Universitatea Politehnica BucurestiFacultatea de Inginerie Aerospatiala

Pompe hidraulice

Teliceanu Cristina-DanaGrupa 941

Hidraulica este tiina care studiaz transmiterea forei i a micrii prin intermediul unui lichid. ntrun sistem hidraulic puterea este transmis prin deplasarea lichidului. Transferul de cldur are loc datorit faptului c lichidul este supus forei de presiune.

Un sistem hidraulic conine i menine lichidul intro maniera ce permite utilizarea sa pentru a transmite putere i a efectua lucru mecanic. Rezervorul are rolul de a stoca si mentine lichidul la parametri optima. Filtrele, dopurile magnetice conditioneaza trecerea fluidului, eliminand impuritatile ce ar putea bloca caile de circulatie si ar duce la deteriorarea elementelor component. Elementele de racire sau de transfer de caldura ajuta la mentinerea unei temperaturi in limite de siguranta si previne deteriorarea lichidului. Acumulatorii reprezinta surse de energie stocata si mai au rolul de a stoca si lichidul. Mediul hidraulic, agentul motor sau lichidul de lucru sunt denumiri atribuite frecvent fluidului utilizat in sistemele hidraulice de acionare. Acest fluid este supus, n timpul funcionrii sistemului, unor condiii de lucru deosebit de grele pentru transmiterea micrii i efortului, cum sunt: variaia ntr-un domeniu larg a temperaturii, presiunii i vitezelor de lucru, condiii n care trebuie s-i menin propietile fizico-chimice i mecanice pe o perioad determinat.

Condiiile grele de lucru expuse ridic restricii deosebit de severe i impun o selectare riguroas a categoriilor de fluide care s corespund la majoritatea cerinelor ce se impun acestora. Dintre cele mai importante cerine care se impun i pe baza crora se aleg aceste lichide de lucru, se menioneaz urmtoarele: bune propieti lubrifiante i nalt rezisten mecanic a peliculei de lichid; nalt rezisten i stabilitate chimic i termic spre a prevenii oxidarea, descompunerea i degradarea acestuia; variaie minim a vscozitii cu temperatura; s nu degaje vapori la temperaturi obinuite de funcionare i s nu conin impuriti care s faciliteze degajare de vapori; s nu conin, s nu absoarb i s nu degaje aer peste cantitatea admisa de prescripiile tehnice; s nu provoace corodarea i deteriorarea elementelor de etanare; s aib un punct ridicat de inflamabilitate i ct mai sczut de congelare; coninut minim de impuriti mecanice si tehnice.Lichidele care corespund cel mai bine la aceste cerine i care au cptat o larg rspndire sunt uleiurile minerale. n afar de acestea se folosesc i o serie de lichide de sintez precum i alte medii, n condiii speciale de funcionare.Uleiurile minerale se obin din iei prin extragerea unor fraciuni coninnd hidrocarburi grele. Hidrocarburile parafinice, naftinice i aromatice, coninute n iei, se gsesc fie independent, fie legate ntre ele. n afar de hidrocarburi, n materia prim se mai gsesc i ali componeni, care, pe lng carbon i hidrogen, mai conin i sulf, dnd natere unor substane asfaltoase, rini, acizi naftenici etc., substane care urmeaz a fi eliminate, fiind duntoare funcionrii sistemului de acionare.Metamorfoza la care este supus ieiul pentru obinerea uleiului mineral este compus dintr-o serie de faze succesive, dup cum urmeaz: distilarea; rafinarea cu acizi sau cu solveni pentru eliminarea compuilor asfaltoi; neutralizarea, n vederea eliminrii rmielor de acizi de la operaia precedent, ultima operaie fiind tratarea cu pmnturi decolorante pentru asigurarea transparenei i puritatea necesar produsului finit. Pentru ameliorarea calitii uleiurilor minerale se folosesc diverse procedee de suprarafinare, hidrorafinare i hidrotratare cu care se obin indici de viscozitate pn la 120 i chiar superiori. O alt metod de cretere a calitii uleiurilor minerale o constituie aditivitatea acestora cu aditivi antioxidani, antiuzur, anticorozivi, antispumani, anticongelani, antirugin etc. Dintr-un numr mare de tipuri de uleiuri minerale se recomand, pentru acionrile hidraulice, uleiurile hidraulice din grupa H pentru solicitri uoare. Uleiurile din aceast grup, H19 H72, se recomand pentru cazul unor solicitri uoare pn la presiuni de 50 daN/cm2, la temperaturi de maximum 50o grade C si minimum de 5o C. Pentru solicitri mai grele se folosesc uleiuri aditivate din grupa H12 H38, care pot fi folosite la presiuni de maximum 300 daN/cm2 la temperaturi cuprinse ntre 25o i 85o C. n cazul se cere o mare stabilitate a viscozitii si a inerie chimic se recomand a se utiliza lichide sintetice din polimeri ai oxidului de siliciu, compui pe baz de eteri sau alte lichide de sintez. Din motive de protecie a muncii, ecologice i tehnice se constat o tendin de revenire la utilizarea apei n acionarea hidraulic. Motivaia tehnic se refer att la factori tehnico-economici legai de costurile lichidului ct mai ales de rigiditatea superioar a acesteia, n comparaie cu uleiul mineral sau alte lichide de sintez. La presiuni ridicate se poate folosi un amestec de ulei de transformator cu petrol care rezist la presiuni pn la 10 kbar i temperaturi cuprinse ntre 0o 100o C. De menionat, ca la presiuni ultraridicate de peste 30 kbar i temperaturi nu prea ridicate toate lichidele se solidific. n aceste condiii se recomand utilizarea unor medii solide transmitoare de presiune cum sunt: polifluoretilena, clorura de argint, pirofilitul, talcul etc.

