Informacje z zakresu hydrauliki siłowej,,,,,

Silniki hydrauliczne

Silnik hydrauliczny to odwrócenie pompy hydraulicznej, przekształca energię ciśnienia cieczy w pracę. W trakcie pracy, silnik hydrauliczny zużywa objętość cieczy, którą należy dostarczyć do silnika pod stałym ciśnieniem.

Silnik hydrauliczny jest urządzeniem pozwalającym wytworzyć duży moment obrotowy. Moment obrotowy można wyliczyć z następującego wzoru:

M = F * rm = p * A * rm

gdzie rm to promień obrotu, p - ciśnienie cieczy a F - siła.

Promień obrotu rm można wyliczyć znając zapotrzebowanie silnika hydraulicznego na ciecz (V):

rm = V / 2 * pi * A

Moment silnika możemy uzyskać wg następującego wzoru:

M = (p * V) / (2 * pi)

I na końcu, wzór na obliczenie mocy jaką oddaje silnik hydrauliczny

P = Q * p * n

gdzie Q to natężenie przepływu cieczy hydraulicznej, p to ciśnienie robocze a n to współczynnik sprawności silnika

Silniki hydrauliczne są siłownikami, zamieniającymi ciśnienie hydrauliczne i przepływ cieczy na moment obrotowy i rotację. Pod względem budowy silniki hydrauliczne są tożsame z pompami hydraulicznymi, jednak spełniają odwrotne funkcje, podobnie jak silnik i generator elektryczny, jednakże nie mogą być stosowane zamiennie. Produkuje się wyspecjalizowane jednostki będące pompami hydraulicznymi i osobne będące silnikami hydraulicznymi.

Silniki hydrauliczne i pompy hydrauliczne mogą być łączone w układy i tak połączenie pompy hydraulicznej i silnika hydraulicznego stanowi układ przeniesienia energii hydraulicznej.Podobnie jak w przypadku pomp hydraulicznych, rozróżniamy silniki zębate i skrzydełkowe, silniki tłokowe osiowe i radialne oraz wiele innych typów.Silniki hydrauliczne stosuje się w wielu urządzeniach jak: wyciągarki, żurawie budowlane, koparki, pojazdy wojskowe, przenośniki, podajniki, zgniatacze, rozdrabniacze i wiele innych.

 

Pompy hydrauliczne

Źródłem energii w układach hydraulicznych są najczęściej pompy hydrauliczne. Ich zadanie polega na zasilaniu układu hydraulicznego przez dostatecznie dużych ilości cieczy roboczej pod odpowiednim ciśniemem. Podstawowe dane charakterystyczne pomp:

  • wydajność pompy
  • ciśnienie tłoczenia przy ustalonej prędkości obrotowej elementu pędnego

Wydajność pompy

Wydajność pompy to ilość cieczy roboczej dostarczanej przez pompę w jednostce czasu. W teorii, wydajność pomp hydraulicznych (z wyjątkiem pomp od­środkowych), nie zależy od ciśnienia tłoczenia, a jedynie z rozmiarów elementów pompy oraz prędkości obrotowej. Jednak wskutek przecieków cieczy hydraulicznej przez nieszczelności oraz niecałkowite napełnienie cieczą hydrauliczną powiększającej się przestrzeni podczas ssania, rzeczywista wydajność pomp hydraulicznych jest mniejsza niż teoretyczna i maleje w miarę podwyższania ciśnienia tłoczenia.

Stosunek wydajności rzeczywistej Q do wydajności teoretycznej Qt określa współczynnik sprawności objętościowej ηv

Pracująca pompa hydrauliczna wytwarza ciśnienie p panujące w przestrzeni tłocznej. Moc którą pompa oddaje do układu hydraulicznego jest równa iloczynowi jej wydajności i ciśnienia tłoczenia. Naturalnie, moc pobierana jest mniejsza od oddawanej ze względu na straty. Stosunkiem mocy oddawanej do mocy pobieranej nazywamy sprawność mechaniczną ηm pompy hydraulicznej. Ogólna sprawność pompy η równa się iloczynowi sprawności ηv objętościowej ηv i mechanicznej ηm.

Współczynnik sprawności oraz wydajności rzeczywistej i moc pobierana zależą od ciśnienia wytwarzanego przez pompę.

