LUCRAREA NR. 1

Aparatura ce intră în componenţa sistemelor de acţionare hidrostatică şi simbolizarea ei

1.1. Obiectivul lucrării

Lucrarea prezintă cele mai reprezentative elemente care intră în componenţa sistemelor de acţionare hidrostatică, rolul acestora, precum şi modul de simbolizare a lor prin semne convenţionale.

Lucrarea urmăreşte să permită studenţilor înţelegerea şi interpretarea schemelor de acţionare hidrostatică.

1.2. Aspecte teoretice

Acţionarea hidrostatică este acţionarea care asigură o dublă conversie energetică, transformând energia mecanică în energie hidraulică şi apoi din nou în energie mecanică la alţi parametri cinematici şi dinamici faţă de cei de la intrare. Scopul acestei transformări este acela de a realiza mişcarea, la ieşirea din motorul hidraulic, în condiţii de forţă sau cuplu impuse şi cu viteze impuse.

Sistemele de acţionare hidraulice se împart în două mari categorii:

- hidrostatice, care înmagazinează în agentul motor energie potenţială de tip hidrostatic caracterizată prin presiunea mediului hidraulic. În acest caz, energia potenţială a agentului motor se dezvoltă pe o suprafaţă creând mişcare şi forţă;

- hidrodinamice, care vehiculează agent motor încărcat cu energie cinetică, materializată prin viteza acestuia, energie care se produce într-o pompă de tip centrifugal şi care se transformă în energie mecanică într-un motor de tip turbină.

Prezenta lucrare va analiza doar structura şi simbolurile elementelor ce alcătuiesc sistemul de acţionare hidrostatic.

Sistemele de acţionare hidrostatică se compun în general dintr-o pompă PH (figura 1.1.), elemente de distribuţie, reglare, control şi protecţie (EDRCP) şi un motor hidraulic MH. Pompa PH , antrenată de motorul electric ME la cuplul Mi şi turaţia ni, aspiră agentul motor din rezervorul Rz trimiţându-l spre elementele de direcţionare şi reglare cu presiunea pp şi debitul Qp. Elementele de reglare modifică presiunea şi debitul agentului furnizat de pompă la alţi parametri pm şi Qm care sunt necesari acţionării motorului hidraulic MH pentru a se putea obţine la ieşire cuplul Me sau forţa Fe cu turaţia ne sau viteza ve, utile acţionării organului de lucru OL. De la motorul MH agentul motor este retransmis la rezervorul Rz.

Practic, într-un astfel de sistem au loc trei conversii energetice:

- electro-mecanică, la nivelul motorului electric ME;

- mecano-hidraulică, la nivelul generatorului hidrostatic (pompa PH);

- hidro-mecanică, la nivelul motorului hidrostatic MH.

Figura 1.1. Sistemul de acţionare hidrostatică

1.3. Desfăşurarea lucrării

În cadrul lucrării vor fi prezentate principalele elemente care intră în componenţa sistemelor de acţionare hidrostatică.

Pentru înţelegere, va fi făcută o analiză de principiu a modului lor de funcţionare şi se va stabili simbolizarea utilizată în schemele de acţionare.

Terminologia folosită în domeniul sistemelor de acţionare hidrostatică este reglementată de STAS 6965 iar semnele convenţionale folosite la reprezentarea în scheme a elementelor de acţionare sunt reglementate de STAS 7145.

Principalele componente ale sistemelor de acţionare hidrostatice sunt:

· Pompele volumice (PH) – sunt ansamble care imprimă mediului hidraulic de lucru energie hidrostatică caracterizată prin presiune (pP) şi debit (QP). Ele recepţionează energia mecanică produsă de o maşină de forţă şi caracterizată de momentul Mi şi turaţia ni şi o transformă în energie hidrostatică. Aproape toate pompele sunt acţionate în mişcare de rotaţie.

· Motoarele hidrostatice (MH) – sunt ansamble care primesc energia hidrostatică produsă de pompă 454s186e (presiune X debit) şi o transformă în energie mecanică de rotaţie (moment X turaţie) la motoarele rotative sau de translaţie (forţă X viteză) la motoarele hidraulice liniare (cilindri de forţă), pentru antrenarea mecanismului acţionat (OL).

Uneori aceleaşi ansamble pot fi atât pompe cât şi motoare, depinzând de modul în care sunt montate. Unele pot funcţiona într-un singur sens (nereversibile), altele în ambele sensuri (reversibile).

Din punct de vedere a variabilităţii debitului vehiculat se disting pompe şi motoare cu debit constant şi cu debit variabil.

Simbolizarea pompelor şi motoarelor rotative hidrostatice este în tabelul 1.1.

Motoarele hidraulice rectilinii (cilindri hidraulici) sunt din punct de vedere constructiv de tip cilindru - piston, motiv pentru care se mai numesc şi cilindri de forţă.

Tabelul 1.1.

Pompe şi motoare rotative Pompe Motoare Pompe şi motoare

Cu debit constant, nereversibile

Cu debit constant, reversibile

Cu debit variabil, nereversibile

Cu debit variabil, reversibile

Din punctul de vedere al modului în care se realizează acţionarea, respectiv al modului în care agentul motor acţionează pe feţele pistonului, cilindri de forţă pot fi: cu simplu sau cu dublu efect.

Din punct de vedere al raportului dintre diametrul tijei şi a pistonului, pot fi:

- cu diametrul pistonului mai mare decât diametrul tijei;

- cu diametrul pistonului egal cu cel al tijei, adică cu pistoane plunjer.

Simbolizarea cilindrilor hidraulici este indicată în tabelul 1.2.

