Hydraulický pohon

Z Wikipédie

Tento článok alebo jeho časť si vyžaduje úpravu, aby zodpovedal vyššiemu štandardu kvality.
Pozri aj stránky Ako upravovať stránku a Návody a štýl alebo diskusiu k článku.

Hydraulika alebo hydraulický pohon je systém pohonu založený na tlakovej energii kvapaliny.

Obsah

[úprava] Úvod

Hydraulický pohon je v pomere k veľkosti najsilnejší a najvýkonnejší. Jeden malý valec (cca 1 m) dokáže pohybovať vrátami na vzdúvadle v Gabčíkove.

[úprava] Výhody

  • Vysoká výkonová hustota
  • Obrovská sila
  • Oproti hriadelovým pohonom má tú výhodu, že hadice sú prispôsobivé

[úprava] Nevýhody

  • Drahá prevádzka a údržba
  • Výkonové straty - už len veľa sa stratí do tepla, lebo olej má mať pracovnú teplotu cca. 80°C a viac.
  • Pri únikoch oleja môže znečisťovať životné prostredie

[úprava] Využitie

Hydraulické valce sa využívajú všade tam, kde treba obrovskú silu (a niekedy aj rýchlosť), ako napr. v

  • bagroch, rýpadlách, zhŕňačoch
  • lietadlách
  • hydraulických lisoch
  • vo výkonových robotoch
  • spotrebiteľská technika, ako napr.
    • hydraulický štiepač dreva (z Baumaxu)
    • otvárače okien

[úprava] Cenové relácie

  • Metrová hadica M14/400bar stojí okolo 300 SKK.
  • Prípojka 100-200 SKK
  • Pumpa, podľa výkonu od 1200 SKK (malá ozubená) až do rádove desaťtisíc.

[úprava] Komponenty

Schéma hydraulického pohonu
Schéma hydraulického pohonu

Skladá sa z

  • čerpadla(1),
  • valcov(2),
  • hadíc(3),
  • ventilov(4),
  • akumulátora ("lopty") (5),
  • zbernej nádrže (6)
  • a riadenia(7).

[úprava] Valce

Toto je hlavný prvok hydrauliky. Vykonáva pohyb, ktorý chceme. Aby však pracovali potrebujeme pumpu.

Hydraulický valec
Na obrázku vidno, že:

  • hydraulický valec potrebuje dva vstupy, YA, YB, ktoré sú vlastne dva výstupy z Y-ventilu.
  • keď tlak prichádza do YA, YB musí vypúšťať a naopak.
  • keď pracuje YA, valec sa vysúva, a keď pracuje YB, valec sa zasúva.

Druhy hydraulických valcov:

  1. Obyčajné
  2. Teleskopické - skladané ako dalekohľad

[úprava] Hadice

Rozvádzajú tlak k hydraulickým valcom. Bývajú zvnútra pogumované, lebo kovové špinia ventily. Zvonka bývajú zosilnené oceľou, keďže musia vydržať veľký Tlak. Pokiaľ sa len dá by mali byť rovné a čo najmenej zatáčkami.

[úprava] Médium

Ako médium sa používa olej. V niektorých sa používa napr. nehorľavý olej. Voda je nevhodná. Používajú sa tiež rôzne kvapaliny podľa požiadavkov na rýchlosť (viskozita) alebo hmotnosť (napr. pri lietadlách)

[úprava] Čerpadlo (pumpa)

Dodáva tlak do hydraulických valcov. Poháňaná býva elektromotorom alebo spaľovacím motorom. Podľa typu konštrukcie poznáme:

  • hydrodynamické
    • Ozubené - pre malé výkony, zato najlacnejšie možné
  • Hydrostatické
    • Axiálne - slabšie ale kompaktné a lacné
    • Radiálne - silné, výkonné ale príliš veľké a drahé

[úprava] Ozubená

Olej je nasávaný dvomi ozubenými kolesami, ako na obrázku.

Výhody:

  • Veľmi jednoduchá konštrukcia, vďaka ktorej sú veľmi lacné

Nevýhody:

  • Malý výkon
  • Skoro nulová samonasávateľnosť, musia byť ponorené v oleji

Použitie:

  • Len jednoduché veci ako napr. hydraulická sekera na drevo, otvárače okien atď.

