Materiały dydaktyczne Napędy hydrauliczne Semestr IV Wykłady 1
Temat 1 (3h): Podstawowe rodzaje napędowych układów hydraulicznych Zagadnienia: A. Systematyka hydraulicznych układów napędowych B. Pompy i silniki hydrauliczne C. Osprzęt Zagadnienie 1.A: Systematyka hydraulicznych układów napędowych 1. Co to jest napęd hydrostatyczny Hydrauliczny układ napędowy to instalacja której zadaniem jest przeniesienie energii mechanicznej od źródła do odbiornika za pośrednictwem cieczy roboczej. Zasadniczą rolę odgrywa tutaj ciecz, która jest akumulatorem i nośnikiem energii. Wykorzystując równanie Bernoulliego można założyć, że energia całkowita cieczy w ruchu ustalonym ma wartość stałą i składa się z trzech składników: energii potencjalnej, energii ciśnienia i energii kinetycznej: ρvgh + pv + ρvν 2 /2 = const gdzie: ρ- gęstość cieczy V- objętość cieczy g- przyspieszenie ziemskie h- wysokość położenia p- ciśnienie cieczy v- prędkość cieczy ρvgh- energia potencjalna cieczy pv- energia ciśnienia cieczy ρvv 2 /2- energia kinetyczna cieczy Energia potencjalna wykorzystana jest w energetyce wodnej, energia kinetyczna w napędach hydrokinetycznych a energia ciśnienia w napędach hydrostatycznych omawianych na przedmiocie Napędy hydrauliczne. 2
2. Co to jest układ hydrauliczny Zgodnie z ogólnie przyjętą nomenklaturą instalacja to zespół maszyn urządzeń i rurociągów tworzących ciąg technologiczny. Zatem przez napęd hydrauliczny rozumiemy instalację, w której dowolny rodzaj energii (zazwyczaj jest to energia mechaniczna ruchu obrotowego) zamieniany jest w sposób kontrolowany na energię ciśnienia cieczy, a następnie przenoszony wraz ze strumieniem cieczy i ponownie zamieniany na energię mechaniczną rys.1.1. 3. Czym różnią się otwarty i zamknięty układ hydrauliczny Istnieje wiele kryteriów podziału układów hydraulicznych Najważniejsze z nich to rola zbiornika w cyrkulacji cieczy. Zbiornik układu hydraulicznego zawsze pośredniczy, w mniejszym lub większym stopniu, w przepływie cieczy cyrkulującej między pompą i silnikiem. W zależności od tego jaki strumień cieczy przepływa przez zbiornik układy hydrauliczne dzieli się na otwarte i zamknięte- rys.1.2. W układzie otwartym cały strumień cieczy generowany przez pompę i przenoszący energię do silnika hydraulicznego spływa do zbiornika po oddaniu energii ciśnienia w silniku. W układzie zamkniętym przez zbiornik przepływa wyłącznie strumień równy przeciekom wewnętrznym oraz upustom elementów układu hydraulicznego, ponieważ strumień generowany przez pompę wraca na jej stronę ssącą bez pośrednictwa zbiornika, po oddaniu energii ciśnienia w silniku. Przecieki wewnętrzne układu oraz upusty cieczy odprowadzane do zbiornika muszą być uzupełniane w sposób ciągły podczas pracy instalacji przez zawory dopełniające zlokalizowane na ssaniu pompy głównej układu. Uzupełnianie cieczy może odbywać się dzięki zasysaniu cieczy przez pompę główną układu lub dzięki wtłaczaniu cieczy pod ciśnieniem wytwarzanym przez pomocniczą pompę dopełniającą. Upust cieczy z obiegu do zbiornika realizowany jest przez rozdzielacze sterowane różnicą ciśnień strony tłocznej i ssawnej pompy głównej. Zadaniem zaworów upustowych jest ciągła wymiana cieczy w obiegu głównym wynikająca z konieczności utrzymania optymalnej temperatury. Ciecz upuszczana do zbiornika oddaje ciepło podczas kontaktu z jego ścianami. 3
Rys.1.1 Budowa hydraulicznego układu napędowego i transformacja energii Rys. 1.2. Układ hydrauliczny otwarty i zamknięty 4. Czym charakteryzują się układy hydrauliczne i jak wygląda ich systematyka Podstawową zaletą układów hydraulicznych jest wysoki wskaźnik przenoszonej mocy do objętości i masy potrzebnych urządzeń oraz precyzyjna zmiana parametrów ruchu niedostępna w innych rozwiązaniach napędów. Podstawową wadą układów hydraulicznych jest niższa sprawność 4
