Structura unui sistem de actionare hidraulic

Structura unui sistem de actionare hidraulic

Dupa principul de functionare distingem:

.sisteme hidraulice de actionare de tip (volumic) care se bazeaza pe folosirea energiei potentiale a lichidului,sub forma de presiune hidrostatica;

.sisteme hidraulice de actionare de tip hidrodinamic,in care se foloseste energia cinetica(de miscare) a lichidului.

Transformarea energiei intr-o instalatie hidraulica de tip hidrostatic poate fi prezentata cu ajutorul figurii a. Pompa hidraulica este de tip volumicsi realizeaza transformarea energiei mecanice primitein energie hidraulica modificand starea energetica a lichidului de lucru prin variatia volumului cuprins intre organele mobile si cele fixe ale pompei.

Figura 2.

Motorul hidostatic(liniar sau rotativ) transforma energia hidrostatica primita in energie mecanica(forta sau moment),utilizabila la organul d lucru.

Sistemele de actionare de tip hidrodinamic,denumite in mod usual " " sau "turbotransmisii",indeplinesc doua functiuni:

.de cuplare a arborelui conducator cu cel condos(turbocuplaj);

.de variatie a turatiei arborelui condos,deci functia de cutie de viteza(convertizor hidraulic).

Principiul de functionare consta,figura b. in transformarea energiei mecanice primate de la motorul de antrenare,de catre pompa hidrodinamica 1,in energie cinetica a lichidului,care pune in miscare turbine hidrodinamica 2 si aceasta face conversia enerie cinetica-energie mecanica.Rezulta ca in interiorul unei transmisii hidrodinamice are loc o dubla transformare de energie,lichidul executand o miscare complexa determinate de sensul de miscare al arborelui pompei.

Figura 3.

1. Filtre hidraulice.Structura.Importanta

Filtrele sunt elemente hidraulice de conditionare,care au scopul de a separa lichidul de lucru de impuritati solide,ferind astfel instalatia de o uzura premature.Impuritatile din mediul hidraulic pot fii de natura mecanica(praf,span) sau chimica(namoluri,parafina,vopsea etc.).Ele sunt datorate:mediului hidraulic,elementelor instalatie si mediului ambient,putand fi pre-existente in fluid sau putand aparea pe parcursul functionarii instalatiei.

Tipuri d elemente filtrante:elementele filtrante pot retine particulele pe suprafata lor(filtre de suprafata) sau in orice punct al grosimii lor(filtre de adancime).

Filtrele de suprafata,au in general o grosime mica,fiind constituite din tesatura metalica,hartie sau fibra metalica.

Prin inversarea circulatiei fluidului sau prin suflare,filtrele de suprafata isi recapata,in mare parte,capacitatea filtranta initiala.

Filtrele de adancime sunt constituite din elemente filtrante mici dispuse spatial si aleator in straturi successive,creand anumita adancime elementului filtrant care poate retine astfel particulele in orice punct al grosimii lui,pe directia de curgere a fluidului.Alcatuire:placi de hartie sau pasla impregnate cu rasini sintetice,mici bile sau elemente sudate,eventual lipite prin sinterizare.

Constructia filtrelor

Filtrele sunt construite,fig.4.a;b,din:elementul filtrant 1,ales corespunzator finetii de filtrare dorite,carcasa de prindere a acestuia 2,in care se gasesc gaurile 3 si 3' pentru conductele care aduc sau preiau fluidul,magnetul 4,pentru retinerea eventualelor particule din fier,supapa de by-pass 5 (necesara in cazul infundarii totale a filtrului),indicatorul de impuritati optic,elementele de prindere 6,legatura pentru monometru 7.

Figura 4.

2. Masini hidraulice

a)Motoare hidraulice

Ele au rolul de a converti energia hidraulica de presiune a uleiului in energie mecanica de translatie (motoare liniare),sau de rotatie (motoare rotative),prin invingerea fortelor translatie,F,sau a cuplurilor de rotatie,M.Motoarele hidrostatice liniare se numesc cilindri hidraulici.

