33-99 Nr. Mufu E iela, Gulou rajons, Nankinas,Ķīna [email protected] | [email protected]
33-99 Nr. Mufu E iela, Gulou rajons, Nankinas,Ķīna [email protected] | [email protected]
Vientuļvārsts sastāv galvenokārt no vārsta korpusa ar ieejas un izejas atverēm, kā arī no sprieguma ar atsperi darbināmas pārvietojamas daļas. Pārvietojamā daļa var būt disks, plāksne vai tālvārsts — hidrauliskajos sistēmās parasti tas ir lodīte vai tālvārsta sēdeklis.
Šķidrums caur vientuļvārstu var plūst tikai vienā virzienā — brīvās plūsmas virzienā. Kad sistēmas spiediens pie ieejas atveres palielinās pietiekami, lai pārvarētu atsperes spēku, kas notur tālvārstu, tālvārsts tiek atvirzīts no sēdekļa un šķidrums plūst cauri. Tas ir brīvās plūsmas virziens. Kad šķidrums mēģina plūst atpakaļ no izejas atveres, tālvārsts tiek piespiests pie sēdekļa, aizverot cauruli un bloķējot pretplūsmu.
Attēls 8-1. Vientuļvārsts. Atsperes spiediena dēļ tālvārsts nosēžas, kad plūsma maina virzienu, pilnībā bloķējot pretplūsmu. Vientuļvārsts ir hidrauliskais ekvivalents vienvirziena ielai.
Vientīrā vārsta funkcijas ietver gan virziena, gan spiediena regulēšanu — tas ļauj šķidrumam plūst tikai vienā virzienā. Hidrauliskajos sistēmās vientīrā vārsti bieži tiek izmantoti kā apvedvārsti, kas ļauj šķidrumam apiet komponentu. Piemēram, vientīrā vārsts, kas ir paralēli plūsmas regulēšanas vārstam, ļauj pretplūsmu apiet plūsmas regulēšanas vārstu.
Vientīrā vārsti var arī izolēt sistēmas zaru vai komponentu. Piemēram, akumulatora gadījumā vientīrā vārsts novērš akumulatora izlādi atpakaļ caur drošības vārstu vai hidraulisko sūkni.
DROŠĪBA: Kad vientīrā vārsti tiek izmantoti akumulatora shēmās, šai shēmai jābūt mehānismam, kas automātiski noņem slodzi no akumulatora, kad mašīna tiek izslēgta.
Atpakaļvērtnis parasti ir zemas noplūdes ierīce; patiesībā to var izstrādāt tā, lai tas būtu pilnīgi noplūdes brīvs. Atpakaļvērtnis var turēt slodzi gandrīz neierobežotu laiku. Tomēr jāatceras, ka atpakaļvērtnis ir vienvirziena vērtnis — lai atbrīvotu slodzi, kustīgo daļu jāpiespiež no tās sēdekļa. To prasa īpaša atpakaļvērtnis, ko sauc par vadības spiediena darbināmu atpakaļvērtni.
8.2. attēls Trīs visizplatītākās atpakaļvērtnju lietošanas iespējas hidrauliskajos apritēs: plūsmas regulētāja apbīde, akumulatora izolācija un ar pavārīti piestiprināta spiediena slieksnis.
Vairumā rozetes veida hidraulisko komponentu pastāv dažas iekšējās aplieces plūsmas — tas nenozīmē zemu kvalitāti, jo lielākā daļa šo aplieces plūsmu faktiski ir paredzētas komponenta lubrifikācijai. Tomēr, ja sistēmai nepieciešams cilindrs, kas tur slodzi suspendētā stāvoklī bez nobīdes, noplūde kļūst par problēmu. Šajā situācijā jāizmanto atpakaļvērtnis ar blīvēšanas spēju.
Pilota vadīta vārstu atpakaļgaitas vārsta darbības princips ir tāds, ka vienā virzienā notiek brīva plūsma; kad pilota spiediens noved kustīgo daļu no sēdekļa, iespējama arī pretējā virziena plūsma.
Līdzīgi parastajam atpakaļgaitas vārstam, pilota vadītajam atpakaļgaitas vārstam ir vārsta korpusa daļa ar ieejas un izejas atverēm, kā arī ar atsperes piespiestu popetu (kustīgo daļu), kas balstās uz sēdekļa. Papildus tam tieši pretim sēdeklim popetē ir piemontēts spiedes stienis un mīkstas atsperes piespiedu pilota cilindrs. Pilota spiediens no pilota atveres iedarbojas uz cilindru. Cilindra atsperes dobumam ir izvades atvere.
Pilota vadītais atpakaļgaitas vārsts ļauj brīvi plūsmu no ieejas uz izeju tāpat kā parastais atpakaļgaitas vārsts. Plūsma, kas cenšas iekļūt no izejas, piespiež popeti pie sēdekļa, aizverot caurumu. Kad uz pilota cilindru iedarbojas pietiekams pilota spiediens, cilindrs pārvietojas un spiež uz atpakaļgaitas popetes, pacelot to no sēdekļa. Kamēr spēks, kas iedarbojas uz pilota cilindru, ir pietiekami liels, plūsma var notikt no izejas uz ieeju.
8.3. attēls — Vadības spiediena darbināmā vārsta atpakaļgaitas aizsargvārsta. Bez vadības spiediena tā darbojas kā parasta atpakaļgaitas aizsargvārsta (brīva plūsma tikai vienā virzienā). Kad tiek pielikts vadības spiediens, ir atļauta arī pretējā virziena plūsma — kas ļauj atbrīvot slodzi.
Izmantojot vienu vadības spiediena darbināmu atpakaļgaitas aizsargvārstu, lai nobloķētu plūsmu no cilindra B portam, slodze paliek uzkarināta, kamēr cilindra blīvējumi ir efektīvi un nav noplūdes cauruļvados, cilindrā vai atpakaļgaitas aizsargvārstā. Lai nolaistu slodzi, pietiek ar to, ka vadības spiedenu no līnijas A pievada vadības pistoniem.
Vadības spiediens vadības spiediena darbināmajam atpakaļgaitas aizsargvārstam tiek ņemts no hidrauliskā cilindra darba līnijas — kamēr spiediens līnijā A ir pietiekami augsts, atpakaļgaitas aizsargvārsts paliek vaļā. Kad slodze tiek pacelta, eļļa viegli izplūst caur atpakaļgaitas aizsargvārstu, jo tas ir brīvās plūsmas virziens.
