Upload
murat
View
11.852
Download
19
Embed Size (px)
Citation preview
HIDRAULIKA I PNEUMATIKAHIDRAULIKA I PNEUMATIKA
Tehnički fakultet Sveučilišta u Rijeci
ZAVOD ZA KONSTRUIRANJE U STROJARSTVU
Autor: Izv. prof. dr. sc. Dubravka Siminiati
TJEDAN DATUM P/V SADRŽAJ
1.25.02.2008. 4
Uvod, zakoni hidromehanike, radne tekućine, strojevi, pitanja
26.02.2008. 3 Strojevi, pitanja, zadatak za seminar
2.03.03.2008. 4 Regulacijski uređaji, pitanja
04.03.2008. 3 Prezentacija sem.rada, e-learning
3.10.03.2008. 4
Pomoćni uređaji, hidrostatski mjenjači, parcijalni ispit
11.03.2008. 3 Laboratorijske vježbe (12-13:30)
4.
17.03.2008. 4Uvod, priprema zraka, zadaci, pitanja, zadatak za seminar
18.03.2008. 3Aktuatori, pneumo-hidraulika, pitanja, prezentacija seminara
5.
24.03.2008. PRAZNIK
25.03.2008. 3Regulacijski uređaji, regulacija, primjeri, pitanja
6.31.03.2008. 4
Logika, principi, primjeri, parcijalni ispit
01.04.2008. 3 Laboratorijske vježbe (12:15 -15)
Prijenos energije i Prijenos energije i upravljanjeupravljanje
Električki
Mehanički
Prijenos fluidimaHidraulički
Ulje, voda, ostale tekućine
PneumatskiZrak, ostali plinovi
ZAPAMTITE
Tekućine ili plinovi
Pumpe
Cijevi i spojevi
Ventili– Razvodnici– Protočni ventili– Tlačni ventili
Pretvarači energije – mehaničku energiju u hidrauličkuAnalogne generatorima
Analogni vodovima i terminalima
Analogni relejima i kontrolerima
HidraulikaHidraulika
Kompresori
Cijevi i spojevi
Ventili– Razvodnici– Protočni ventili– Tlačni ventili
Pretvarači energije – mehaničku energiju u pneumatskuAnalogni generatorima
Analogni vodovima i terminalima
Analogni relejima i kontrolerima
PneumatikaPneumatika
HIDRAULIKAHIDRAULIKA
Fundamentalna znanost koja proučava zakonitosti kod tekućina je hidromehanika, a dijeli se na:
Hidrostatiku – zakonitosti
tekućina u ravnoteži
Hidrodinamiku – zakonitosti
tekućina u gibanju
HidraulikaHidraulika
Hidraulika je znanost koja se bavi tehničkom primjenom hidromehanike
Uljna hidraulika dobila je naziv zbog primjene ulja kao medija za prijenos snage i informacija
Hidrostatski prijenosnici Hidrostatski prijenosnici
Uređaji pomoću kojih se prenosi snaga i informacije od pogonskog do radnog stroja, a rade na principima hidrostatike nazivaju se hidrostatskim prijenosnicima.