całkowita w porównaniu z pozostałymi rozwiązaniami napędów. Pozostałe zalety i wady układów hydraulicznych przedstawiono na rys. 1.3. Kolejne kryterium podziału układów hydraulicznych wynika z rodzaju i zakresu ruchu silnika hydraulicznego przekazującego energię mechaniczną do odbiornika. Zgodnie z wcześniejszymi informacjami mamy więc do czynienia z napędem postępowo zwrotnym realizowanym za pomocą siłownika lub obrotowym realizowanym przez silnik. W specjalnych rozwiązaniach możliwa jest również wzajemna zamiana ruchu postępowo- zwrotnego na ruch obrotowy. W takich układach skok siłownika wykonującego ruch postępowo- zwrotny jest naturalnie ograniczony, co limituje również zakres ruchu obrotowego. Jeżeli ruch obrotowy odbywa się w sposób nieograniczony, wówczas napęd obrotowy nazywany jest przekładnią. Na rys.1.4 przedstawiono układ otwarty z napędem postępowozwrotnym oraz układ zamknięty z napędem obrotowym o ruchu nieograniczonym, czyli przekładnię. Rys.1.3 Cechy układu hydraulicznego Kolejny podział układów hydraulicznych wynika z liczby i natężenia przepływu zainstalowanych pomp i silników. Hydrauliczne układy napędowe dzielą się w związku z tym na jedno lub wielopompowe oraz jedno lub wielosilnikowe. Pompy mogą mieć w ramach tego samego układu stałą lub zmienną wydajność a silniki stałą lub zmienną chłonność, zależnie od przeznaczenia. 5
Kolejne kryterium podziału dotyczy układów hydraulicznych wielosilnikowych i wynika ze sposobu powiązania jednego lub kilku źródeł zasilania z poszczególnymi odbiorami. Zasilanie może w związku z tym mieć charakter indywidualny, grupowy lub centralny jak przedstawiono to na rys.1.4. Rys.1.4. Przykłady zasilania w układach hydraulicznych z wieloma odbiornikami Przy zasilaniu indywidualnym każdy silnik zasilany jest przez oddzielną pompę. Przy zasilaniu grupowym klika odbiorów zasilanych jest przez jedno źródło obsługiwane przez jedną lub kilka pomp. W przypadku zasilania centralnego wszystkie odbiory podłączone są do jednego źródła obsługiwanego przez kilka pomp. Wydajność źródła zasilania dopasowana jest automatycznie do liczby i chłonności pracujących odbiorów a bateria akumulatorów stanowi rezerwę wydajności źródła w stanach przejściowych. Rys.1.5. Sposoby regulacji prędkości silnika 6
Ostatnim kryterium podziału hydraulicznych układów napędowych jest sposób sterowania i regulacji prędkości odbiorników. Prędkość robocza silnika zależy od natężenia zasilającego go strumienia cieczy roboczej- rys.1.5. Sterowanie i regulacja dławieniowa wykorzystuje pompy o stałej wydajności współpracujące z zaworami sterującymi natężeniem przepływu. Zadaniem zaworów sterujących jest odprowadzenie do zbiornika części strumienia wytworzonego przez pompę, przy jednoczesnym zapewnieniu ciśnienia niezbędnego do pokonania obciążenia zewnętrznego silnika, związanego z odbiornikiem energii mechanicznej. Odprowadzenie części strumienia do zbiornika powoduje zmniejszenie natężenia przepływu cieczy docierającej do silnika, co pozwala na regulację prędkości. Regulacja odbywa się kosztem strat wynikających z energii strumienia odprowadzonego do zbiornika. Dlatego regulacja dławieniowa stosowana jest najczęściej w hydraulicznych układach napędowych małej lub średniej mocy pracujących w sposób przerywany, przy niewielkich współczynnikach czasu włączenia. W zależności od miejsca montażu zaworu dławiącego przepływ układy z regulacją dławieniową dzieli się na szeregowe i równoległe. W szeregowym układzie dławieniowym element dławiący przepływ umieszczony jest w linii łączącej pompę, silnik i zbiornik. W równoległym układzie dławieniowym element dławiący umieszczony jest w linii równoległej do linii w której zamontowany jest silnik. Dalszy podział układów dławieniowych wynika z miejsca montażu elementu dławiącego w stosunku do silnika. Jeżeli element dławiący znajduje się przed silnikiem, wówczas układ określa się jako sterowany szeregowo z dławieniem na wejściu. Jeżeli element dławiący znajduje się za silnikiem wówczas sterowany jest szeregowo z dławieniem na wyjściu. Przedstawiony na rys. 1.6 układ dławieniowy