Dažos gadījumos slodzes, kas piestiprinātas cilindra virzuļa stieņam, jābloķē nekustīgā stāvoklī. Lai to panāktu, katrā cilindra darba līnijā var uzstādīt vadības vārstu ar atpakaļgaitas vārstu — šie vadības vārsti ar atpakaļgaitas vārstu noslēdz plūsmu no cilindra ārpuses. Kamēr cilindra blīves paliek efektīvas un nav nekādas noplūdes, slodzi var noturēt fiksētā pozīcijā.
Absolūtai slodzes bloķēšanai jāizmanto īpašs bloķēšanas cilindrs ar mehānisku bloķēšanas ierīci. Mehāniskā bloķēšana ir drošākā metode slodzes noturēšanai.
Akumulators uzkrāj hidraulisko spiedienu. Šis hidrauliskais spiediens ir potenciālā enerģija, kuru var pārvērst darba enerģijā (plūsma un spiediens).
Akumulatorus var sadalīt gravitācijas slodzes, svira slodzes un šķidruma/gāzes tipa akumulatoros. Tie atšķiras pēc tā, kā akumulators uztur darba spēku uz uzkrātā eļļas tilpuma.
Gravitācijas slodzes akumulators izmanto smagas masas svaru, kas darbojas uz cilindra vai tīkla, lai uzturētu darba spēku uz uzkrātās eļļas. Smagums var būt izgatavots no jebkura smaga materiāla — dzelzs, betona vai pat ūdens. Gravitācijas slodzes akumulatori parasti ir ļoti lieli, dažreiz vienlaikus uzglabājot simtiem galonu. Tie apkalpo vairākas hidrauliskās sistēmas vienlaikus un tiek izmantoti valcētavās un centrālajās hidrauliskajās sistēmās.
Vēlamā gravitācijas slodzes akumulatora īpašība ir tā, ka tas uzglabā eļļu salīdzinoši nemainīgā spiedienā — neatkarīgi no tā, vai konteiners ir pilns vai gandrīz tukšs, uzkrātais spiediens praktiski nemainās. Tas ir tāpēc, ka uz eļļu darbojošais spēks ir gravitācija (smagums), kas ir nemainīgs — neatkarīgi no tā, cik daudz eļļas akumulatorā ir, pieliktais spēks paliek vienāds.
Nevēlamā gravitācijas slodzes akumulatoru īpašība ir trieciens. Kad gravitācijas slodzes akumulators pēkšņi apstājas straujas plūsmas izvades laikā, smagās svaru inerce rada ievērojamus spiediena uzliesmojumus sistēmā. Tas var izraisīt cauruļu un savienojumu noplūdes, kā arī metāla izsīkumu, kas noved pie komponentu agrīnas bojāšanās.
Attēls 8-6. Gravitācijas slodzes akumulators. Pastāvīgais svars rada pastāvīgu spiedienu neatkarīgi no eļļas tilpuma. Tiek izmantots lielos rūpnieciskos sistēmās, piemēram, tērauda rūpnīcu hidraulikā.
Sprīgļa darbināts akumulators izmanto sprīgli, kas darbojas uz pistona, lai uzturētu spēku uz uzglabātās eļļas. Sprīgļa darbinātie akumulatori parasti ir mazāki nekā gravitācijas tipa akumulatori un var uzglabāt dažus galonus. Tie parasti kalpo vienai hidrauliskajai sistēmai un parasti darbojas zemā spiedienā. Kad spiediena eļļa iekļūst sprīgļa darbinātajā akumulatorā, uzglabātās eļļas spiediens tiek noteikts pēc tā, cik lielā mērā ir saspiests sprīglis. Kad pistons pārvietojas uz augšu un saspiež sprīgli par 10 collām (25,4 cm), uzglabātais spiediens ir augstāks nekā tad, kad sprīglis ir saspiests par 4 collām (10,2 cm).
Lai novērstu noplūdušā eļļas uzkrāšanos svira dobumā, svira dobumam ir noplūdes atveres, caur kuru noplūde var izvadīt. Sviru darbināmi akumulatori nevajadzētu izvadīt ārēji uz rezervuāra, jo tas izraisītu eļļas putošanu. Neatkarīgi no tā, vai noplūdes caurules gals atrodas virs vai zem rezervuāra šķidruma līmeņa, akumulators ekspluatācijas laikā vienmēr radīs putas — kad akumulators ātri izvada plūsmu, eļļa virs pistona nevar sekot līdzi pistona kustībai, radot daļēju vakuumu svira dobumā un izraisot gaisa izdalīšanos no eļļas. Kad akumulators uzlādējas atkārtoti, pistons pārvietojas uz augšu, spiežot gaisu saturošo eļļu atpakaļ uz rezervuāru. Gaisa burbuļi rezervuārā nav vēlamas, tāpēc sviru darbināmi akumulatori parasti neizvada ārēji.
Ja sviru darbināmam akumulatoram ir ārēja noplūdes atvere svira dobumā, tad, ja pistona blīvējums nodilst, nepieciešama nekavējoties veikt atbilstošus pasākumus. Ja remonts netiek veikts savlaicīgi, var būt nepieciešams veikt tīrīšanas darbus.
8.7. attēls — Springspiegla akumulatora shēma. Sprieguma spēks — un tādējādi arī uzkrātā spiediena vērtība — palielinās, kad pistons pārvietojas uz augšu. Izmanto mazos, zemspiediena sistēmās.
Šķidruma/gāzes akumulators ir visbiežāk izmantotais tips rūpnieciskajās hidrauliskajās sistēmās. Tas izmanto kompresētu gāzi, lai uzturētu darba spēku uzglabātajam eļļas tilpumam.
DROŠĪBA: Rūpnieciskajās sistēmās, kur izmanto šķidruma/gāzes akumulatorus, vienmēr jāizmanto sausa slāpekļa gāze. Nedrīkst izmantot kompresētu gaisu, jo gāzes/eļļas tvaiku maisījumi ir sprādzienbīstami.
Šķidruma/gāzes akumulatori atkarībā no ierīces, kas izolē gāzi no eļļas, tiek sadalīti trīs tipos: pistona tipa, membrānas tipa un balona tipa.
Pistona tipa akumulators sastāv no korpusa un pārvietojamas pistona ar elastīgiem blīvējuma gredzeniem. Pistona augšējā telpa ir piepildīta ar kompresētu gāzi. Kad eļļa tiek iepildīta korpusā, gāze tiek kompresēta. Kad eļļa tiek izvadīta no akumulatora, gāzes spiediens samazinās. Kad visa eļļa ir izvadīta, pistons sasniedz savas gaitas beigas un aizver izvades atveri, saglabājot gāzi akumulatorā.
Divdals akumulators ir sfēra, kas veidota, divus metāla puslodes savienojot ar skrūvēm. Iekšējā telpa ir sadalīta ar sintētiskas gumijas membrānu — augšējā kamera ir piepildīta ar gāzi. Kad spiediena eļļa iekļūst otrajā kamerā, gāze tiek kompresēta. Kad visa eļļa ir izvadīta, membrāna aizver izvades atveri un saglabā gāzi akumulatorā; membrāna netiek izspiesta tās biezuma robežās.
Uzpildes rezervuārs ar maisiņu sastāv no metāla korpusa un iekšējā sintētiskā gumijas maisiņa. Maisiņš ir piepildīts ar gāzi. Kad eļļa iekļūst korpusā, maisiņā esošā gāze tiek saspiesta, un eļļa izplūst no korpusa. Kad visa eļļa ir izvadīta, gāzes spiediens cenšas izspiest maisiņu cauri izvades atverei — taču, kad maisiņš saskaras ar izvades vārsta sēdekli, eļļa korpusā automātiski tiek noslēgta.
Attēls 8-8 — Trīs šķidruma/gāzes uzpildes rezervuāru veidi. Visi izmanto kompresētu slāpekli hidrauliskās enerģijas uzkrāšanai. Pistona tips (augšā), membrānas tips (vidū) un maisiņa tips (apakšā) atšķiras pēc tā, kā gāze un eļļa ir atdalītas.
Uzpildes rezervuāri var veikt vairākas funkcijas hidrauliskajās sistēmās: plūsmas nodrošināšana, spiediena uzturēšana un triecienu absorbēšana.
Akumulatora izmantošana ir viena no tā lietojuma iespējām. Uzlādēts akumulators ir hidrauliskā potenciālās enerģijas avots. Kad sistēmai nepieciešams lielāks plūsmas daudzums, nekā to var nodrošināt sūknis, akumulatorā uzkrātā enerģija var tikt izmantota, lai radītu sistēmas plūsmu. Piemēram, ja mašīna ir konstruēta tā, ka patiesais darba laiks ir ļoti īss tās darbības ciklā, mazas izplūdes sūknis var līdz noteiktam brīdim uzlādēt akumulatoru. Kad mašīna darbojas, vadošā vārsta pozīcija pārslēdzas uz darba pozīciju, un akumulators uzreiz piegādā spiediena eļļu izpildmehānismam, kā tas nepieciešams. Šī metode, kā izmantot akumulatoru kopā ar mazu sūkni, uzkrāj galveno jaudu — citiem vārdiem sakot, tā aizvieto liela plūsmas/jaudas liela sūkņa/dzinēja īslaicīgu darbību ar maza sūkņa/dzinēja vidējo darbību ilgākā laika periodā.
Akumulatorus var izmantot spiediena uzturēšanai. Kad sūknis/dzinējs nodrošina plūsmu citām sistēmas daļām, akumulators var uzturēt spiedienu vienā no kontūras zariem.
Kad sistēmai ir nepieciešams, lai skavas cilindrs A atgrieztos, skavas cilindram B jāsaglabā spiediens. Kad virziena vārsts A pārslēdzas, spiediens hidrauliskajā sūknī un A cilindra līnijās ātri samazinās, bet B cilindrs tiek uzturēts ar akumulatoru, kurš jau ir uzkrājis pietiekami daudz spiediena eļļas, lai kompensētu noplūdi B cilindra līnijās.
Cita lietojuma gadījumā darba cilindrs tuvumā krāsnij pakļauts augstai apkājējai temperatūrai, kas izraisa eļļas termisko izplešanos. Akumulators absorbē palielināto tilpumu un uztur spiedienu salīdzinoši nemainīgā līmenī. Bez akumulatora spiediena paaugstināšanās līnijās būtu nekontrolējama un varētu izraisīt komponentu korpusa, cauruļu vai savienojumu plīsumu.
Attēls 8-10. Akumulators spiediena uzturēšanai. (Augšā) Uztur spiedienu vienā shēmas zara, kamēr sūknis apkalpo citu. (Apakšā) Absorbē tilpuma izmaiņas, ko izraisa eļļas termiskā izplešanās tuvumā siltuma avotiem.
Šķidruma/gāzes akumulatorus var izmantot arī sistēmas triecienu absorbēšanai. Trieciens hidrauliskajā sistēmā var rasties no slodzes inercijas, kas pieslēgta cilindram vai dzinējam, vai arī no pēkšņas plūsmas pārtraukšanas vai ātras virziena vārsta pārslēgšanas, kas rada triecienu šķidruma inercijas dēļ. Akumulators ķēdē var absorbēt daļu no trieciena un novērst tā izplatīšanos pa visu sistēmu.
Ārējas mehāniskās spēki arī var radīt hidraulisko triecienu. Slodze, kas pieslēgta hidrauliskajam cilindram ar atsituma tendenci, stumj pistoni atpakaļ, radot hidraulisko triecienu. Ja cilindra līnijā ir akumulators, kurš pareizi uzpildīts, tas palīdz samazināt trieciena ietekmi. Ja akumulators nav pareizi uzpildīts, tas var izraisīt arī pārspiedienu.
Tā kā šķidruma/gāzes akumulatori izmanto saspiestu gāzi, lai uzglabātu eļļas spiedienu, gāzes īpašības ietekmē akumulatora darbības efektivitāti. Kad šķidruma/gāzes akumulators tiek uzlādēts, gāze tiek saspiesta un tās temperatūra paaugstinās. Pastāvīga spiediena apstākļos karstāka gāze aizņem vairāk vietas nekā vēsāka gāze.
Izotermiskais process apraksta akumulatora darbības stāvokli, kad gāzes temperatūra paliek nemainīga. Uzlādējot akumulatoru, izotermiska darbība nozīmē, ka gāze tiek saspiesta pietiekami lēni, lai viss saspišanas laikā radītais siltums pilnībā izkliedētos. Adiabātiskais process apraksta akumulatora darbības stāvokli, kad gāzes temperatūra mainās. Uzlādējot akumulatoru, adiabātisks process nozīmē, ka gāze tiek saspiesta tik ātri, ka viss radītais siltums tiek saglabāts.
Šķidruma/gāzes akumulatoram, kas uzlādēts līdz vienam un tam pašam spiedienam, izotermiskais process uzglabā vairāk eļļas nekā adiabātiskais process.
Skaitliskais piemērs: Pirmkārt, cilindra akumulatoram ir gāzes spiediens 500 psi (34,48 bar) un temperatūra 70°F (21°C). Ja to uzlādē līdz 1000 psi (68,97 bar) adiabātiskā procesā (ātri), temperatūra un spiediens paaugstinās vienlaicīgi. Pie 1000 psi (68,97 bar) eļļas iepildīšana apstājas; temperatūra ir 150°F (65,6°C) un akumulators satur 135 in³ (2215,65 cm³) eļļas. Ja uzlāde notiek izotermiski (lēni), temperatūra visu laiku paliek 70°F (21°C); pie 1000 psi (68,97 bar) eļļas iepildīšana apstājas un akumulators satur 150 in³ (2458,5 cm³) eļļas.
Attēls 8-12. Izotermiska un adiabātiska uzlāde. Lēna (izotermiska) uzlāde pie viena un tā paša gala spiediena saglabā vairāk eļļas nekā ātra (adiabātiska) uzlāde, jo temperatūra paliek zemāka un gāze aizņem mazāku tilpumu.
Eļļas izvadīšanas laikā gāze paplašinās un atdziest. Pastāvīgā spiedienā aukstāka gāze aizņem mazāk vietas nekā siltāka gāze. Praksē akumulatora darbība parasti ir adiabatiska — nevis izotermiska. Turpmākajās sadaļās galvenais uzmanības objekts nav tas, cik daudz eļļas akumulators var uzglabāt, bet gan cik daudz eļļas tas izvada, pirms spiediens nokrīt līdz zemākam līmenim, kas ietekmē akumulatora efektīvo tilpumu un triecienu absorbēšanas veiktspēju.
Kad akumulators pilnībā ir tukšs no eļļas, šķidruma/gāzes akumulatorā iepildītā gāzes spiediens ir priekšuzlādes spiediens. Šis spiediens būtiski ietekmē akumulatora efektīvo tilpumu un triecienu absorbēšanas veiktspēju.
Šķidruma/gāzes akumulatori, ko izmanto sistēmas plūsmas radīšanai vai spiediena uzturēšanai, parasti darbojas starp maksimālo un minimālo darba spiedienu. Kad akumulators ir pilnībā uzpildīts ar eļļu, tas sasniedz maksimālo darba spiedienu. Kad nepieciešams, darba spiediens samazinās, un akumulators izplūda eļļu līdz zemākam minimālajam spiedienam. Eļļas tilpums, ko akumulators izplūda starp maksimālo un minimālo darba spiedienu, ir efektīvais tilpums.
Priekšuzpildes spiediens ietekmē efektīvo tilpumu. Piemērs: sistēmā izmanto 231 in³ (3786 cm³) šķidruma/gāzes akumulatoru, kurā maza sūkņa palīdzībā eļļa tiek uzpildīta līdz sistēmas spiedienam 2000 psi (137,9 bar). Lai nodrošinātu plūsmu, spiedienu ļauj samazināties līdz 1500 psi (103,4 bar). Izvēlētais priekšuzpildes spiediens nosaka, cik daudz eļļas akumulators nodrošina sistēmai.
No veiktspējas tabulas redzams, ka 231 in³ (3786 cm³) liels akumulatora tilpums ar 100 psi (6,89 bar) priekšuzpildi var uzglabāt 210 in³ (3441,9 cm³) eļļas pie izotermiskas uzpildes ar 1000 psi (augšējais robežlielums = izotermiskās vērtības). Pie 1500 psi (103,4 bar) tas uzglabā 202 in³ (3310,8 cm³), nodrošinot 8 in³ (131 cm³) starp abām spiediena vērtībām. Šis zemas priekšuzpildes akumulators uzglabā daudz eļļas, bet nodrošina ļoti maz.
Palielinot priekšuzpildi līdz 1000 psi (68,96 bar), akumulators uzglabā 93 in³ (1524,3 cm³) pie 2000 psi (137,9 bar) un 59,5 in³ (975 cm³) pie 1500 psi (103,4 bar), nodrošinot 33,5 in³ (594,1 cm³). Augstāka priekšuzpilde uzglabā mazāk eļļas, bet nodrošina daudz vairāk. Ar 1400 psi (96,6 bar) priekšuzpildi uzglabātā eļļa ir minimāla, bet nodrošinātā eļļa — maksimāla.
Attēls 8-13 — Akumulatora veiktspējas tabula (231 in³ tilpums). Augstāka priekšuzpildes spiediena vērtība nodrošina vairāk eļļas katrā ciklā starp dotajām spiediena robežām, taču kopējais uzglabātais eļļas daudzums ir mazāks. Priekšuzpildi izvēlieties, pamatojoties uz nepieciešamo efektīvo tilpumu, nevis uz kopējo kapacitāti.
Akumulatora efektīvo tilpuma izvadi vajadzētu regulēt ar plūsmu. Spiediena uzturēšanai regulētā plūsma ir noteikta pēc noplūdes, ko nepieciešams kompensēt. Akumulatoriem, kas tiek izmantoti spiediena eļļas piegādei, kad lejupstrāvas virziena vārsts maina stāvokli, efektīvā tilpuma izvade notiek pārāk ātri. Tāpēc šādi akumulatori bieži ir aprīkoti ar plūsmas regulēšanas vārstiem un apveda drošības vārstiem uz to ieejas/izejas portiem.
Ja šķidruma/gāzes akumulators tiek izmantots kā triecienu slāpētājs, tā priekšuzpilde parasti tiek iestatīta nedaudz augstāk par maksimālo darba spiedienu shēmā (iestatīta aptuveni par 100 psi / 6,896 bar augstāk par maksimālo spiedienu, ko nosaka drošības vārsta iestatījums). Ja maksimālais darba spiediens tiek noteikts ar drošības vārstu, priekšuzpilde var tikt iestatīta aptuveni par 100 psi augstāk par drošības vārsta iestatījumu.
Šķidruma/gāzes akumulatora priekšuzpildes spiediens ietekmē tā triecienu absorbēšanas spēju. Hidrauliskajā sistēmā trieciens rodas, kad ārējas mehāniskās spēkas iedarbojas uz cilindru vai motoru, izraisot strauju spiediena paaugstināšanos, vai arī šķidruma inercijas dēļ, kad hidrauliskais vārsts pēkšņi aizveras.
Akumulators var absorbēt to triecienspiediena šķidruma daļu, kuru tas spēj saspiest un pārvadīt. Līnija ar akumulatoru kļūst saspiežama virs noteikta spiediena. Ja akumulatora priekšuzpilde ir pārāk zema, tas jau pirms trieciena ierašanās satur dažus šķidruma tilpumus, tāpēc tas var absorbēt tikai 4 in³ (65,6 cm³). Ja priekšuzpilde ir 2500 psi (172,4 bar) — pārāk augsta — spiediens paaugstinās gandrīz līdz 2800 psi (193 bar), pirms tiek absorbēti 4 in³. Triecienu amortizatoriem priekšuzpildes spiediens ir ārkārtīgi svarīgs.
Šķidruma/gāzes akumulatoru vienreiz uzpilda ar gāzi līdz atbilstošajam priekšuzpildes spiedienam. Tas nozīmē, ka to pašu priekšuzpildi nevar uzturēt bezgalīgi ilgi. Kad akumulators darbojas, kompresijas gāze izplūst caur gāzes vārstu — iespējams, tādēļ, ka gāzes vārsts ir bojāts vai slikti noslēgts vai arī taisnleņķa vārsta kodola ievietojums vārsta sēdekļā ir problēmās. Gāzes spiediens arī pakāpeniski samazinās eļļas izvades laikā šķidruma maisītāja un membrānas akumulatoros — parasti tas notiek katastrofāli, izraisot sintētiskā gumijas membrānas materiāla pārraušanos. Pistonu akumulatoriem izvades procesā uzpildītā gāze var izplūst gar nodilušiem blīvējumiem no pistona zonas. Pakāpeniska priekšuzpildes zudums var norādīt uz pistonu tipa akumulatoru, kuram ir dažāda pakāpe nodiluma.
Pareizais priekšuzpildes spiediens ir kritiski svarīgs šķidruma/gāzes akumulatora darbībai, tāpēc to regulāri jāpārbauda. Priekšuzpildes spiediena pārbaudei nepieciešams uzpildes ierīce ar spiediena mērītāju. Ierīce galvenokārt sastāv no uzpildes uzgaļa, noplūdes vārsta un spiediena mērītāja.
Pārbaudes procedūra: iztukšot visu eļļu no akumulatora, noņemt aizsargkāposni (parasti gāzes vārsta augšpusē). Ar uzgaļa rokturi pilnībā izvilktu pārbaudīt, vai noplūdes vārsts ir aizvērts. Savienot uzpildes uzgali ar akumulatora gāzes vārstu, pievienot uzgaļa spārnu uzgali, nodrošināt uzticamu savienojumu ar gāzes vārstu. Ievīt uzgaļa skrūvi, lai pilnībā nospiestu akumulatora gāzes vārsta kodolu; nolasīt spiediena mērītāja rādījumu — tas ir akumulatora priekšuzpildes spiediens.
Ja priekšuzpilde ir pareiza, pagrieziet urbdurkļa rokturi ārā, lai aizvērtu akumulatora gāzes vārstu, atveriet noplūdes vārstu, lai samazinātu uzlādes ierīces spiedienu, atlauziet urbdurkļa spārnu uzgali, noņemiet ierīci no akumulatora un atkal uzstādiet gāzes vārsta aizsargapkārti.
Ja priekšuzpilde ir pārāk augsta, atveriet izplūdes vārstu, lai noņemtu lieko spiedienu. Ja priekšuzpildi nepieciešams palielināt, vispirms velciet atpakaļ uzgriežņa rokturi, lai aizvērtu akumulatora gāzes vārstu, atveriet izplūdes vārstu, lai samazinātu uzpildes ierīces spiedienu, pēc tam aizveriet izplūdes vārstu, pievienojiet uzpildes ierīci slāpekļa balonam. Pagrieziet uzgriežņa rokturi iekšā, lai pilnībā nospiestu akumulatora gāzes vārsta kodolu, atveriet slāpekļa balona vārstu, lai gāze lēnām iekļūtu akumulatorā. Kad manometrs rāda vēlamo spiedienu, aizveriet gāzes vārstu. Kad manometrs rāda pareizo priekšuzpildi, aizveriet slāpekļa balona vārstu, velciet atpakaļ uzgriežņa rokturi, lai aizvērtu akumulatora gāzes vārstu, atveriet izplūdes vārstu, pēc tam atvienojiet elastīgo uzpildes cauruli un uzpildes ierīci.
Attēls 8-15: Akumulatora priekšuzpildes pārbaude un iestatīšana. (Augšā) Nodilušas pistona blīves izraisa pakāpenisku priekšuzpildes zudumu. (Apakšā) Standarta slāpekļa uzpildes komplekts — vienmēr izmantojiet sausu slāpekli, nekad saspiestu gaisu.
Tipiskā hidrauliskā ķēdē ar akumulatoru, kad akumulators ir pilnībā uzlādēts un sistēmas neviena daļa nedarbojas, sūkņa/motora plūsmai jātiek novirzītai atpakaļ uz rezervuāru iespējami zemākā spiedienā. Attēlotajā ķēdē slodzes noņemšanai tiek izmantota iztukšošanas vārsta. Kad akumulators uzlādējas līdz iztukšošanas vārsta iestatītajam spiedienam, vārsts atveras un novirza sūkņa plūsmu uz rezervuāru.
Parasti šāda veida slodzes noņemšana var ilgt tikai dažas sekundes, jo vienmēr pastāv neliela noplūde pārbaudes vārsta caurules beigās. Akumulatoram jākompensē šī noplūde — spiediens pakāpeniski samazinās — iztukšošanas vārsts pakāpeniski aizveras, un atvērums uz rezervuāru kļūst arvien mazāks un mazāks, līdz akumulatora spiediens nokrīt zem vārsta atvēršanas spiediena. Kad vārsts aizveras, sūknim/motoram jāattīsta lielāka jauda, lai atkal uzlādētu akumulatoru līdz iztukšošanas vārsta iestatītajam spiedienam.
Lai nodrošinātu, ka sūknis/motors ir pilnībā atslodzīts pirms akumulatora uzlādes, var izmantot spiediena slēdzi. Shēmā spiediena slēdzis mēra akumulatora spiedienu un nosūta elektrisko pārslēgšanas signālu noteiktā spiediena punktā. Elektriskais signāls nonāk normāli aizvērtā divceļu solenoīdventilā — šis solenoīdventils var vadīt pilotdarbināmu drošības vārstu, lai atslodzītu sistēmu. Kad akumulators uzlādējas līdz spiediena slēža iestatītajam spiedienam, relejs nosūta signālu solenoīdventilam, lai atslodzītu drošības vārstu un novirzītu sūkņa/motora plūsmu caur drošības vārstu uz rezervuāru.
Attēls 8-16 Akumulatora atslodzes shēmas. (Augšā) Vienkāršs iztukšošanas vārsts — atslodzī sistēmu uz tvertnes, kad akumulatorā tiek sasniegts iestatītais spiediens, taču tendēcija ciklēties. (Apakšā) Spiediena slēdzis ar pilotdrošības vārstu — nodrošina pilnīgu atslodzi un precīzu spiediena joslas regulēšanu.
Pēc akumulatora uzlādes diferenciālspiediena atslēgšanas vārsts var aizvietot spiediena releju un elektromagnētisko vārstu, lai atbrīvotu drošības vārstu un atslēgtu sūkni\/dzinēju. Diferenciālspiediena atslēgšanas vārsts ir hidrauliskais vārsts, kas speciāli izstrādāts akumulatora lietojumiem. Kā norāda tā nosaukums, šis vārsts izmanto spiediena starpību, lai atslēgtu sūkni\/dzinēju.
Diferenciālspiediena atslēgšanas vārsts ir montēts no vadītā drošības vārsta, pretvārsta un diferenciālpistona vienā vārsta korpusā. Vārsta korpusam ir trīs pievienojumi: spiediena pievienojums, atgriešanas pievienojums un akumulatora pievienojums.
Diferenciālspiediena atvienošanas vārsta iekšpusē drošības vārsts un vadības vārsts ar pilotdarbību darbojas normāli. Sūkņa izvadei pievadītais eļļas plūsmas daudzums var uzpildīt akumulatoru caur drošības vārstu. Diferenciālpistons atrodas pretī pilotdrošības vārsta tēvelim un brīvi pārvietojas savā dobumā. Pistona abas galas ir pakļautas vienādam spiediena laukumam. Kad akumulators tiek uzpildīts, spiediens pistona abās pusēs ir gandrīz vienāds (neņemot vērā spiediena kritumu caur drošības vārstu), tāpēc pistons nepārvietojas. Kad spiediens uz pilotvārsta tēveli kļūst pietiekami liels, pilottēvelis tiek nobīdīts no sava sēdekļa — kā jau zināms, šī pilottēveļa kustība var ierobežot spiedienu galvenā vārsta svira telpā. Tā kā galvenā vārsta svira telpa un diferenciālpistona viena gals ir spiediena ierobežoti, pistons pārvietojas uz pilotvārsta tēveli, pilnībā nobīdot pilottēveli no tā sēdekļa, efektīvi atbrīvojot kontroles spiedienu no galvenā tēveļa svira telpas, atvienojot drošības vārstu un atvienojot sūkni\/motoru. Vienlaikus aizveras drošības vārsts, lai akumulatora eļļa nevarētu izplūst caur drošības vārstu.
Diferenciālās pistona platība, kas ir pakļauta spiedienam, ir par 15 % lielāka nekā vadības vārvaļņa platība. Tā kā spēks = spiediens × platība, spēks, kas tur vadības vārvaļņu atvērtu tā sēdekļa attālumā, ir par 15 % lielāks nekā spēks, kas paceļ vadības vārvaļņu. Tas nozīmē, ka svira jāpārvar ar spēku, kas ir par 15 % lielāks un ko nodrošina kāds cits avots — vai arī sistēmas spiedienam jāsamazinās par 15 %, pirms vadības vārvaļņs var atgriezties sēdekļa vietā.
Tas nodrošina, ka diferenciālspiediena izlādes vārsts uztur sūkni\/motoru izlādētā stāvoklī pēc akumulatora uzlādes līdz spiediens samazinās par noteiktu procentuālo daļu — parasti aptuveni par 15 % no vadības vārsta iestatījuma. Piemēram, ja vadības vārsts ir iestatīts uz 1000 psi (69 bar), izlāde notiek starp 1000 psi (69 bar) un 850 psi (59 bar); ja vadības vārsts ir iestatīts uz 2000 psi (138 bar), izlādes diapazons ir no 2000 psi (138 bar) līdz 1700 psi (117 bar).
Jebkurā lietojumprogrammā, lai hidrauliskais darba enerģijas daudzums veiktu noderīgu darbu, tai jāpārvērš mehāniskajā enerģijā. Hidrauliskie cilindri pārvērš hidraulisko enerģiju lineārā mehāniskā kustībā.
Hidrauliskais cilindrs sastāv no korpusa, mobila pistona ar elastīgiem blīvējuma gredzeniem, kas savienots ar pistona stieni, un diviem galu vākiem. Galu vāki var būt uzgriežami, flanģēti, velkami vai metināti pie korpusa. Rūpnieciskajos hidrauliskajos cilindros parasti izmanto skrūvētus stieņa galu savienojumus. Kad pistona stienis kustas, to sauc par pistona stieņa blīvējuma komplektu vai atdalāmu vadības gredzeni, kas vadīt un atbalstīt pistona stieni.
Tā gala daļa, kurā ir pistona stienis, tiek saukta par "stieņa galu"; otra gala daļa bez stieņa tiek saukta par "aklo galu". Ieejas un izejas caurules atrodas stieņa gala un aklo gala vākos.
Pareizai darbībai hidrauliskā cilindra pistona un pistona stieņa vadības blīvējumam jābūt uzticamiem blīvējumiem. Parasti hidrauliskā cilindra pistoniem izmanto lūpu blīvējumus, čuguna pistona gredzenus vai vienvirziena vai divvirziena blīvējumu vienības. Blīvējumu materiālus un komponentus jāpārbauda, vai tie ir saderīgi ar darba šķidrumu un ekspluatācijas apstākļiem.
Pistona stieņa daudzslāņu blīvējums ir efektīvs pistona stieņa blīvējuma veids, kas sastāv no galvenā blīvējuma ar lūpu formas iekšējo blīvējuma virsmu, tīrītāja, kas darbības laikā nepārtraukti saskaras ar pistona stieņa virsmu un no tās noņem darba eļļu, kā arī no sekundārā putekļu blīvējuma, kas savāc galvenā blīvējuma atstāto paliekamo eļļu un, kad pistona stienis ietiek iekšā, notīra no tā iespējamus svešķermeņus.
Kā aprakstīts iepriekš, eļļa, kas uzkrājas dobumā starp galveno blīvi un putekļu blīvi, var atgriezties cilindra dobumā atgriezeniskā gaitā — tas ir normāli. Tomēr, ja cilindra gaita ir īpaši gara (10 pēdas / 3,05 m vai garāka), eļļas daudzums, kas uzkrājies blīvējuma dobumā, var būt pietiekams, lai pārsniegtu stūmņa vārpsta blīves izturību. Šajā situācijā un tad, kad blīvējuma dobumā ir lieka eļļa, stūmņa vārpsta blīves dobumam jābūt ārējam noplūdes savienojumam.
Attēls 8-18. Cilindra konstrukcijas detaļas. Stūmņa galā esošajā vākā atrodas stūmņa vārpsta blīves komplekts. Garas gaitas cilindriem tiek pievienots noplūdes caurums, lai novērstu eļļas pārslodzes ietekmi uz blīvi.
Kad hidrauliskā enerģija pārvieto cilindra stūmni līdz gaitas beigām (cilindra kustības beigām), eļļas inerce veido triecienu — tā saukto «hidraulisko triecienu». Ja šī enerģija ir pietiekami liela, šis trieciens var bojāt hidrauliskos cilindrus.
Lai aizsargātu hidrauliskos cilindrus no pārmērīga trieciena, var uzstādīt amortizācijas ierīces. Amortizācijas ierīces var samazināt cilindra pistona kustības ātrumu tuvu gaitas beigām. Amortizācijas ierīces var uzstādīt vai nu vienā, vai abās hidrauliskā cilindra galās.
Amortizācijas ierīce sastāv no plūsmas regulējošā adatas vārsta un amortizācijas āķa, kas uzstādīts pistona aklo galu, kā arī no amortizācijas vāka, kas novietots uz pistona stieņa. Šīs ierīces darbojas kā aizbāžņi katrā galā.
Kad hidrauliskā cilindra tīfliņš tuvojas gaitas beigām, amortizācijas iegriezums vai amortizācijas vāks bloķē parasto eļļas izvadu. Tas piespiedu kārtā liek eļļai plūst tikai caur adatas vārstu. Daļa spiediena eļļas, kas atbilst drošības vārsta iestatījumam, izplūst caur adatas vārstu. Atlikusī plūsma caur adatas vārstu nosaka cilindra palēnināšanas ātrumu. Adatas vārsta regulēšana nosaka tīfliņa palēnināšanas ātrumu. Atgriezeniskajā gaitā plūsma iekļūst cilindrā caur vienu vārstu (nav attēlots), lai apietu adatas vārstu, tādēļ atgriezeniskā ātruma lielums netiek ietekmēts.
Dažreiz hidrauliskā cilindra gaitas garumam jābūt ierobežotam ar ārēju vadību. Ievietojot stieņa korpusā ievitamu un izvītamu apturēšanas skrūvi, gaitu var iepriekš ieregulēt. Jebkuru gaitas regulētāju tipu jāpārbauda attiecībā uz prasībām, kas saistītas ar apturēšanas spēku, sadursmi, triecienu un izmēru ietekmi.
8.19. attēls — Cilindru amortizatori, gaitas regulētāji, montāžas veidi un slodzes veidi. Amortizatori aizsargā cilindru gaitas beigās; montāžas veids nosaka, cik labi cilindrs var izturēt savu slodzi.
Hidrauliskiem cilindriem ir daudz montāžas veidu, tostarp: flanči, balststieņi, sānu uzmontējamie stiprinājumi, centrālās vītnes, divu uzmontējamo gredzenu sistēma, savienojošie stieņi un metinātie stiprinājumi. Centrālās uzmontējamās vai metinātās montāžas ir ļoti laba konstrukcija, jo tās nodrošina minimālu cilindra darbības novirzi.
Hidrauliskie cilindri spēj pārvērst hidraulisko enerģiju taisnlīnijas vai lineāras mehāniskās kustības formā. Tomēr, ņemot vērā mehānisko saites izvēli, cilindri var nodrošināt arī dažādus citus mehāniskās kustības veidus.
Hidrauliskie cilindri var pārvietot dažādus slodzes veidus daudzos pielietojumos. Vispārīgi runājot, slodzes, ko pabaida pistona stienis, sauc par spiedes slodzēm; slodzes, ko velk pistona stienis, sauc par vilkšanas slodzēm.
Apturēšanas caurule ir cietā metāla apvalks, kas uzmontēts uz stūmņa. Kad garās gaitas cilindra stūmnis ir pilnībā izvilkts, apturēšanas caurule atdala stūmni no vadības apvalka ar noteiktu attālumu. Stūmņa vadības apvalks ir gultnis, kas balsta stūmni cilindra darbības laikā. Tas ir konstruēts, lai izturētu noteiktu slodzi. Stūmņa vadības apvalks — papildus tam, ka tas ir vārpsta — ir arī stūmņa slodzes punkts. Garās gaitas cilindriem, kas savienoti ar slodzi, stūmnis bez stingras vadības, kad tas ir pilnībā izvilkts, tendēs nolakties vai var rasties liekšanās pie vadības apvalka, radot sānu slodzi, kas bojā stūmņa vadības apvalku.
Apturēšanas caurules funkcija ir atdalīt stūmni no vadības apvalka ar noteiktu attālumu, kad stūmnis ir pilnībā izvilkts, samazinot slodzi uz stūmņa vadības apvalku.
Hidrauliskie cilindri ir dažādu tipu. Zemāk ir daži bieži lietoti cilindru tipi; tie parādīsies arī vēlākajās nodarbībās noteiktos pielietojuma ciklos.
8.20. attēls — Hidrauliskā cilindra tipi. Katrs tips ir piemērots konkrētai lietojumprogrammai: teleskopiskais — ilgam gaitam ierobežītā telpā, tandem — lielai spēkai ierobežotā cilindra cauruma diametrā, divu stieņu — vienādai spēkai/ātrumam abos virzienos.
Rūpnieciskajā hidraulikā visbiežāk lietotais tips ir divvirziena viena stieņa cilindrs. Šim tipam galvenie uzmanības objekti ir pieļaujamais gpm un psi, kā arī pārveidotā mehāniskā spēka vērtība un pistona stieņa kustība.
Pistona laukumu un efektīvo pistona laukumu parasti apspriež divvirziena viena stieņa cilindru kontekstā. Liels pistona laukums ir pilnais pistona šķērsgriezuma laukums, kas pakļauts spiedienam cilindra aizmugures daļā (bez stieņa puse). Efektīvais mazais laukums (gredzenveida laukums) ir tas pistona laukums, kas pakļauts spiedienam stieņa pusē, jo pistona stienis aizņem daļu no pistona laukuma. Tāpēc efektīvais mazais laukums parasti ir mazāks nekā lielais laukums.
Hidrauliskā cilindra pistona stieņa izvirzīšanas ātrumu nosaka šķidruma piepildīšanas ātrums cilindra aklo galu.
Stieņa ātrums (ft/min) = Plūsmas ātrums (gpm) × 19,25 / Pistona laukums (in²)
*Stieņa ātrums (m/s) = Plūsmas ātrums (Lpm) × 0,167 / Pistona laukums (cm²)
* Ja aprēķinot m/s un rezultāts ir mazāks par 0,1 m/s, rezultātu izsakiet mm/s.
Piemērs: cilindram ar pistona laukumu 10 in² (64,5 cm²) tiek pievadīta plūsma 5 gpm (18,95 lpm). Stieņa ātrums = (5 × 19,25) / 10 = 9,63 ft/min (49 mm/s). Dubultojot plūsmu (10 gpm / 37,9 lpm), stieņa ātrums divkāršojas līdz 19,25 ft/min (97,33 mm/s).
Pistona stieņa ievilktājā plūsma iekļūst stieņa galā. Pie vienāda ieejas plūsmas ātruma ievilktājs ātrums ir lielāks nekā izvirzīšanas ātrums — formulā izmantojiet mazāko (gredzenveida) pistona laukumu.
Piemērs: 10 gpm (38 l/min) plūsma iekļūst cilindra stieņa galā, kura lielākā platība ir 10 in² (65 cm²) un mazākā platība — 8 in² (52 cm²). Atgriešanās ātrums = (10 × 19,25) / 8 = 24,06 ft/min (0,12 m/s).
Stieņa ātrums (ft/min) = Plūsmas ātrums (gpm) × 19,25 / Mazā platība (in²)
Stieņa ātrums (m/s) = Plūsmas ātrums (L/min) × 0,167 / Mazā platība (cm²)
Ar to pašu ieejas plūsmas ātrumu divvirziena viena stieņa cilindrs atgriežas ātrāk, nekā izplešas.
Atgriešanās laikā plūsma iekļūst stieņa galā un izplūst aklajā galā. Izplūdes plūsma ir lielāka par ieejas plūsmu — to var aprēķināt, izmantojot to pašu formulu kā gpm (l/min), bet izmantojot lielo pistona platību. Piemērs: 10 gpm iekļūst stieņa galā ar ātrumu 24,06 ft/min: izplūde = (24,06 × 10) / 19,25 = 12,5 gpm (46 L/min).
Kā parādīts, hidrauliskā cilindra radītā spēka lielums ir atkarīgs no hidrauliskā spiediena, kas iedarbojas uz cilindra virzuli.
Tandēma cilindrs sastāv no diviem vai vairākiem cilindriem, kas savienoti virknes kārtībā. Virzulstieņi ir savienoti kopā, veidojot vienu kopēju virzulstieni. Starp cilindriem esošās virzulstieņa blīves ļauj katram cilindram darboties kā divvirziena cilindram. Kad cilindra izmēri ir ierobežoti ar pieejamo vietu un mašīnas izmēriem, tomēr sūkņa/dzinēja radītais spiediens ir salīdzinoši zems, var tikt iegūts tas pats mehāniskais izvades spēks.
Piemērs: lielākās mašīnas uzstādīšana ļauj 10 in² (64,5 cm²) pistona laukumu. Maksimālais spiediens, ko nepieciešams pārvarēt slodzes pretestībai, ir tikai 500 psi (34,48 bar). Pievienojot 500 psi (34,48 bar) spiedienu 8 in² (51,6 cm²) efektīvā laukuma pusē ar pretspiedienu, rodas 781 psi (53,86 bar) spēks. Divu cilindru tandemshēmā, kur katram cilindram ir 500 psi (34,48 bar) spiediens un 10 in² laukums un 8 in² efektīvais laukums, kopējais izvads ir daudz lielāks.
GALVENĀS FORMULAS — 8. NODAĻA
|
Formūla |
Vienādojums |
Piezīmes |
|
Stieņa izvirzīšanas ātrums |
v = Q × 19,25 / A_large |
Q — gpm, A — in², v — ft/min |
|
Stieņa ievilktās kustības ātrums |
v = Q × 19,25 / A_small |
Izmanto gredzenveida (mazo) laukumu |
|
Stieņa ātrums (SI) |
v = Q × 0,167 / A |
Q — l/min, A — cm², v — m/s |
|
Aizmugures beigu izplūde |
Q_out = v × A_large / 19,25 |
Izplūdes atveru ir vairāk nekā ieejas atveru skaits cilindra sarukšanas laikā |
|
Cilindra spēks |
F = P × A |
F — lbs, P — psi, A — in² |
Laipni lūdzam uz HOVOO, kinēšu slēdziņu ražotāju. PU, gumijas un PTFE slēdziņu ražošana. Slēdziņi ietver O-slēdziņus, cilindra slēdziņus, stieņa slēdziņus, Pelēkā slēdziņu un gāzes slēdziņus.
EN
AR
CS
DA
NL
FI
FR
DE
EL
IT
JA
KO
NO
PL
PT
RO
RU
ES
SV
TL
IW
ID
LV
SR
SK
VI
HU
MT
TH
TR
FA
MS
GA
CY
IS
KA
UR
LA
TA
MY