Proces pretvorbe energije
Pogonski motor –
EM ili motor s unutarnjim izgaranjem
Pumpa Hidromotor Radni stroj
Mehanička energija
Pretvorba mehaničke energije u energiju tlaka radne tekućine
Pretvorba energije tlaka radne tekućine u mehaničku energiju
Mehanička energija
POGONSKI STROJ
PUMPA AKTUATOR –
HIDROMOTOR
RADNI STROJ
Glavni elementi hidrostatskog sustava
prijenosa snage
MEHANIČKA VEZA S POGONSKIM MOTOROM
CJEVOVOD ZA SPAJANJE PUMPE I HIDROMOTORA
MEHANIČKA VEZA S RADNIM STROJEM
Simbolični prikaz hidrostatskog sustava
POGONSKI MOTOR PUMPA
AKTUATOR -
HIDROMOTOR RADNI STROJ
MEHANIČKA VEZA
HIDRAULIČKA VEZA
MEHANIČKA VEZA
Primjena hidrostatskih sustava za prijenos snage
Mobilni sustavi
Stacionarni sustavi
Primjeri primjene kod mobilnih sustava
Upravljanje zakrilcima i kormilom za kontrolu smjera letenja na avionima
Poklopci na grotlima Rampa na trajektu
Servisna dizalicaVitla
rovokopac.asx cilindar bagera.asx
Damper.asx
Hidraulika na građevinskim strojevima i vozilima
Primjeri primjene u stacionarnim sustavima
Stroj za brizganje plastike
Hidraulička preša
Obradni centar
Prednosti hidrostatskih sustava
1. Prijenos velikih sila s uređajima malih dimenzija
2. Bezstupanjska promjena brzine, brzine vrtnje, sila i momenata
3. Jednostavna kontrola svih parametara uz pomoć mjernih uređaja (manometara, termometara, mjerača protoka)
4. Jednostavna promjena smjera gibanja zbog malih zamašnih masa
5. Jednostavna pretvorba rotacijskog u pravocrtno gibanje i obrnuto
6. Podmazivanje elemenata uz pomoć radne tekućine
7. Mogućnost automatizacije pogona
8. Mogućnost ugradnje standardiziranih elemenata ili cijelih grupa
9. Konstruktivna sloboda kod slaganja elemenata i uređaja u prostoru
Nedostaci hidrostatskih sustava
1. Stupanj iskoristivosti relativno mali u odnosu na
mehaničke prijenosnike snage; gubici zbog strujanja i
curenja tekućine
2. Kompresibilnost radne tekućine; kašnjenje signala
3. Promjena viskoznosti radne tekućine s promjenom temperature i tlaka
4. Visoki zahtjevi za toćnošću izrade elemenata (viša cijena)
5. Visoki zahtjevi za čistoćom radne tekućine; stroge mjere za filtriranje i općenito održavanje sustava
Osnovni zakoni hidrostatike Osnovni zakoni hidrostatike i hidrodinamikei hidrodinamike
2121 :: AAFF
1
212 A
AFF
Koliko je puta površina manjeg klipa veća od površine većeg klipa , toliko će puta biti povećanje sile F2 u odnosu na silu F1.
Pascalov zakon
Blaise Pascal (1623 – 1662)
Princip rada hidrauličke preše je i osnovni princip rada hidrostatskog prijenosnika snage.
Jednadžba kontinuiteta-Jednadžba kontinuiteta-zakon o održanju masezakon o održanju mase
vAm
222111 vAvA
vAm
Maseni protoci kroz presjeke A1 i A2:
Uz nepromijenjenu gustoću: 2211 vAvA
Tekućina se ubrzava u smjeru suženja cijevi odnosno smanjuje joj se brzina u smjeru proširenja cijevi.
Bernoullijeva jednadžba – zakon o održanju energije
consthgv
p
2
2
constv
p
2
2
Općeniti oblik jednadžbe
ENERGIJA HIDROSTATIČKOG TLAKA
KINETIČKA ENERGIJA
ENERGIJA POLOŽAJA
Energija položaja se može u hidrostatskim sustavima zanemariti, pa zakon o održanju energije za takve sustave glasi:
Daniel Bernoulli (1700 -1782)
consthgv
p
2
2
Vrste strujanja u cijevima i prolazima
Prilikom strujanja realne tekućine pojavljuje se trenje, kako u samoj tekućini tako i između stijenki i tekućine. Gubici nastali strujanjem realne tekućine kroz cijevi i prolaze u hidrostatskim uređajima, izražavaju se u obliku pada (gubitka) tlaka.
U hidrauličkim instalacijama i cjevovodima strujanje može biti ili laminarno ili turbulentno.
Laminarno strujanje
Kod laminarnog strujanja tekućina se kreće u slojevima okomito na smjer strujanja. Zbog toga je takvo strujanje i dobilo naziv slojevito strujanje (lat. lamina = sloj). Dakle, strujnice su paralelne s osi cijevi.
221max 4
rl
ppv
Turbulentno strujanje
Oblik strujanja fluida kod kojeg se dijelovi fluida gibaju nepravilno s neujednačenim lokalnim brzinama.
Opis strujanja omogućava Poiseuilloeov zakon ali samo za uvjete laminarnog strujanja. Kod neke kritične brzine strujanja, strujanje će postati turbulentno, koje je karakterizirano kaotičnim gibanjem. Turbulencije povećavaju otpore.