Generalitati,solutii constructiv-functionale

Cilindrii hidraulici sunt motoate liniare(elemente de executie) de larga utilizarein constructia de masini.Acestia primesc energie hidrostatica produsa de o pompa volumica (presiune*debit) pe care o transforma in energie mecanica de translatie (forta*viteza) necesara actionarii diferitelor mecanisme.

Pentru a putea utiliza limbajulde specialitate,vom defini principalele elemente ale miscarii unui cilindru hidraulic,considerand cilindrul cu dublu efect din figura 5.

Figura 5.

C:cursa cilindrului este spatiul maxim pe care il pot parcurge tija sau pistonul;

CR sau (-):deplasarea pistonului pe cursa de retragere(retragere);

CA sau (+):deplasarea pistonului pe cursa de avans(avans);

PM:pozitia medianei este pozitia ocupata de piston la jumatatea cursei;

CCR sau(0):capatul de cursa pe retragere este pozitia extrema ocupata de piston cand este retras;

CCA sau (1):capatul de cursa pe avans este pozitia extrema ocupatade piston la avans;

Camera activa:este camera in care cilindrul primeste lichid (volumul ei se mareste prin deplasarea pistonului);

Camera pasiva:este camera care se goleste de lichid(volumul ei se micsoreaza tot datorita deplasarii pistonului);

Numarul directiilor in care cilindrul efectueaza deplasarea sub actiunea energiei hidrostatice,precum si constructia organului motor (piston,plunjer simplu sau multiplu) determina urmatoarea clasificare:

Cilindri cu simpla actiune (cu simplu efect) care pot efectua cursa activa numai pe o singura directie,pe avans:

.Cilindrul cu simplu efect cu revenire cu arc,la care avansul se face hidraulic iar revenirea pistonului se realizeaza cu ajutorul unui arc.

.Cilindrul cu simplu efect cu piston,la care deplasarea pistonului spre dreapta are loc la alimentarea cu presiune prin racordul extern,pentru revenire fiind necesara o forta exterioara.

.Cilindrul cu simplu efect cu plunjer:la acest tip de cilindru,caracterizat de obicei de diametrul mic,pistonul si tija sunt unul si acelasi element,iar etansarea se realizeaza prin ajustajul si prelucrarea suprafetelor corespunzatoare.

Cilindrul cu dubla actiune (sau cu dublu efect) care efectueaza cursa activa in ambele directii,poate fi:

.Cilindrul cu dubla actiune,cu tija de o singura parte a pistonului (tija unilaterala).Alimentand cilindrul prin orificiul A tija pistonului avanseaza si revine cand lichidul patrunde prin orificiul B.Deoarece suprafetele active ale pistonului sunt diferite si fortele dezvoltate vor fi:maxime-la avans,minime-la revenire.Deasemenea,vitezele de deplasare ale tijei sunt:minime-la avans,maxime-la revenire.

.Cilindrul cu dublu efect cu tija bilaterala.Datorita prezentei tijei de ambele parti ale pistonului suprafetele active sunt egale pe ambele directii.Deci,pentru forte si viteze vor rezulta valori egale in ambele directii.

.Cilindrul teloscopic ,care poate fi cu simplu efect sau cu dublu efect.Utilizarea acestui tip de cilindru permite ca la un volum mic de montaj sa se realizeze curse lungi.Inaltimea de montaj este numai cu putin mai mare decat o treapta.Cilindrul telescopic este format dintr-un multiplu de plunjere care se desfasoara progresiv,de la diametrele mari spre cele mici.

Cele mai utilizate motoare hidraulice liniare raman cilindrii cu piston,cu simplu sau dublu efect,realizati in diferite variante constructive,functie de presiune de lucru,de aplicatie,de tipul prinderii,etc:

-pentru p≤100 bar se realizeaza in varianta cu tiranti de fixare a celor douacapace;

-pentru 100 < p ≤160 bar se realizeaza cu capace filetate,sau un capac sudat(cel spre piston) si celalalt filetat(spre tija).

-pentru p≤320 bar,cu capace sudate.

