CURS ACTIONARI HIDRAULICE SI PNEUMATICE13_Capitolul 7

8/9/2019 CURS ACTIONARI HIDRAULICE SI PNEUMATICE13_Capitolul 7

1/13

Cap. VII

MOTOARE HIDRAULICE

7.1. Generaliti, clasificareMotoarele hidraulice realizeaz transformarea energiei poteniale a lichidului, de putere N H = p Q , n putere

mecanic, acionnd direct, sau prin intermediul unei transmisii mecanice, organul de execuie.Dup caracteristicile energiei mecanice furnizate, motoarele pot fi cu micare de rotaie sau cu m

translaie. Motoarele cu micare de rotaie asigur un momentM la o vitez unghiular[ i pot fi cu micare de rota

continu sau de tip oscilant. Motoarele cu micare de translaie (cilindri hidraulici sau motoare hidraulice liniare) asigur o forF pentru o

vitez liniarv .Simbolizarea motoarelor hidraulice este prezentat n tabelul 5.1.

7.2. Motoare hidraulice rotati v en general toate pompele hidraulice descrise n capitolul 6 pot funciona teoretic ca motoare dalimentate cu ulei sub presiune.

n acionarea hidraulic sunt utilizate n special motoare de turaii medii i nalte (clasice) care pr pompele hidraulice cu pistoane axiale, radiale i cu angrenaje.

Sunt utilizate deasemenea construcii speciale cu performane deosebite, respectiv motoare de turaimotoare de poziionare.

Din categoria motoarelor hidraulice rotative de construcie special fac parte motoarele de tip HARROLLSTAR, DONZELLI, HYDROMATIC, motoare pas cu pas, motoare de turaii joase DANFOSS.

Motoarele DANFOSS, figura 7.1, realizeaz o micare de rotaie stabil ntre 10 i 1500 [rot/min]. R2,cu 9 lobi cu profil cicloidal, angreneaz cei 10 dini conjugai de pe statorul1.

Figura 7.1. Motoare de turaie joas de tip DANFOSS

1 2 3


2/13

ACIONAREA HIDRAULIC A MAINILOR UNELTE Capitolul VII

108

Cu plunjer

Motor oscilant

Alte tipuri

Nediferential

Cu revenire prin apasare

Cu revenire prin arc

Cilindri cusimplu efect

Cursareglabila

Diferential

Cilindri cudublu efect

Cu dubluefect

Cu simpluefect

Cilindritelescopici

Cilindricu batiu fix

CILINDRIHIDRAULICI

Cu articulatie la PMS

Cu articulatietip fus

Cu articulatie la PMI

Cu articulatietip flansa

Cilindri cu batiutip articulatie

7.3. Motoare hidraulice cu micare de translaie7.3.1. Clasificarea motoarelor hidraulice cu micare de translaien figura 7.2 este prezentat o clasificare a motoarelor cu micare de translaie (cilindri hidraulici).

Figura 7.2 Clasificarea motoarelor hidraulice cu micare de translaieCilindrii hidraulici sunt utilizai n acionarea hidraulic pentru realizarea micrii de translaie,

combinaii mecanice de transformare, pentru micri de rotaie.

7.3.2. Construcia cilindrilor hidraulicin figura 7.3 sunt prezentate dou tipuri constructive de cilindri hidraulici cu piston, respectiv

nediferenial (S1 = S2) figura 7.3 a i cilindrul diferenial (S1 {S2) figura 7.3 b . Principalele elemente constructive cilindrul1, pistonul2, tija3, capacul4, etanarea tijei5, etanarea pistonului6, etanarea capacului7, prinderea tijei8.


3/13


109

Figura 7.3 a, b Cilindru hidraulic. a) nediferenial ; b) diferenial

Cilindrii cu plunjer etaneaz organul motor (tija) n ghidaj spre camera de unic presiune.Cilindrii telescopici, figura 7.4, sunt formai dintr-un multiplu de plunjere concentrice care, n funci

desfoar progresiv de la diametrele mari spre cele mici datorit creterii n trepte a presiunilor necesaredeplasa aceeai sarcin prin aciunea lichidului asupra unor suprafee active mereu mai mici.