jest układem szeregowym z dławieniem na wyjściu. Sterowanie i regulacja objętościowa wykorzystuje pompy o zmiennej wydajności regulowanej za pomocą zmiany geometrycznej objętości roboczej oraz silniki o zmiennej chłonności realizowanej w analogiczny sposób. W układach tych do odbiornika dociera cały strumień generowany przez źródło zasilania a więc pomijając straty objętościowe samych elementów, regulacja odbywa się bez strat charakterystycznych dla regulacji dławieniowej. Układy z regulacją objętościową zużywają więc mniej energii napędowej lecz ze względu na stopień skomplikowania elementów instalacji są droższe, cięższe i objętościowo większe. Jeżeli układ sterowania prędkością umożliwia dodatkowo stabilizację prędkości silnika wówczas nazywany jest układem z automatyczną regulacją prędkości. Do stabilizacji prędkości w układach hydraulicznych dławieniowych wykorzystuje się, zamiast zwykłych elementów dławieniowych, wielodrogowe regulatory przepływu. 7
W układach hydraulicznych z regulacją objętościową stabilizację prędkości silnika uzyskuje się dzięki zastosowaniu elementów nastawczych pomp i silników sterowanych sygnałem sprzężenia zwrotnego w postaci natężenia przepływu lub ciśnienia. Dzięki zastosowaniu układu sprzężenia zwrotnego mogą one dodatkowo realizować określony program sterowania silnikiem w zależności od warunków podyktowanych jego obciążeniem. Ogólną systematykę układów hydraulicznych ze względu na sposób automatycznej regulacji prędkości odbiornika przedstawiono na rys.1.6. Rys. 1.6. Ogólna systematyka układów hydraulicznych Zagadnienie 1B: Pompy i silniki hydrauliczne 5. Jakie rodzaje pomp stosowane są w układach hydraulicznych Elementem wejściowym układu hydraulicznego jest zgodnie z rys.1.1. pompa wyporowa napędzana silnikiem elektrycznym lub spalinowym o mocy N 1, wytwarzającym moment obrotowy M 1 przy prędkości obrotowej wału ω 1. Pompa jest generatorem energii hydraulicznej cieczy a jej moc hydrauliczna N H1 uzyskiwana jest dzięki podniesieniu ciśnienia cieczy o wartość p 1 przy przepływie cieczy wynoszącym Q 1. Pompa ta nosi nazwę pompy głównej układu hydraulicznego, gdyż poza nią w instalacji mogą znajdować się pompy pomocnicze realizujące dodatkowe zadania wynikające z rodzaju układu lub potrzeb napędu. 8
W wyniku strat hydraulicznych i objętościowych ciecz dopływająca do elementu wyjściowego układu posiada niższą energię hydrauliczną N H2 wynikającą z dostępnego natężeniu przepływu Q 2 i dysponowanego spadku ciśnienia p 2. Elementem wyjściowym może być silnik realizujący ruch obrotowy lub siłownik realizujący ruch postępowo- zwrotny. Często nie rozróżnia się formalnie tych elementów nazywając je po prostu silnikiem hydraulicznym, tak jak na rysunku 1.2, realizującym określony rodzaj ruchu. Silnik zamienia energię hydrauliczną cieczy N H2 na energię mechaniczną przekazując odbiornikowi moc mechaniczną N 2 przy założonych parametrach ruchu obrotowego w postaci momentu M 2 i prędkości ω 2, lub ruchu postępowego w postaci siły F i prędkości V. Istnieje wiele rozwiązań konstrukcyjnych głównych i pomocniczych pomp wyporowych stosowanych w hydraulicznych układach napędowych. Podstawowy podział na pompy rotacyjne i tłoczkowe wynika z charakteru ruchu wykonywanego przez elementy wyporowe pompy a dalsza systematyka wynika ze szczegółów konstrukcji rys.1.7. Rys. 1.7. Systematyka pomp wyporowych stosowanych w układach hydraulicznych. Jeżeli pompa posiada stałą geometryczną objętość roboczą (w przypadku pomp tłoczkowych jest to objętość skokowa) wówczas nazywana jest pompą o stałej wydajności, ponieważ jej wydajność zależy wyłącznie od prędkości obrotowej wału napędowego. Pompy o stałej wydajności stosowane w układach hydraulicznych to pompy zębate i śrubowe. Pozostałe rodzaje pomp występują w obu wersjach, to znaczy ze stałą i zmienną wydajnością. O zmiennej wydajności mówi się wtedy, gdy pompa posiada możliwość regulacji geometrycznej objętości roboczej, czyli jej wydajność może być regulowana przy stałej prędkości obrotowej wału napędowego. 9
