygnaem moe by przykadowo wychy-lenie dwigni sterujcej prac rozdzielacza (nie pokazanej na rysunku), wywoane dziaaniem operatora sterujcego maszyn robocz. Czci elementw ukadw hydrostatycznych zawsze wykonywane s bardzo precyzyjnie, stosuje si tutaj zawone tolerancje wykonania, indywidualn selekcj czci i w zwizku z tym w wielu przypadkach rezygnuje si ze stosowania typowych uszczelnie (nie zawsze sto-sowanie uszczelnie jest moliwe). W takiej sytuacji nieznaczne iloci cieczy wydostajce si ze szczelin midzy wsppracujcymi czciami tworz przecieki, ktre przewodami T2 od-prowadzane s do zbiornika 7. Przykad 1.2 Na rysunku 1.10 [3] przedstawiono przykad ukadu z siownikiem tokowym. Dziaanie ukadu mona opisa nastpujco: Pompa 1 zasysa ciecz ze zbiornika 2 i przez zawr zwrotny 3 podaje j do rozdzielacza 6. Przewd czcy pomp 1 z rozdzielaczem 6 jest przewodem tocznym ukadu. Przewd ten ma odgazienie prowadzce do zaworu maksymalnego 4.

14

Rys.

1.9.

Sch

emat

kon

stru

kcyj

ny u

kad

u z

siln

ikie

m o

brot

owym

(prz

eka

dni h

ydro

stat

yczn

ej):

1 - p

ompa

, 2 -

siln

ik

hydr

aulic

zny,

3 -

py

ta p

rzyc

zeni

owa

pom

py,

4 -

pyt

a pr

zy

czen

iow

a si

lnik

a, 5

- w

aek

napd

owy

pom

py,

6 -

wa

ek o

dbio

rczy

siln

ika,

7 -

zbi

orni

k, 8

- b

lok

elem

ent

w s

teru

jcy

ch,

9 -

zaw

ory

mak

sym

alne

, 10

- f

iltr

spy

wow

y, 1

1 -

rozd

ziel

acz,

A-P

- p

rzew

d to

czny

pom

py,

B1-

B -

prz

ewd

to

czny

siln

ika,

A-A

1 -

prze

wd

spy

wow

y si

lnik

a, T

1 -

prze

wd

sp

ywow

y uk

adu

, T2

-

prze

wod

y od

prow

adze

nia

prze

ciek

w,

S -

prze

wd

ss

awny

pom

py

15

Rys. 1.10. Schemat konstrukcyjny ukadu z siownikiem tokowym: 1 - pom-pa, 2 - zbiornik, 3 - zawr zwrotny, 4 - zawr maksymalny, 5 - siownik to-kowy, 6 - rozdzielacz, 7 zawr dawicy

16

W sytuacji pokazanej na rysunku rozdzielacz 6 odcina przepyw z pompy 2 do siownika 5 i wobec tego caa wydajno pompy kierowana jest do zaworu maksymalnego 4, zabezpiecza-jcego ukad przed przecieniem prowadzcym do uszkodzenia. Ponadto rozdzielacz 6 odci-na cakowicie poczenie siownika 5 z pomp i zbiornikiem, wic tok siownika jest unieruchomiony. Jeeli dwignia rozdzielacza 6 zostanie wychylona w prawo, to suwak tego rozdzielacza zo-stanie przesunity w lewo i spowoduje poczenie lewej komory siownika 5 z pomp a pra-wej komory ze zbiornikiem. Tak wic ciecz pod cinieniem wytworzonym przez pomp 1 spowoduje wysuw toczyska siownika 5. Jednoczenie ciecz z prawej komory siownika 5 pod niskim cinieniem zostanie odprowadzona do zbiornika 2. Przesterowanie dwigni roz-dzielacza 6 w lewo spowoduje przesunicie suwaka tego rozdzielacza w prawo i zmian po-cze siownika 5 z pomp 1 i zbiornikiem 2, a wic zmian kierunku ruchu toka i zwizane-go z nim toczyska. Midzy lew komor siownika 5 a rozdzielaczem 6 znajduje si zawr dawicy 7. Zadaniem tego zaworu jest nastawianie prdkoci ruchu toka z toczyskiem siownika 5, mianowicie: w trakcie wysuwu toka zawr dawicy 7 przepuszcza do lewej komory siownika 5 ciecz

o nateniu przepywu wynikajcym (midzy innymi) z nastawienia powierzchni przekroju przepywowego w dawiku tego zaworu, od nastawionego natenia przepywu zaley prdko ruchu toka; taki sposb usytuowania zaworu dawicego 7 nosi nazw dawienia na dopywie lub inaczej na wlocie,

w trakcie wsuwu toka zawr dawicy 7 ogranicza wypyw z lewej komory siownika 5 do wartoci nastawionej na dawiku, od nastawionego natenia przepywu zaley prdko ruchu toka; taki sposb usytuowania zaworu dawicego 7 nosi nazw dawienia na wy-pywie lub inaczej na wylocie.

Zawr dawicy 7 moe tylko zmniejszy prdko toka w porwnaniu z ukadem bez tego zaworu w takim ukadzie caa wydajno pompy jest wykorzystywana do wytworzenia prdkoci ruchu toka. Zatem pompa 1 w ukadzie z zaworem dawicym 7 musi dysponowa nadwyk wydajnoci w stosunku do potrzeb siownika 5, nadwyka ta jest odprowadzana do zbiornika za pomoc zaworu maksymalnego 4. Z dotychczasowego opisu dziaania ukadu wynika, e zarwno w trakcie postoju jak i w trakcie ruchu siownika, przez zawr maksymalny 4 odprowadzana jest caa wydajno pom-py lub jej cz. Zawr maksymalny odprowadzajcy ciecz w sposb cigy przez cay czas pracy pompy lub cz tego czasu nosi nazw zaworu przelewowego. W ukadzie znajduje si rwnie zawr zwrotny 3. Zawr ten w trakcie pracy pompy jest zawsze otwarty i praktycznie nic nie wnosi do funkcjonowania ukadu. Jego rola moe uwi-doczni si podczas prac remontowych, na przykad gdy zachodzi konieczno podczenia silnika elektrycznego na kierunek obrotw wymagany przez pomp 1 w przypadku niewa-ciwego podczenia zawr 3 zapobiegnie wysysaniu cieczy z ukadu, czyli zapobiegnie za-powietrzeniu ukadu. Tworzenie schematw konstrukcyjnych jest bardzo pracochonne i czasochonne z uwagi na zbyt du liczb szczegw nie zawsze istotnych dla opisu funkcjonowania ukadw. W zwizku z tym stosuje si umowne symbole graficzne elementw, analogiczne do symboli uywanych na przykad w elektronice. Symbole te pozbawione s szczegw konstrukcyj-nych, a ich celem jest wyczne przedstawienie cech funkcjonalnych elementw. Stosujc za-pis symboliczny ukadu z rysunku 1.10 otrzymamy znacznie prostszy i czytelniejszy schemat funkcjonalny pokazany na rysunku 1.11.

17

Rys. 1.11. Schemat funkcjonalny (symboliczny, ideowy) ukadu z siownikiem tokowym: 1 - pompa, 2 - zbiornik, 3 - zawr zwrotny, 4 - zawr maksymalny, 5 - siownik to-kowy, 6 - rozdzielacz, 7 - zawr dawicy

18

2. POMPY WYPOROWE 2.1. Zasada dziaania i klasyfikacja [7] Podstawowym elementem kadego ukadu hydrostatycznego jest pompa wyporowa. Jej zadaniem jest zamiana energii mechanicznej dostarczonej z zewntrz na energi cinienia cie-czy roboczej. Zasada dziaania pompy wyporowej polega na przetaczaniu dawek cieczy z przestrzeni ssawnej do tocznej za pomoc elementw wyporowych. Wielko dawki okrelo-na jest wymiarami komory wyporowej. Warunkiem koniecznym dziaania pomp wyporowych jest szczelne oddzielenie przestrzeni ssawnej i tocznej oraz szczelno midzy komor a elementem wyporowym. Pompy mona klasyfikowa w rnorodny sposb, na przykad ze wzgldu na: rodzaj ru-chu elementw wyporowych, moliwo zmiany wydajnoci, wedug liczby niezalenych strumieni cieczy roboczej. W zalenoci od rodzaju ruchu elementw wyporowych mona pompy sklasyfikowa w nastpujcy sposb: 1. Pompy o ruchu obrotowym elementw wyporowych (rotacyjne).

1.1. Pompy zbate. o zazbieniu zewntrznym, o zazbieniu wewntrznym.

1.2. Pompy rubowe. 1.3. Pompy opatkowe. z opatkami wirujcymi, z opatkami nie wirujcymi.

2. Pompy o ruchu posuwisto-zwrotnym elementw wyporowych (wielotoczkowe). 2.1. Pompy promieniowe. z toczkami wirujcymi, z toczkami nie wirujcymi.

2.2. Pompy osiowe. z wychylnym wirnikiem, z wychyln tarcz.

W zalenoci od moliwoci zmiany wydajnoci podczas pracy, moemy dokona nastpu-jcego podziau pomp 1. Pompy o staej wydajnoci. 2. Pompy o zmiennej (nastawialnej) wydajnoci. Moliwo zmiany wydajnoci podczas pracy pompy zwizana jest z koncepcj jej roz-wizania konstrukcyjnego i rozpatrywana jest wycznie przy staej prdkoci obrotowej wa-ka napdowego. Tak wic pompy zbate i rubowe budowane s wycznie jako jednostki o staej wydajnoci, natomiast pozostae typy pomp mog by budowane w obu wariantach, a wic o staej lub o zmiennej (nastawialnej) wydajnoci.