Tabelul 1.2.

Cilindri hidraulici Simbolizare în schemă

Cu simplă acţiune, cu piston şi tijă unilaterală

Cu simplă acţiune, cu piston plonjor

Cu dublă acţiune şi tijă unilaterală

Cu dublă acţiune şi tijă bilaterală

· Elementele de distribuţie au rolul de a dirija agentul motor spre diferitele conducte ale schemei hidraulice. Echipamentul de distribuţie al acţionării hidrostatice este constituit din: robinete distribuitoare, distribuitoare cu bilă, distribuitoare cu sertar (sertăraşe distribuitoare) şi supape de sens unic (supape de blocare).

Sertăraşele distribuitoare sunt cele mai răspândite elemente de distribuţie din sistemele de acţionare hidrostatică şi se întâlnesc într-o gamă variată de soluţii constructive de aceea, simbolizarea lor va cuprinde pe lângă simbolul propriu-zis şi un cod numeric exprimat printr-o

This image cannot currently be displayed.

fracţie ordinară unde la numărător se va înscrie numărul căilor hidraulice racordate la distribuitor iar la numitor, numărul fazelor de lucru pe care le poate realiza distribuitorul. Astfel că 4/3 înseamnă că distribuitorul are 4 căi de racordare şi 3 faze de lucru.

În tabelul 1.3 este indicată simbolizarea distribuitoarelor.

Tabelul 1.3.

Sertăraşe distribuitoare Simbolizare în schemă

Cu trei căi şi două poziţii de lucru

Cu patru căi şi două poziţii de lucru

Cu patru căi şi trei poziţii de lucru, cu centrul închis

Cu patru căi şi trei poziţii de lucru, cu centrul la pompă

Cu patru căi şi trei poziţii de lucru, cu centrul la tanc

Cu patru căi şi trei poziţii de lucru, cu centrul în tandem

Simbolizarea comenzii pentru comutarea distribuitoarelor în altă fază de lucru, se face printr-un dreptunghi alipit simbolului de bază (tabelul 1.4.), în dreapta sau în stânga lui.

Tabelul 1.4.

Felul comenzii Simbolul

Manuală

cu arc

Hidraulică

Pneumatică

Electromagnetică

Supapele de blocare asigură transmiterea debitului într-o singură direcţie pe conductele pe care se montează. Sub aspect constructiv, supapele de blocare se întâlnesc în varianta cu scaun. Pe scaun poate presa o bilă sau un taler conic.

Simbolizarea acestor supape de sens este indicată în tabelul 1.5.

Tabelul 1.5.

Supape de sens Montajul Simbolizare în schemă

Supapă simplă de blocare cu arc de traseu

de panou

Supapă simplă de blocare fără arc

de traseu

de panou

Supapă de blocare cu comandă hidraulică de deblocare

fără arc

cu arc

·

Supapele de presiune sunt destinate asigurării presiunii dorite pe anumite circuite hidraulice. Ele pot fi în poziţie normală, neacţionate, normal închise sau normal deschise. Cele normal deschise au rol de supape de deversare (de descărcare) iar cele normal închise au rol de supape de siguranţă.

Simbolizarea acestor supape este redată în tabelul 1.6.

Tabelul 1.6.

Supapa de presiune Simbolizare în schemă

Supapă de presiune normal închisă

Supapă de presiune normal deschisă

Supapă de presiune cu comandă diferenţială

Supapă de siguranţă (limitator de presiune cu acţiune directă)

Supapă de deversare (de descărcare)

·

Echipamentul de reglare a debitului pe circuitele hidraulice constă în montarea unor rezistenţe fixe sau reglabile (drosele) pe circuit, care laminează debitul de agent motor, fracţionându-l şi administrându-l la valoarea dorită motorului hidraulic.

Din punct de vedere constructiv şi al poziţiei de montare în schema hidraulică, droselele sunt de două categorii:

- drosele de traseu, care se montează direct pe conductele schemei hidraulice şi care pot fi cu sau fără supapă de sens;

- drosele de panou, care se montează pe panoul de comandă al instalaţiei hidraulice şi care sunt întotdeauna însoţite de supape de sens.

Simbolizarea acestor elemente de reglare a debitului este data în tabelul 1.7.

Tabelul 1.7.

Echipamentul de reglare a debitului Simbolizare în schemă

Rezistenţă hidraulică fixă

Rezistenţă reglabilă (drosel) de traseu

Drosel de panou în paralel cu o supapă de sens unic

· Echipamentul auxiliar al schemelor hidraulice se compune din: conducte, filtre, acumulatoar, rezervor (tanc), schimbător de căldură.

Conductele asigură circulaţia agentului motor către diferitele elemente ale schemei. Simbolizarea lor este redată în tabelul 1.8.

Tabelul 1.8.

Conducte Simbolizarea

Conductă de lucru

Conductă de pilotare

Intersecţie de conducte cu racordare între ele

Intersecţie de conducte fără racordare

Filtrele sunt elemente destinate purificării agentului motor. Ele au rolul să reţină atât particulele mecanice cât şi produsele de oxidare din agent. Într-o schemă hidraulică trebuie să existe minim trei filtre şi anume: filtrul de umplere şi aerisire, filtrul pe conducta de aspiraţie a pompei şi un alt filtru montat în schema hidraulică.

Acumulatoarele sunt elemente care înmagazinează o parte a energiei hidrostatice furnizată de pompe, constituind pentru schema hidraulică o rezervă de energie hidrostatică. Acestea se montează pe o derivaţie a conductei de refulare a pompei. Scopul acumulatoarelor hidraulice este de a prelua volume de lichid sub presiune şi de a le restitui ori de câte ori este necesar.