Rys.1.8 Charakterystyka i symbole graficzne pomp wyporowych Pompy zębate, śrubowe oraz tłoczkowe rzędowe produkowane są w wersjach z jednym kierunkiem tłoczenia. Pozostałe pompy są budowane w obu wersjach, to znaczy ze stałym lub zmiennym kierunkiem tłoczenia. Zmiana kierunku tłoczenia pomp może być realizowana najprościej przez zmianę kierunku obrotów wału napędowego. Pompy takie nazywane są pompami o zmiennym kierunku tłoczenia i zmiennym kierunku obrotów. Konstrukcja niektórych pomp pozwala jednak na zmianę kierunku tłoczenia pompy przy zachowaniu stałego kierunku obrotów wału napędowego. Pompy te nazywane są pompami o zmiennym kierunku tłoczenia. Charakterystykę pomp wynikającą z tych kryteriów wraz z symbolami graficznymi przedstawiono na rys. 1.8. Dalsze podziały pomp wynikają z liczby niezależnych strumieni cieczy roboczej generowanych przez pompę oraz liczby stopni ciśnienia montowanych wewnątrz jednej obudowy. Pompy nazywa się wówczas wielostrumieniowymi przy połączeniu równoległym dwóch lub więcej zespołów wyporowych oraz wielostopniowymi przy połączeniu szeregowym tych elementów. Szczegóły konstrukcyjne budowy oraz zagadnienia dotyczące strat, sprawności hydraulicznej i mechanicznej oraz kształtu charakterystyk teoretycznych i rzeczywistych pomp stosowanych w hydraulicznych układach napędowych omówione zostały szczegółowo w literaturze przedmiotu [ i ] 10
6. Jakie rodzaje silników stosowane są w układach hydraulicznych Silniki hydrauliczne spełniają w układzie zadania odwrotne do pomp a ich systematyka może być identyczna. Istnieją jednak problemy praktyczne w postaci niskiego momentu obrotowego dostępnego przy małych prędkościach obrotowych, lub zbyt wysokiego momentu rozruchowego, decydujące o ograniczonym zastosowaniu niektórych rodzajów pomp jako silników. O zamienności pomp i silników hydraulicznych według systematyki przedstawionej na rys. 7 można mówić wyłącznie przy wysokich prędkościach obrotowych. Przy niskich prędkościach obrotowych obowiązuje schemat podziału silników hydraulicznych przedstawiony na rys. 1.9. Rys.1.9. Systematyka wolnoobrotowych silników hydraulicznych [ 1 ] Podobnie jak pompy, silniki mogą posiadać stałą lub zmienną objętość roboczą, którą określa się jako chłonność. W przypadku silnika o stałej chłonności jego prędkość zależy wyłącznie od natężenia przepływu cieczy roboczej, a przy zmiennej chłonności prędkość silnika może ulegać zmianie niezależnie od natężenia przepływu. Regulacja chłonności może być stopniowa lub płynna. Regulację płynną uzyskuje się w silnikach szybkoobrotowych a stopniową w silnikach wolnoobrotowych. Regulacja stopniowa polega na wyłączeniu części cylindrów z pracy. W silnikach jednorzędowych regulacja ta jest możliwa w przypadku konstrukcji wielokrotnego działania a w silnikach wielorzędowych odbywa się przez wyłączenie całego rzędu cylindrów. 11
Rys.1.10 Charakterystyka i symbole graficzne silników hydraulicznych Konstrukcja wielokrotnego działania polega na tym, że każdy aktywny zespół wyporowy wykonuje więcej niż jeden cykl roboczy podczas jednego obrotu wałka wyjściowego silnika. Silniki hydrauliczne mogą mieć stały lub zmienny kierunek obrotów wałka wyjściowego realizowany przez zmianę kierunku zasilania. Osobną grupę stanowią silniki wahadłowe. Są one połączeniem siłownika z tłoczyskiem w formie listwy zębatej napędzającej przez przekładnię wałek wyjściowy silnika. Kąt obrotu wałka silnika wahadłowego ograniczony jest skokiem siłownika i przełożeniem przekładni zębatej. Silniki wahadłowe są więc silnikami niepełnoobrotowymi. Charakterystykę i symbole graficzne silników hydraulicznych przedstawiono na rys. 1.10 Szczegóły konstrukcyjne budowy i sposobu regulacji chłonności oraz zagadnienia dotyczące strat, sprawności hydraulicznej i mechanicznej oraz kształtu charakterystyk teoretycznych i rzeczywistych silników stosowanych w hydraulicznych układach napędowych omówione zostały szczegółowo w literaturze przedmiotu [ 1 ]. 7. Jakie rodzaje siłowników stosowane są w układach hydraulicznych Oddzielną grupą elementów wyjściowych układu hydraulicznego są odbiorniki energii ciśnienia o ruchu posuwisto- zwrotnym, nazywane popularnie siłownikami lub cylindrami hydraulicznymi- rys.1.11. 12