Exemple de sisteme

-sistem inversabil cu motor

- sistem cu centru deschis

-sistem centru deschis cu conexiuni in serie

-sistem centru deschis cu conexiune serie/paralel

Pompe hidraulicePompele hidraulice convertesc energia mecanica de la un element principal de miscare (motor). Energia datorata presiunii este apoi utilizata pentru operarea unui actuator (distribuitor). Fluidul hidraulic este astfel impins, creandu-se debitul.Pompele pot fi de mai multe tipuri:-pompe centrifugale

Pompa de volum

Pompa de difuzie-pompa rotativa-pompa reciproca-pompa cu roti dintate

Externa

Interna

Pompa cu lobi -pompa cu palete

Pompa necalibrata

Pompa calibrata-pompa cu piston

Pompa cu pistonSunt de doua tipuri: axiale sau radiale.

AxialePompele cu pistoanele axiale reprezinta o varianta a pompelor cu piston in care acestea sunt dispuse axial, deci paralel cu axa de rotatie a rotorului (blocului), miscarea activa a pistoanelor realizandu-se fie de un disc inclinabil sau fix, fie de o cama frontala. Dispunerea in acest fel a pistoanelor are marele avantaj de a reduce mult gabaritul pompei si a obtine in acelasi timp un moment de inertie constant, prin simetria maselor de rotatie, ceea ce permite functionarea acestora la viteze unghiulare mult superioare altor tipuri.Avand in vedere aceste calitati, la care se adauga o buna stabilitate a miscarii la turatii joase, precum si usurinta reglarii volumului activ, se acorda prioritate acestora, fiind cele mai raspandite tipuri de masini volumice utilizate in actionarea hidraulica, lucru valabil si pentru sistemele de actionare a masinilor-unelte.Parametri principali ai acestor tipuri de pompe sunt: presiuni cuprinse intre 150 si 500 bar si chiar mai mari, momente pana la 800 900 daNm, puteri pana la 3500 kW, debite pana la 900 l/min, turatii maxime la pompe pana la 3000 4000 rot/min.