Rezervorul (tancul) are rolul de a furniza agentul motor schemei hidrostatice precum şi de a limita temperaturile de funcţionare ale acesteia.

Simbolizarea acestor elemente este redată în tabelul 1.9.

Tabelul 1.9.

Filtru Acumulator Rezervor (tanc)

Aparatele de măsură şi control au rolul de a măsura şi indica parametrii de lucru ai agentului motor: presiunea se măsoară cu manometrul, debitul cu debitmetrul iar temperatura cu termometrul. Simbolizarea acestor aparate este indicată în tabelul 1.10.

Tabelul 1.10.

Manometru Debitmetru Termometru

În cadrul lucrării se va analiza schema din figura 1.2. atât ca poziţie a elementelor în schemă cât şi a rolului lor.

Figura 1.2. Schema hidraulică a ciclului de lucru avans rapid – avans lent – retragere

rapidă

TOR LA DISCIPLINA

ACTiONARI HIDRAULICE S I PNELMATICE

L2. ELENIENTE DE TRANSFORVIAREA SI TRANSNIITEREA ENERGIEI PE

I\IEDIU SUPORT FLUID

2.1.Propriet[!i fizice, ntecanice si chirnice ale lichidelor de lucru - medii

hidraulice - ^-^-^^-x +rancrr iin sistemLtlconstituind mediul-suport pe care se opereazl transfornlitrile energettce q

hidraulic, proprietllile fizico-ihimice Ei *..uni.. a1e lichidelor de h-rcru utilizate prezint[ o

importanii deosebiia, acestea trebuind si risp,ndir unor cerinle specifice'

Ntediile hiciraulice utilizate in mod curent in sistemele de aciionare hidraulicl sutnt

r-rreir_rri "ri".r.i. i^ cazul unor sisteme care re creeaziain condilii speciale (temperaturi ridicate,

agresivitate chimicl, iradiere nucleard) sunt utilizate lichide tittialt sintetice' care corespund

acesior condiliiin continuare se prezintd cele mai importante proprieteli ale iichidelor de lucru care

influen!eazd desfdqurarea proceselor de iucnt ale acestor slsteme'

2.2 DensitateaDensitatea reprezintd masa unitalii de volum a lichidului, se mdsoard in [kg/m3] qi se

definegte prin relalia.

(2 r)p=+mare a fluidului 'fu.a ,...sari pentru a transmite o energie datd,

distribuitoare hidraulice de secliuni mari' Invers, fluidele cu densitate redus[ necesitd

deschideri mici qi in consecinld aparataj cu gabar-it.n'Lai redus' in schimb in acest caz' apar

dificultdli sporite in adoptarea unor tehn;ogii-a. fabricalie qi materiale care sd asigure etanq6ri

corespunza:::[.".., ine(ia coloanei de fluid (lichid) in conducta unui sitem hiclraulic, este

funclie de densitateu u..rtuiu, consumAnd o part! din presiunea disponibili pentru accelerarea

sar-r deceierarea sarcinii.

Densitatea lichidr-rlui are de asemenea o importan![

in cazul schimbdrii energiei de presiune in energie cinetic6'

care se opLrne acceleririi conform relaliei(2 2):

1

LP=!'P'vz

foarte mare la calculul debitelor

nrasa volumuitri de fluid este cea

admisd ca fiind

in calcule de PrimdDensitatea este o func[ie de temperaturl 9i presiune 9i nu poate fi

constanti pe un domeniu mare de varialie a temperaturii 9i presiunii decit

aproxima!ie.varia[ia densitdliiin funclie de temperaturd se determind cu relalia:

P,=-*;- Q.3)rt I +p,(/-i5')

unde: t -temperatyra de calcul a densitdlii P,i 9, -coeficient de dilatare volumica (lab2'1); Prs

-densitatea lichidului la 15 " c. coeficientul p, vanazlgi cu presiunea de lucru, micqorindu-se

odat[ cu crelterea acesteia (fig' 2'1)

L2 -l-

LA DISCIPLINAnlD R-AT ORFENTRU LUC RARI I

ecrroxanr

Coeficicfiil do d,]l]gtt.lgluf itq

P rs 70 80 85 90 o')

64 600, 82 77 1')

e temenir'r extins dLa sisteillG1TJiulice care funclionet .-r

Tabelul 2.1

peraturaLa stbltrrrlLre rrrur '-r

(avioane, rachete. condilii tlopitolt]-. ]1 0 ,CCi,;

acestecondtltttezet\'oaietslrorLv"'""':'^":.*': C,A0O5'-. '' i l '.--. / ,-;sistemuiui tr.bui.r. astfel dimensionate incat sa -'" '"'i ';5;j31,'-5;) Scull:;"; - ,.: .j

poatd prelua aceastd varialie de volr-rm'' ' p" de alt[ parte dacd debitul :ste Figura 2.1

:flil'H:?:.o;'i:l::Tl:If1J*li:"lX'uu,,o1i11. d" densitate aL, o innuen'l,,

compensatoare in ttp"n "' varialiile de presiune ale lichidului'

pentru calcuiere uzuale gi condilii ror*ut!-a.lucru densitatea medie a uleilrriror minerale

medii hidraulice se poate considera p=O'gglcmr '

in conditrii de varialie a t.*p.rutlrii qi presiunii de lucru negiijarea varia[iilor

densit[gii in raport cu acest parametru poate provoca avarii serioase sistemului hidraulic'