Podstawowy podział siłowników wynika z rodzaju elementu przekazującego energię. Rozróżnia się w związku z tym siłowniki nurnikowe i tłokowe. Kolejnym kryterium podziału jest liczba ruchów roboczych elementu. W siłownikach jednostronnego działania ruch roboczy wywołany jest ciśnieniem cieczy roboczej a ruch powrotny obciążeniem zewnętrznym. W siłownikach dwustronnego działania ruch wysuwowy i powrotny wywołany jest działaniem ciśnienia cieczy roboczej podawanej odpowiednio na obie strony tłoka. Dalsza systematyka siłowników dwustronnego działania wynika ze szczegółów budowy pokazanych na rysunku 1.11. Osobną grupę stanowią wspomniane wcześniej w systematyce silników hydraulicznych siłowniki zamieniające ruch posuwisto- zwrotny na ograniczony ruch obrotowy za pośrednictwem przekładni zębatej lub śrubowej. Rys.1.11 Systematyka i schemat budowy siłowników Bezpośrednią zamianę energii ciśnienia na moment obrotowy, bez pośrednictwa przekładni, uzyskuje się w siłownikach toroidalnych. Zakres obrotu takiego siłownika zależy generalnie od liczby komór roboczych i jest zawsze nieco mniejszy od kąta wynikającego z podziału geometrycznego kata pełnego na liczbę komór. Zagadnienia dotyczące szczegółów budowy, strat, sprawności oraz zasad doboru siłowników omówiono szczegółowo w literaturze [ 1 ] 13
Zagadnienie 1C: Osprzęt 8. Co to jest i z czego składa się układ sterowania Pomiędzy pompą i silnikiem hydraulicznego układu napędowego znajduje się układ sterowania decydujący o dopasowaniu energii wejściowej i wyjściowej instalacji- rys.1.12. W skład układu sterowania wchodzą elementy sterujące przepływem i ciśnieniem cieczy lub odpowiadające za nastawę wydajności pomp i chłonności odbiorników. Są to różnego rodzaju zawory. Pozwalają one na uruchomienie, zatrzymanie zmianę prędkości i kierunku ruchu odbiornika. Układ hydrauliczny jest wyposażony dodatkowo w zawory bezpieczeństwa, zawory zwrotne i przełączające spełniające zadania wynikające z przeznaczenia i charakteru pracy odbiornika energii. Zawory sterujące odprowadzają część cieczy przewodem obejściowym do zbiornika, lub ustalają ciśnienie potrzebne do wysterowania elementów odpowiedzialnych za nastawę chwilowej wydajności i chłonności pomp i odbiorników, w zależności od przyjętego sposobu regulacji prędkości. Konieczność regulacji powstaje w stanach przejściowych pracy instalacji kiedy wydajność pompy jest wyższa od chłonności odbiorników, ciśnienie tłoczenia pompy jest wyższe niż wymagane przez odbiornik, lub odbiornik zostaje przeciążony. 9. Jak wygląda systematyka zaworów hydraulicznych Systematykę zaworów hydraulicznych przedstawiono na rys. 1.13. Podział na cztery podstawowe grupy wynika z rodzaju kontrolowanego parametru. Rozróżnia się w związku z tym zawory sterujące: kierunkiem przepływu, ciśnieniem przepływu, natężeniem przepływu oraz przekaźniki ciśnieniowe i czasowe. Dalszy podział poszczególnych grup zaworów wynika z możliwości funkcjonalnych. W przypadku zaworów sterujących przepływem istotna jest liczba dróg dopływu i wypływu, liczba możliwych stanów czyli położeń oraz sposób zmiany stanu, czyli rodzaj sterowania zaworem. Rozróżnia się w związku z tym zawory dwudrogowe czyli posiadające jeden dopływ i jeden odpływ oraz zawory wielodrogowe. Ze względu na liczbę stanów zawory dzieli się na dwupołożeniowe i wielopołożeniowe. Liczbę dróg i stanów rozdzielcza podaje się często w formie ilorazu X/Y, gdzie X oznacza liczbę dróg a Y liczbę stanów. 14