Franarea (amortizarea socurilor)la cap de cursa

Incepand cu anumite valori ale vitezei de lucru, v>0,1 m/s, este necesar ca la sfarsit de cursa sa se amortizeze miscarea,pentru a evita socurile prin lovirea pistonului in capetele cilindrului.

Energia cinetica rezultata din miscare: E_c = m∙v ,unde m este masa in miscare,iar v este viteza tijei.Aceasta energie trebuie preluata in totalitate de capacul,respectiv fundul cilindrului.

La deplasarea pistonului spre stanga,bucsa de franare patrunde in alezajul capacului de fund,obligand lichidul aflat in camera pasiva sa urmeze un traiect ocolitor (traseul pereche 15,droselul 11,canalul de evacuare).Cu ajutorul droselului reglabil se poate ajusta efectul de amortizare (o sectiune mai mica conditioneaza o amortizare mai puternica).Pentru o revenire mai usoara din pozitia finala s-a montat supapa de sens 18,care permite ocolirea droselului de revenire.

Motoare hidraulice rotative

Se utilizeza pentru actionarea in miscarea de rotatie continua,iar in lanturile cinematice de avans,pentru fazele de pozitionare,pe spatii unghiulare limitate,uneori chiar sub 360˚.Privite prin prisma regimului de turatii de lucru,ele sunt motoare de turatii medii si mari si motoare de turatii joase.Din punct de vedere al presiunilor de lucru,motoarele de rotatie sunt de presiuni:joase,medii si ridicate.

Pentru actionarea masinilor unelte moderne,cu comanda numerica inclusiv,se folosesc motoare de constructie speciala,electro-hidraulice,cu comanda digitala.

Motoarele hidrostatice rotative trebuie sa asigure o mare stabilitate a miscarii intr-un domeniu larg de variatie a marimilor de iesire si un mare raport intre cuplul motor si cel de inertie.Acestea sunt deosebirile fata de motoarele hidraulice liniare care trebuie sa asigure o viteza constanta a organului de lucru si o mare frecventa de inversare.

In mod frecvent se utilizeaza:motoarele cu pistoane radiale,motoarele cu pistoane axiale,motoarele hidraulice cu roti dintate,motoarele hidrostatice cu palete glisante.

Motoarele hidrostatice (in special cele rotative) si pompele hidrostatice sunt in majoritatea cazurilor reversibile,in sensul ca pot indeplini functia de generator sau de motor,motiv pentru care vor fi tratate impreuna.

b)Pompe hidrostatice

Pompele si motoarele circulare se clasifica in functie de criteriul functional-constructiv al elementului activ,in:

. pompe si motoare cu pistoiane radiale;

. pompe si moatore cu pistoane radiale;

. pompe si motoare cu roti dintate;

. pompe cu palete.

. Pompe cu pistoane radiale(fig. 6.-anexa)

Sunt frecvent utilizate in actionarile hidraulice,cand se cer presiuni de refulare mari (≤ 210 bar) si debite mari (20.750 l/min).Randamentele maxime sunt de obicei ≤ 0,95.Exista doua solutii constructive:cu cilindrii fixati pe rotor si coroana ondulata a carcasei,fig. 6.a si b.Cu cilindrii fixati in stator si cu actionare asupra rotorului,de tip biela-manivela,fig 6.c si d.

Cilindrii care imping in coroana carcasei produc miscarea rotorului spre dreapta (fig. 6.a).Daca se schimba sensul de alimentare cu presiune atunci motorul se va roti in sens opus.Cursa pistoanelor se dimensioneaza,in general,de ordinul milimetrilor,pana la 1 sau 2cm,functie de marimea motorului.

Exista si solutia constructiva cu cilindrii cu role si coroana circulara (neondulata).In acest caz,rotorul este montat excentric fata de stator.La unele constructii (pompe cu debit valabil) excentricitatea se poate modifica,prin deplasarea carcasei in raport cu arborele rotorului,de la valoarea 0 (debit nul) pana la valoarea maxima (debit maxim).

Motoarele cu cilindri fixati in stator,fig. 6.c,functioneaza pe baza principiului biela-manivela.