Toate aceste consideralii au condus la adoptarea unor lichide de iucru' cu greut[1i

specifi ce 1 .up.in'l int'" O,Z "' 1'0[ dN/l]'.notindu-s "-!,='' I ldaNl I)

Aceste valori a1e densitdlii permit asigurarea unul compromis corespr-rnzdtor intre

posibilit[1ile de a ;;i;..,r* etanqdri tor"rp,.rnratoare 'i

inerlia fluidului de lucru'

i.nlperaturi extreme cuprinse int.re ;;r,,,,* i I I i---5+:'C ...'260'(. rolumui uleiului mediu "' | \ i ' I

trictrarriic se moditlcl cu aprorimativ 35% in i::; i )--t;*acesre condiiii tezervoareie 5i alte elementeale -i,iiii' , r | -..;

?: r:';:;:;r:nl,X!rorrrurea reprezintr rezistenla pe care un fluid o opune deplasdrii

relative a particolelor sale. Dacl se ";;; in -urt lichidului in miqcare doud planuri

paralele fI, .si n, ^ir".i.onform

r.giifr";driiuar.our. a luiNervton' lntre aceste planuri

ianagtere,inprezenlaexistenleiunuigradientdevitezEdvlclz,ofo4aFrezistent[,propo(ionail cu suirafala ds, cu-grJdi.ntui vitezei clvlc!:9i ctr r-rn coehcient oe

propo4ionalitate caracteristic fluidului' adic['. dv r , d, (2.4)

dll=V.ds'fr sau l' =V'A'E

F = t.rl, = 5 (reprezintd efortul tangenliai asupra stratului de fluid); v -\'tteza' z'

Jr,r"r.'*6surat6 perpendicular pe direclia de .u'gt";f, -vascozitatea absolut[

(dinamicd) egala cu:d[;u=-

dv615'-

dz

iar dimensiunea acesteia rezultd:

r') -)-

nt-DRtTMAToR peutnu LUCRARI DE LABoRAToR LA DISCIPLINAACTIONART HIDRAULICE SI PNEUM4T]C!

. .,,F,L FTLr.J.=- =-

L2,L,T -I L2

exprimindu-se, in sistemul S.I.- sau in sistemul C.G.S.- fdln'slcm 2] - unitate care

poarte denr-rmirea de poise (P), raportul dintre vAscozitatea dinamicir 5i densitatea

lichidului,

poart[ denumirea de vdscozitatea cinematicit, aceasta putind fi consideratl ca fiind

rezisten[a fluidului opush curgerii prin greutate proprie'

\rdscozitatrea cinematicI are dimensiunea,

MLT-21.3T 7Z

uv=-l-

o

[v] =L2M T

exprimindu-se in S.I. in [m2ls], iar in [cm2ls] (Stokes, St ) sau in centistocgi ( 1 cst : I

mm'/s).ln practic[ sunt utilizate de asemenea qi unit[1i convenlionale de vdscozitate: gradul Engler

("i,); -secunda Redwood (R") - Anglia; -secunda Sayholt (S") - S'U'A'

Gradul Engler ("E,); reprezint[ raportul dintre timpul de curgere a unui volum de 200 cm3

din lichidul dat la temperatura t" C, printr-un tub cu diametrul interior de 2,8 mm qi timpul

de curgere aceluiagi volum de apI la temperatura de 20" C 'pentru transformarea unitdtrii de vdscozitate Engler in vdscozitate cinematici qi

invers se pot folosi relaqiile,

v=0,073 r"E-gg pmzls)r o,L

"f = 6,84(v + y'vz * 0,01 845)

in tabelul Z 2 e,steredatd cu destull aproximalie coresponden!a dintre vAscozitatea

cinematicd.in centistocgi Eirespectiv "E, S", R".

Dacl pentru oblinereaunor proprietdli date este necesard utilizarea Llnor amestecurl

de iichide de lucru. atunci viscozitatea rezultantd a amestecului se poate determina cu

relaiia:

d'o Er*b'" Ez- k(" 8,,-'Er)o-

lt -100

unde,oE,,oEr,oE-r'iscozitatea Engler a lichidelorparticipa!iile procentuale volumetrice a celor doul- tabelul 2.3

(2 6)

(2 7)

1,2 gi a amestecului rezultat; a, b -lichide in amestec; k - coeficient f(a,b)

itirii amestecurilor Tabelul 2.3detoe[ic n1i pentru determlnarea vasco:,,t a urt

a%o l0 20 30 .r0 50 60 70 80 90

b% 90 80 70 60 50 40 30 20 l0

L2 -3-

OR LA DISCIPLINA

ACTIONARI UTO

k 67 Ii i 179 221 255 279 282 25 1i

hidraulice de comandd .,ti reglaj automat

\/ascozitatea lichidului de iucru este o proprietate determinanti care alecteazi

funclionarea sistemelor de acEionare hidraulicaf'a determinl volumul lichidului sub

presiune scr.rrs prin elemente de etanqare, inierstitrii, jocLrri' determinl mirimea rezisten{ei

Ia curgerea prin conducte 9i aparataj, afecteazra pttfo'*unlele dinamice a1e sistemeior

illrb.lrl-r4 sunt de asemenea prezentate cateva valori comParative aie

r.iscozitdiii cinematice ale lichideior hidraulice qi ale altor fluide'

;;l;;il;."iiar,ui de lucru este o proprietate determinantd care afecteazdr 1 r: -r-: -t..1.,i -',L

zun.1io,lu?l:";i#ni;;;;;i;;ui.'r,ia,uulici da deternrind volumul lichidului sub,.-:: : ^^..-: -l -+^.-i-i -irirnce reziStgntei