Figura 7.4 Cilindru telescopic pentru viteza constant

n figurile 7.5, 7.6 i 7.7 sunt prezentate trei seciuni corespunztoare unor cilindri hidraulici n care n eviden principalele elemente constructive.

Q2

b)

1 2

a)

Q13 6 2 41 8

14 V2

1 2

V157

Cilindru telescopic pentru viteza constanta

9 4 16 2 3 847 5


4/13


110

Figura 7.5 Cilindru hidraulic diferenial. 1- corpul cilindrului; 2- piston; 3 - tij; 4- capac; 5- garnitur de etanare a tijei; 6- garnitur de e

pistonului; 7- garnitur de etanare capac; 8- filet pentru prinderea tijei; 9- filet pentru fixarea cilindrului

Figura 7.6 Cilindru hidraulic cu alimentare prin capac

Figura 7.7 Cilindru hidraulic cu alimentare prin tij

Alimentarea cu lichid hidraulic se realizeaz prin guri practicate n cilindru, figura 7.5 sau n capac7.6. Pentru varianta prezentat n figura 7.7, alimentarea motorului se realizeaz prin eava2 din interiorul tijei3, iar partea din dreapta prin spaiul1, cuprins ntre eava2 i tija3.

Cilindrii cu piston pot fi executai n varianta fr frnare la capt de curs sau n varianta cu frncapt de curs, figura 7.8 a, sau cu frnare la ambele capete, figura 7.8 b.

n figura 7.8 a este prezentat soluia constructiv a unei pri dintr-un motor cu frnarea pistonorganului antrenat la capt de curs, pentru a se evita astfel ciocnirea repetat a pistonului de capac i consecide natur hidraulic sau mecanic.

21 3


5/13


111

Figura 7.8 a, b Cilindrii cu piston cu frnare la capt de curs

Cnd cepul1 al pistonului intr n alezajul2, fluidul este mai nti droselizat prin spaiul de control n scdintre partea conic a cepului i alezaj (poriunea A B), dup care evacuarea lichidului din camera3 ctre instalaienu se mai poate face dect prin droselul cu ac4 reglat corespunztor vitezei ce se dorete a fi obinut (poriuneO). La deplasarea motorului n sens invers, alimentarea cu fluid se face prin supapa5 i alezajul 2.

n figura 7.8 b, este reprezentat schematic soluia constructiv descris mai sus, realizat ns la ambeale motorului.

7.3.3. Calculul de proiectare al cilindrilor hidraulicin acionrile hidraulice se folosesc n special cilindri hidraulici din seria uoar care lucreaz la

nominale pn = 6,3 MPa.n tabelul 7.1 sunt prezentai principalii parametri funcionaliEtapele de dimensionare i soluiile de proiectare sunt elaborate n conformitate cu STAS 8535 83.

Tabelul 7.1.Nrcrt

Denumirea parametrului funcional Simbol Unitatea demsur

1 Presiunea nominal Pn 2cmda

, bar

2

Dimensiuni principale- diametrul pistonului (suprafaa)- diametrul tijei (suprafaa)- raportul suprafeelor active ale pistonului

pentru cilindrii difereniali- cursa total a pistonului

D (S)d (s)

sS

S!N L

mm (mm2)mm (mm2)

-mm

3 Fora nominal de mpingere F daN

4 Viteza medie a pistonului (Debitul) v ( )minm

min1

5 Randamentul total L %6 Masa cilindrului m kg

lf

dD

A3

0B

C

4V

t

A B

2 5 1


6/13


112

Parametrii principali ai cilindrilor hidraulici sunt: pn - presiunea nominal;D - alezajul nominal.

Dimensionarea cilindrului const n determinarea alezajului nominalD, respectiv a debituluiQ necesar pentrua realiza deplasarea pistonului cu vitezav impus.