19

Na zagadnienie zmiany wydajnoci mona spojrze take z innego punktu widzenia do-puszczajc zmian prdkoci obrotowej silnika napdzajcego pomp. Biorc pod uwag sto-sunkowo atw zmian prdkoci obrotowej silnikw elektrycznych sterowanych falownika-mi, z kadej pompy moemy w praktyce uczyni jednostk o zmiennej wydajnoci. Jest to dopuszczalne pod warunkiem, e zmiana prdkoci obrotowej bdzie si odbywaa w zakresie okrelonym przez producenta i podawanym w katalogu firmowym. Przyjmujc jako kryterium podziau liczb niezalenych strumieni cieczy, pompy moemy podzieli na dwie grupy 1. Pompy jednostrumieniowe. 2. Pompy wielostrumieniowe. Pompy wielostrumieniowe su do niezalenego zasilania rnych obwodw hydraulicz-nych lub do zasilania tego samego obwodu w celu uzyskania stopniowanej zmiany prdkoci roboczych silnika hydraulicznego lub siownika. Wydajnoci poszczeglnych sekcji mog by jednakowe lub zrnicowane. Pompy wielostrumieniowe zestawia si z jednostek zbatych, opatkowych lub wielotoczkowych promieniowych, moliwe s take rne kombinacje w zestawianiu wymienionych jednostek. Charakterystyczn cech pomp wielostrumieniowych jest ich napd za pomoc jednego silnika i przekazywanie tego napdu midzy jednostkami. 2.2. Okrelenia podstawowe i charakterystyki statyczne [1], [7] Kada pompa wyporowa ma trzy podstawowe parametry ruchowe, decydujce o przydat-noci w konkretnym ukadzie hydrostatycznym, mianowicie: wydajno nominalna, cinienie nominalne, nominalne zapotrzebowanie mocy. 2.2.1. Wydajno nominalna Wydajnoci pompy nazywamy ilo cieczy roboczej dostarczonej do przewodu tocznego w jednostce czasu. Wydajno teoretycznie nie zaley od cinienia i wynika jedynie z wymia-rw geometrycznych pompy oraz prdkoci obrotowej z jak jest napdzana. W praktyce, wskutek przeciekw cieczy przez szczeliny midzy czciami pompy, wydajno maleje ze wzrostem cinienia. Wydajnoci nominaln nazywamy wydajno przy nominalnej prdko-ci obrotowej i nominalnym cinieniu. Wydajno pompy wyporowej mona obliczy ze wzo-ru

vppppp nqQ = (2.1)

gdzie

Qp - wydajno pompy, podstawow jednostk miary w ukadzie SI jest [m3/s], w praktyce jest to jednostka zbyt dua i najczciej stosuje si jednostk mniejsz [dm3/s],

p - wspczynnik nastawialnoci wydajnoci, dla pomp o staej wydajnoci wynosi on p = 1, dla pomp o zmiennej wydajnoci wynosi on 10 p ,

qp - wydajno jednostkowa, czyli maksymalna moliwa do osignicia ilo cieczy

20

podana do przewodu tocznego w trakcie jednego obrotu waka napdowego przy cinieniu toczenia rwnym cinieniu ssania [m3/obr], [dm3/obr]; wydajno jednostkowa nazywana jest rwnie wydajnoci waciw lub geometryczn objtoci robocz

np - prdko obrotowa waka napdowego pompy [obr/s], vp - sprawno objtociowa, inaczej wolumetryczna, czyli wspczynnik uwzgld-

niajcy straty cieczy w pompie; sprawno ta naleje ze wzrostem obcienia pompy i jest zwykle wyznaczana eksperymentalnie w funkcji tego obcienia, ktre zapisujemy wzorem

pp=pt-pss (2.2)

gdzie

pt cinienie w przewodzie tocznym pompy, pss cinienie w przewodzie ssawnym pompy.

2.2.2. Cinienie nominalne Cinieniem nominalnym nazywamy najwysz warto cinienia dugotrwaej pracy pom-py. Nie oznacza to wcale, e pompa musi zawsze pracowa przy cinieniu nominalnym. Jeeli w ukadzie hydrostatycznym bdzie wymagane cinienie nisze, to pompa bdzie rwnie pracowa poprawnie. Naley jednak pamita, e przy zbyt niskim cinieniu roboczym w sto-sunku do nominalnego sprawno oglna pompy bdzie bardzo maa. Ponadto istnieje moli-wo przecienia pompy cinieniem wyszym od nominalnego, jednak takie przecienie moe odbywa si wycznie w sposb podany przez producenta w katalogu firmowym. Rozpatrujc zagadnienie cinienia w ukadzie hydrostatycznym naley mie na uwadze, e jakkolwiek cinienie jest wytwarzane przez pomp, to jego warto zaley od obcienia sil-nika lub siownika, koncepcji jego rozwizania konstrukcyjnego i wymiarw, sprawnoci hy-drauliczno-mechanicznej oraz strat cinienia w przewodach i elementach ukadu. 2.2.3. Nominalne zapotrzebowanie mocy Zapotrzebowaniem mocy nazywamy moc, jak naley dostarczy do pompy w celu wy-tworzenia wydajnoci Qp przy obcieniu pp, bdcym rnic cinie midzy przewodem tocznym i ssawnym. Zapotrzebowanie mocy mona obliczy ze wzoru:

p

ppp

pQN

= (2.3)

gdzie

Np - zapotrzebowanie mocy, podstawow jednostk miary w ukadzie SI jest [W], jest to jednostka zbyt maa i zwykle stosuje si jednostk wiksz na przykad [kW],

pp - obcienie pompy, podstawow jednostk miary w ukadzie SI jest [Pa], jest to jednostka zbyt maa i zwykle stosuje si jednostk wiksz, mianowicie [MPa],

p - sprawno oglna pompy, nazywana rwnie sprawnoci cakowit, czyli wspczynnik uwzgldniajcy nastpujce straty w pompie: objtociowe (wo-lumetryczne), hydrauliczne (cinienia) i mechaniczne (tarcia); dla celw obli-

21

czeniowych mona zastosowa wzr hmvpmphpvpp == (2.4)

gdzie

hp sprawno hydrauliczna pompy, mp sprawno mechaniczna pompy, hm sprawno hydrauliczno-mechaniczna pompy.

W praktyce mona eksperymentalnie wyznaczy sprawno ogln i objto-ciow w funkcji obcienia pompy, natomiast sprawno hydrauliczno-mechaniczn oblicza si ze wzoru (2.4).

Nominalnym zapotrzebowaniem mocy nazywamy zapotrzebowanie dla nominalnej wydaj-noci i nominalnego obcienia pompy. 2.2.4. Wydajnoci jednostkowe Wydajno jednostkowa pompy zwizana jest z koncepcj jej rozwizania konstrukcyjne-go. Warto wydajnoci jednostkowej wyznacza si zwykle na drodze eksperymentalnej. Orientacyjnie dla poszczeglnych rozwiza otrzymamy podane niej wzory wynikajce z [3]. Pompa zbata o zazbieniu zewntrznym (rys. 2.1) hbzmq p = (2.5)

1=p (2.6)

gdzie

m - modu, z - liczba zbw koa zbatego, b - szeroko koa zbatego (mierzona prostopadle do paszczyzny rysunku), h - wysoko zba.

Pompa zbata o zazbieniu wewntrznym z wkadk sierpow (rys. 2.2) hbzmq p = (2.7)

1=p (2.8)

gdzie

m - modu, z - liczba zbw koa zbatego, b - szeroko koa zbatego (mierzona prostopadle do paszczyzny rysunku), h - wysoko zba.

22

Rys. 2.1

Rys. 2.2

Rys. 2.3

Rys. 2.4

23

Pompa o zazbieniu wewntrznym bez wkadki sierpowej (gerotorowa) (rys. 2.3) )( minmax AAbzq p = (2.9)

1=p (2.10)

gdzie

z - liczba zbw rotora, b - szeroko rotora (mierzona prostopadle do paszczyzny rysunku), Amax, Amin - maksymalna i minimalna warto powierzchni przekroju szczeliny midzy-

zbnej. Pompa rubowa (rys. 2.4)

sDsdDqp

=22sin

2)(

4222 (2.11)

1=p (2.12)

gdzie

D

dDarc2

cos += (2.13) Pompa opatkowa pojedynczego dziaania (rys. 2.5) max2 ebDq p = (2.11)

maxee

p = (2.12)

gdzie

b - szeroko opatki (mierzona prostopadle do paszczyzny rysunku), Pompa opatkowa podwjnego dziaania (rys. 2.6)

bkdDqp )(422 = (2.16)

1=p (2.17)

gdzie

b - szeroko opatki (mierzona prostopadle do paszczyzny rysunku), k - liczba skokw opatki w trakcie jednego obrotu waka.

24

Rys. 2.5

Rys. 2.6

Rys. 2.7

Rys. 2.8

25

Pompa toczkowa promieniowa z toczkami wirujcymi (rys. 2.7) i nie wirujcymi (rys.2.8)

max2

2ezdq kp

= (2.18)

maxee

p = (2.19)

gdzie

z - liczba toczkw Pompa toczkowa osiowa z wychylnym wirnikiem (rys. 2.9)

max2 sin

2 hkp rzdq = (2.20)

maxsin

sin =p (2.21)

gdzie

z - liczba toczkw Pompa toczkowa osiowa z wychyln tarcz (rys. 2.10)

max2 tg

4 kkp zDdq = (2.22)

maxtg

tg =p (2.23)

gdzie

z - liczba toczkw 2.2.5. Charakterystyki statyczne Waciwoci pomp wyporowych w katalogach firmowych ilustruje si graficznie za pomo-c rnych charakterystyk statycznych. Jedn z takich moliwoci s charakterystyki w funk-cji obcienia, ktrych ksztat pokazano na przykadowym rysunku 2.11.