;::ii;."i*;;;;';j;;.;;.;; ';n$are,^inte"l:liIIX111:::?:1':1:l:ii::i:,:H,T:preslunc suurs Pr"':;::";:'",;;;;;t rnleie dinamice ale sistemelorio .urg.r.u prin conducte $i aparalai' alecteazl performa

hidraulice de comandd 5i reglaj automatTabelul 2.'l

ititi comparateViscozitatecinematici(cst) Ia 20oC

FLUI DUL VAscozitatecinematicl(cSt) la 20oC

FLUIDUL

BenzindUlei de ricinKerosen (Petrol lamPant)

Uleiuri mineralehidraulicecu aplicagii gcnerale

0,61000

1.7

25...40

ApiVapori de aPlAer la pres. unitarlAlcoolEter sulfuricMercur

1,08

56016o'7

0,30.1 1

VAsco

Tabelul 2.5n(i pentnr ca

aIu

) 6 7 o() 9 100

t2 t5 18 2 JIi

2t3 221 .L_\ ! a i1 219 252 256n I ?O 159 t72 l7Q 199

i,^I este insode ac!ionare n:11:::::::'pl..a.ri li..t*"a";la transfo.r"mi'."i Y',ti,ou+i

dli t^1tig^'::':::X:T,:::i1solit $i de

clldur[ 9i

hidraulice

(2.8)

ffiil 1;;;';;i; ;f .'uiu'r' richidurui g',h:'u'-1: 1:.'-T'"'u multe sisteme

,un, ,upr.,re in timpul exploatirii la varialii de temperatura'' -: -.:^^^-i+^+o. li.hirlelnr de lrtcru utilizate curent la ac!iondrii

Se constatd ci viscozitatea lichidelor de iucru

hidraulice variazdcu temperatura, fapt care in absenia unor mdsuri corespunzatoare poate

conduce la modificarea performanlelor sistemului'

Varialia vdscozitdiii cinematice v, ?n funclie de viscozitatea v'o (1a 50 "C ) a

uleiurilor, se poate determina cu relaiia,

/ so\'\', = V5o [,7J

unde, t este temperatura de calcul a viscozit[1iiv, iar n - exponent extras din tabelul 2'5

dupa, transformirea vio in oEro din tabelul 2'2' -X oi ?n fi,nntie .e r

De asemenea vascozitatea lichiJeioi at lucru Ya..,aze 9i in func1ie de presiune'In

diagrama din figura 2-4 este redat[ uurliiu r.rativd a viscozitalii cinematice in func[ie de

L2 -4-

ORATOR LA DISCIPLINA

. ACTIONARI TUO

presiune pentnl temperaturi cuprinSe intre -40?.C'?i-J9-9 , C

Alte valori ale vAscozitaii qi atii pararhetrii ai lichidelor de lucru utilizate in acqionirri

hidraulice sunt prezentaie de.asemenea la sfrrqitul paragratirlui 2 1 '

Datorit6 varia!iei r,,6scozit[1ii fluidului de lucru cu temperatura (mai puiin cu

presiunea) sitemele hidraulice pot prezenta modificrri ale caracteristicilor funciionale.

Astfel cre$terea r,'iscozitdlii prin scdderea temperaturii conduce la mic5orarea

pierderiior de lichid sub presir.rne (v'oli mice) 9i ia cregterea pierderilor de enerqie prin

tiecare in masa tluidului; in cazul cregterii temperatLlrii, v'iscozitatea lichidtrlui se

nric|oreazir, pierderile Volumice cresc iar cele -prin iiecare se nric5oreazi

Degi se considerzi ca aceste doua inflr:enle contraclictorii asLlpra celor dotrh

categorii de pierderi (r'olumice qi prin frecare de presiune) au efect aproximativ nr:l asupra

randamentului, pentnl contracararea altor efecte necompensabile (l'ariaiii de vitezi, de

tb(e, de momente) sunt utilizate in medii hidraulice care atr l'6scozirate cat mai stabill cu

temperatura (uleiuri minerale aditivate, lichide sintetice) . .- - ,^ ,.,..:r^r^---^--r- in u..rt fel vdscozitatea este una din proprietalile fizice alefluidelor care lmpune

limitdri domeniului de temperaturi la care poate lucra sistemul'

Corespondenla dintre uniti!ile de vAscozitate cinematici (cst) qi l'iscozitilile conrenlionale la 2'J'

CornpresibilitateaDeqiin calculele privind puterea, |ucrul mecanic, lichidele de iucru sunt acceptate

ca fiind incompresibile, intr-un numdr *are de situalii, aceastd ipotezd nu mai poate fi

acceptatd. Este cazul ,ir..*.*plu, al sistemelor hidraulice de reglare automatd qi al altor

sisteme pentru "u..

,urrt formulate anumite performanle dinamice'*o"tiu*lul 2.6

izate in acliondri hidraulice nu

constituie de regulil faze lichide pure, conlindnd o anumitd cantitate de aer in amestec

Moduiul de elasticitate pentru medii hidraulice uzulul oe elaslICl

FLUiDLIL E.(daN/cm'?) FLUIDLIL E.(daN/cmr)

13 t0r 11 1U Glicerini -10 10rUleiuri nrinerale

21 101 Kercosen l-t l0lApa

Ule iuri siliconice 10,5 l0l

;ji"jl1.'iui"i,r"Jr., De asemenea in anumite condilii de presiune -,si t_emperatura pot

apare in amestec gi fraciiuni volatile ale lichidului de lucru' Aerul dizolvat ?n lichid nu

influenleazd practic modul de elasticitate'