La acestia,blocul rotor este fixat excentric pe axul motorului.Alimentand cilindrii in ordine,de exemplu in sensul acelor de ceasornic,rotorul va fi antrenat in miscare,pe rand,de fiecare cilindru.Alimentarea si evacuarea lichidului hidraulic din cilindri se face printr-o flansa care are decupate sectiuni sub forma de arc de cerc,de lungimi calculate precis functie de numarul de cilindri radiali.

La aceste motoare (pompe),diametrele cilindrilor au valori intr-o plaja de la 10mm la cativa centimetri,iar in viteza de curgere se alege de 2.3 m/s in conducta de aspiratie si 4.6 m/s in cea de refulare.Pentru a mari debitul pompei (sau puterea motorului),pe aceeasi axa se pot monta in paralel doua-trei randuri de cilindri,fig 6.d.

.Pompe cu pistoane axiale(fig.7.-anexa)

Pompa cu pistoane axiale reprezinta tipul cel mai frecvent utilizat din clasa pompelor cu piston.Presiunea maxima de alimentare poate atinge 450 bar,pentru debite variind intre 8 si 580 l/min.Randamentele maxime sunt de obicei ≤ 0,98 fiind cele mai bune pentru intregul domeniu al pompelor volumice.

Pompa cu pistoane axiale poate avea doua solutii constructive,fig. 7. a si b.In prima solutie axele cilindrilor si axa arborelui de antrenare nu sunt paralele.In a doua solutie aceste axe sunt paralele.

In prima solutie constructiva,bielele leaga pistoanele de discul rotitor prin intermediul unor articulatii sferice (rotule),iar blocul cilindrilor este legat de arborele principal printr-o axa cardanica,fig.7.a-stanga.Blocul cilindrilor este sprijinit de disribuitorul ne-rotitor,fixat in carcasa.Inclinarea blocului cilindrilor fata de arborele de antrenare determina miscarea inainte-inapoi a pistoanelor in cilindri.Un cilindru alimentat cu presiune va "impinge" pe suprafata planului inclinat solidar cu arborele de antrenare,determinand rotatia acestuia,prin alunecare pe suprafata planului.Cilindrii nealimentati cu presiune sunt impinsi inapoi de acelasi plan inclinat.Fiecare cilindru este pus in legatura cu orificiul de aspiratie pe un unghi egal cu aproximativ o jumatate de rotatie completa,urmand ca pe cealalta jumatate sa fie in legatura cu orificiul de refulare.Forma orificiilor de refulare si de aspiratie din capacul de distributie se poate observa din figurile 7.a,b-stanga.

Pompa cu pistoane axiale,in prima forma constructiva,efectueaza miscari spatiale,ceea ce necesita utilizarea unor articulatii sfercice,mai greu de realizat.Pistoanele,alezajele cilindrilor si suprafetele de frecare bloc-cilindri-distribuitor trebuie prelucrate cu precizie ridicata si cu rugozitate foarte scazuta,astfel randamentul volumic va fi nesatisfacator.Este de asemenea necesara o filtrare de finete mare,pentru a preveni distrugerea suprafetelor in frecare cu particule abrazive.

In a doua solutie constructiva,fig.7.b,axa cilindrilor este paralele cu axa de antrenare.Planul inclinat este realizat folosind o piesa metalica cilindrica,cu unul din plane in sectiune oblica.Fiind o piesa metalica masiva,acest motor are o inerie mai mare.

Pompele cu debit variabil (sau motoarele cu putere variabila) sunt constrite astfel incat sa poata sa fie reglat,prin comanda externa,unghiul de inclinare dintre suprafata de impingere a pistoanelor si axa de antrenare,fig.7.c.La un unghi de inclinare maxim se obtine debit maxim,pentru pompe,sau putere maxima,pentru motoare.Daca unghiul de inclinare este zero,pompa se invarte in gol,debitul produs fiind zero.Reglarea unghiului de inclinatie se poate face tot prin actionare hidraulica.