26

Rys. 2.9

Rys. 2.10

Rys. 2.11. Charakterystyki statyczne pompy wyporowej, indeks dolny g jest rwnowany indeksowi p we wzorach opisuj-cych pompy

27

2.3. Opisy dziaania i przykady rozwiza konstrukcyjnych 2.3.1. Pompy zbate o zazbieniu zewntrznym Na rysunku 2.12 przedstawiono schemat pompy zbatej. Zasada dziaania pompy sprowa-dza si do przetransportowania cieczy w komorach midzy zbnych z przewodu ssawnego do tocznego. Natomiast na rysunku 2.13 przedstawiono przykad rozwizania konstrukcyjnego takiej pompy. 2.3.2. Pompy opatkowe Na rysunku 2.14 przedstawiono schemat pompy opatkowej podwjnego dziaania. W trak-cie wiartki obrotu wirnika 2 w kierunku strzaki, opatki 3 wysuwaj si z grnej czci wirnika 2, dziki czemu wzrasta objto komr midzy opatkowych 4 (kolor niebieski). Wzrost objtoci komr powoduje powstanie podcinienia i zasysanie cieczy przewodem ssawnym. W nastpnej wiartce obrotu wirnika 2 opatki 3 wsuwaj si do wirnika 2, co po-woduje zmniejszanie objtoci komr midzy opatkowych 4 (kolor czerwony). Powoduje to powstanie nadcinienia i toczenie cieczy do ukadu przewodem tocznym. Zastosowanie podwjnych ukadw tocznych i podwjnych sscych, uoonych po prze-ciwnych stronach wirnika umoliwia zrwnowaenie stosunkowo duych si promieniowych dziaajcych na wirnik. opatki wysuwaj si z wirnika pod wpywem si odrodkowych, lub prowadzone s po bieni statora w sposb wymuszony. Zadaniem ukadu odcienia opatek jest zmniejszenie docisku opatek do bieni, a wic zwikszenie sprawnoci hydrauliczno-mechanicznej pompy. Opisany schemat nadaje si do budowy pomp o staej wydajnoci takich jak na przykad pompa dwustrumieniowa pokazana na rysunku 2.15. Pompa ta generuje dwa niejednakowe strumienie cieczy, gdy szerokoci opatek 7 i 8 s rne. Na rysunku 2.16 przedstawiono schemat pompy opatkowej pojedynczego dziaania o zmiennej wydajnoci. W trakcie obrotu wirnika w kierunku strzaki, w dolnej czci wirnika nastpuje wysuwanie si opatek z wirnika i zasysanie cieczy (kolor niebieski). Jednoczenie w grnej czci wirnika nastpuje chowanie si opatek w wirniku i toczenie cieczy (kolor czerwony). Wysokie cinienie toczenia (w porwnaniu z cinieniem ssania) powoduje po-wstanie duych si promieniowych dziaajcych na wirnik i stator. Na rysunku pokazano si Fp dziaajc na stator oraz jej skadowe: pionow Fv i poziom Fh. Skadow pionow Fv przenosi korpus i gwint przycza 2, natomiast skadowa pozioma Fh jest rwnowaona przez si spryny Ff. Wzrost cinienia powyej dopuszczalnej wartoci narusza rwnowag si i stator przesuwa si w prawo powodujc zmniejszenie skoku opatek do minimum, czyli zmniejszenie wydajnoci pompy do wartoci pokrywajcej tylko przecieki w ukadzie. Do nastawiania wartoci cinienia, przy ktrej nastpuje zmniejszenie wydajnoci pompy suy ruba nastawcza 3 sterownika. W przypadku zastosowania w ukadzie hydrostatycznym pompy o opisanej konstrukcji stosowanie zaworu maksymalnego zabezpieczajcego ukad przed przecieniem staje si zbdne. Rol zaworu przejmuje sterownik skoku zerowego.

28

Rys. 2.12. Schemat pompy zbatej o zazbieniu zewntrznym: 1 - korpus, 2 koo zbate czynne, 3 - koo zbate bierne, 4 - komora mi-dzy zbna

Rys. 2.13. Pompa zbata PZ3: 1 - waek napdowy, 2 - pokrywa przednia, 3 - kadub, 4 - pokrywa tylna, 5 - koo zbate czynne, 6 - oysko, 7 - koo zbate bierne, 8 - ruba

29

Rys. 2.14. Schemat pompy opatkowej podwjnego dziaania: 1 - stator, 2 - wirnik, 3 - opatka, 4 - komora midzy opatkowa, 5,6 - kanay systemu odcienia opatek

Rys. 2.15. Pompa opatkowa dwustrumieniowa V2010 i V2020 firmy Vic-kers: 1 - waek napdowy, 2 - przystawka, 3 - cz ssawna, 4 - pokrywa tylna, 5,6 - obudowa wirnika przedniego i tylnego, 7,8 - wirnik przedni i tylny, 9,10 - opatka, 11, 12 - pyty kompensacyjne przednia i tylna

30

Rys. 2.16. Schemat pompy opatkowej pojedynczego dziaania, wyposao-nej w nastawnik skoku zerowego: 1 - ogranicznik skoku statora, 2 - przy-cze toczne, 3 - ruba nastawcza sterownika, L - przewd odprowadzaj-cy przecieki, S - kierunek zasysania, P - kierunek toczenia

31

2.3.3. Pompy wielotoczkowe promieniowe Na rysunku 2.17 przedstawiono koncepcj rozwizania pompy wielotoczkowej z nie wi-rujcymi toczkami, o staej wydajnoci. Toczki 4 dociskane s zawsze do waka mimorodowego 2 za pomoc spryn. Obracajcy si waek 2 wymusza posuwisto-zwrotne ruchy toczkw 4. Ruchy te s wykorzystane do zasysania i toczenia cieczy. Przyjmijmy, e toczek 4 wysuwa si z cylindra 3.1. Powoduje to powstanie podcinienia, otwarcie zaworu zwrotnego ssawnego 5 i zasysanie cieczy. Jeeli toczek 4 wsuwa si do cylindra na przykad 3.3, to zawr 5 si zamyka, a ciecz otwiera zawr zwrotny toczny 6 i pynie pod cinieniem do ukadu hydrostatycznego. Na rysunku 2.18 przedstawiono przykad rozwizanie konstrukcyjnego pompy wielotocz-kowej promieniowej o zmiennej wydajnoci, z wirujcymi toczkami. 2.3.4. Pompy wielotoczkowe osiowe Na rysunku 2.19 pokazano schemat pompy wielotoczkowej osiowej z wirnikiem wychy-lonym o stay kt, majcej sta wydajno. Podczas obrotu waka 2 wirnik 4 zostaje wpra-wiony w ruch obrotowy za pomoc korbowodw 6, gdy stopki kuliste tych korbowodw s przytrzymywane w tarczy 3 przez przeguby tej tarczy. W zwizku z tym toczki 5 wykonuj ruchy posuwisto-zwrotne wzgldem wirnika 4. Ruchy te wykorzystywane s do zasysania i toczenia cieczy za porednictwem tarczy rozdzielczej 7. Zasysanie odbywa si w grnej cz-ci wirnika (kolor niebieski) a toczenie w czci dolnej (kolor czerwony). Kolorem fioleto-wym oznaczono przestrzenie wewntrzne pompy, w ktrych gromadz si przecieki odpro-wadzane nastpnie do zbiornika. Rysunek 2.20 przedstawia przykad rozwizania konstrukcyjnego omawianej pompy. Na rysunku 2.21 przedstawiono schemat pompy z wirnikiem o zmiennym kcie wychyle-nia, czyli pompy o zmiennej wydajnoci (nastawianej podczas pracy) i zmiennym kierunku toczenia. W przedstawionym rozwizaniu skok toczkw 5 zaley od kta wychylenia wirni-ka 4. Zatem wydajno pompy jest te zalena od tego kta, ponadto wychylajc wirnik w przeciwn stron do pokazanej na rysunku uzyskuje si zmian kierunku toczenia. Podobnie jak w przypadku pompy z rysunku 2.19 zasysanie cieczy w tym pooeniu wirnika odbywa si w grnej czci wirnika (kolor niebieski), a toczenie w jego dolnej czci (kolor czerwo-ny). Po wychyleniu wirnika do gry kana ssawny i toczny (niebieski i czerwony) zamieniaj si rolami. Przestrzenie, z ktrych odprowadzane s przecieki zaznaczono kolorem fioleto-wym. Na rysunku 2.22. przedstawiono przykad rozwizania konstrukcyjnego pompy pracujcej w opisany powyej sposb. Na rysunku 2.23 przedstawiono przykad rozwizania konstrukcyjnego pompy z wychyln tarcz. Zmian wychylenia tarczy 4 umoliwia mechanizm nastawczy 13 ze wspomaganiem hydraulicznym. Powoduje to zmian skoku toczkw 8, a wic zmian wydajnoci. Pompa pokazana na rysunku jest wyposaona w pomocnicz pomp zbat 14, jest to pompa niskoci-nieniowa o malej wydajnoci, mona j wykorzysta na przykad do zasilania niskocinie-niowych obwodw sterowania.

32

Rys. 2.17. Schemat pompy wielotoczkowej promieniowej, z nie wiruj-cymi toczkami i rozrzdem zaworowym: 1 - korpus, 2 - waek mimoro-dowy, 3.1, 3.2, 3.3 - cylindry, 4 - toczek, 5 - zawr zwrotny ssawny, 6 - zawr zwrotny toczny

33

Rys.