Kod strujanja u uljno hidrauličkim pogonima zbog pulzacija u strujanju te lokalnog smanjenja viskoznosti, granica prijelaza iz laminarnog u turbulentno strujanje je u granicama Re = 1900 … 3000.
dv
Re
Reynoldsov broj
Osborne Reynolds ( 1842 – 1912)
Gubici strujanja u cijevima i prolazima
2
2
21v
d
lppp R
Koeficijent gubitaka
Za laminarno strujanjeRe
64
Za turbulentno strujanje 25,0Re3164,0
Lokalni gubici tlaka2
2vp
faktor lokalnih otpora
Gubici curenja u rasporimaGubici curenja u rasporima
Raspora ima u svim hidrostatskim uređajima i od velikog su značaja za funkcioniranje uređaja. Dužina i širina raspora obično su preko 5 mm, dok je njihova visina između 5 i 20 m. Zbog takvih dimenzija, strujanje je u rasporima laminarno, tj. Reynoldsova značajka ima malu vrijednost.
Ravni raspor
l
ppbQL
213
12
Koncentrični raspor
l
ppdQL
213
12
Ekscentrični raspor
3213
5,1112
l
ppdQL
2
dD
e
Gubici curenja rastu s trećom potencijom veličine raspora
Tlačni udar – hidraulički udar
Tlačni udar nastaje uslijed nagle promjena tlaka u instalaciji zbog brze promjene brzine strujanja, izazvane naglim zatvaranjem ili otvaranjem protoka ulja.
vcp
s
d
E
E
E
ci
s
ol
ol
1
Brzina širenja zvuka Srednja brzina strujanja
Povećanje tlaka
Brzina širenja zvuka:
Eol – modul elastično ulja
di – protočni promjer cijevi
ES – modul elastično materijala cijevi
s – debljina stijenke cijevi
- gustoća ulja
Mjere za spriječavanje tlačnog udara u hidrostatskim sustavima: ugradnja akumulatora neposredno prije ventila za zatvaranje.
Kavitacija
Kavitacija je pojava stvaranja šupljina unutar toka radnog medija.
Ako na nekom mjestu strujnog toka dođe do smanjenja apsolutnog tlaka (suženje presjeka), tako da tlak padne do tlaka zasićenja tekućine (kod zadane temperature), tekućina će početi isparavati pa će se pojaviti šupljine ispunjene parama, koja struja nosi sa sobom.
Kada mjehurići dođu u područje manje brzine tj. većeg tlaka, oni će implodirati (stisnuti se). Pri tome nastaju veliki udarci.
Dogodi li se to u blizini stijenke čvrstog materijala, nastaje njegovo razaranje (kavitacijska korozija).
Zato je važno na kritičnim mjestima voditi računa o apsolutnom tlaku ( npr. na spoju usisnog voda i pumpe).
Pitanja za ponavljanjePitanja za ponavljanje
Pomoću kojeg se medija prenosi energija u hidrauličkim prijenosnicima?
Pomoću kojeg se medija prenosi energija u pneumatskim prijenosnicima?
Kako se naziva fundamentalna znanost koja se bavi proučavanjem zakonitosti kod tekućina i kako se dijeli?
Što je hidraulika, a što uljna hidraulika?Što su to hidrostatski prijenosnici?Na kojem se principu zasniva rad
hidrostatskih prijenosnika?Kakav je slijed pretvorbe energije u
hidrostatskih prijenosnika?Navedite glavne elemente hidrostatskog
sustava prijenosa snage.
Gdje se koriste hidrostatski sustavi? Navedite prednosti hidrostatskih sustava. Navedite nedostatke hidrostatskih sustava. Objasnite Pascalov zakon. Objasnite jednadžbu kontinuiteta; kako se još
naziva taj zakon? Objasnite Bernoullijevu jednadžbu; kako se
taj zakon još naziva?
Navedite vrste strujanja tekućina. Kakvo je to laminarno strujanje? Kakvo je turbulentno strujanje? Kako glasi Reynoldsov broj za cijevi i
prolaze? Za koje vrijednosti Reynoldsovog broja
prelazi laminarno u turbulentno strujanje u hidrostatskim sustavima?
O čemu ovise gubici strujanja? Kako nazivamo još gubitke strujanja?
Koja veličina ima najveći utjecaj na curenje u rasporima?
Zašto je bitno da raspori budu centrični? Koji je uzrok nastanku tlačnog udara? O čemu ovisi povećanje tlaka uslijed tlačnog
udara? Kakvim se tehničkim rješenjem može spriječiti
pojava tlačnog udara u hidrostatskim sustavima? Što je kavitacija? Kako nastaje kavitacijska korozija? Koje je najćešće mjesto pojave kavitacije?