Toate pompele (motoarele) cu cilindri radiali sau axiali,au in carcasa un orificiu de drenajcare trebuie conectat cu un furtun la rezervorul de ulei.Datorita scaparilor de ulei din camerele cilindrilor,acesta poate ajunge la carcasa.In cazul lipsei orificiului de drenaj,presiunea in carcasa poate sa creasca foarte mult si ar putea impinge in exterior garnitura de etansare de la arborele axului de antrenare.Orificiul de drenare se afla in partea de sus a carcasei pentru a mentine ulei in interiorul pompei (motorului),astfel asigurandu-se o ungere continua a elementelor in miscare.

.Pompe cu roti dintate(fig.8.-anexa)

Au o mare raspandite datorita robustetii si fabricatiei relativ simple.Cu toate acestea,presiuna maxima posibila de circa 175 bar limiteaza sfera lor de aplicabilitate.In functie de constructie,debitul poate varia de la 4 la 600 l/min,iar randamentele au urmatoarele valori: h_m=0,90 - randament mecanic (frecari), h_v =0,80 - randament volumic (pierderi prin neetanseitati).

In figura 8. se prezinta o sectiune printr-o pompa cu roti dintate,de joasa presiune.Sensul de rotatie este dat intotdeauna de sageata care merge de la punctul de angrenare a celor doua roti dintate,inspre aspiratie.In momentul cand dintii se separa,in cavitatea de aspiratie se formeaza un vid care permite aspirarea uleiului.Cand dintii ating punctele B si D,fluidul este obligat sa ramana in spatiul format de flancul dintilor si carcasa exterioara si este condus spre punctele C si E.Rotatia continuand,volumul umplut cu ulei este condus la punctul de angrenare A,unde se elimina orificiul de refulare.Examinand figura se constata ca pot aparea curgeri inverse (dinspre refulare catre aspiratie) atat la intrefierul obligatoriu dintre varful dintilor si carcasa cat si in zonele frontale ale rotilor.Evident,cu cat presiunea este mai mare,cu atat pierderile sunt mai mari.De cele mai multe ori,pe suprafetele frontale se dispun placi de impingerecare pot compensa uzurile si reduc pierderile de debit pe partea frontala a rotilor dintate.

Cand se controleaza o pompa cu roti dintate care a functionat vreme indelungata se constata ca uzurile mecanice maxime s.au produs in partea de aspiratie in apropiere de punctele B si D (linia intrerupra din figura).Uzura este mult agravata atunci cand pompa functioneaza la presiuni mai mari decat cele indicate de firma constructoare.Pentru a mari durata de exploatare,pompele cu roti dintate sunt utilizate la presiuni curente cu 25.30% mai mici decat presiunea nominala.

Motoarele hidraulice au puteri de pana la sute de kW.In combinatie cu diferite angrenaje cu roti dintate,sunt capabile sa dezvolte momente de pana la sunte de mii de Nm si viteze de rotatie de pana la 10.15mii de rot/min.Raportul performanta supra greutate este foarte bun si de aceea se folosesc frecvent pe echipamente mobile:escavatoare,macarale,tancuri,avioane etc.

3. Aparate de reglare,distributie si control

a)Supape de siguranta,de sens unic,de reglare a presiunii

Supape de siguranta

Generatoarele hidraulice volumice refuleaza debit constant,indiferent de presiunea ceruta.Pentru a evita depasirea presiunii maxime admise,pe o conducta de scurtcircuitare se prevad supape de siguranta,care dirijeaza surplusul de lichid spre rezervor.Principiul de functionare se bazeaza pe echilibrarea fortei generate de presiunea lichidului asupra supapei,cu ajutorul unui resort.Presiunea maxima admisa se poate regla prin tensionarea resortului.

In figura 9. se prezinta schematic unele tipuri de supape.Astfel,a-supapa cu scaun plat,b-supapa cu bila,c-supapa cu scaun conic,d-supapa cu plunjer.

Caracteristicile statice p=f(Q) sau h=f(Q),unde h este ridicarea supapei,trebuie sa aiba o panta cat mai liniara si cat mai mic posibil (adica sa permita curgerea unui debit mare cu o cadere de presiune mica pe supapa).

Supapele cu actiune directa,cum sunt cele din figura,au in mod obligatoriu o caracteristica pozitiv-crescatoare datorita arcului,la care marimea sagetii necesita marirea fortei,deci presiuni din ce in ce mai mari.