2.18

. Pom

pa w

ielo

tocz

kow

a pr

omie

niow

a je

dnor

zdo

wa

z ze

wn

trzny

m p

odpa

rcie

m t

oczk

w,

z w

ychy

ln

bie

ni,

o z

mie

nnej

w

ydaj

noc

i i z

mie

nnym

kie

runk

u to

czen

ia

Rys. 2.18

34

Rys. 2.19. Schemat pompy wielotoczkowej z wychylonym wirnikiem, o staej wydajnoci: 1 - korpus, 2 - waek napdowy, 3 - tarcza przegubo-wa, 4 - wirnik, 5 - toczek, 6 - korbowd, 7 - tarcza rozdzielcza, 8 - czop oyskowy wirnika

Rys. 2.20. Pompa wielotoczkowa osiowa z wychylonym wirnikiem PNS-150A: 1 - waek napdowy, 2 - przystawka, 3 - trzpie wirnika, 4 - korbowd, 5 - toczek, 6 - wirnik, 7 - tarcza rozdzielcza, 8 - spryna centralna, 9 - kadub, 10 pokrywa

35

Rys. 2.21. Schemat pompy wielotoczkowej z wychylanym wirnikiem, o zmiennej wydajnoci i zmiennym kierunku toczenia: 4 - wirnik, 5 - toczek, 7 - tarcza rozrzdcza, 9 - ruchoma cz korpusu pompy

Rys. 2.22. Pompa osiowa z wychylanym wirnikiem, przeznaczona do zabu-dowy w zbiorniku: 1 - waek napdowy, 2 - przystawka, 3 - trzpie wirnika, 4 - korbowd, 5 - toczek, 6 - wirnik, 7 - tarcza rozrzdcza, 8 - spryna cen-tralna, 9 - kadub, 10 - pokrywa, 11 - sworze mechanizmu wychylania wir-nika

36

Rys. 2.23. Pompa osiowa z wychyln tarcz, o zmiennej wydajnoci, typu PTOZ2: 1 - waek napdowy, 2 - przystawka, 3 - sprzgo odsuwne, 4 - tarcza wychylna, 5 - stopka lizgowa, 6 - separator, 7 - spryna centralna, 8 - toczek, 9 - wirnik, 10 - waek gwny, 11 - pokrywa tylna, 12 - pytka lizgowa, 13 - mechanizm nastawczy, 14 - pompa zbata do zasilania ob-wodw pomocniczych

37

2.4. Symbole graficzne

W tabeli 2.1 zestawiono przykady symboli graficznych pomp wyporowych. Jak zaznaczo-no w pierwszym rozdziale, symbole graficzne obrazuj funkcje, jakie dany element moe spenia w ukadzie hydrostatycznym. W zwizku z tym symbole pozbawione s informacji dotyczcych konstrukcji elementw.

Tabela 2.1. Symbole graficzne pomp wyporowych

Symbol graficzny Nazwa i opis pompy

o staym kierunku toczenia

Pompa o staej wydajnoci

o zmiennym kierunku toczenia

o staym kierunku toczenia, bez precyzowania sposobu zmiany wydajnoci

o zmiennym kierunku toczenia, bez precyzo-wania sposobu zmiany wydajnoci

o staym kierunku toczenia, wyposaona w ste-rownik skoku zerowego sterownik po prze-kroczeniu nastawionego cinienia zmniejsza wydajno do minimalnej wartoci

Pompa o zmiennej wydajnoci

o zmiennym kierunku toczenia, wyposaona w rcznie sterowany mechanizm zmiany wydajno-ci i kierunku toczenia

zoona z jednakowych jednostek o staej wy-dajnoci

zoona z rnych jednostek: jednostka gwna zasila wysokocinieniowy obwd zasadniczy, jednostka pomocnicza suy np. do zasilania ni-skocinieniowego obwodu sterowania

Pompa dwustru- mieniowa zoona z rnych jednostek opisanych wyej,

ponadto jednostka gwna wyposaona jest ukad nastawiania wydajnoci i kierunku to-czenia sterowany pomocniczym silnikiem elek-trycznym

38

3. SILNIKI WYPOROWE 3.1. Zasada dziaania i klasyfikacja [5], [7], [1] Zadaniem silnika wyporowego, nazywanego najczciej silnikiem hydraulicznym, jest za-miana energii cinienia cieczy na energi mechaniczn ruchu obrotowego. Zasada dziaania silnika jest odwrceniem zasady dziaania pompy wyporowej. Rzecz polega na doprowadze-niu cieczy pod cinieniem do komr wyporowych, ktre mog zmienia swoj objto przez wymuszenie ruchu elementw wyporowych. Z kolei ruch tych elementw zamieniany jest na ruch obrotowy waka wyjciowego silnika. Ciecz, ktra oddaa swoj energi elementom wyporowym silnika jest odprowadzana do zbiornika. Silniki, podobnie jak pompy, mona klasyfikowa w rnorodny sposb, na przykad ze wzgldu na: rozwijane prdkoci i momenty obrotowe, rodzaj ruchu elementw wyporowych, moliwo zmiany chonnoci. Kryterium prdkoci i momentw obrotowych ma zasadnicze znaczenie. Zgodnie z nim moemy wyrni dwie podstawowe grupy silnikw: 1. Silniki szybkoobrotowe niskomomentowe. 2. Silniki wolnoobrotowe wysokomomentowe. Prdkoci obrotowe silnikw obydwu grup mog przyjmowa wartoci pokazane w tabeli 3.1

Tabela 3.1. Prdkoci obrotowe silnikw wyporowych

Zakresy prdkoci obrotowych [obr/min] Rodzaje silnikw

nmin nmax

Szybkoobrotowe 300 500 3000 Wolnoobrotowe 1 150 200

Silniki szybkoobrotowe charakteryzuj si najczciej takimi samymi lub zblionymi roz-wizaniami konstrukcyjnymi i parametrami pracy jak pompy, wic ich klasyfikacje mog by podobne jak dla pomp. Silniki te nadaj si rwnie do pracy pompowej, przy czym sposb tej pracy jest zwykle okrelany przez producenta w danych katalogowych. Klasyfikacja silnikw szybkoobrotowych, wynikajca z danych katalogowych, ze wzgldu na rodzaj ruchu elementw wyporowych jest nastpujca: 1. Silniki o ruchu obrotowym elementw wyporowych (rotacyjne)

1.1. Silniki zbate. 1.2. Silniki opatkowe.

2. Silniki o ruchu posuwisto-zwrotnym elementw wyporowych (wielotoczkowe) 2.1. Silniki osiowe.

Silniki wolnoobrotowe s stosowane stosunkowo czsto, gdy ich waki mona bezpo-rednio sprzga z wakami maszyn bez porednictwa przekadni mechanicznych zmniejsza-

39

jcych prdkoci obrotowe. Silniki te s na og konstrukcjami specjalnymi nie nadajcymi si do pracy pompowej, a ich klasyfikacja ze wzgldu na rodzaj ruchu elementw wyporo-wych przedstawia si nastpujco: 1. Silniki o ruchu obrotowym elementw wyporowych (rotacyjne).

1.1. Silniki zbate. 2. Silniki o ruchu posuwisto-zwrotnym elementw wyporowych (tokowe).

2.1. Silniki promieniowe. 2.2. Silniki osiowe.

3.2. Okrelenia podstawowe i charakterystyki statyczne [1], [7] Kady silnik wyporowy ma trzy podstawowe parametry ruchowe decydujce o przydatno-ci w konkretnym ukadzie hydrostatycznym, mianowicie: chonno nominalna, cinienie nominalne, moc nominalna. 3.2.1. Chonno nominalna Chonnoci silnika nazywamy ilo cieczy roboczej pobran z przewodu tocznego w jednostce czasu. Teoretycznie, chonno nie zaley od cinienia i wynika jedynie z wymia-rw geometrycznych silnika oraz wymaganej prdkoci obrotowej. W rzeczywistoci, wsku-tek przeciekw, chonno ronie ze wzrostem cinienia. Chonnoci nominaln nazywamy chonno przy nominalnej prdkoci obrotowej i nominalnym cinieniu. Chonno silnika wyporowego mona wyznaczy ze wzoru

vh

hhhh

nqQ = (3.1)

gdzie

Qh - chonno silnika, podstawow jednostk miary w ukadzie SI jest [m3/s], w praktyce jest to jednostka zbyt dua i najczciej stosuje si jednostk mniejsz, na przykad [dm3/s],

h - wspczynnik nastawialnoci chonnoci, dla silnikw o staej chonnoci wyno-si on h = 1, dla silnikw o zmiennej chonnoci jest rwny 10 h ,

qh - chonno jednostkowa, czyli minimalna ilo cieczy pobrana z przewodu tocz-nego w trakcie jednego obrotu waka wyjciowego, przy cinieniu w przewodzie tocznym rwnym cinieniu w przewodzie spywowym [m3/obr], [dm3/obr]; chonno jednostkowa nazywana jest rwnie chonnoci waciw lub geo-metryczn objtoci robocz,

nh - wymagana prdko obrotowa waka wyjciowego [obr/s], vh - sprawno objtociowa, inaczej wolumetryczna, czyli wspczynnik uwzgld-

niajcy straty cieczy w silniku; sprawno ta naleje ze wzrostem rnicy cinie w silniku i jest zwykle wyznaczana eksperymentalnie w funkcji tej rnicy, kt-r zapisujemy wzorem

ph=pt-psp (3.2)

40

gdzie pt cinienie w przewodzie tocznym silnika, psp cinienie w przewodzie spywowym silnika.

3.2.2. Cinienie nominalne Okrelenie cinienia nominalnego i zagadnie eksploatacyjnych z nim zwizanych jest ta-kie samo jak dla pomp rozdzia 2.2.2. Jak ju powiedziano w rozdziale 2.2.2, cinienie w ukadzie jest wytwarzane przez pomp, lecz jego warto zaley od obcienia silnika, kon-cepcji jego rozwizania konstrukcyjnego i wymiarw, sprawnoci hydrauliczno-mechanicznej oraz strat cinienia w przewodach i elementach ukadu. Obcieniem silnika jest wymagany moment obrotowy, wynikajcy z waciwoci napdzanego urzdzenia. Moment ten jest zaw-sze rwny momentowi rozwijanemu przez silnik (dyspozycyjnemu), ktry wynosi:

2hmhhh

hpqM = (3.3)

gdzie

Mh - rozwijany (dyspozycyjny) moment obrotowy, jednostk miary momentu w uka-dzie SI jest [Nm],

ph - rnica cinie w silniku wyraona wzorem (3.2); jednostk miary jest [Pa], [MPa],

hm - sprawno hydrauliczno-mechaniczna silnika, czyli wspczynnik uwzgldniaj-cy straty hydrauliczne (cinienia) i mechaniczne (tarcia) w silniku.