Rys.1.12 Sposób dopasowania energii produkowanej i pobieranej w układzie hydraulicznym Zawory mogą być przesterowane mechanicznie, elektromagnetycznie oraz z wykorzystaniem energii ciśnienia cieczy roboczej czyli hydraulicznie. Stosuje się również sterowanie alternatywne z wykorzystaniem więcej niż jednego sposobu przełączania zaworu. Symbole graficzne wybranych zaworów i rozdzielaczy z wyjaśnieniem szczegółów budowy przedstawiono na rys. 1.14. Rys.1.13 Systematyka zaworów hydraulicznych 15
Szczegóły budowy i zasady działania oraz charakterystykami przekroju przepływu w funkcji przemieszczenia elementu sterującego przedstawiono szerzej w literaturze przedmiotu [ 1 ]. 10. Co to są i do czego służą akumulatory hydrauliczne Poszczególne elementy układu połączone są rurociągami o odpowiednich średnicach i własnościach mechanicznych wynikających z prędkości przepływu i ciśnienia cieczy. Elementem instalacji mogą być również akumulatory magazynujące energię ciśnienia cieczy która następnie może być wykorzystana do napędu odbiornika lub na potrzeby układu sterowania. Akumulatory przejmują chwilowe nadwyżki energii ciśnienia i oddają je w podczas deficytu wynikającego z bilansu zapotrzebowania odbiorników i zdolności wytwarzania energii przez pompę w układach z wieloma odbiornikami. W cyklu ładowania akumulatora energia ciśnienia cieczy zamieniana jest na energię ciśnienia gazu a w cyklu rozładowania odwrotnie. Zasadniczy podział akumulatorów wynika z rodzaju elementu oddzielającego przestrzeń gazową i cieczową. Rozróżnia się w związku z tym akumulatory tłokowe i akumulatory z elastyczną przegrodą. Te ostatnie dzielą się na membranowe i pęcherzowe. Rys.1.14 Symbole graficzne wybranych zaworów i rozdzielaczy 11. Jakie elementy armatury stosowane są w układach hydraulicznych Filtry i wymienniki ciepła odpowiadają za utrzymanie prawidłowych własności fizykochemicznych cieczy oraz pozwalają na przedłużenie okresu jej eksploatacji. Ważnym 16
elementem armatury każdego układu hydraulicznego jest zbiornik w którym magazynowana jest ciecz robocza powracająca z odbiornika po oddaniu energii ciśnienia i skąd następnie pobierana jest przez pompę. Poza magazynowaniem cieczy zbiornik pełni rolę wymiennika ciepła i odpowiada za wydzielanie się powietrza oraz cząsteczek zanieczyszczeń z cieczy przed kolejnym cyklem roboczym. 17
Temat 2 (4h): Teoretyczne podstawy pracy napędów hydraulicznych 1. Na jakiej podstawie określa się wymagane ciśnienie w instalacji hydraulicznej? Wartość ciśnienia w instalacji można dobrać na podstawie orientacyjnych danych dotyczących podobnych układów rys. 2.1 lub w oparciu o obliczenia- rys. 2.2. Ponadto, określone ciecze robocze mają praktyczne limity ciśnienia roboczego. Rys. 2.1 Typowe ciśnienia występujące w układach hydraulicznych Dobór ciśnienia w oparciu o obliczenia wymaga uwzględnienia obciążenia zewnętrznego i sprawności elementu wykonawczego. 18
Rys. 2.2 Wpływ ciśnienia roboczego na pracę instalacji Zgodnie z rys. 2.2 podwyższenie ciśnienia w instalacji pozwala na zmniejszenie elementów instalacji oraz średnic rurociągów kosztem zwiększenia przecieków i sprawności wewnętrznej urządzeń, przyspieszonego zużycia ściernego elementów i degradacji cieczy roboczej, pogorszenia własności dynamicznych układu spowodowanych ściśliwością cieczy oraz większej emisji hałasu. 2. Na jakiej podstawie określa się natężenie przepływu w instalacji? Jak wynika z rys. 2.2 wysokość ciśnienia w instalacji wpływa, przy okręconych parametrach elementów wykonawczych, również na natężenie przepływu. Zwiększenie natężenia przepływu w wyniku dopasowania wydajności lub chłonności urządzeń do założeń projektowych względnie doboru wielkości konstrukcyjnej powoduje zwiększenie prędkości i strat proporcjonalnie do kwadratu prędkości. przepływu, które rosną 3. Jakie parametry siłownika bierze się pod uwagę podczas jego doboru? Zasady doboru siłownika wyjaśnia rys. 2.3. Parametry podlegające analizie to przebieg wartości sił, droga i prędkość ruchu oraz ciśnienie robocze i ewentualnie wyboczenie siłownika. 19