Sectiunea de trecere a fluidului depinde de tipul supapei.De exemplu,pentru supapa plana din figura 9.-a,notand cu d diametreul orificiului de intrare a lichidului de supapa si cu h inaltimea de deschidere a supapei,sectiunea de trecere a fluidului este: S=пhd.

Supapele de siguranta au un rol deosebit in functionarea sistemelor hidraulice.Ele trebuie sa asigure suguranta in exploatare,gabarite reduse si stabilitate dinamica.

Figura 9.

Supape de sens unic

Pe langa scopul pricipal de interzicere a intoarcerii lichidului,supapele de sens unic trebuie sa indeplineasca si conditia de rezistenta minima la trecera fluidului.

Din punct de vedere constructiv ele nu difere de cele de sigurata.Arcul supapei,neindeplinind rol functional,este de forta mica,unele constructii fiind lipsite de arc.Pentru exemplificare se prezinta in figura 10.-a o supapa de sens unic cu arc si scaun conic,iar in figura 10..-b o supapa cu doua bile in serie,prin care se asigura o inchidere mai buna,ceea ce permite aplicarea ei in sisteme cu presiune inalta.

Figura 10.

Supape de reglare a presiunii

Sunt aparate avand rolul de a limita presiunea in circuitele instalatiei sau de a realiza succesiunea automata a unor faze din ciclul de lucru al masinii.Se diferentiaza dupa:

Circuitul a carui presiune se regleaza (din amonte in aval):

. supape normal inchise,limiteaza presiunea pe circuitul de intrare in supapa (amonte);

. supape normal deschise,limiteaza presiunea pe circuitul de iesire din supapa (aval).

In functionarea ambelor tipuri de supape se utilizeaza un canal intern din corpul supapei care preia presiunea de la intrare sau iesire si o aplica pe suprafata unui sertar.Sertarul va ajunge intr-o pozitie de echilibru data de fortele hidraulice si ale unui arc ce se poate pretensiona de utilizator.Inchiderea mai mult sau mai putin a sertarului conduce la reglarea presiunii in amonte sau aval.

Fig.11.

Tipul comenzii:exista supape cu comanda directa,mai ieftine,mai mici,pentru puteri hidraulice ce nu depasesc 10kW si supape cu comanda pilotata utilizate pentru puteri mai mari sau pentru realizarea unor caracteristici statice superioare (adica reglari mai precise cu presiune-debit).

Tipul contactului hidraulic supape cu inchidere cilindrica (mai usor de realizat,insensibile la impuritati,cu caracteristici dinamice mai slabe) si supape cu inchidere conica.

Supapele de presiune normal inchise pot controla presiuna unui singur circuit,fig.11.-a,sau a mai multor circuite inseriate,fig.11.- b si c.

Supapa 1 cu drenaj intern din figura11.-d nu serveste la reglarea presiunii pe circuitul din amonte de ea,ci la asigurarea unei succesiuni de deplasare:pistonul cilindrului 1 nu se va deplasa decat dupa epuizarea cursei pistonului 2,cand presiunea p va creste,depasind valoarea de reglaj a supapei de succesiune 3.

In figura 12. este prezentata schema constructiv-functionala a unui regulator de presiune (o supapa de reglare a presiunii normal-deschisa),care controleaza presiunea din racordul aval - Pe2 (Y conectat la A), in functie de reglajul surubului sau.

Fig.12.

b.Distribuitoare (figura 13-anexa)

Scopul acestor elemente hidrostataice este de a dirija lichidul de lucru de la sursa de presiune inspre organul activ de lucru sau inspre alte elemente ale sistemului,precum si de a asigura evacuarea acestuia spre rezervor,dupa indeplinirea functiei pogramate.

In cazul in care distribuitorul este folosit la inversarea sensului de miscare a motorului hidraulic cu o anumita frecventa-de exemplu la masinile unelte cu miscare rectilinie alternativa-acesta trebuie sa indeplineasca o serie de conditii ca:inversarea silentioasa (fara socuri),un timp minim de iversarea,pierderi minime de variatie minima a presiunii etc.