3.2.3. Moc nominalna Moc przekazywan przez silnik do napdzanego urzdzenia mona wyznaczy ze wzoru analogicznego jak dla pompy, mianowicie:

hhhh pQN = (3.4)

lub z zapotrzebowania przez napdzane urzdzenie

hhh nMN 2= (3.5)

gdzie

Nh - moc rozwijana przez silnik, h - sprawno oglna silnika, nazywana rwnie sprawnoci cakowit, czyli

wspczynnik uwzgldniajcy nastpujce straty w silniku: objtociowe (wo-lumetryczne), hydrauliczne (cinienia) i mechaniczne (tarcia); dla celw obli-czeniowych mona zastosowa wzr

hmvhmhhhvhh == (3.6)

gdzie

hh sprawno hydrauliczna silnika,

41

mh sprawno mechaniczna silnika, hm sprawno hydrauliczno-mechaniczna silnika.

W praktyce mona eksperymentalnie wyznaczy sprawno ogln i objto-ciow w funkcji rnicy cinie w silniku, natomiast sprawno hydrauliczno-mechaniczn oblicza si ze wzoru (3.6).

Moc nominaln nazywamy moc dla nominalnej chonnoci i nominalnej rnicy cinie w silniku, jest to rwnie moc dla nominalnego momentu obrotowego i nominalnej prdkoci obrotowej. 3.2.4. Charakterystyki statyczne

Waciwoci silnikw wyporowych ilustruje si zwykle w katalogach firmowych za po-moc uniwersalnych charakterystyk statycznych wyraanych w postaci zalenoci

)( hh nfM = (3.7)

W zasygnalizowanym wyej ukadzie wsprzdnych nanosi si najczciej cztery rodzaje krzywych: krzywe zbudowane dla ph = const, krzywe zbudowane dla Qh = const, krzywe zbudowane dla Nh = const, krzywe zbudowane dla h = const.

Przykadowe charakterystyki statyczne silnika przedstawiono na rysunku 3.1. 3.3. Opisy dziaania i przykady rozwiza konstrukcyjnych silnikw

szybkoobrotowych niskomomentowych 3.3.1. Silniki zbate

Na rysunku 3.2 przedstawiono schemat szybkoobrotowego silnika zbatego o zazbieniu zewntrznym. Zasada dziaania silnika sprowadza si do wywarcia przez ciecz pod cinie-niem si dziaajcych na zby kadego z k zbatych. Skadowe tych si styczne do koa po-dziaowego powoduj wytworzenie momentu obrotowego. 3.3.2. Silniki wielotoczkowe osiowe

Na rysunku 3.3 przedstawiono schemat szybkoobrotowego silnika wielotoczkowego osiowego o zmiennej chonnoci. Ciecz pod cinieniem doprowadzona jest do poowy ze wszystkich komr utworzonych przez wirnik 3 i toczki 4. Pod dziaaniem cieczy toczki 4 d do wysuwania si z wirnika 3. Ruch toczkw 4 za pomoc korbowodw 5 przenosi si na tarcz przegubow waka 1 i powoduje jego obrt. Ciecz z pozostaych komr wirnika 3 odprowadzana jest do zbiornika przez wsuwowy ruch toczkw 4.

42

Rys. 3.1. Charakterystyki statyczne silnika hydraulicznego: A - zakres pracy cigej, B - Zakres pracy przerywanej

Rys. 3.2. Schemat szybkoobrotowego silnika zbatego o zazbieniu ze-wntrznym: P - przewd toczny, T - przewd spywowy, L - przewd odprowadzajcy przecieki

43

Rys. 3.3. Schemat szybkoobrotowego silnika wielotoczkowego osiowego o zmien-nej chonnoci: 1 - waek, 2 - korpus, 3 - wirnik, 4 - toczek, 5 - korbowd, 6 - czop centralny, 7 - tarcza rozrzdcza, 8 - ruba ograniczajca warto minimalnego sko-ku, 9 - czop, 10 - toczek, 11 - suwak, 12 - ruba nastawcza, A - przycze dla ci-nienia sterujcego

Rys. 3.4. Odmiany silnikw wysokomomentowych wolnoobrotowych: 1 - silnik z nieruchomym korpusem i ruchomym wakiem, 2, 3 - silniki z ruchomym korpusem i nieruchomym wakiem

44

Tarcza rozrzdcza 7 o ksztacie soczewki lizgajc si po powierzchni sferycznej zespou na-stawczego umoliwia jednostronn zmian kta wychylenia wirnika 3. W ten sposb zmie-niany jest skok toczkw 4, a wic zmieniana jest chonno silnika. Do zmiany pooenia tarczy rozrzdczej 7 suy toczek 10 wyposaony w czop 9. Toczek 10 jest sterowany za pomoc suwaka 11. Suwak 11 uruchamiany jest za pomoc sygnau cinieniowego w kanale A (jak na rysunku) lub bezporednio za pomoc elektromagnesu. ruba 12 suy do ustawie-nia punktu pracy suwaka 11. ruba 8 ogranicza warto minimalnego wychylenia wirnika 3. 3.4. Opisy dziaania i przykady rozwiza konstrukcyjnych silnikw

wolnoobrotowych wysokomomentowych

Na podstawie rozwiza spotykanych w praktyce mona wyrni dwie odmiany silnikw wolnoobrotowych: 1. Odmiana z nieruchomym korpusem i ruchomym wakiem. 2. Odmiana z ruchomym korpusem i nieruchomym wakiem. Na rysunku 3.4 pokazano silniki obydwu wymienionych odmian: 1 silnik odmiany, 2, 3 silniki odmiany 2. Ciecz do silnikw odmiany 1 doprowadzana i odprowadzana jest przez przycza w korpusie, natomiast moment obrotowy odbierany jest z waka, czyli w sposb konwencjonalny. W przypadku silnikw odmiany 2 ciecz doprowadzana i odprowadzana jest przez waek, przez waek take odprowadzane s przecieki cieczy, natomiast moment obro-towy odbierany jest z korpusu. 3.4.1. Silniki zbate

Na rysunku 3.5 pokazano silnik wolnoobrotowy wysokomomentowy, tzw. silnik orbitalny. Elementami wyporowymi silnika, podobnie jak w pompie gerotorowej, s dwa koa zbate o zarysie epicykloidalnym czyli: koo orbitalne 1 z uzbieniem zewntrznym, piercie 2 z uzbieniem wewntrznym. Pod wpywem cieczy pod cinieniem koo orbitalne 1 wykonuje zoony ruch orbitujco-obrotowy, mianowicie: o koa orbitalnego 1 wykonuje szybki ruch orbitujcy wok osi silnika, dla ustalenia

uwagi przyjmijmy, e jest to ruch w prawo, koo orbitalne 1 wykonuje wolny ruch obrotowy wok wasnej osi w przeciwnym kierun-

ku czyli w lewo. Wolny ruch obrotowy koa orbitalnego 1 przenoszony jest na waek wyjciowy 3.1 za pomoc waka poredniczcego 4, penicego rol podwjnego przegubu Cardana. Waek 3.1 wyposa-ony jest w tulej rozrzdcz 3.2 sterujc dopywem i odpywem cieczy z komr wyporo-wych. W zwizku z szybkim ruchem orbitujcym koa 1, chonno jednostkowa silnika moe osiga due wartoci i jednoczenie due wartoci moe osiga rozwijany moment obroto-wy. Wsppraca k w silniku orbitalnym, podobnie jak w pompie gerotorowej, polega na tym, e wszystkie zby obu k pozostaj we wzajemnym kontakcie wzdu linii zba. Charakter tej wsppracy sprawia, e smarowanie powierzchni styku zbw jest niewystarczajce, a wic wystpuj due opory tarcia, przyspieszone zuycie zbw i obnienie sprawnoci me-chanicznej. Popraw sytuacji mona uzyska przez zastpienie zbw piercienia 2 rolkami.

45

Rys. 3.5. Wolnoobrotowy wysokomomentowy silnik orbitalny: 1 - koo zbate orbitalne, 2 -piercie z uzbieniem wewntrznym, 3.1, 3.2 - waek z tulej rozrzdcz, 4 uzbiony waek poredniczcy

46

Rys. 3.6. Wolnoobrotowy wysokomomentowy silnik orbitalny z rolkami: 1 - rolka, 2 koo z rolkami, 3 - piercie zbaty, 4 - wa, 5 - rolka za-bezpieczajca