Rys. 2.3 Parametry doboru siłownika 4. Jakie parametry bierze się pod uwagę podczas doboru silnika hydraulicznego? Parametry silnika hydraulicznego brane pod uwagę prezentuje rys. 2.4 5. Jaki jest zakres wykorzystania i parametry eksploatacyjne różnych rodzajów silników hydraulicznych? O zakresie wykorzystania silnika decyduje chłonność właściwa, zakres prędkości i ciśnień roboczych, stopień pulsacji ciśnienia, poziom emisji hałasu oraz sprawność ogólną, co wyjaśnia rys. 2.5 Rys. 2.4 Parametry doboru silnika hydraulicznego 20
Rys. 2.5 Cechy eksploatacyjne silników hydraulicznych 6. Jakie przesłanki decydują o wyborze rodzaju układu hydraulicznego Wybór pomiędzy układem otwartym i zamkniętym zależy od szeregu parametrów uwzględnionych na rys. 2.6. 7. Jakie cechy decydują o wyborze rodzaju zasilania indywidualnego w układzie hydraulicznym? Cechy układów zasilanych pompą o stałej i zmiennej wydajności lub pompą wielostrumieniową przedstawiono na rys. 2.7. Rys. 2.6 Kryteria wyboru rodzaju układu hydraulicznego 21
Rys. 2.7 Cechy decydujące o wyborze rodzaju zasilania indywidualnego 8. Jakie cechy decydują o sposobie zasilania grupowego odbiorników? Cechy układów zasilanych grupowo pompami o stałej i zmiennej wydajności lub pompą wielostrumieniową z akumulatorami przedstawiono na rys. 2.8. 9. Jakie parametry bierze się pod uwagę podczas doboru pompy hydraulicznej? Parametry pompy hydraulicznej brane pod uwagę prezentuje rys. 2.9. 10. Jaki jest zakres wykorzystania i parametry eksploatacyjne różnych rodzajów silników hydraulicznych? O zakresie wykorzystania pompy decyduje wydajność właściwa, zakres prędkości i ciśnień roboczych, stopień pulsacji ciśnienia, poziom emisji hałasu oraz sprawność ogólną, co wyjaśnia rys. 2.10 22
Rys. 2.8 Cechy decydujące o wyborze rodzaju zasilania centralnego Rys. 2.9 Parametry doboru pompy hydraulicznej 23
Rys. 2.10 Cechy eksploatacyjne pomp hydraulicznych 24
Temat 3 (3h): Regulacja mocy i prędkości roboczej w napędowych układach hydraulicznych 1. Jakie rodzaje sterowania i regulacji dławieniowej prędkości odbiornika stosowane są w hydraulicznych układach napędowych? Nastawa dławieniowa prędkości odbiornika polega na zmianie strumienia cieczy roboczej na dopływie lub odpływie z odbiornika, ewentualnie strumienia równoległego do płynącego przez odbiornik. Rys.3.1 Systematyka układów sterowania i regulacji dławieniowej Jeżeli dławienie dotyczy strumienia przed lub za odbiornikiem wówczas układ hydrauliczny nazywa się szeregowym układem regulacji dławieniowej. W przypadku dławienia strumienia równoległego do płynącego przez odbiornik układ hydrauliczny nazywa się równoległym układem regulacji dławieniowej- rys. 3.1. Jeżeli natężenie przepływu dławionego strumienia podlega dodatkowo stabilizacji, wówczas układ hydrauliczny nazywa się układem regulacji i stabilizacji prędkości odbiornika. 2. Jaki jest wpływ lokalizacji zaworu dławiącego przed lub za odbiornikiem na pracę układu z dławieniem szeregowym? 25
Oba układy są identyczne pod względem zasady działania, sprawności i przebiegu charakterystyk regulacyjnych, jednak różnią się pod względem własności eksploatacyjnych, co wyjaśnia rys. 3.2. Rys.3.2 Wpływ lokalizacji zaworu dławiącego na własności układu hydraulicznego 3. Jak kształtują się charakterystyki regulacyjne szeregowych i równoległych układów regulacji dławieniowej? Charakterystyki regulacyjne układów regulacji dławieniowej przedstawiają zależność względnej prędkości odbiornika w przypadku siłowników oraz względnego natężenia przepływu w przypadku silników od względnego przekroju przepływu zaworu dławiącego i względnego obciążenia odbiornika. Rys. 3.3 przedstawia charakterystyki regulacyjne układu szeregowego a rys. 3.4 układu równoległego. W obu wypadkach odbiornik zasilany jest strumieniem cieczy zależnym od przekroju przepływu elementu dławiącego f d. Symbol f do oznacza maksymalny przekrój przepływu elementu dławiącego. 3. Jakie rodzaje sterowania i regulacji objętościowej prędkości odbiornika stosowane są w hydraulicznych układach napędowych? Sterowanie i regulacja objętościowa może mieć charakter ciągły i skokowy. W pierwszym przypadku zmianie ulega wydajność generatora lub chłonność odbiornika albo zmianie podlegają oba 26