In figura 13. este prezentata simbolizarea grafica pentru distribuitoarele cu doua (fig.13. a-d),trei (fig. 13. e-i),patru (fig.13. j) si cinci (fig. 13. k) pozitii de lucru.

c.Drosele

Reglarea vitezei organului de lucru (motorului hidraulic) se poate face prin variatia cantitatii de lichid ce intra in motor in unitatea de timp sau prin variatia capacitatii motorului.Acest lucru se poate face prin folosirea unor rezistente reglabile,denumite drosele sau supape de debit.

Exista o multitudine de variante constructive.Principiul de functionare este comun,bazandu-se pe variatia sectiunii active de starngulare.In continuare sunt prezentate cateva solutii constructive des utilizate.

Droselul cu ac (figura 14.) are urmatoarele caracteristici:

. regleaza debite mici si mijlocii,prin deplasarea axiala a acului 2 in raport cu scaunul cilindric practicat in corpul 1;

. are o plaja mare de reglare,in functie de unghiul conului;

. la sectiuni foarte mici exista pericolul obturarii lor datorita impuritatilor.

Droselul cu fanta longitudinala(figura 15.) pe corpul mobil sunt practicate crestaturi avand o anumita geometrie.Caracteristici:

. permite reglarea debitelor de valoare medie;

. la reglaje foarte fine apar caderi mari de sarcina pe drosel,cu consecinte nefavorabile asupra functionarii instalatiei.

Fig. 14.;15.;16.;

Droselul cu fanta longitudinala si diafragma (figura 16.)

. realizeaza un reglaj fin al debitului;

. elimina posibilitatea obturarii;

. pierderea de sarcina este diminuata.

Droselul cu fanta circulara(figura 17.): permite un reglaj fin al debitului,dar curgerea prin fanta circulara depinde mult de vascozitatea uliului.

Fig. 17.;18.

Droselul cu suprafata inclinata(figura 18.) are urmatoarele caracteristici:

. controleaza debite mari;

. nu permite un reglaj;

. nu este sensilbil la variatii de vascozitate.

Indiferent de tipul constructiv al droselului ,acesta isi realizeaza functia numai daca lucreaza la o diferenta de presiune constanta intre intrare si iesire,caderea de presiune pe drosel fiind in domeniul 2-6 bar.

Solutii de instalare a supapelor de debit (droselelor)

Supapele de debit (drselele) pot fi instalate in diverse configuratii:

Drosele pe admisia de motor:este o solutie ieftina,permitand cilindrului sa lucreze la presiunea efectiva dictata de sarcina (fig.a.).In schimb,ea nu asigura constata debitului util Q_ut = Q-q la variatia sarcinii S si pierde total controlul vitezei in cazul aparitiei unei sarcini negative S,care tinde sa transforme motorul in pompa.

Droselul pe evacuarea din motor(fig.b.):solutia pastreaza controlul vitezei la aparitia sarcinii negative,dar solicita in permanenta intregul circuit,inclusiv cilindrul,la presiunea maxima a supapei de siguranta.

Droselul in derivatie(fig.c.):solutie mai eficienta energetic,deoarece descarca debitul excedentar q nu prin supapa de siguranta,la presiunea maxima de reglaj a acesteia,ci prin droselul insusi,la presiunea efectiva data de sarcina,in schimb variatia debitului util cu sarcina este mai pronuntata decat in cazurile a si b.

a) b) c)

d.Regulatoarele de debit

S-a amintit ca un drosel nu poate mentine debitul constant atunci cand temperatura si presiunea variaza in timpul functionarii.Se stie de asemenea ca droselul este un mare consumator de energie,in sensul ca energia de franare,preluata de la fluidul hidraulic,se transforma in caldura,ce va fi cedata tot catre fluid,ridicandu-i temperatura.