47

Uzyskuje si wwczas zamian tarcia lizgowego na tarcie potoczyste, a wic zmniejszenie oporw ruchu i podwyszenie sprawnoci mechanicznej. Na rysunku 3.6 przedstawiono inne rozwizanie silnika orbitalnego. W kole 2 zby zast-piono rolkami, a samo koo osadzono sztywno na wale 4. Koo 2 wykonuje tylko ruch obro-towy bez orbitowania. Ruchy orbitujce wykonuje natomiast piercie zbaty 3, zabezpieczo-ny przed obrotem wgbieniami i rolkami 5. Na rysunku 3.7 pokazano wolnoobrotowy wysokomomentowy silnik zbaty satelitowy, w ktrym ksztatowe elementy zbate 1 i 2 s oddzielone od siebie koami satelitowymi 3. Ko-mory robocze, utworzone przez elementy 1 i 2 oraz koa satelitowe 3 maj zmienn objto. Ciecz pod cinieniem doprowadzana jest do tych komr, ktrych objtoci mog rosn. Na-tomiast z komr o malejcych objtociach ciecz jest odprowadzana do zbiornika. Doprowa-dzenie cieczy do komr o rosncych objtociach powoduje wytworzenie momentu obroto-wego odbieranego z wau 4. Sposb powstawania tego momentu ilustruje grny rysunek. W opisywanym silniku liczba cykli roboczych na jeden obrt wau 4, czyli liczba nape-nie i oprnie komr, jest dua, zatem chonno jednostkowa przyjmuje znaczne wartoci i rwnie znaczne wartoci przyjmuje rozwijany moment obrotowy. Silnik pokazany na rysunku jest wykonany w konwencjonalnej odmianie, czyli z rucho-mym waem. Istnieje take odmiana silnika z nieruchomym waem i ruchomym korpusem. 3.4.2. Silniki tokowe promieniowe Na rysunku 3.8 przedstawiono schemat silnika wolnoobrotowego wysokomomentowego promieniowego, w ktrym osie tokw 3 s usytuowane promieniowo do osi waka 7. Toki 3 zakoczone s kulami 8 wsppracujcymi z krzywkow bieni wykonan w piercieniu 4. Tuleja sterujca 5 podaje ciecz pod cinieniem do tych komr podtokowych, ktre mog zwiksza swoj objto. W takiej sytuacji toki 3 d do wysunicia si z wirnika, co w kontakcie z bieni powoduje powstanie momentu obrotowego odbieranego z waka 7. Jed-noczenie tuleja 5 odprowadza ciecz z tych komr, ktrych objto maleje. Silnik wyposaony jest w hamulec wielopytkowy sterowany cinieniem cieczy w komo-rze 10. Jeeli cinienie to jest nisze od cinienia zwolnienia hamulca, to spryna talerzowa 11 za pomoc toka 13 dociska do siebie pytki 12, co powoduje zahamowanie silnika. Jeeli cinienie w komorze 10 przekroczy warto cinienia zwolnienia, to tok 13 zostanie odsuni-ty w prawo, pytki 12 bd odseparowane od siebie i hamulec zostanie zwolniony. W opisywanym silniku toki 3 wykonuj du liczb podwjnych skokw na jeden obrt waka 7, zatem chonno jednostkowa jest dua i duy jest rozwijany moment obrotowy. Na rysunku 3.9 pokazano silnik wolnoobrotowy wysokomomentowy z mimorodowym waem. Piercie rozrzdczy 4 steruje dopywem cieczy pod cinieniem do tych komr nad-tokowych, ktre mog zwiksza swoj objto. Toki 2 wysuwajc si z nieruchomych cy-lindrw, za pomoc korbowodw 3, powoduj obrt wau mimorodowego 1. Analogicznie piercie 4 steruje odpywem cieczy z tych komr, ktre zmniejszaj swoj objto. Kady z tokw 2 wykonuje jeden podwjny skok w trakcie jednego obrotu wau 1. Zatem dla zwikszenia chonnoci jednostkowej i momentu obrotowego rednice tokw 2 s zwykle due, na przykad ponad 100 [mm].

48

Rys. 3.7. Wolnoobrotowy wysokomomentowy silnik zbaty satelitowy: 1 - element zbaty ruchomy, 2 - element zbaty nieruchomy, 3 - satelita, 4 - wa

49

50

Rys.

3.8.

Sch

emat

siln

ika

wol

noob

roto

weg

o w

ysok

omom

ento

weg

o pr

omie

niow

ego:

1, 2

-kor

pus,

3 - to

k, 4

- pi

erc

ie

z bi

eni,

5 -

tul

eja

ster

ujc

a, 6

- p

oc

zeni

e w

ielo

wyp

usto

we,

7 -

wa

ek o

dbio

rczy

, 8

- ro

lka,

9 -

kor

pus

ham

ulca

, 10

- ko

mor

a ha

mul

ca, 1

1 - s

pr

yna

tale

rzow

a, 1

2 - p

ytk

i ham

ulco

we,

13

- to

k ha

mul

ca

Rys. 3.9 Rys.

3.9.

Wol

noob

roto

wy

wys

okom

omen

tow

y si

lnik

pro

mie

niow

y z

mim

oro

dow

ym w

aem

: 1 -

wa

mim

oro

dow

y, 2

- to

k,

3 - k

orbo

wd

, 4 p

ier

cie

rozr

zdc

zy

51

3.4.3. Silniki tokowe osiowe Na rysunku 3.10 przedstawiono schemat wolnoobrotowego silnika tokowego osiowego z nieruchomym waem i ruchomym korpusem. Ciecz pod cinieniem doprowadzana jest do sil-nika przez wa 1 i otwory sterujce 8 do tych komr 7, ktre mog zwiksza swoj objto. Zwikszenie objtoci komr odbywa si przez rozsunicie tokw 4, wsppracujcych z tar-czami krzywkowymi 2. Nacisk kul tokowych na tarcze 2 wywouje obrt wirnika 3 i zwiza-nego z nim korpusu 6. Odprowadzenie cieczy z komr 7 o malejcej objtoci odbywa si rwnie za pomoc otworw sterujcych 8. Odprowadzenie przeciekw cieczy odbywa si przez wa 1.

Rys. 3.10. Wolnoobrotowy wyskokomomentowy silnik osiowy z nierucho-mym waem:1 - nieruchomy wa, 2 - tarcza krzywkowa, 3 - wirnik, 4 - tok, 5 - wpust, 6 - ruchomy korpus, 7 - komora midzy tokowa, 8 - otwory steru-jce, 9 - kana wysokiego cinienia, 10 - kana niskiego cinienia, 11 - kana odprowadzajcy przecieki

52

3.5. Symbole graficzne W tabeli 3.2 zestawiono przykady symboli graficznych silnikw wyporowych oraz jedno-stek wyporowych, ktre niekiedy w tym samym ukadzie mog pracowa jako pompy lub ja-ko silniki.

Tabela 3.2 Symbole graficzne silnikw wyporowych

Symbol graficzny Nazwa i opis silnika

o staym kierunku obrotw

Silnik o staej chonnoci

o zmiennym kierunku obrotw

o staym kierunku obrotw

Silnik o zmiennej chonnoci

o zmiennym kierunku obrotw

o staym kierunku toczenia/obrotw

Pompa-silnik o staej chonnoci

o zmiennym kierunku toczenia/obrotw

o staym kierunku toczenia/obrotw

Pompa-silnik o zmiennej chonnoci

o zmiennym kierunku toczenia/obrotw

53

4. SIOWNIKI 4.1. Zasada dziaania i klasyfikacja [5], [7] Siowniki, nazywane rwnie cylindrami hydraulicznymi, nale rwnie do grupy silni-kw wyporowych. W siownikach energia cinienia cieczy roboczej zamieniana jest na ener-gi mechaniczn pod postaciami: ruchu prostoliniowo-zwrotnego, ruchu obrotowo-zwrotnego, czyli obrotowego o ograniczonym kcie obrotu. Siowniki mona klasyfikowa w rnorodny sposb, na przykad wedug liczby komr roboczych, czy ze wzgldu na stosowane rozwizania konstrukcyjne. Ze wzgldu na liczb komr (przestrzeni) roboczych siowniki klasyfikujemy nastpujco: 1. Siowniki dwustronnego dziaania, majce dwie lub wicej komr roboczych. 2. Siowniki jednostronnego dziaania, majce jedn komor robocz. Siowniki dwustronnego dziaania wykonuj ruch roboczy (najczciej wysuw) i ruch po-wrotny (najczciej wsuw) pod dziaaniem cieczy pod cinieniem doprowadzanej do tych komr roboczych, ktre mog zwiksza swoj objto. Odprowadzenie cieczy nastpuje z tych komr, ktre mog zmniejsza swoj objto. Siowniki jednostronnego dziaania wykonuj ruch roboczy (wysuw) pod dziaaniem cie-czy pod cinieniem, doprowadzonej do komory roboczej. Ruch powrotny (wsuw) moe by wykonany pod wpywem siy cikoci lub siy spryny, podczas tego ruchu ciecz jest od-prowadzana z komory roboczej do zbiornika. Ze wzgldu na stosowane rozwizania konstrukcyjne mona zaproponowa nastpujc klasyfikacj siownikw dwustronnego dziaania: 1. Siowniki o ruchu prostoliniowo-zwrotnym.

1.1. Siowniki jednotoczyskowe. 1.2. Siowniki dwutoczyskowe. 1.3. Siowniki wielotokowe. 1.4. Siowniki teleskopowe.

2. Siowniki o ruchu obrotowo-zwrotnym, inaczej siowniki wahliwe, czyli o ograniczonym kcie obrotu. 2.1. Siowniki z tokiem obrotowym. 2.2. Siowniki z mechanizmem wahliwym. 2.3. Siowniki rubowe.

Ze wzgldu na stosowane rozwizania konstrukcyjne mona zaproponowa nastpujc klasyfikacj siownikw jednostronnego dziaania: 1. Siowniki nurnikowe. 2. Siowniki tokowe. 3. Siowniki teleskopowe.

54

4.2. Okrelenia podstawowe [1], [5] W przypadku siownikw najczciej posugujemy si dwoma parametrami ruchowymi, definiowanymi tak samo jak dla pomp i silnikw obrotowych, czyli chonnoci i cinieniem nominalnym. 4.2.1. Parametry siownikw toczyskowych Chonno siownika mona wyznaczy ze wzoru

vh

tlh

vFQ = (4.1)

gdzie

Ftl - czynna powierzchnia toka wyznaczona dla komory tocznej [m2], v - wymagana prdko toka, wynikajca z potrzeb maszyny roboczej [m/s], vh - sprawno objtociowa siownika; szczelno wewntrzna i zewntrzna

wspczesnych siownikw dziki nowoczesnym uszczelnieniom jest bardzo dua, wic najczciej przyjmujemy

vh = 1 (4.2) Si rozwijan przez siownik mona zapisa wzorem

hmspsptltlh pFpFS )( = (4.3)

gdzie

Ftl, Fsp - czynna powierzchnia toka wyznaczona dla komory tocznej i spywowej [m2],

ptl, psp - cinienia w przyczach do komory tocznej i spywowej [MPa], hm - sprawno hydrauliczno-mechaniczna siownika; wymienion sprawno

mona zapisa wzorem wynikajcym z (2.4) lub (3.6)

hm = hh mh (4.4)

W praktyce mona zauway, e straty cinienia w siownikach s pomijal-nie mae, zakada si wic, e

hh 1 (4.5)

i wtedy

hm mh (4.6)

55

4.2.2. Parametry siownikw wahliwych Chonno siownika mona zapisa wzorem analogicznym do (4.1), mianowicie

vh

hh

FQ = (4.7)

gdzie

Fh - wspczynnik chonnoci zaleny od koncepcji rozwizania konstrukcyjne-go [m3],

- wymagana prdko ktowa toka, wynikajca z potrzeb maszyny roboczej [1/s],

vh - sprawno objtociowa siownika. Moment obrotowy rozwijany przez siownik, analogicznie do (4.3), wynosi

hmsptlhh ppFM )( = (4.8)

4.2.3. Parametry siownikw nurnikowych Biorc pod uwag wzory (4.1) i (4.3) napiszemy

vh

hFvQ = (4.9)

hmtlh FpS = (4.10)

gdzie

F - czynna powierzchnia nurnika [m2], v - wymagana prdko nurnika podczas wysuwu, wynikajca z potrzeb ma-

szyny roboczej [m/s], vh - sprawno objtociowa siownika, zgodna ze wzorem (4.2), hm - sprawno hydrauliczno-mechaniczna siownika, zgodna ze wzorem (4.6).

