Hydrostatický obvod

Hydrostatickým obvodom je určité zoskupenie hydraulických alebo iných prvkov, ktorými cirkuluje tlaková kvapalina. Z nádržky 2 kvapalina postupuje do motorom hnaného hydrogenerátora 1, v ktorom získava tlakovú energiu, následne prechádza vedením P do riadiaceho prvku rozvádzača 6. Rozvádzač prestavením posúvača 7 prepustí tlakovú kvapalinu vetvou A na pravú stranu priamočiareho hydromotora 4, ktorého piest sa vysúva doľava a koná prácu. Z ľavej strany piesta, kde sa nachádza aj piestnica 5 prechádza beztlaková kvapalina vetvou B do rozvádzača 6, z ktorého je vedená späť do nádrže 2. V obvode je ešte zapojený poisťovací ventil 3, ktorý zabráni neprípustnému prekročeniu prevádzkového tlaku v hydraulickom obvode.

Obr.1

Hydrostatický obvod môžeme rozdělit na :-otvorený-uzavretý

Otvorený hydrostatický obvod

Obr.2 Obr.31-hydrogenerátor2-hydromotor3-rozvádzač4-poistný ventil5-čistič oleja

1-nádrž2-čistič oleja3-hydrogenerátor4-poistný ventil5-rozvádzač6-jednosmerný ventil7-škrtiaci ventil8-priamočiary hydromotor9-rotačný hydromotor

Obr.4

Uzavretý hydrostatický obvod

Obr.5 Obr.61-hydrogenerátor2-hydromotor3-rozvádzač4-poistný ventil5-pomocný hydrogenerátor

Teleskopický manipulátor

1-Nápravy 2-Nádrž na olej 3- kloubový hřídel 4-hydromotor 5-chladič oleje6- Vznětový motor

7-hydrogenerátor8-Potrubí

Obr.7

Hydrostatické obvody -uzavreté Objem nádrže býva podstatne väčší ako u otvorených obvodov a je asi o 50% väčší ako je max. prietok hydrogenerátoru. V uzatvorených hydrostatických obvodoch sa obvykle využívajú regulačná reverzačné hydrogenerátory, ktoré zabezpečujú zmenu smeru pohybu hydromotorov. Kvapalina vytlačená hydrogenerátorom odovzdá tlakovú energiu hydromotoru a vracia sa späť do sania hydrogenerátoru. Pretože v hydrostatickom prevodníku sú zámerne vytvorené prevádzkové vôle, časť kvapaliny sa vracia späť do nádrže. Stratená kvapalina sa musí doplniť späť do sústavy prirodzeným nasávaním hydrogenerátoru alebo častejšie pomocou pomocného hydrogenerátoru.

Mechanický výkon napr. Od spaľovacieho motoru sa odovzdáva kvapaline pomocou prvkov vytvárajúcich geometrický objem napr. ozubené kolesá, lamely, piesty atd. na tzv. stĺpec kvapaliny v potrubí. Ideálny, nezatažený hydrogenerátor nemá straty kvapaliny, ktoré vznikajú prepúštaním v pracovnej časti pohyblivých prvkov. Medzi pohybujúcimi sa častami musí byť určitá vôľa, ktorou uniká časť prietoku (Oz). Vplyv týchto vôl sa vyjydruje zvodovým odporom (Rz).

Obr.8 Obr.9

skutečný prietok dodávaný hydrogenerátorom klesá so stúpajúcim tlakom, straty tohoto druhu sa nazývajú objemovými stratami alebo zvodovými prietokmi.

krútiaci moment na hriadeli skutočného hydrogenerátora musí byť vyšší oproti teoretickému momentu, ktorý odpovedá príslušnému tlaku, príčinou sú ako mechanické, tak aj čiastočne hydraulicke vplyvy vnútorných odporov.