Datele iniiale de proiectare sunt:Fm [daN] fora necesar deplasrii organului mobil; p [MPa] presiunea nominal de lucru;v [m / min] viteza de deplasare a pistonului;M [kg] masa organelor care trebuiesc deplasate.a. Calculul preliminar al forei de mpingere, F Fora de mpingere este o mrime care rezult din presiune i suprafaa activ a pistonului i este det

de suma forelor rezistente pe care trebuie s le nving pistonul n deplasarea sa.

F = pn sn u Fm + Ff + Fa + Fc (7.1.)

Fm fora necesar pentru deplasarea organului mobil;Ff forele de frecare dintre organele cilindrului. Ele sunt provocate, de obicei, de frecrile dintre

cilindru i dintre tij i garniturile de etanare din capac. Pentru calculul preliminar se consider Ff = 0,25 Fm.Fa = a M forele de inerie produse de masele n micare ale sistemului, reduse la tija cilindrului, na

acceleraia pieselor n micare iM suma maselor pieselor n micare. Pentru determinarea acceleraiei pieselon micare este necesar s se cunoasc modul de variaie a vitezelor. n cazul deplasrii rectilinii, variaia demarare este de obicei parabolic. Acceleraia la pornire este:

? A2max s/mt

v2a ! (7.2)n care t [s] timpul de demarare (se adopt n funcie de viteza de deplasare a organului mobil);vmax [m/s] se adoptconform tabelului 7.2.

Tabelul 7.2.V[m/min] 2 5 10 15 20 25 30

t [s] 0,05 0,08 0,1 0,15 0,25 0,35 0,5

Fc [N] fora datorat compresiunii lichidului, pe faa opus sensului de deplasare al pistonului, n conntoarcere a lichidului n rezervor. Aceasta se determin n funcie de parametrii circuitului hidraulic:

Fc = ( p Sc (7.3.)n care:( p [MPa] cderea de presiune pe circuitul de intrare la rezervor; Sc [m2] seciunea efectiv a cilindrului partea opus suprafeei active.

Cderea de presiune se alege( p=0,3z1 [Mpa] i este n funcie de viteza de curgere a uleiului i de rezistdin circuit.

SeciuneaSc n partea opus suprafeei active se determin cu relaia:

p105,1 mc (

! (7.4)

Cu aceste valori ale forelor rezistente se calculeaz fora de mpingereF .b . Calculul seciunii cilindruluiSeciunea cilindrului (alezajul) se calculeaz n funcie de modul de lucru a tijei.1) n cazul cnd tija lucreaz la compresiune, seciunea cilindrului este dat de relaia:

pFS ! (7.5)


7/13


113

2) n cazul cnd tija lucreaz la ntindere, seciunea cilindrului rezult din relaia:

ps ! (7.6)

Pentru determinarea seciunii cilindruluiS se folosete relaia:

s!N (7.7)

Valorile coeficientuluiN se adopt n funcie de grosimea tijei:N = 1,12 tije subiriN = 1,14z1,16 tije groaseN = 2 tije foarte groase nlocuind, se obine seciunea cilindrului:

N!PFS (7.8)

Dup obinerea valorilor pentru seciunea cilindrului S, se determin diametrulD .

T! S4 [mm] (7.9)

Mrimea alezajuluiD astfel determinat se rotunjete la una din valorile prezentate n urmtorul ir de mnormalizate

D 30, 32, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 701, 80, 85, 90, 95, 100, 110, 120, 140, 150

c. Calculul diametrului tijeiSeciuneas a tijei se calculeaz din relaia 7.7, n care valoareaN(raportul seciunilor) se adopt n funcie

grosimea tijei.Se determin diametrul tijeid .