4.3. Przykady rozwiza konstrukcyjnych siownikw dwustronnego

dziaania 4.3.1. Siowniki jednotoczyskowe Na rysunku 4.1 pokazano schemat siownika jednotoczyskowego. Zasadniczymi elemen-tami siownika s: tok 2 umieszczony w cylindrze 1 i toczysko 3 wsppracujce z tulej prowadzc 8, cao skrcona jest czterema dugimi rubami 7 czcymi pokrywy 4 i 5. Po-szczeglne czci siownika s odpowiednio uszczelnione, mianowicie: tok 2 jest uszczelniony w cylindrze 1; na rysunku pokazano dwa przykadowe warianty

uszczelnienia: za pomoc piercieni 12 lub 13,

56

Rys. 4.1. Schemat siownika jednotoczyskowego: 1 - cylinder, 2 - tok, 3 - toczysko, 4, 5 - pokrywy, 6 - ucho, 7 - ruba, 8 - tuleja prowadzca, 9, 10, 11, 12, 13 - piercienie uszczelniajce, 14 - piercie zgarniajcy

Rys. 4.2. Schemat siownika jednotoczyskowego z obustronnym tumie-niem ruchu w skrajnych pooeniach toka: 1 - zawr dawicy, 2 - zawr zwrotny, 3, 4 - czop

57

cylinder 1 jest uszczelniony w pokrywach 4 i 5 piercieniami 11, toczysko 3 jest uszczelnione w tulei prowadzcej 8 piercieniem 9, tuleja prowadzca 8 i pokrywa 5 s uszczelnione piercieniem 10. Ponadto tuleja prowadzca 8 jest wyposaona w piercie zgarniajcy 14 zabezpieczajcy przed przedostawaniem si zanieczyszcze do wntrza siownika. Wanym zagadnieniem wystpujcym podczas pracy siownikw s uderzenia toka 2 o pokryw 4 lub 5 w kocowych fazach pracy toka 2 wykonujcego ruchy na caej dugoci skoku. Uderzenia te s tym silniejsze, im wiksza jest prdko ruchu toka 2 i im wiksze s masy z nim zwizane. Przyjmuje si, e przy prdkociach przekraczajcych 0.1 [m/s] nie-zbdne jest zastosowanie hamowania (tumienia) ruchu toka 2 przed zetkniciem si z po-kryw 4 lub 5. Na rysunku 4.2 przedstawiono schemat siownika z obustronnym nastawnym tumieniem ruchu w skrajnych pooeniach toka. W pokazanym rozwizaniu zastosowano czopy 3 i 4 wsppracujce z otworami w pokrywach, a ponadto w kadej z pokryw zastoso-wano zesp dawico-zwrotny, zoony z zaworu dawicego 1 i zwrotnego 2 (na rysunku pokazano po jednym elemencie z kadego zespou). Rysunek 4.3 pokazuje dokadniejszy schemat omawianego sposobu tumienia ruchu. Zakada-jc, e tok 1 porusza si w prawo moemy stwierdzi, i pod koniec ruchu toka 1 wystpuje: zamknicie przez czop 2 otworu w pokrywie 3, odcicie swobodnego wypywu cieczy z komory 4 i wymuszony przepyw kanaem 5 pod

grzybek 7 zaworu dawicego, wytworzenie w komorze 4 cinienia hamujcego, wynikajcego z odlegoci grzybka 7 od

gniazda. W ten sposb nadmierna energia kinetyczna toka i zwizanych z nim elementw ruchomych zostaje zuyta na przetaczanie cieczy w zaworze dawicym. Dla uatwienia i przyspieszenia rozruchu toka 1 w lewo stosuje si zawr zwrotny w korpu-sie 9 umoliwiajcy zbocznikowanie dawika 7. Charakterystyczn cech siownikw jednotoczyskowych jest zaleno ich waciwoci od kierunku ruchu toka. Zakadajc identyczne warunki zasilania dla wysuwu i wsuwu, mo-emy zauway, e: sia rozwijana podczas wysuwu jest wiksza siy podczas wsuwu, prdko rozwijana podczas wysuwu jest mniejsza od prdkoci podczas wsuwu. 4.3.2. Siowniki dwutoczyskowe Siowniki dwutoczyskowe wykonuje si najczciej w wersji z toczyskami o jednako-wych rednicach. Takie siowniki maj jednakowe powierzchnie czynne, co umoliwia uzy-skanie jednakowych prdkoci ruchu toka w obu kierunkach. Jest to wana zaleta siowni-kw, predysponujca je do zastosowania w ukadach automatyki lub na przykad w obrabiar-kach (szlifierkach). Na rysunku 4.4 pokazano taki siownik z obustronnym tumieniem ruchu w skrajnych pooeniach toka. Realizacja tumienia odbywa si w sposb znany z rysunku 4.3. Ponadto na rysunku 4.4 pokazano dwa warianty uszczelnienia toczysk: za pomoc piercieni 9, za pomoc piercieni 10.

58

Rys. 4.3. Schemat tumienia ruchu w skrajnym pooeniu toka: 1 - tok, 2 - czop, 3 - pokrywa, 4 - komora tumika, 5 - kana wewntrzny, 6 - korpus zaworu dawicego, 7 grzybek zaworu dawicego, 8 - przeciwnakrtka, 9 - korpus zaworu zwrotnego, 10 odpowietrznik

Rys. 4.4. Siownik dwutoczyskowy z obustronnym tumieniem ruchu w skrajnych pooeniach toka: 1, 2 - czopy, 3, 4 - otwory wsppracujce z czopami, 5, 6 - zawory dawice (nie pokazane na rysunku), 7, 8 - zawory zwrotne, 9, 10 - piercienie uszczelniajce, 11 - piercie zgarniajcy

59

4.3.3. Siowniki wielotokowe Siowniki o wikszej liczbie komr roboczych i wikszej liczbie tokw s spotykane znacznie rzadziej ni typowe siowniki dwukomorowe jednotoczyskowe lub dwutoczysko-we. Siowniki wielotokowe znajduj zastosowanie w nastpujcych przykadowych sytu-acjach: niezalene przeciwbiene ruchy tokw, zalene przeciwbiene ruchy tokw, zwikszenie rozwijanej siy. Na rysunku 4.5 przedstawiono siownik czterokomorowy z dwoma tokami na wsplnym toczysku. Siownik ten umoliwia uzyskanie duej siy przy stosunkowo maej rednicy i ma-ym skoku. Zamy, e ciecz pod cinieniem podawana jest do przycza A. Z tego przy-cza zasilana jest komora 1 i za pomoc kanau 7 komora 3. Jednoczenie ciecz z komory 2 odprowadzana jest kanaami 8 i 9 do komory 4, a razem z komr 2 i 4 przyczem B do zbiornika. Toki 5 i 6 wykonuj wsplny ruch w prawo. Poniewa cinienie cieczy dziaa jed-noczenie na toki 5 i 6, wic uzyskane siy si sumuj. Po zamianie przycza zasilajcego A ze spywowym B siownik zmienia kierunek ruchu. 4.3.4. Siowniki teleskopowe Siowniki teleskopowe umoliwiaj uzyskanie duego skoku, znacznie przekraczajcego dugo zoonego siownika. Efekt ten uzyskuje si kosztem zwikszonej rednicy siownika. Siownik teleskopowy skada si z kilku cylindrw, o coraz mniejszej rednicy, zmontowa-nych jeden w drugim i kolejno si wysuwajcych, tok siownika znajduje si w cylindrze o najmniejszej rednicy. Warto czynnej powierzchni toka decyduje o maksymalnej wartoci rozwijanej siy. Siowniki teleskopowe dwustronnego dziaania spotyka si na og rzadko, a zasad ich dziaania ilustruje rysunek 4.6. Doprowadzenie cieczy do przycza A spowoduje, e najpierw wysunie si cylinder 2 wraz z tokiem 3, a nastpnie zacznie si wysuwa sam tok 3. Ciecz z komr 4 i 5 odprowadzana jest do przycza B a z niego do zbiornika. Doprowadzenie cieczy do przycza B spowoduje najpierw ruch toka 3, a nastpnie cylindra 2 wraz z tokiem 3, ciecz bdzie wtedy odprowadzana przyczem A do zbiornika. Siowniki teleskopowe maj wad ujawniajc si przy staym nateniu dopywajcej cie-czy i staym obcieniu: rozpoczciu wysuwu kadego kolejnego stopnia towarzyszy skokowe zmniejszenie czyn-

nej powierzchni, a wic skokowy wzrost rozwijanej prdkoci, rozpoczciu wysuwu kadego kolejnego stopnia towarzyszy skokowy wzrost cinienia,

spowodowany skokowym zmniejszeniem si czynnej powierzchni. Wsuw toka i cylindrw przebiega z analogicznymi zmianami prdkoci i cinienia. 4.3.5. Siowniki wahliwe z tokiem obrotowym Siowniki wahliwe umoliwiaj bezporedni zamian siy dziaajcej na tok na moment obrotowy na waku, zamiana ta odbywa si w ramach ograniczonego kta obrotu. Na rysunku 4.7 pokazano siownik wahliwy o obrotowym tokiem, nazywanym rwnie opatk. Tok 1 jest przymocowany rubami do waka 2, uoyskowanego i uszczelnionego w korpusie 3.

