GPIPARI AUTOMATIZLS II 4 elads HIDRAULIKA 1 Hidraulika

GÉPIPARI AUTOMATIZÁLÁS II. 4. előadás HIDRAULIKA 1

Hidraulika előnye, hátránya n Előnyök: Kis méretű elemekkel nagy erők n Megbízható pozicionálás n Terhelésfüggetlen mozgás ( a folyadékok csak kis mértékben nyomhatók össze) n Sebességek egyszerűen beállíthatók n Kedvező a hőelvezetés n n Hátrányok: n n Zárt rendszer szükséges (az olajfolyás környezetszennyező, tűz - és balesetveszélyes) Szennyeződésre érzékeny Hőmérsékletérzékeny (viszkozitás) Kedvezőtlen hatásfok (csősúrlódás) 2

Hidrosztatika összefüggései n Hidrosztatikus nyomás: n Pascal törvénye: n Hidraulikus erőáttétel: n Hidraulikus elmozdulás áttétel: n Nyomásáttétel: ps = * g * h 3

Hidrodinamika összefüggései n Térfogatáram (időegység alatt átáramló folyadékmennyiség): n Térfogatáram a csőkeresztmetszet és az áramlási sebesség függvényében: n Kontinuitás tétele: 4

Áramlásfajták Lamináris - A folyadékrészecskék rendezett (hengeres) rétegben mozognak Turbulens - A részecskék nem rendezetten mozognak. 5

Áramlásfajták Reynolds-féle szám: Re: v: Reynolds szám a folyadék áramlási sebessége [m/s] Egyenes cső esetén: d: ν: a cső belső átmérője [m] kinematikai viszkozitás [m 2/s] az áramlás lamináris, ha Re < 2300 az áramlás turbulens, ha Re > 2300 Kritikus áramlási sebesség: 6

Reynolds szám meghatározása nem kör keresztmetszetű cső esetén n Hidraulikus átmérő: n n n A: a vezeték keresztmetszete [mm 2] K: a keresztmetszet kerülete [mm] Így a Reynolds szám: 7

Hidraulikus rendszerek áramlási sebességei n Szívóvezeték: 1 -1, 5 m/s 0, 7 -1 m/s ha a cső eső ha a cső emelkedő n Nyomóvezeték: 2, 5 -3 m/s 3, 5 -4 m/s 4, 5 -5 m/s 5 -6 m/s 25 bar üzemi nyomásig 50 bar üzemi nyomásig 100 bar üzemi nyomásig 200 bar üzemi nyomás felett n Visszafolyó vezeték: 2 m/s 8

Energia megmaradás törvénye Bernoulli egyenlet A folyadékáram összes energiája változatlan marad, ha nem visznek be kívülről, vagy nem vezetnek el kifelé energiát. A csővezetékben áramló folyadék energiafajtái ( „V” térfogategységre): - mozgási energia változik, ha a folyadék áramlási sebessége változik m=ρ*V Wv=1/2 * m * v 2 = 1/2 * ρ * V * v 2 - nyomási energia változik, ha a folyadék nyomása megváltozik Wp = V * p - helyzeti energia változik, ha a folyadék magassági helyzete változik Wh=m * g * h = ρ * V * g * h 9

Energia megmaradás törvénye n A folyadékáram összes energiája felírható a Bernoulli egyenlettel: Nyomási e. + Helyzeti e. + Mozgási e. = állandó Wp + Wh + Wv = állandó Egységnyi térfogat energiaváltozása a rendszer bármely két keresztmetszete között: 10

Hidraulikus munka, teljesítmény n Munka: W=F*s=p*A*s= p*V n Teljesítmény: P=W/t=p*V/t= p*Q Teljesítmény növelés: - Q növelése nő a méret - p növelése 11

Hidraulikus rendszer hatásfoka n Volumetrikus hatásfok résveszteségek ηv n Hidraulikus hatásfok folyadék súrlódás ηh n Mechanikus hatásfok mechanikus súrlódás ηm n Hidraulikus-mechanikus hatásfok: ηhm=ηh * ηm n Hidraulikus rendszer összhatásfoka: ηö = η v* η hm 12

Áramlási veszteségek n Áramló folyadékban a súrlódás miatt hő keletkezik (hőenergia), ez a nyomási energia csökkenését okozza. Δp=p 1 -p 2 n A súrlódás függ: - a vezeték hosszától - a csőhajlatok számától - a vezeték keresztmetszetének alakjától - a cső belső falának érdességétől - az áramlás sebességétől 13

Áramlási veszteségek A nyomáscsökkenés meghatározható az áramlási sebesség függvényében: ξ: idomellenállás ρ: a folyadék sűrűsége v: a folyadék áramlási sebessége 14