, Aerul sau gazele aflate in amestec mecanic afecteazd puternic modulul de

elasticitate, mai alei in domeniul presiunilor joase de lucru'

(2 e)

rela!ia:

t;Er,=E Er=

-iJl+--lrp

Modulul de elasticitate al amestecului lichid aer se determin[ cu

unde, E este modulul de elasticitate al lichidului;

v" - volumul de aer nedizolvat ; v -volumul total (aer + lichid ); p -presiunea de

L2 -5-

LABORATOR LA DISCIPLINA

ACTIONARI HIDRAIILICE SI PNEL|VIATICE

lr-rcru (considerati modul de'eiasticitate pentru aer)'f- I' I'L. t, d

-l 1-*-

ri ui'' L l;un: a

\1, tlind volunttrl de ulei, E,:P, modrrlul de elasticitate al aerultri

in sistemele hidra,lice conipresibilitatea maritd (sciderea modulului)' consecinle a

dislocirii aerr-rluiin lichid, .ondu..1a sclderea pulsaliei proprii. a performan!elor dinamice,

funclionarea neuniformd gi in saltr'lri a maqinii aciionate'

Se obser.,,d cl r.aiialia modul*i de elasticitate a amestectrlui cu presittnea este

pLrternicl pdn[ ia presiuni de lucru de 100 claN/cm2, dincolo de care intluenla aerulLri in

anrestec este nlai pulin simliti , , , ,, ^

2.6. Deforiltabitircttea 0trsctntblttltri lic'hid-pct'elii ittcitttei,sistemttltri hicfi'ctttlic'' In nlulte

situalii qiin mod deosebit in analiza dinamicd a sistemelor hidraulice, pentru determinarea

riguroasd a Llnor valori proprii qi a performan!elor dinamice este necesar s[ se !in[ seama

cle deformalia eiasticl uti.nlautui de lucru cit qi de cea a perelilor care delimiterazd incinta

sub presiune a sistemului, in mod obignuit cla de a doua deformabilitate se referd la

conductele rigide qi flexibile, perelii pompelor motoarelor qi aparatajului fiind practic

nedeformabil.oconductdsupusduneipresiuniiinternepsuferdodeformalieradialdinraportcu

care conform teoriei elasticitdlii se poate defini un coeficient de compresibilitate qi

respectiv modulul de elasticitate'Varialia volumr-rlui V al conductei care are modulul de elasticitate Eo, sub ac(iunea

presitiniipaunuilichidcumodululdeelasticitateEestel

'], (2 rr)o)

9i

t- t, ( , - E 2,50:- i,5)r [' E, B'-l )

iar pentru conducte cu pereli groqi unde, B:r,lr,' r .- -^-^+^r^ ^^-.r,,nRezulta o conlucrare elastica a ansambluiui lichid plus peretele conductei, care nu

poate fi in nici un.u, n.ghjat6 ia stabilirea modelului dinamic aI sistemului qi care are in

anumite situalii, o influen![ insemnatir asupra performanlelor dinamice ale sistemulul de

aciionare' .,i-.tt^t.,r,t,,**indF< ':icaloricetransmisrcleunfluid,2.7. Cortdtrctiv'ilateq termicd'Este o mdsurd a enrgle

pentru un gradient de temperaturd dat, pe direclia de propagare a cdldurii' exprimindu-se

in [J/m.s.grd.], [kcal/m h.grd]'in cazul iichidelor, conductivitatea termici nu depinde in general de presiune' fiind

insd influenlat[ de temperaturl. Valoric, este mai mare la lichide decAt la gaze 9i scade cu

creiterea temPeraturiiIntervine in caiculele de proiectare, in specialin dimensionarea schimbdtoarelor de

cdldur[, necesare menlinerii ternperaturii tictridutui de lucru intr-un domeniu care sI

conduc6 la o varialie minim[ a viscozitagii'

se poate scrie de asemenea;

(2 10)

Ar' = Lz{ ,.!,l E,

iar pentru conducte cu pereli subliri

Ll'' =

L2 -6-

INDRLTIVLATOR PENTRU LUCRARI DEACTIONARI HIDRAULICE

LAB ORATOR LA DIS C iPLTIVASI PNELA4ATICE

Pentru lichidele de lucnr utilizate in acqionlri hidraulice, conductil'itatea termicirare in general valori cuprinse intre 0.44 qi 0.05 kcal/m.h.0C. (valoarea inferioari pentrutemperaturipozitive pini ia 2000C, iar pentm tentperaturi negative, pinti la -20 0C)

2.8. Ah.sorbtiu Si tlegcyare a ga:elor. CaritalictDupa cum s-a aratat la paragralul 2.1.3.lichidele, in firncqie de condiliile de

temperaturl gi presiune, dizol,,'[ gaze din mediul ambiant sau dezvoka saze prin evaporareproprie. Cantitatea de qaz dizolr,'at cre$te cu cre$terea presiunii ;i scade clr cre$tereat enrperat u rii.

In zonele funclionale ale maginilor hidraulice sau in lunsul conductelor poI aparein anLrmite regiuni hrnclionale, condilii de presir-rne gi de temperatLrri la care medir-rl

hidraulic si se evapore local in *rra de lichid apar in aceste cazurt pungi cr-r vapori ailichidului, producAndu-se aia- numit[ "fierbere 1a rece" a acestuia Cdnd pungile de vaporiin amestec cu lichidul intrd in zonele de ?nalti presiune ale sistemr-rlui, are loc o condensarebrusci, spa{iul cu vapori fiind ocupat de cdtre particulele de lichid cu viteze fbarte mari( 1 500..... 1 800 m/s), producdndu-se gocr.rri hidraulice importante, preclrm gi creqteri localede temperaturd de 1000 1500 oC gi de presiune pind la 1500.......2000 daN/ cm?

