PNEUMATIKA I HIDRAULIKA
Modul 6
Hidraulički izvršni i upravljački elementi
Energija koju daje crpka postaje koristan rad tek u izvršnim elementima, cilindrima i motorima, a o tome kamo, kojom silom i kojom brzinom ide odlučuju upravljački elementi. Modul obrađuje hidrauličke cilindre i motore, razvodnike, tlačne, protočne i zaporne ventile, hidraulički pribor te tri sklopa koja se u pogonu stalno ponavljaju: diferencijalni spoj, uklješten klip i sinkronizaciju. Sve se računa na zajedničkom primjeru preše HP-1.
- razlikovati vrste hidrauličkih cilindara i izračunati njihove sile, brzine i vremena hoda
- razlikovati vrste hidrauličkih motora i izračunati moment, brzinu vrtnje i snagu
- pročitati i nacrtati simbole razvodnika te odabrati srednji položaj i nazivnu veličinu
- objasniti rad sigurnosnog, redukcijskog, redoslijednog i protuteretnog ventila i odrediti namještene tlakove
- upravljati brzinom izvršnih elemenata prigušnim ventilima i regulatorima protoka te procijeniti gubitke
- primijeniti nepovratne i deblokirajuće nepovratne ventile za držanje tereta i izračunati tlak deblokiranja
- odabrati cijevi, crijeva, priključke, brtve i filtre te izračunati promjer voda
- objasniti i proračunati diferencijalni spoj, uklješten klip i sinkronizaciju cilindara
- nacrtati i protumačiti hidrauličku shemu jednostavnog stroja s izvršnim i upravljačkim elementima
O modulu
Crpka daje protok, a sigurnosni ventil ograničava tlak — ali prešu, dizalicu ili steznu napravu čine tek cilindri, motori i ventili koji tu energiju usmjeravaju, doziraju i drže pod nadzorom. Tko razumije te elemente, može pročitati svaku hidrauličku shemu, a kad stroj ne radi kako treba, zna gdje tražiti uzrok.
Prvi dio modula bavi se izvršnim elementima. Hidraulički cilindri uvode omjer površina, prigušenje u krajnjim položajima, brtve, pričvršćenja i izvijanje klipnjače; hidraulički motori radni volumen, moment, brzinu vrtnje i stupnjeve djelovanja. Slijede upravljački elementi: razvodnici sa srednjim položajima i padom tlaka, tlačni ventili od sigurnosnog do protuteretnog, protočni ventili s regulatorima protoka i spojevima prigušivanja te zaporni ventili, od jednostavnog nepovratnog do deblokirajućeg i ugradbenog logičkog ventila.
Drugi dio modula povezuje elemente u cjelinu. Jedinica o priboru obrađuje cijevi, crijeva, priključke, brtve, filtre s β-vrijednošću, spremnik, izmjenjivače topline i mjerne priključke, a zadnja jedinica tri sklopa iz prakse: diferencijalni spoj za brzo primicanje, hidraulički uklješten klip i sinkronizaciju više cilindara. Svaka jedinica ima računski prikaz na zajedničkom primjeru preše HP-1 (crpka 22,0 l/min, sigurnosni ventil 160 bar, cilindar Ø80/50 mm, hod 300 mm, sila prešanja 80,4 kN). Aktivnosti za samostalno učenje oslanjaju se na te prikaze, a procjena znanja na kraju provjerava cijeli modul.
Nastavne jedinice
- Otvori
6.1
Hidraulički cilindri
Jednoradni, dvoradni i teleskopski cilindri, omjer površina, prigušenje, brtve, pričvršćenja i izvijanje klipnjače.
- Otvori
6.2
Hidraulički motori
Zupčasti, lamelasti, orbitalni, aksijalno- i radijalno-klipni motori; moment, brzina, snaga, kočenje i zaštita od kavitacije.
- Otvori
6.3
Hidraulički razvodnici
Klipni i sjedišni razvodnici, 4/2 i 4/3 sa srednjim položajima, preklapanje, aktiviranje, NG6/NG10 i pad tlaka.
- Otvori
6.4
Hidraulički tlačni ventili
Sigurnosni ventil izravno i predupravljano upravljan, karakteristika p–Q, redukcijski, redoslijedni, protuteretni i rasteretni ventil.
- Otvori
6.5
Hidraulički protočni ventili
Prigušni ventil, prigušno-nepovratni ventil, dvograni i trograni regulator protoka te spojevi na ulazu, izlazu i u obilaznom vodu s gubicima snage.
- Otvori
6.6
Hidraulički zaporni ventili
Nepovratni, deblokirajući i dvostruki deblokirajući ventil, omjer deblokiranja, držanje tereta bez propuštanja, ispunski ventil, kuglasta slavina i logički ventili.
- Otvori
6.7
Hidraulički pribor
Cijevi, crijeva, priključci, brtve, filtri i β-vrijednost, spremnik, izmjenjivači topline, grijači i mjerni priključci, uz izbor promjera voda.
- Otvori
6.8
Diferencijalni spoj, uklješten klip i sinkronizacija
Diferencijalni (regenerativni) spoj, hidraulički uklješten klip s dvostrukim deblokirajućim ventilom i načini sinkronizacije cilindara s pogreškama sinkronizacije.