RadialePompele cu pistoane radiale sunt pompe de debite si presiuni mari, iar motoarele de momente si puteri ridicate. A cestea se folosesc pentru presiuni pana la 300 bar, debite pana la 8000 l/min, momente pana la 5000 daNm, puteri pana la 4000 kW, motoare cu actiune multipla putand functiona la turatii stabile sub 1 rot/min.Acest tip de pompe au facut obiectul primelor modele de masini hidraulice volumice rotative cu piston. In timp au aparut pompele cu pistoane axiale, ca varianta imbunatatita a primelor si care s-au extins mai mult decat pompele cu pistoane radiale. In prezent, insa, se constata o revitalizare a acestora, nu numai la puteri si cupluri mari, unde raman metodele de baza, dar si pentru parametri obisnuiti. Cauzele acestor reconsiderari constau in aparitia unor modele noi imbunatatite, cu gabarite reduse (inertie mica) in special, cu actiune multipla, cu pistoane cilindrice sau sferice. La constructiile obisnuite, debitul se regleaza deplasarea relativa (manual sau automat cu servovalva) a statorului fata de rotor.La modele noi, cu actiune multipla, aceasta reglare se face discret, prin una din metodele: 1. variatia sectiunii active a pistonului2. variatia numarului active de pistoane3. variatia numarului de randuri de pistoaneDe remarcat ca, prin aceasta, pompele cu actiune multipla nereglabila pana acum se transforma in sisteme reglabile, asa-zisa reglare comutativa.Pistonasele sunt dispuse radial (asemeni spitelor unei roti) intr-un mic bloc cilindric. Axul motor pozitionat intr-un invelis circular roteste blocul cilindric. Blocul va roti elementul ce contine orificiul de admisie si refulare. Cele doua orificii sunt despartite printrun element de etansare. Odata cu rotirea blocului cilindric, forta centrifuga va actiona pistonasele, care vor urma un traseu circular. Excentricitatea (distanta dintre axul rotorului si axul blocului cilindric) va determina pasul unui pistonas. Se pot adauga elemente de control ce pot influenta capacitatea unei pompe de la zero la maxim.In cazul in care o pompa are un numar impar de pistonase, un singur pistonas va fi blocat de elementul ce contine orificiile de admisie/refulare, fapt ce duce la reducerea variatiilor in debit.Cand pompa are un numar par de pistonase, pot fib locate doua pistonase in acelasi timp. Daca acest lucru se intampla, 3 pistonase se vor deplasa concomitent la un moment dat, iar dupa aceea se vor deplasa 4 pistonase, lucru ce va duce la fluctuatii in debit.

Elemente componenteAxul motor este reprezentat de o bara cilinrica in jururl careia se roteste blocul. Aceasta bara contine 4 gauri ce o strabat in toata lungimea ei: 2 de admisie si 2 de refulare. Doua canale sunt taiate in aceasta bara, canale ce fac legatura intre 2 din cele 4 gauri de acelasi tip. Unul din canale permite lichidului sa treaca de la piston in gaurile de refulare, iar celalalt face legatura dintre gauri si piston in momentul in care lichidul este tras inauntru (admisie). Gaurile de refulare sunt ghidate corespunzator astfel incat ele sa permita directionarea lichidului catre sistemul hidrauic. Cealalta pereche de gauri este conectata la reteaua de admisie.

Blocul cilindric este un bloc metalic gaurit in mijloc pentru a permite pozitionarea axului motor si a cilindrului in interiorul sau. Design-ul bocului cilindric poate varia in functie de tipul fiecarei pompe. Gaurile facute in acest bloc sunt facute cu ajutorul unor echipamente specializate, avandu-se in vedere diminuarea posibilitatii de pierdere a lichidului in timpul viitoarei functionari. Blocul cilindric

Pistonasele difera mult prin forma lor :A. pistonas cu rotite - acestea se invart in scobitura facuta in interiorul rotoruluiB. pistonas cu varf conic - apasa direct pe rotor; pistonasul va efectua miscarea obisnuita in timp ce se va invarti in jurul axei sale astfel incat suprafata sa se va eroda uniformC. pistonase cu suprafete curbate apasa si aluneca in jurul suprafetei interioare a rotorului; acestea sunt fabricate folosind o tehnologie ce va permite obtinerea dimensiunilor optime pentru a evita scurgerile de fluid intre peretii pistonului si ai rotorului

Rotorul este format dintr-un inel circular, pe care se sprijina pistonasele. Acesta se invarte in interiorul unui bloc (stator) prin intermediul caruia se poate controla pasul pistonaselor.

Bibliografie: - Hydraulics-Field Manual , Dept. of Army, Washington DC 1997-internet