[úprava] Piestová

[úprava] Axiálna

Piesty sú uložené axiálne s hriadeľom. Konštrukcia je takto robustnejšia aj lacnejšia na údržbu (dnes stačí vymeniť celé dielce). Tlak ale nie je taký netrhavý ako pri radiálnej, lebo ich je menej. Ale pre stredné mechanizmy je dobrá dosť a preto je to v súčasnosti najčastejší druh pumpy.

[úprava] Radiálna

Základný rozdiel oproti axiálnej je, že piesty sú radiálne k hriadeľu.

Tak ako vidíme na obrázku, olej je nasávaný a pumpovaný piestikmi (môžu byť velmi tenké). Tie sú poháňané vačkom (excentrický kruh). Modrým je nakreslený olej ktorý sa nasáva a červeným zase činný olej

Na tejto schéme potrebuje každý piestik 2 spätné klapky, každým smerom jednu na spätný (nasávací) pohyb jednu pružinku. Takáto pumpa by bola ale drahá a poruchová. Preto sa používa iný princíp s tzv. dutinovým hradeľom.

[úprava] Dimenzovanie výkonu

Výkon pumpy sa dimenzuje podľa:

  • Požadovanej výstupnej sily
  • Požadovanej rýchlosti
  • činnej plochy valcov, ich počtu plus straty v rozvodoch tlaku.

Uvažujú sa naraz všetky horeuvedené parametre

[úprava] Ventily

Ventily poznáme:

  1. škrtiace - riadia prietok buď proporciálne alebo 0/1
  2. prepínacie (Y-ventil) - 1-2 - prepínajú prietok zo vstupu na výstup 1 alebo 2, len málokedy (skoro nikdy) majú viac ako dva výstupy
  3. zberné - vytvárajú logickú or funkciu
  4. bezpečnostné - napr. samouzavrenie pri poklese tlaku
  5. spätné - prepúšťajú len jedným smerom

Schéma Y-Ventilu

[úprava] Y-Ventil v prevádzke

Ako je na obrázku nakreslené, posúvaním rozdeľovača sa prepína medzi výstupom YA a YB. Y-ventil má v sebe aj rektifikátory RA a RB na odvod jalového oleja (modrá farba), t.j. oleja, ktorý z valca musí odtiecť (inak by nemohol pracovať). RA a RB bývajú obyčajne spojené dokopy a sú napojené na zbernú nádrž.

Schéma Y-Ventilu

Rozdeľovač nemusí byť len posuvný, ale aj diskový rotačný.

Ak nemáme akumulátor tlaku, tak sa jalový olej musí odstrániť ešte pred činným olejom (červená farba). Vtedy sa rektifikátory musia zapnúť ešte predtým, ináč by sme preťažili hadice.

[úprava] Akumulátor

Akumuluje prebytok tlaku, a keď je málo tlaku, dodáva tlak do hydrauliky. Je to veľmi užitočná vec, ktorá chráni hadice pred preťažením.

Akumulátor

Princíp činnosti je taký, že keď prebytok tlaku v hadiciach nemá kam ísť, tak ide do akumulátora (na obrázku). Tam sa, keď stúpa tlak, lopta stláča. Lopta je z veľmi pevnej gumy, ktorá okrem tlaku musí vydržať aj veľké prehrievanie.

Väčšinou býva tlak vzduchu v lopte ešte regulovaný (dofukovaný/vyfukovaný) a vtedy je prevádzka veľmi hladká a vôbec netrhá.

[úprava] Zberná nádrž

Tu je olej ktorý pumpa čerpá do valcov a sem sa vracia jalový olej.

[úprava] Pojmy

[úprava] Činný olej

Olej, ktorý koná prácu

[úprava] Jalový olej

Olej ktorý už dopracoval a musí byť z valcov odčerpaný.

[úprava] Rektifikátor

Zariadenie na odvod jalového oleja do zbernej nádrže. Dneska býva integrovaný už rovno vo ventiloch.

[úprava] Činná plocha valca

Plocha piestu kolmá na os pohybu na ktorú tlačí olej pri práci. Aj keby nebola plochá ale napr vypuklá, ráta sa len tá plocha ktorá robí posun.