Ključni pojmovi modula
| Pojam | Značenje |
|---|---|
| jednoradni cilindar | cilindar kod kojega ulje djeluje samo s jedne strane; povrat obavlja teret ili opruga |
| plunžerni cilindar | jednoradni cilindar kod kojega je klipnjača ujedno i klip; brtvi se samo na glavi |
| radni volumen V | volumen ulja koji motor primi za jedan okretaj vratila, cm³/okr |
| volumetrijski stupanj djelovanja η_v | omjer korisnog i dovedenog protoka; obuhvaća unutarnje propuštanje |
| razvodnik 4/3 | razvodnik s četiri priključka (P, T, A, B) i tri uklopna položaja |
| klipni razvodnik (kliznik) | razvodnik koji kanale spaja i odvaja pomicanjem kliznika u provrtu; malo, ali stalno propuštanje |
| sigurnosni ventil | normalno zatvoreni ventil između P i T koji ograničava najveći tlak u krugu |
| predupravljani sigurnosni ventil | dvostupanjski ventil: mali pilot-ventil određuje tlak, glavni klip propušta veliki protok |
| Prigušno mjesto | suženje presjeka koje stvara otpor protoku; protok ovisi o površini otvora i padu tlaka |
| Koeficijent protoka α | bezdimenzijski broj (oko 0,6 do 0,7 za oštre bridove) koji obuhvaća suženje mlaza i trenje |
| Sjedišni ventil | ventil kojem zaporni element naliježe na sjedište; zatvara bez propuštanja |
| Tlak otvaranja | najmanja razlika tlakova koja otvara nepovratni ventil; određena silom opruge |
| Nazivni promjer DN | oznaka veličine voda ili crijeva, približno jednaka unutarnjem promjeru u mm |
| Tlak pucanja | tlak pri kojem crijevo puca u ispitivanju; najmanje četiri puta veći od najvećeg radnog tlaka |
| Diferencijalni (regenerativni) spoj | spoj u kojem je prostor klipnjače spojen s tlačnim vodom; djelatna je površina presjeka klipnjače |
| Brzo primicanje | prazni hod velikom brzinom i malom silom prije radnog hoda |
Vježbe uz modul
Uz modul idu 8 vježbi, ukupno 16 sati. Pitanja u vježbama su bez odgovora, a rješenje se otvara gumbom Prikaži rješenje; upute za nastavnika su na dnu svake vježbe.
- Otvori
VJEŽBA V30 · 2 SATA
Karakteristika sigurnosnog ventila
Sigurnosni ventil ne drži tlak savršeno stalnim: počinje otvarati ispod namještene vrijednosti, a tlak raste s protokom koji kroz njega prolazi. U vježbi se snima karakteristika p–Q izravno upravljanog sigurnosnog ventila pri rastućem i padajućem protoku.
- Otvori
VJEŽBA V31 · 2 SATA
Hidrauličko upravljanje jednoradnim cilindrom
Jednoradni hidraulički cilindar diže teret tlakom ulja, a spušta se pod djelovanjem tereta. U vježbi spajate krug s ručnim razvodnikom 3/2, mjerite tlak dizanja i vrijeme hoda te provjeravate zašto takav krug ne može zadržati teret u međupoložaju.
- Otvori
VJEŽBA V32 · 2 SATA
Upravljanje dvoradnim cilindrom razvodnikom 4/2
Dvoradni cilindar gibaju tlak ulja u oba smjera, a smjer određuje razvodnik 4/2. U vježbi mjerite tlakove u oba voda cilindra, vremena izvlačenja i uvlačenja te provjeravate kako omjer površina klipa određuje brzine i sile.
- Otvori
VJEŽBA V33 · 2 SATA
Deblokirajući nepovratni ventil i razvodnik 4/3
Klipni razvodnik uvijek pomalo propušta, pa teret obješen o cilindar polako pada. U vježbi spajate razvodnik 4/3 s optočnim srednjim položajem i deblokirajući nepovratni ventil, mjerite tlak držanja i tlak deblokiranja te provjeravate zašto izbor srednjeg položaja odlučuje o pouzdanosti držanja.
- Otvori
VJEŽBA V34 · 2 SATA
Diferencijalno upravljanje
Kad se ulje iz prstenaste strane cilindra vraća na klipnu stranu umjesto u spremnik, klipnjača se izvlači znatno brže, ali manjom silom. U vježbi spajate diferencijalni spoj s preklopnim razvodnikom, mjerite brzine i tlakove u oba načina rada i računate koliko se takta uštedi brzim primicanjem.
- Otvori
VJEŽBA V35 · 2 SATA
Hidraulička sinkronizacija
Dva cilindra spojena paralelno na istu crpku ne gibaju se zajedno ako su nejednako opterećeni — ulje uvijek ide putem manjeg otpora. U vježbi to najprije izmjerite, a zatim cilindre sinkronizirate zupčastim djeliteljem protoka i uspoređujete s drugim načinima sinkronizacije.
- Otvori
VJEŽBA V36 · 2 SATA
Hidraulički uklješten klip
Klip je hidraulički uklješten kad je s obje strane oslonjen na stupac ulja koji ne može otjecati slobodno — u mirovanju zbog zatvorenih nepovratnih ventila, u gibanju zbog prigušenja izlaznog toka. U vježbi uspoređujete gibanje s vučnim i tlačnim teretom, mjerite povišenje tlaka na izlaznoj strani i krutost cilindra u zaustavljenom položaju.
- Otvori
VJEŽBA V37 · 2 SATA
Proslijedno tlačno upravljanje s dva cilindra
Redoslijedni (proslijedni) ventil propušta ulje drugom cilindru tek kad tlak ispred njega dosegne namještenu vrijednost. U vježbi jednim razvodnikom upravljate redoslijedom stezanje – utiskivanje – povrat – otpuštanje, namještate dva redoslijedna ventila i provjeravate koliko se na tlačno upravljanje smije osloniti.