Obr.10 Obr.11

Základné hydrostatické obvody hydraulických mechanizmov

Hlavné časti hydraulických mechanizmovHydraulická sústava dopravných manipulačných strojov zabezpečuje premenu

mechanickej energie hnacieho motora na hydraulickú energiu, ktorá je následne dopravovaná k spotrebičom – hydromotorom, kde sa opäť premieňa na mechanickú prácu. Hydraulický stroj musí vykonávať rôzne funkčné pohyby a podľa týchto požiadaviek sú v stroji umiestnené priamočiare alebo rotačné hydromotory.

Piestové hydrogenerátoryTieto hydrogenerátory sú najrozšírenejšie, pretože umožňujú veľké tlaky a sily,

premenlivé množstvo dopravovanej kvapaliny pri veľkom regulačnom rozsahu. Aj keď ich konštrukcia a výroba sú veľmi náročné, majú mnoho výhod, ktoré pomohli ich rozšíreniu. Delia sa podľa nasledovných kritérií: a, Podľa usporiadania piestov na osi generátora: - radiálne, - axiálne.b, Podľa konštrukcie: - neregulačné, - regulačné.c, Podľa veľkosti otáčok: - pomalobežné, - rýchlobežné.

Odporučenie pre výber hydrostatických generátorov• Druh pohonu – motor alebo generátor,• prevedenie buď konštantná alebo regulačná hydraulika,• druh konštrukcie, a to buď radiálna alebo axiálna, s meniteľným sklonom bloku

piestov alebo šikmej dosky,• smer otáčania tj. ľavý, pravý alebo obidva,• menovitá veľkosť pohonnej jednotky, obvykle udávané čísla znamenajú zdvihový

objem na jednu otáčku.

Hydromotory Z konštrukčného hľadiska sa rozdeľujú:a, Podľa spôsobu pohybu: - rotačné,

- posuvné.b, Podľa rozsahu otáčok: - pomalobežné pre n=1-150 min-1,

- strednobežné pre n=100-800 min-1,- rýchlobežné pre n=300-3000 min-1.

c, Podľa konštrukčného prevedenia: - zubové,- závitovkové,- lamelové,- piestové,- radiálne.

d, Podľa spôsobu regulácie: - regulačné,- neregulačné.

Hydromotory rotačnéKvapalina je do hydromotora privádzaná regulačnými drážkami umiestnenými v

dutom hriadeli. Vnútorné drážky slúžia pre prívod tlakovej kvapaliny a drážky vo vonkajšom medzikruží slúžia pre výtok kvapaliny von z motora. Piesty 3 s koncovými kladkami 4 sú

vysokým tlakom pritláčané na vlnitú stenu statora, kde jednotlivé vlny pôsobia na piest ako vačky. Veľké množstvo zdvihov na jednu otáčku umožňuje presnosť a pravideľnosť otáčania motora a veľký stupeň účinnosti a to η=96%.

Prvky pre hradenie prietokuSú určené pre rozvádzanie kvapaliny do jednotlivých spotrebičov, ďalej k hradeniu

prietoku kvapaliny jedným alebo obidvomi smermi alebo na uzatváranie a otváranie prietoku. Rozdeľujú sa na: rozvádzače,

spätné ventily,hydraulické zámky.

Rozvádzače• Sú riadiace prvky umiestnené medzi hydromotorom a hydrogenerátorom,• Usmerňujú prívod tlakovej kvapaliny k hydromotorom,• Prívod spúšťajú alebo zastavujú,• Menia smer a intenzitu prietoku kvapaliny,• Menia smer posuvu alebo rotácie hydromotora,• Odvádzajú kvapalinu od hydromotora do odpadového potrubia.

Spätné ventily• Umožňujú prietok kvapaliny iba jedným smerom a v druhom smere prietok

uzatvárajú,• Uzatváracím prvkom je buď gulička alebo kužeľ, ktoré sú do sedla pritláčané

pružinou,• Je ich možné priamo alebo nepriamo riadiť a uvoľňovať guličku alebo kužeľ zo sedla

vonkajším hydraulickým impulzom.