T!s4

d (7.10)Valoaread astfel obinut se rotunjete la una din urmtoarele mrimi normalizate:

d 8, 10, 12, 15, 18, 20, 22, 25, 28, 30, 35, 38, 40, 45, 48, 50, 55, 60, 65, 70.

d. Calculul de b itului necesar.Debitul de alimentare se calculeaz pentru:1) cazul n care tija lucreaz la compresiune:

-

L

!mincmvSQ

3

v

(7.11)

2) cazul n care tija lucreaz la ntindere:

-

L! min

cmvsSQ3

v

(7.12)

n care :S , s [cm2] seciunile transversale ale cilindrului, respectiv ale tijei, recalculate dup adoptarea dia

normalizatev [cm/min ] viteza de deplasareLv = 0,95z 0,995 randamentul volumic al cilindruluie. Dimensionarea orificiilor de alimentare a cilindrilor


8/13


114

Cilindrii se racordeaz la instalaie prin racorduri normalizate, tipul constructiv al acestora fiind n fcondiiile de montaj.

Dimensionarea orificiilor de alimentare se face pornindu-se de la condiia ca viteza medie de curgracordul adoptat s fie vm = 3z 3,5 [m/s].

Seciunea 4d

S

2o

o

T! necesar se calculeaz din ecuaia de continuitate a debitului:

= S0 vm [cm3/s] (7.13)Se determin diametrul:

m0 v

13,1d ! (7.14)

Valoarea calculat se rontujete la diametrul imediat superior din seria normalizat: DN4, DN6, DN1DN16, DN20.

f. Condiii tehniceJ oculJ ntre piston i cilindru se stabilete n funcie de diametrul cilindrului, astfel:J = 0,07 [mm]pentru De 70J = 0,1 [mm] pentru D = 70z 120J = 0,15 [mm] pentru D > 120DiametrulD1 (figura 7.9) se va alege din seria diametrelor normalizate n funcie de diametrulD al cilindrului

i eforturile la strivire date de fora de mpingereF .Piulia2 (figura 7.10) se alege din norma de piulie autoblocante sau piulie cu sistem de blocare.

Figura 7.9 Construcia flanelor de capt

2

1 5 3

1 5 3

1

1

32

b)

4 3

1

a)

1, 6

1, 6


9/13


115

La ambele capete ale cilindrului se prevede un trunchi de con de angajare cu panta de 15o pe o lungime aminim de 3 mm.

g. Construcia i etanarea tijei (figura 7.11)

Locaurile pentru garnitura de etanare i manete Raclor se vor proiecta inndu-se seama delementelor de etanare.J ocul j ntre poziia3 i 1 trebuie s fie cuprins ntre 0,5 1 mm.Buca2 se realizeaz din material cu proprieti antifriciune (Bz14T sau BZA110) se recomand lungiL a

bucei de ghidare ca s fie cel puin (1-1,5)d, pentru a se asigura o ghidare bun a tijei.Construcia flanei3 este funcie de gabaritul care l avem la dispoziie i diametrul cilindrului.

manseta "V"

Ansamblu tija - piston

min. 3

A

M d 1

1 5

2 3

D d

4 5

0 ,6

0,8

Figura 7.10 Ansamblul tij - piston


10/13


116

h. Construcia flanelor de capt (figura 7.9)Prinderea ansamblului capac-cilindru depinde de lungimea cilindrului i de condiiile de montaj exis

la caz la caz se va alege una din cele dou soluii figura 7.9 a i figura 7.9 b). n primul caz se prezint s prindere pe filet, n care capacul1 se nfileteaz n corpul cilindrului3, etanarea realizndu-se cu un inelO (4) igarnitura metalic2. n cazul al doilea se prezint soluia de fixarea capacului cu tirani. Tirantul2 (tija filetat laambele capete) fixeaz ambele capace ale cilindrului cu ajutorul piulielor, etanarea realizndu-se cu un iO . nambele cazuri se prevede teirea captului cilindrului pe lungimea de 3 mm i nclinaie 15o.

i. Construcia ansam b lului tij-piston (figura 7.10)Ansamblul tij-piston poate fi realizat n funcie de modul de etanare a pistonului, de posib

tehnologice, de tipul tijei, (unilateral sau bilateral). Soluia aleas prezentat n figura 7.10 este realizat cu pistonului pe maneteV, fixarea acestora pe pistonul3 fcndu-se cu ajutorul flanelor 4 a cror strngere pe tija5 este asigurat de piulia2 prevzut cu element de blocare pe filet.

n figura 7.12 se prezint o schem de comand cu distribuitor pentru un cilindru hidraulic diferenial.