.Fenomenul descris poarte denumirea de cavitalie qi poate apare frecvent, mai ales infunctionarea pompelor gi motoarelor hidraulice, in absen[a unor mdsuri constructive gi

funclionale adecvate. in prezenla cavitatriei organele active ale pompelor gi motoarelorhidraulice precum giperelii conductelor sunt supuse distrugerii mecanice datoritd gocurilorhidraulice, precum qi unei pronunlate coroziuni chimice, consecin[a a faptului cI vaporiiqi gazele degajate pun in libertate oxigen atomic, deosebit de activ chimic.

In sistemele de aclionare hidraulicd a maginiior se impun in consecinld adoptareaunor mdsuri constructiv funclionale gi de instalare hidraulicl qi mecanicl care sd impiediceapariyia cavitaliei qi a consecinlelor extrem de nefavorabile care o insoJesc.2.9. Cerile specifice impuse lichidelor de ltrcru utilizate fn acsiondt'i hidraulice

Aceste cerinle se formuleazd, de obicei in raport cu condiliile funclionalesolicitare interne qi externe la care sunt supuse lichidele de lucru.

Datorite largilor aplicagii ale aclionlrilor hidraulice, sistemele gi echipamentele deacest tip pot fi intilnite de 1a utilajul minier subteran pind la sistemele cosmice. in toatesitualiile lichidul de lucru este supus unor condilii interne specifice care implicd marisolicitdri mecanice, termice gi chimice.

Astfel, in aclionarea hidraulic[ a maqinilor, Iichidele de lucru sunt supuse unorputernice solicitari ciclice de compresiune-destindere (absorbitd din rezen'or, aflat iapresiunea atmosfericd sau la o ugoarl suprapresiune, trec in urma procesului de pomparevolumicd la presiuni mari de ordinul a250.....450 daN/cm2, iar dupi schimbul energeticefectuat in motor revin in rezeryor,la presiune sclzutd suport6nd simultan importantevariafii de vitezd gi acceleralii).

Temperatura de lucru a acestora poate varia (datoritl pierderiior internecondiliilor externe) in limite largi, care ating uneori -50...+300 0C.

De asemenea lichidele de lucru sunt supuse atacului chimic in special al oxigenuluiconlinut in gazele sau in aerul cu care vine in contact, atac favorizat f i de temperaturile mai

marila care functioneazd sistemul.Condiliile de solicitare externl ale luchidului de lucru gi echipamentelor hidraulice

qi de

$r

L2 -7-

r-

pot fi evidenliate in raport cr-r gmpele d-e magin'i'aclionate:

- maqinile gi chipament.l.iuUt.rane sunt caracterizate prin condilii de mediu 5i de

exploatare dure, concentralia mare de -praf

(abra'ziv) qi gradtrl mare de umiditate put6nd

afecta cel pulin Ia nivelul rezerv'orului iao.a n' " u,;,izeazd' sisteme in circ,it inchis)

caracteristicile lichiduiui de,lucru. pericorul de explozie existent in subteran impune de

asemenea caracteristici specifice lichidelor de lucru r-rtilizate (recomandindu-se apa cu

em,lsie 5% ulei); 'i 'rtileiele mohile lt "' agricole' rutiere 9i feroviare'- maqinile 9i utilajele mobile la sol (de constntc!tt

manip,lare r-rzinalir..t...iau de regula regimuri grele qi foarte grele de lucrr'r' cLr condilii

cle temperaturi ambiantd care potiaria ae fa -:O l3 +40 oC Umiditatea mediului poate

atingeoconcentraliedelaoo^,iargradr-rld9,imn.1rifi:.ul.olatmost.ereiesteridicat.pentru reducerea gabarituluigreutdtrilor qi implicit a consumuiuide energie pentru

deplasare, hidraulicd ulila]elor mobiteuiiti r"o.apresiunimaride peste 200daN/cm" debite

scdzute, sisteme in circuiiinchis qi rezervoare mici care impun condilii speciale de rdcire'

O clasd reprezentativd in acest domeniu o constituie utilajele de construc!ii, a cdror

dinamicx gi procese de lucru sunt deosebit de grele; allturi de aceasta' funclionarea in

mediu abraz'(exemplu maginile de sdpat gi transportat pamdnt) sau in spalii neprotejate

ridicd gradul de dificurtate ai condigiilfr de soilicitare al echipamentelor gi lichidului de

lucru;- maqinile stalionare la sol (magini unelte,. prese hidraulice, maqini pentru

prelucrarea.uu.iu.utui gimaselor plastice,'agregate tehnologice) au un regim de solicitare

moderat cu o temperatui6 ambianiri a. ili .. 30 oC;beneficiazddeo atmosferd arelativ

curatd (exceptAnd maqinile de forare, turnare' utilaj chimic);

- maginile navale;in acest caz conditriile de temperatur6, umiditatell:di, agresir,,

radialii solare evolueazl pentru sistemele hiclraulice care deservesc na\ra rapid qi?n limite

largi; cea\a salind este un factor suplimentar de solicitare'

Lanaveleundeexist6pericoldeincendiusaudeexplozie(tancuripetroliere,navemilitare, e.t.c.) lichidul de lucru utilizat trebuie s[ fie gieu inflamabil (amestecr'rri apd

glicerini, apd-glicol sau Iichide sintetice);