Pentru a atenua influenta variatiei caderii de presiune asupra debitului,reglat de drosel,trebuie ca pierderea de sarcina (caderea de presiune) pe drosel sa fie constanta.Pentru aceasta,se adauga droselului un compensator de presiune care reactioneaza sub actiunea presiunii din amonte si aval de drosel si a unui arc de revenire,de rigiditate redusa.Ansamblu astfel rezultat se numeste regulator de debit. Dupa numarul de orificii,in hidraulica exista doua tipuri de regulatoare de debit:

. cu doua cai;

. cu trei cai.

Fig. 20. Fig.21

Regulatorul de debit cu doua cai

In figura 19. este prezentat schematic acest tip de regulator; P₁ este presiunea de alimentare;P₂-P₁ este caderea de presiune pe drosel,iar P₃ este presiunea la care este alimentat consumatorul.Sistemul functioneaza in echilibru,P₃ fiind constant.

Daca P₁ creste,tendinta este ca debitul catre consumator sa creasca.Aceasta tendinta este anulata de sertarul 1,care sub actiunea presiunii P₁ se deplaseaza contra arcului si micsoreaza sectiunea de curgere catre consumator,mentinand astfel debitul de alimentare constant.

O eventuala scadere a presiunii P₁ determina deplasarea sertarului sub impingerea arcului,deci se va mari sectiunea de curgere catre consumator.

Fig.19.

Avand numai doua cai (orificii),acest echipament isi realizeaza functia numai in combinatie cu supapa de siguranta a sistemului,daca are debitul reglabil.

Aceste regulatoare se monteaza atat in amonte (20.,21.) cat si in aval de motor (fig 22,23.)

Montajele din figurile 20. si 21. se recomanda atunci cand avem motoare rotative unidirectionale sau cand avem mai multe motoare alimentate de o singura pompa.

In varianta montajului in aval,pe evacuare,reglare se face prin mentinerea constanta a debitului refulat,deci cu contra-presiune in camera pasiva a cilindrului.Pentru ca variatiile de presiune la evacuare sa fie mici,se recomanda utilizarea unei pompe autoreglabile.Acest montaj se recomanda atunci cand,in timpul functionarii exista posibilitatea aparitiei unor sarcini negative,care tind sa transforme motorul in pompa.

O alta posibilitate este montarea regulatorului in paralel cu supapa de siguranta (fig.24.).Din punct de vedere energetic acest montaj este avantajos,deoarece presiunea ceruta pompei corespunde celei impusa de sarcina.Totusi,la acest montaj debitul este controlat indirect,iar o reglare precisa este posibila doar daca debitul pompei este riguros constant.Aceasta varianta se recomanda atunci cand se controleaza debite mari,cu o precizie scazuta.

Fig.22. Fig.23. Fig.24.

Regulatoare de debit cu trei cai

Asigura o reglare mai precisa a debitului care il tranziteaza,in comparatie cu regulatorul cu 2 cai.Mentinerea caderii de presiune constanta pe drosel se realizeaza prin varierea debitului deversat.

In figura 25. se pot vedea schema unui regulator de debit cu trei si,mai jos,o sectiune simplificata a aceluiasi aparat.Daca debitul furnizat de o pompa creste,presiunea p va creste.Implicit,va lua nastere o forta de presiune suplimentara care va deplasa sertarul contra arcului,avand ca rezultat conectarea debitului de alimentare la tanc pana cand este anulata tendinta de cresterea a debitului.Nu este ingradita in nici un fel curgerea prin orificiul de intrare in regulator,surplusul de fluid fiind directionat catre rezervor.

Datorita pricipiului de functionare,acest tip de regulator nu poate fi montat decat in amonte de consumator.

Fig.25.

Deseori,se utilizeaza un regulator divizor de debit pentru a sincroniza miscarile a doi cilindri (fig.26.).Divizorul de debit repartizeaza debitul primit de la pompa in mod egal intre cei doi cilindri.La schimbarea sensului de miscare,divizorul reuneste cele doua debite refulate,mentinand si in acest caz sincronismul miscarilor.Pentru a obtine o precizie mai mare,se recomanda utilizarea unei pompe in trepte- de exemplu cu roti dintate -deoarece toate rotile au aceeasi turatie,debitul va fi repartizat proportional cu cilindreea fiecareia.

Fig.26.