Figura 7.12 Schema de comand a unui cilindru diferenialn tabelul 7.3 este prezentat un extras din catalogul de elemente de etanare pentru micri de translain figura 7.13 este prezentat un motor pentru acionri de rotaie. Micarea pistonului mobil, cup

cremalier, este transmis la un pinion.

Figura 7.11 Ansamblu tij - capac

Intoarcere rapidaAvans rapid

Avans

eplasarea

pistonului2

A3 A1(1-J J

x; x

Q

1 30

2

1 J

1

ozitia

distriuitorului0

23

1

epaus


11/13


117

Tabelul 7.3

7.4. Motoare hidraulice pentru micri oscilante

n figura 7.13 este prezentat un motor pentru acionri de rotaie.

15

0,5

15

4,0

4,0

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

15

15

0,5

0,5

15

15

iteza[m/s]

I P MI I I

-40 10040

aclor

Inelghidare

ti ja

Inelghidarepiston

Inelghidarepiston

aclor

F01

F02

F04

50

-60 200

-60 200

-60 130

-40 100

i ja sipiston

i ja sipiston

i ja sipiston

i ja sipiston

i ja sipiston

i ja

M13

M21

M42

M15

M11

02

400

160

180

-30 100

-40 100

-30 100

250

400

400

-30 100

-30 100

-30 100

i ja

i ja

i ja

Piston

Piston

30

01

31

K20

K80

400 -30 120

400

400

-30 100

-30 120

500

700

-30 100

-30 100

Piston

Piston

estinatieProfil

K31

K30

im

ol

400

400

Pres.[

ar]

-30 120

-30

120

emp.[

]

90

ompozit T! "

ompozit # $ - S ticla

ompozit T! "

90

% U 92/ 70

90

/ panzat

panzat/

panzat

/ pinzat/ oliesterelastomer/ # $

T! " - ronz-

ompozit/ 70

/ pinzat/ oliesterelastomer/# $

T! " - ronz- ompozit/ 70

/

pinzat/ # $

/

pinzat/ # $

T! " - ronz- ompozit/ 70

T! " - ronz-

ompozit/

70

Materialinch

imensiuni

metru


12/13


118

7.3.4. Motoare oscilanten figura 7.13 este prezentat un motor pentru acionri de rotaie. Micarea pistonului mobil, cup

cremalier, este transmis la un pinion.

Figura 7.13 Motor pentru micri de rotaien figura 7.14 sunt prezentate dou motoare cu micare primar de rotaie, respectiv motor cu pale

unghi de rotaieE 180o i respectivE > 180o

Figura 7.14 Motoare cu micare primar de rotaie

Fora hidrostatic pe palet are valoarea:

ca p p b2dD

F ! (7.15)n care: b limea paletei; pa presiunea de alimentare; pc contrapresiunea.

Punctul de aplicaie a forei se gsete la distanaHfa de axa de rotaie:

2dD

2d

4dD !!H (7.16)

Momentul motor teoretic la arbore este: ca

22

caT p p b4dD p p b

4dDdDM !! (7.17)

E

Q

1 2

D

d


13/13


119

Viteza tangenial a paletei la razR este u = R [ , iar debitul de alimentare 22 dD

4 b

2dDu b [!! (7.18)

Pentru un debit de alimentare impus, viteza unghiular a paletei este:

22 dD b4

![ (7.19)Pentru calculul momentului real, se corecteaz valoarea momentului teoretic cu randamentul mecano

a motorului.

CURS ACTIONARI HIDRAULICE SI PNEUMATICE13_Capitolul 7

Documents

Transcript of CURS ACTIONARI HIDRAULICE SI PNEUMATICE13_Capitolul 7