- avialie, sisteme spaliale 9i ugr.gute nucleare; conditriile de e.xploatare ale

sistemelor hidraulice 9i iichidelor de lucru utilirut. in acest domeniu sunt dintre cele mai

dure; temperaturile cuprinse intre -70 Ei+23 0 0C, radialiile nucleare, termice 9i magnetice

puternice, precum 9i condiliil. d.os-ebit de severe de asigurare a securit[1ii zborului qi

funclion[rii acestor instulalii impun lichidelor de lucru propriet6li cu totul speciale' sunt

preferate de reguli lichidele sintetice greu influ*abile (iicnlde silicolice, esteri tbsfatici)'

In rapbrt cu condiliile de solilitare internd qi extern[ cu care sunt confruntate'

lichidelor de lucru utilizate in acliondri hidraulic., li tt impun urmdtoarele cerin[e

specifice:-s[aibdbuneproprietdlideungereqirezistenldmecanicdridicatdapeliculei.In

timpul pornirilo6uu in aczul in .u,. .Il. doud suprafele metalice ale pieselor in contact

au distrus pelicula de ulei 9i microasperitllile acestora vin in contact' proprietatile de

ungere devin importante, aclstea impieaicana sau reducind uzura de abraziune' smulgere

sau lipire. Pentru imbun[t[trirea proprietdlilor de unger-e a lichidelor organice cu moleculd

cu catenl lungi se folosesc elemente cum sunt clonrl, fosforul, sulful, plumbul, cositorul'

iNDRLIMATOR PE@ ORATOR LA DIS CIPLINA

ACTIONARI HIDRATiLICE S I PNELIMATICE

L2 -8-

INDRLMATOR PENTRU LUCRARI DE LABORATOR LA DISCiPLINAACTIONARI HiDRA{ILICE SI P}'{ETIMATICE

Rolul acestor lubrifranli destina!i presiunilor foarte mari, este de a forma un strat

capabil si reziste elorturilor de forfecare intre sLrpafelele de alunecare, prin combinarea

temporarl cu suprafala metalicd, astfel ca lipirea local6 sd fie nedistructivd;

-si aibir o rezistenli chi.mic[ qi termicd ridicatl. N{ajoritaea fluidelor hidraulice sunt

amestecuri complexe de compusi chimici, afectate de temperattrr.i, presiLtne, umiditate,

condiqii^de ntediu, ntateriale cu care vin in Contact, forlecare mecanici.

in absenla unor nrirsuri speciale (rafinare, aditivare), aceiti factori pot modificii

sensibil proprietllile chimice ale fluiduir-ri, pind Ia sitr-ra1ia scoaterii lui din limitele

acceptabile. Din punct d"el,'edere chirnic, deteriorar-ea prin oridare este cea mai I'i-ecr,'entil.

in mlsura in care toti conrpulii organici au tendinla de a tl atacali de oxigen la temperaturi

mari. La mLrlte lichide, rezistenta la oxidare se realizeaza prin aditir,'i inhibitori de oxidare

care nu le intluenleazd celelalte proprietali de baz[. De asemenea intpr-rritalilemetalice (produse de uzura), noroiurile qi apa aflate in lichid reprezintii promotori ai

oriddrii.upia. ai acestuia . Latemperaturi marireactriile de oxidare se accelereazl, fiind

necesard ?n acest caz elirlinarea totald a aerului din sistem prin etangarea rezervoarelor

cu elemente mobile (piston sau membranl) sau prin punerea sub presiune a acestora cll

ajutorul unui gaz inert (azot). Rezistenla la oxidare limitezd temperatura de funclionare

a fluidelor hidraulice dupd cum urmeazl:uieiuri minerale-max. i 00 0 C;esteri- max.200 0

C; lichide siliconice- mix.250 o C.Temperaturile ridicate pot conduce de asemenea 1a

descompunerea unor compugi organici (rezultdnd fraclii volatile, noroiuri sau cristale),

pinala]i*itu la care modificarea propriet6lilor fizice afecteazl. funclionarea sistemului-

Toli acegti factori care influenleazd. stabilitatea chimic[ impun alegerea optimd a

lichidului de 1ucru in funciie de condiliile specifice ale sistemului hidraulic in care este

utilizat;sd nu degaje vaporilatemperaturile obignuite de lucnt, in principal pentru evitarea

autoaprinderii gipentnr a nu modifica compresibilitatea;sd nu conlin6 9is[ nu absoarbi aer

gi sE nu formeze spumd pentru evitareapericoluluioxiddriigial cregterii compresibilitalii

(uleiurile minerale se tiateaz[ cu aditivi antioxidanli); sa fie compatibile chimic cu

elementele cu care vin in contact in sistem. Materiale gi elementele de bazl utilizate in

construclia maginilor gi aparatajului hidraulic sunt: olelul, cuprul ,bronzul, aluminiul,

argintul, magneziul. cauciucul, maseie plastice).t=50 oC Tabclul 2.2

Centi-^.^t-^-5tL)^C5(cSt)

0E SecundaSarboltunivcrsal

SecundiRedrvoodcomcrcial

Centi-stokes(cSt)

OE SecundaSavboltunivcrsal

SecundiRedrvoodconrcrcial

I .5e+3 9 2e+39 6.819e-39 6 07e+39 1e+29 5e+28 1.861e-l-3 9 1 6gQls+39

10009509008_50800790780770760750

t3 1.6t75I 18.1u l.8r05.1t03.9t02.6t0l.lr0098.7

-1.516cf39 4.05e-l-3 9 3e+29 4e+29 I ..t l0c-F3 9 I 255l2t5t17 1I l3-tr 093I053l0 l2972931891

L2 -9-