Hydraulický zámok• V hydraulickej sústave stabilizuje požadovanú polohu piesta, zaťaženého hydromotora

alebo hydro-motora rotačného,• Hydraulický zámok vznikne vstavaním dvoch spätných ventilov do jedného telesa,

ktorý je umiestnený medzi rozvádzač a spotrebič

Prvky pre riadenie tlaku• Ovplyvňujú výkonnosť celej hydrauliky

Medzi tieto prvky patria: - poistné ventily (obmedzujú tlak v obvode), - prepúšťacie ventily (udržujú v sústave konštantný tlak),

- redukčné ventily (používajú sa na zníženie tlaku vo vedľajšom obvode), - tlakové ventily (pri dosiahnutí nastaveného tlaku prepúšťajú tlakovú kvapalinu do vedľajšieho obvodu).

Prvky pre riadenie prietoku• Tieto prvky vytvárajú odpor proti prietoku kvapaliny do hydromotorov,• Riadia pohybové rýchlosti piestov v priamočiarych motoroch alebo otáčky rotačných

hydromotorov.Patria sem: škrtiace ventily neregulovateľné (konštantný odpor proti pohybu),

- škrtiace ventily regulovateľné (majú plynule alebo prerušovane meniteľné odpory proti pohybu kvapaliny),

- deliče prietoku (rozdeľujú prúd kvapaliny na dva prúdy – možno ním dosiahnuť synchronizáciu pohybu hydromotorov bez ohľadu na zaťaženie).

Polouzavretý hydrostatický obvod

Obr.121-regulačný hydrogenerátor2-hydromotor s diferenciálnym piestom3-poistný ventil4-logický jednosmerný ventil5-doplnovací hydrogenerátor6-prepúštací ventil

Paralelne zapojený rozvádzač

Obr.131-hydrogenerátor2,3-hydromotor4,5-rozvádzač6-poistný ventil7-odlahčovací ventil

Obvody pre zdvíhanie a spúštanie zátaže

Obr.14 Obr.15

Zdvíhanie a spúštanie zátaže Hydraulický zdvihák

Obr.16 Obr.17

Zdvíhacia plošina Obvod s navijákom

Základné parametre hydraulických prvkov a   obvodov

1.) TLAK

Menovité tlaky podľa STN 119010:pN = 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,3; 10; 16; 32; 64; [MPa]

2.) PRIETOK – je definovaný ako objem kvapaliny, ktorý pretečie cez určitý prierez S za určitý čas t. Q [m3.s-1]

3.) ZÁKLADNÝ GEOM. OBJEM - V0

S1 S2

V02 = S2 . h V02`=S1 . h

V02 – zákl. geom. objem HM

4.) POHYBOVÁ FREKVENCIA

[s-1]

- pre rotačné pohyby ( rotačné HM) f = n – otáčky

- pre priamočiary pohyb (lineárne HM)

v – rýchlosť priamočiareho pohybu h – max. zdvih piestnice

5.) VÝKON - P

P = Q . p [W]P = F . vP = M .

Základné kroky pri návrhu hydr. obvodu

1. Vstupné parametre musíme poznať ( F, Mk, vmin, vmax, hmax ) + cyklogram ( graf. znázornenie pohybu piesta počas 1 cyklu, t.j. vysunutie a zasunutie )

2. Návrh schémy3. Dimenzovanie a návrh jednotlivých prvkov obvodu podľa katalógov ak máme vmin Qmin vmax Qmax z týchto hodnôt navrhneme všetky prvky P

4. Výpočet celkových strát obvodu- v katalógoch výrobcovia uvádzajú ku každému hydr. prvku akú má stratu; - straty kolien- straty t-kusov, hadíc, potrubí

Priame a nepriame riadenie smeru pohybu hydromotora

symetrické zapojenie:

nesymetrické zapojenie: