2
WYŻSZA SZKOŁA OFICERSKA WOJSK LĄDOWYCH
im. gen. Tadeusza KOŚCIUSZKI
ZATWIERDZAM
KIEROWNIK CYKLU TECHNICZNEGO
………..………………
/stopień imię i nazwisko/
data ………..………….
PLAN - KONSPEKT
do przeprowadzenia zajęć z przedmiotu: szkolenie specjalistyczne
z grupą kursu specjalistycznego
specjalność: Obsługa spycharki gąsienicowej szybkobieżnej.
TEMAT: 2.1. PODSTAWOWE WIADOMOŚCI O NAPĘDACH I INSTALACJACH HYDRAULICZNYCH.
OPRACOWAŁ
……...………………....
/stopień imię nazwisko/
WROCŁAW
2007
TEMAT: 2.1. PODSTAWOWE WIADOMOŚCI O NAPĘDACH I INSTALACJACH HYDRAULICZNYCH
CELE: Nauczyć – właściwości cieczy hydraulicznych;
ogólnej budowy instalacji hydraulicznej.
Zapoznać – z zaletami i wadami napędów hydraulicznych;
z rodzajami napędów hydraulicznych;
z wymaganiami stawianymi cieczom hydraulicznym.
ZAGADNIENIA I CZAS:
- Rozpoczęcie zajęć - 10 min.
1. Określenie napędu hydraulicznego - 10 min.
2. Prawo Pascala - 10 min.
3. Ciecze stosowane w napędach hydraulicznych - 20 min.
4. Elementy składowe instalacji hydraulicznej i ich funkcje - 20 min.
5. Przykłady zastosowań hydrauliki w maszynach i urządzeniach - 15 min.
- Zakończenie zajęć - 5 min.
FORMA: Zajęcia teoretyczne.
METODA: Wykład.
CZAS: 2 x 45 min.
MIEJSCE: Sala wykładowa.
LITERATURA:
1. „Napędy i sterowania hydrauliczne” – Jan Lipski WKŁ W – wa 1981r.
2. „Hydraulika siłowa” – Janusz Zatopiński Arkady W – wa 1975r.
POMOCE SZKOLENIOWE: Foliogramy, tablice poglądowe.
ZABEZPIECZENIE MATERIAŁOWO - TECHNICZNE:
1. Przekroje elementów hydrauliki siłowej.
WSKAZÓWKI ORGANIZACYJNO-METODYCZNE:
– zajęcia prowadzę w formie wykładu;
– przy omawianiu elementów hydrauliki posługuję się eksponatami zgromadzonymi na sali wykładowej.
– w trakcie zajęć zadaję pytania w celu podniesienia aktywności myślowej;
– najważniejsze rzeczy nakazuję zanotować do zeszytu;
– zagadnienia prowadzić głównie w oparciu o foliogramy, plansze i przekroje elementów hydrauliki.
PRZEBIEG ZAJĘCIA:
Część wstępna – rozpoczęcie zajęć - 10 min.
- przyjęcie meldunku;
- podanie tematu i celu zajęć;
- podanie zagadnień i literatury;
- sprawdzenie stopnia przygotowania słuchaczy do zajęć.
Część główna - 75 min
Zagadnienie 1. Określenie napędu hydraulicznego - 10 min.
Napędami hydraulicznymi urządzeń nazywa się takie napędy, w którym przekazywanie energii mechanicznej odbywa się za pośrednictwem cieczy.
Wykorzystanie energii mechanicznej do napędu urządzeń znane jest od bardzo dawna. Pierwszymi urządzeniami z napędem hydraulicznym były koła wodne, stosowane między innymi do napędu żarn w młynach. Źródłem energii były wówczas źródła naturalne w postaci strumieni czy też stawów, z przegradzającymi je groblami, gdzie ciśnienie niezbędne do ruchu wody uzyskiwano na skutek różnicy jej poziomów. Następną formą urządzeń napędzanych hydraulicznie były turbiny wodne pracujące z wykorzystaniem również naturalnych źródeł energii. Ze względu na konieczność dostosowania się do istniejących naturalnych źródeł energii napędy te przez bardzo długi okres nie były rozpowszechnione w szerszym zakresie. Spowodowane to było brakiem możliwości wytworzenia w sposób sztuczny odpowiedniego ciśnienia (różnicy ciśnienia). Dopiero pod koniec XIX wieku zaistniały możliwości techniczne do zrealizowania rozwiązań zapewniających uzyskanie odpowiednich źródeł ciśnienia w postaci różnego rodzaju pomp.
Pierwsze zastosowanie napędów hydraulicznych w obrabiarkach, takich jak prasy, walce, itp., wykazały wiele cennych zalet, co przyczyniło się do dużego rozwoju tej gałęzi techniki. Dzisiaj. przy obecnym stanie techniki i wymaganiach stawianym napędom w maszynach i urządzeniach, jednym z czynników świadczącym o nowoczesności tych napędów jest ilość zastosowanej hydrauliki. O niektórych grupach maszyn mówi się wyraźnie, że mogą one być nowoczesne tylko wówczas, jeżeli będą zawierać napędy hydrauliczne.
Zalety napędów hydraulicznych:
- możliwości uzyskania płynnej regulacji w całym zakresie prędkości ruchów roboczych (od prędkości bardzo małych aż do dużych), przy zachowanie stałego momentu lub stałej siły;
- możliwość bardzo szybkiej zmiany kierunku ruchu na przeciwny ( np. w silniku zmiany kierunku obrotów z prawnych na lewe i odwrotnie);
- możliwość uzyskania ruchu obrotowego i prostoliniowego bez stosowania dodatkowych mechanizmów;
- możliwość prostego zabezpieczenia przed przeciążeniem maszyny lub mechanizmów;
- małe gabaryty (wymiary) i bardzo mała masa (waga) w porównaniu z napędami elektrycznymi o takiej samej mocy:
- możliwość przenoszenia bardzo dużych sił przy niewielkich rozmiarach elementów;
- łatwość zdalnego sterowania na skutek możliwości powiązania tego napędu ze sterowaniem elektrycznym lub pneumatycznym;
- łatwa i prosta obsługa nie wymagająca wysokich kwalifikacji operatora.
Wady napędów hydraulicznych:
Napędy hydrauliczne nie są idealne, gdyż oprócz dużej liczby zalet mają także pewne wady. Do zasadniczych wad tych napędów zaliczmy:
- wysoki koszt produkcji spowodowany stosowaniem drogich materiałów i precyzyjnych metod obróbki;
- znaczną głośność układów.
Przeważająca liczba przedstawionych zalet jest przyczyną stosowania w szerokim zakresie napędów w wielu maszynach i urządzeniach. Do grupy maszyn i urządzeń, w których najczęściej występują napędy hydrauliczne, należą: samoloty, obrabiarki, maszyny budowlane, maszyny rolnicze, prasy i maszyny górnicze.
Rodzaje napędów hydraulicznych:
W zależności od sposobu wykorzystania energii cieczy rozróżniania się dwa rodzaje napędów hydraulicznych:
- napędy hydrodynamiczne;
- napędy hydrostatyczne.
Napędami hydrodynamicznymi nazywa się napędy, w których energia jest przenoszona przez rozpędzone cząstki cieczy. W napędach tych w celu wykonania pracy należy rozpędzić cząsteczki cieczy do określonej prędkości, przesłać je przewodami i skierować do odbiornika, którym jest turbina. Rozpędzone cząstki napotykając na swej drodze łopatki turbiny będzie mógł wykonywać ruch. Napędy tego rodzaju umożliwiają uzyskanie tylko ruchu obrotowego o stałej prędkości obrotowej. Nagłe zmiany obciążenia wału mogą zmienić obrotową. Te wady napędów hydrodynamicznych, znaczne rozmiary oraz stałe przełożenie powodują rzadkie ich stosowanie do napędu maszyn.
Napędami hydrostatycznymi nazywamy takie napędy, w których jest wykorzystana energia ciśnienia statycznego cieczy.
Przykład takiego napędu przedstawiono na rys.
Ciśnienie w cieczy, podobnie jak i w gazach, rozchodzi się równomiernie we wszystkich kierunkach i w każdym punkcie naczynia będzie ono w przybliżeniu jednakowe.
Podstawowe zależności w napędach hydraulicznych:
Dla zrozumienia pewnych zjawisk zachodzących w elementach napędów hydraulicznych konieczne jest zapoznanie się z podstawowymi zależnościami w tych napędach.
Ciśnienie
Ciśnieniem nazywa się stosunek siły działającej na ciecz do wielkości powierzchni, na którą ta siła działa. Jest to wielkość decydująca o sile lub momencie wytworzonym przez napęd hydrauliczny.
p =
p – ciśnienie
P – siła
F – powierzchnia
Od chwili wprowadzenia w Polsce (01.01.1967) systemu międzynarodowego SI obowiązuje jednostka ciśnienia.
1 = 1 PA (pascal)
Oprócz tego stosuje się często jednostkę
1 = 1 MPa
Natężeniem przepływu cieczy nazywa się ilość jednostek objętości przepływających w jednostce czasu. Natężenie przepływu występuje przy przepływie cieczy przez zawory, przewody lub inne elementy układów hydraulicznych, z wyjątkiem pomp, silników i siłowników.
W pompach jako elementach „wytwarzających’ przepływ zamiast natężenie przepływu używa się określenia wydajność pompy.
Wydajnością pompy nazywa się ilość jednostek cieczy przetłoczonych w jednostce czasu.
Silniki i siłowniki, będące odbiorcami cieczy, charakteryzuje się tak zwaną chłonnością, tj. zdolnością do pobrania jednostek objętości cieczy w jednostce czasu.
Natężenie przepływu, wydajność lub chłonność oznacza się symbolem Q.
W tradycyjnym układzie jednostek miar do określenia natężenia przepływu, wydajności i chłonności stosowano bądź
, bądź też .W obowiązującym systemie SI jednostką natężenia przepływu jest lub .
Prędkością przepływu nazywa się średnią prędkość, z jaką poruszają się strugi cieczy w przewodach czy kanałach. Prędkość oznacza się symbolem v i jednostką prędkości jest m/s. Przy przepływie cieczy w szczelinach, kanałach czy przewodach występuje opór ten wzrasta w miarę wzrostu prędkości, dlatego więc dla uniknięcia nadmiernych strat ogranicza się prędkość przepływu.
Prędkość cieczy w kanale czy przewodzie jest zależna od natężenia przepływu i wielkości pola powierzchni, przez którą ciecz przepływa. prędkość tę można obliczyć z następującej zależności.
v =
...
szormy