Przebieg charakterystyk, a zwłaszcza sprawność objętościowa i rzeczywista wydajność, zależy w dużym stopniu od lepkości i temperatury cieczy roboczej. Straty objętościowe, powodowane przez nieszczelność to znaczy straty szczelinowe — są odwrotnie proporcjonalne do lepkości cieczy, czyli maleją w miarę wzrastania lepkości (przy czym jednocześnie zwiększa się sprawność objętościowa). Im większa jest lepkość cieczy roboczej, tym gorsze są warunki jej zasysania. Wynika stąd, że sprawność objętościowa pompy osiąga maksimum wówczas, gdy suma strat wynikających z nieszczelności i strat na stronie ssawnej jest najmniejsza.

Wzrost temperatury cieczy roboczej powoduje zmniejszenie jej lepkości, wskutek czego zwiększają się straty szczelinowe, a więc maleje sprawność objętościowa. Zarazem jednak zmniejszają się wtedy wewnętrzne opory hydrauliczne, czyli wzrasta sprawność mechaniczna ηm. Podwyższanie ciśnienia zwiększa straty szczelinowe, a więc obniża ηv przy czym jednak wzrasta sprawność mechaniczna ηm.

Zwiększenie prędkości obrotowej elementu pędnego pompy teoretycznie nie ma wpływu na sprawność objętościową, jeżeli tylko nie występuje zjawisko kawitacji, polegające na wydzielaniu się z cieczy roboczej powietrza, rozpuszczonych gazów i pary cieczy w części ssawnej pompy, przez co zmniejsza się ilość cieczy rzeczywiście zasysanej przez pompę. W rzeczywistości, w miarę zwiększania prędkości obrotowej pompy hydraulicznej, wzrasta jej sprawność objętościowa, a sprawność mechaniczna maleje. Na ogół sprawność objętościowa pompy jest tym większa, im większa jest jej wydajność, ponieważ tym mniejszy jest stosunek strat szczelinowych do wydajności pompy.

To samo dotyczy także sprawności mechanicznej. Z tego względu sprawność całkowita pompy o dużej wydajności jest z reguły większa niż sprawność pompy o małej wydajności. Przeważnie sprawność objętościowa pomp stosowanych w układach hydraulicznych zawiera się w zakresie 0,7 ... 0,9 a sprawność ogólna w granicach 0,6 ... 0,85 przy czym wyższe współczynniki sprawności mają pompy tłoczkowe, średni pod względem wielkości współczynnik sprawności mają pompy łopatkowe, a współczynnik sprawności zmieniający się od średniej wartości do dolnej granicy mają pompy zębate i śrubowe.

Prędkości obrotowe pomp hydraulicznych sięgają 5000 obrotów na minutę i dochodzą do 12000 obrotów na minutę i więcej. Ciśnienia robocze układu sięga do 630 kG/cm2 i więcej.

Ze względu na wysokie ciśnienie robocze, elementy pomp hydraulicznych powinny odznaczać się odpowiednią sztywnością ponieważ nawet nieduże ich odkształcenia zmniejsza sprawność pompy i może powodować zakłócenia działania. Dodatkowo pompa powinna być tak skonstruowana, aby powodować jak najmniejszą pulsację cieczy roboczej w w układzie hydraulicznym. Pojawianie się pulsacji lub zbyt duża pulsacja zakłuca ciągłość przepływu cieczy oraz powoduje drgania układu zmniejszające jego sprawność. W przypadku dużych pulsacji, w niekorzystnych warunkach układ może wpaść w drgania harmoniczne a to może spowodować zniszczenie układu. Drgania cieczy hydraulicznej powodują dodatkowo zwiększenie hałaśliwości układu.

Pompy hydrauliczne.....najważniejsze przyczyny awarii

  • zbyt wysokie ciśnienie nastawy zaworów przelewowych (często niewłaściwa regulacja przez użytkownika, zacięcie zaworu, czy w przypadku niskich temperatur zablokowanie poprzez zamarznięcie wody będącej w oleju)
  • niewłaściwy montaż pompy (brak zwrócenia uwagi na możliwość występowania nacisków osiowych czy też promieniowych)
  • zanieczyszczony olej hydrauliczny (brak filtracji), który może doprowadzić uszkodzenia łozysk ślizgowych stosowanych w tego typu pompach
  • występowanie zjawiska kawitacji (pęcherzyki powietrza w oleju)
  • brak oleju lub zbyt niski poziom oleju w zbiorniku
  • montaż pomp hydraulicznych niezgodnie z przeznaczeniem (brak zwrócenia uwagi podczas dobierania zamienników na podstawowe parametry jak: nominalne ciśnienie robocze oraz objętość wolumetryczna pompy)
  • brak prawidłowego uszczelnienia dopływu oleju do pompy hydraulicznej powodujące zasysanie powietrza (również zbyt mały przekrój przewodu ssącego może prowadzić do zasysania powietrza przez simmering.