60

Rys. 4.5. Siownik z dwoma tokami na wsplnym toczysku: 1, 2, 3, 4 - komory, 5, 6 - toki, 7, 8, 9 - kanay, A, B - przycza

Rys. 4.6. Zasada pracy siownika teleskopowego dwustronnego dziaa-nia: 1, 2 - cylindry, 3 - tok, 4, 5 - komory, A, B - przycza

61

Rys. 4.7. Siownik wahliwy z obrotowym tokiem: 1 - tok (opatka), 2 - waek, 3 - korpus

Rys. 4.8. Schemat siownika wahliwego z koem zbatym i zbatk: 1 - kor-pus, 2 - toczysko, 3 - koo zbate, 4 - ruba ogranicznika skoku i kta obro-tu, 5, 6 - toki

62

Tok 1 dziaa tak samo jak w siownikach o ruchu prostoliniowo-zwrotnym, z t rnic, e wykonuje on wraz z wakiem ruch obrotowy w zakresie nie przekraczajcym zwykle 320 [o]. Siowniki z jednym tokiem nie s zrwnowaone od siy promieniowej dziaajcej na waek. Zrwnowaenie to mona uzyska stosujc na przykad dwa toki, za cen zmniejszenia kta obrotu do okoo 140 [o]. 4.3.6. Siowniki wahliwe z koem zbatym i zbatk Kolejn grup elementw wykonawczych s siowniki z mechanizmem wahliwym skada-jcym si z koa zbatego i zbatki. Na rysunku 4.8 pokazano schemat takiego siownika. Z-batka nacita jest na toczysku 2 zakoczonym dwoma tokami 5 i 6. Zbatka wsppracuje z koem zbatym 3, ktrego kt obrotu moe przekracza 360 [o], cho ze wzgldw konstruk-cyjnych nie stosuje si kta wikszego ni 720 [o]. Uruchomienie koa zbatego 3 i zwizane-go z nim waka odbiorczego nastpuje za pomoc toka 5 lub 6. ruby 4 su do ustawienia dokadnego skoku, a tym samym kta obrotu waka siownika. Wad opisanej konstrukcji s due obcienia toczyska 2 si promieniow pochodzc od wsppracy z koem zbatym 3. W zwizku z tym stosuje si hydrostatyczne odcienie toczyska 2 cinieniem cieczy pobieranej z komory tocznej. 4.4. Przykady rozwiza konstrukcyjnych siownikw jednostronnego

dziaania 4.4.1. Siowniki nurnikowe Na rysunku 4.9 przedstawiono przykad rozwizania konstrukcyjnego siownika nurniko-wego. Do cylindra 1 przyspawana jest pokrywa tylna 2, wyposaona w ucho 8 z wahliw tu-lej 9 do przegubowego zamocowania siownika w maszynie roboczej. W pokrywie przedniej 3 usytuowano tuleje prowadzce 4 i 7, odlege od siebie tak, aby zrealizowa podparcie nur-nika 5 w dwch miejscach dla zwikszenia sztywnoci siownika. Nurnik 5 zakoczony jest konierzem ograniczajcym jego skok. 4.4.2. Siowniki teleskopowe Siowniki teleskopowe jednostronnego dziaania wystpuj czciej od siownikw dwu-stronnego dziaania. Zasad pracy siownika ilustruje rysunek 4.10. Po podaniu cieczy pod ci-nieniem do przycza A najpierw wysuwa si cylinder 2 wraz z tokiem 3, a nastpnie sam tok 3 wykonuje ruch wysuwowy. Poczenie przycza A ze zbiornikiem spowoduje najpierw ruch toka 3, a nastpnie ruch cylindra 2 wraz z tokiem 3. Opisywane siowniki podobnie jak dwustronnego dziaania maj t sam wad skoko-wych zmian prdkoci i cinienia w komorze cylindrw. Na rysunku 4.11 pokazano przykad rozwizania konstrukcyjnego siownika. Zgodnie z zasad dziaania zilustrowan rysunkiem 4.10 najpierw wysuwa si cylinder 2 zabierajc ze sob cylinder 3 i tok 4, nastpnie wysuwa si cylinder 3 z tokiem 4 a jako ostatni wysuwa si tok 4. Ruch powrotny (wsuwowy) odbywa si w odwrotnej kolejnoci. Wszystkie cylindry i tok s wzgldem siebie prowadzone za pomoc prowadnic 9 i 10, maj ograniczniki skoku 5, 6, 7 i 8, maj uszczelnienia 11 i piercienie zgarniajce.

63

Rys. 4.9. Siownik nurnikowy: 1 - cylinder, 2 - pokrywa tylna, 3 - pokrywa przednia, 4 - prowadnica, 5 - nurnik, 6 - piercie zgarniajcy, 7 - prowad-nica, 8 - ucho, 9 - tuleja wahliwa

Rys. 4.10. Zasada pracy siownika teleskopowego jednostronnego dziaania: 1, 2 - cylindry, 3 - tok, A - przycze

64

Rys. 4.11. Siownik teleskopowy jednostronnego dziaania: 1, 2, 3 - cylin-dry, 4 - tok, 5, 6, 7, 8 - ograniczniki ruchu, 9, 10 - prowadnice, 11 - uszczelnienie

65

4.5. Symbole graficzne W tabeli 4.1 zestawiono symbole graficzne siownikw dwustronnego i jednostronnego dziaania

Tabela 4.1. Symbole graficzne siownikw (1)

Symbol graficzny Nazwa i opis siownika

jednotoczyskowy bez tumienia ru-chu w skrajnych pooeniach toka

jednotoczyskowy z nienastawnym tumieniem ruchu w lewym skrajnym pooeniu toka

jednotoczyskowy z nastawnym tu-mieniem ruchu w obu skrajnych poo-eniach toka

dwutoczyskowy bez tumienia ruchu w skrajnych pooeniach toka

dwutoczyskowy z nienastawnym tumieniem ruchu w obu skrajnych pooeniach toka

dwutoczyskowy z nastawnym tu-mieniem ruchu w obu skrajnych pooeniach toka

teleskopowy bez tumienia ruchu w skrajnych pooeniach cylindrw itoka

Siownik dwustronnego dziaania

wahliwy bez tumienia ruchu w skraj-nych pooeniach

66

Tabela 4.1. Symbole graficzne siownikw (2)

Symbol graficzny Nazwa i opis siownika

nurnikowy bez tumienia ruchu w skrajnych pooeniach nurnika

nurnikowy z tumieniem ruchu w dol-nym pooeniu nurnika

Siownik jednostronnego dziaania

teleskopowy bez tumienia ruchu w skrajnych pooeniach cylindrw i toka

67

5. ELEMENTY STERUJCE W rozdziaach 1.2 i 1.3 (rysunki 1.8 1.10) zasygnalizowano, e midzy pomp a silni-kiem hydraulicznym lub siownikiem wystpuj rnorodne elementy sterujce. Elementy te nazywane inaczej zaworami przeznaczone s do speniania bardzo zrnicowanych funk-cji (zada) w ukadzie hydrostatycznym. Przykadowo mona wymieni nastpujce funkcje (zadania): uruchomienie, zatrzymanie i zmiana kierunku ruchu silnika lub siownika, sterowanie nateniem przepywu, a wic najczciej sterowanie prdkoci rozwijan

przez silnik lub siownik, sterowanie cinieniem, a wic najczciej sterowanie rozwijanym momentem obrotowym

lub si, zabezpieczenie ukadu przed przecieniem technologicznym lub bezwadnociowym, blokada pooenia obcionego silnika lub siownika, synchronizacja ruchw kilku silnikw obcionych w zrnicowany sposb i zasilanych z

jednego rda.

Elementy sterujce ze wzgldu na speniane funkcje mona podzieli na nastpujce podstawowe grupy: 1. Elementy sterujce kierunkiem przepywu. 2. Elementy sterujce cinieniem. 3. Elementy sterujce nateniem przepywu. 4. Elementy wielofunkcyjne. 5. Elementy sterujce kierunkiem i nateniem przepywu. 5.1. Elementy sterujce kierunkiem przepywu Wrd elementw sterujcych kierunkiem przepywu wyrnimy nastpujce podgrupy: 1. Zawory odcinajce. 2. Zawory zwrotne. 3. Rozdzielacze. 5.1.1. Zawory odcinajce [7], [5] Zadaniem zaworw odcinajcych jest umoliwienie swobodnego przepywu cieczy przez przewd lub szczelne jego zamknicie. W przypadku rcznego sterowania otwieraniem lub zamykaniem najkorzystniejszy jest zawr kulowy pokazany na rysunku 5.1, dostosowany do bezporedniego przyczenia prze-wodw (monta przewodowy). Za pomoc dwigni 4 naley obrci kul 2 o 90o, co spowo-duje zamknicie przewodu, w ktry wbudowany jest zawr. Zawory kulowe s bardzo rozpowszechnione ze wzgldu na szczelno, mae wymiary i duy przekrj w stanie otwartym. W przypadku innego sposobu sterowania, np. zdalnego, ro-l zaworu odcinajcego moe peni rozdzielacz dwudrogowy dwupooeniowy (rozdzielacze omwiono w rozdziale 5.1.3).

68

Rys. 5.1. Zawr odcinajcy kulowy: 1 - korpus, 2 - kula, 3 - podparcie i uszczelnienie kuli, 4 - dwignia

Rys. 5.2. Symbol graficzny zaworu odcinajcego

Rys. 5.3. Schemat zaworu zwrotnego zwykego: 1 - korpus, 2 - grzybek, 3 - spryna, 4 - gniazdo, A, B - przycza

69

Na rysunku 5.2 pokazano symbol graficzny zaworu odcinajcego. Symbol ten w zasadzie nic nie mwi o stanie w jakim zawr si znajduje (otwarty, zamknity). Stan lub stany te po-winny by podane w opisie ukadu hydrostatycznego, z wyjtkiem przypadkw oc