Áramlási veszteségek n Lamináris áramlás esetén λ: csősúrlódási tényező l: cső hossza d: a cső hidraulikus átmérője RL: hidraulikus ellenállás lamináris áramlás esetén [Ns/m 2] 15

Áramlási veszteségek n Turbulens áramlás esetén λ: idomellenállás (táblázatból) RT: hidraulikus ellenállás turbulens áramlás esetén [Ns 2/m 8] 16

Energiaátalakulás hidraulikus berendezésekben 17

Hidraulikus berendezés felépítése n Vezérlőrész n Jelbevitel n Jelfeldolgozás n Teljesítményrész n Energiaellátó rész n Energiavezérlő rész n Végrehajtórész 18

Egyszerű hidraulikus rendszer 1 - szivattyú 2 - tartály 3 - visszacsapó szelep 4 - nyomáshatároló 5 - munkahenger 6 - útváltó 7 - fojtószelep 19

Egyszerű elektrohidraulikus körfolyam elemei 20

Hidraulikus berendezés teljesítmény része n Energia ellátó rész n Energiaátalakítás eszközei: n n n Villanymotor vagy belsőégésű motor Tengelykapcsoló Szivattyú Nyomásjelző Védőberendezések n Munkaközeg előkészítés eszközei n n n Szűrő Hűtő Fűtő 21

Hidraulikus tápegység 22

Nyomásmérők 1 - rugóelem 2 - vonórúd 3 - mutató szerkezet 4 - mutató skála Csőrugós torlónyomás-manométer felépítése 1 - laprugó 2 - nyomókamra 3 - nyomótér 5 - tolórúd Laprugós torlónyomás-manométer felépítése 23

Hidraulikus berendezés teljesítmény része n Energia vezérlő rész n Útszelepek n Áramlásirányító elemek n Nyomásirányító elemek n Zárószelepek n Végrehajtó rész n Munkahengerek n Motorok 24

Hidraulikus munkaközeg n Hidraulikus munkafolyadék n Feladata: n n n Energiaátvitel a hajtó és hajtott oldal (energiaellátó és végrehajtó rész) között Mozgófelületek kenése A keletkezett hő elvezetése Korrózióvédelem Levált anyagrészek eltávolítása 25

Munkafolyadék OLAJ Ásványi olaj Tűzálló folyadék Szintetikus olaj Hidraulikus munkaközeg Víztartalmú Vízmentes Hidraulika Olaj 26

Hidraulikus energia átalakítók Mechanikus Hidraulikus Mechanikus SZIVATTYÚ Rotációs HIDROMOTOR Transzlációs HIDRAULIKUS MUNKAHENGER Térfogat kiszorítás elvén működik 27

Szivattyúkat-motorokat jellemző névleges adatok n Munkatérfogat vagy nyelési térfogat (V) Egy fordulat alatt szállított vagy elnyelt folyadékmennyiség. n Térfogatáram (Q) Időegység alatt szállított vagy elnyelt folyadékmennyiség. Q=n*V n Hatásfok (η) Q a térfogatáram n: a szivattyú vagy a motor fordulatszáma V: munka vagy elnyelési térfogat 28

Szivattyúk és motorok csoportosítása n Szállított folyadékmennyiség alapján: n Állandó térfogatáramúak n Változtatható térfogatáramúak n n n Állítható Önszabályozó Szerkezeti kialakítás szerint 29

Szivattyúk csoportosítása szerkezeti kialakítás szerint 30

Motorok csoportosítása szerkezeti kialakítás szerint 31

Fogaskerékszivattyúk külső fogazású fogaskerékszivattyú belső fogazású fogaskerékszivattyú fogasgyűrűs szivattyú 32

Külső fogazású fogaskerék-szivattyú és motor 33

Fogaskerékszivattyúk 34

Belső fogazású fogaskerék-szivattyú és motor 35

Fogazott gyűrűs szivattyú és motor 36

Szivattyú típusok csavarorsós szivattyú lapátos szivattyú radiáldugattyús szivattyú (forgó vezérlőpályás, külső beömlésű) 37

Csavarorsós szivattyú 38

Egylöketű szárnylapátos szivattyú és motor 39

Duplalöketű szárnylapátos szivattyú 40

Dugattyús szivattyúk radiáldugattyús szivattyú (álló vezérlőpályás, külső beömlésű) axiáldugattyús szivattyú (ferdetengelyes kivitel) axiáldugattyús szivattyú (ferdetárcsás kivitel) 41

Radiáldugatttyús szivattyú és motor 42

Axiáldugattyús szivattyú és motor 43

Axiáldugattyús szivattyú 44

Hidraulikus szivattyúk és motorok rajzjelei Állandó Változtatható munkatérfogatú 45

Köszönöm a figyelmet! 46

47

48

49