parametry a układ nazywa się przekładnią hydrostatyczną. Przy regulacji skokowej włączane lub wyłączane są w obieg, w zależności od zapotrzebowania odbiorników, sekcje pompy wielostrumieniowej lub pompy o różnych wydajnościach. Systematykę układów z regulacją ciągłą prędkości przedstawiono na rys. 3.5 a przykład trzystopniowej regulacji prędkości odbiornika na rysunku 3.6. Rys.3.3 Charakterystyki regulacji szeregowej układów z różnymi rodzajami odbiorników Rys.3.4 Charakterystyki regulacji równoległej układów z różnymi rodzajami odbiorników 27
Strumień dopływający do silnika przekładni hydrostatycznej zależy od nastaw parametrów wydajności generatora i odbiornika. Ciśnienie w linii zasilającej odbiornik zależy od momentu jakim jest obciążony. Po przekroczeniu ciśnienia p max nastawionego na zaworze maksymalnym ZM linia zasilająca jest odciążona do zbiornika a prędkość odbiornika spada do zera. Strumień dopływający do odbiornika zasilanego przez kilka pomp zależy od przesterowania rozdzielaczy R1 i R2 w linii zasilania. Może być równy wydajności każdej z pomp lub ich sumie, dzięki czemu uskakuje się trzy poziomy prędkości ruchu odbiornika. Zawory maksymalne ZM1 i ZM2 odprowadzają ciecz z linii zasilającej odbiornika po przekroczeniu ciśnienia wynikającego z maksymalnego momentu obciążającego silnik. Rys.3.5 Rodzaje przekładni hydrostatycznych Rys. 3.6. Układ skokowej regulacji objętościowej prędkości silnika 28
4. Jak wyglądają charakterystyki regulacyjne przekładni hydrostatycznych W przekładni z nastawną pompą jej wydajność zależy od parametru regulacyjnego ε p który przyjmuje wartości z przedziału (0;1). Prędkość obrotowa silnika n s jest, przy stałych wartościach wydajności właściwej pompy q p, chłonności właściwej silnika q s oraz stałej prędkości obrotowej pompy n p, liniową zależnością jej parametru regulacyjnego ε p - rys. 3.7. Przełożenie przekładni i jest przy stałych wartościach wydajności i chłonności właściwej urządzeń odwrotnie proporcjonalne do parametru regulacyjnego pompy, a jej obrazem jest fragment hiperboli równoosiowej. Moc teoretyczna N smax przenoszona przez przekładnię jest linową zależnością parametru regulacyjnego pompy. Moment wyjściowy teoretyczny przekładni M smax nie zależy ani od parametru regulacyjnego ani od prędkości silnika, lecz wyłącznie od obciążenia zewnętrznego. Przekładnia hydrostatyczna z nastawną pompą nazywana jest również przekładnią stałego momentu. Pozostałe oznaczenia stosowane na rysunku: η smh sprawność mechaniczno- hydrauliczna silnika, η vp sprawność objętościowa pompy, η vs sprawność objętościowa silnika. Rys. 3.7 Charakterystyki regulacyjne przekładni hydrostatycznej z pompą o zmiennej wydajności (przekładni stałego momentu) W przekładni z nastawnym silnikiem i pompą o stałej wydajności chłonność silnika zależy od parametru regulacyjnego ε s który przyjmuje wartości z przedziału (0;1). Prędkość obrotowa silnika n s 29
jest, przy stałych wartościach wydajności właściwej pompy q p, chłonności właściwej silnika q s oraz stałej prędkości obrotowej pompy n p, odwrotnie proporcjonalna do parametru regulacyjnego silnika a jej obrazem jest fragment hiperboli równoosiowej - rys. 3.8. Przełożenie przekładni i jest przy stałych wartościach wydajności i chłonności właściwej urządzeń wprost proporcjonalne do parametru regulacyjnego silnika, a jej obrazem jest linia prosta przechodząca przez początek układu współrzędnych. Moment wyjściowy teoretyczny przekładni M smax jest przy stałym obciążeniu zewnętrznym liniową funkcją parametru regulacyjnego silnika. Moc teoretyczna N smax przenoszona przez przekładnię nie zależy parametru regulacyjnego silnika i jest stała w całym zakresie jego zmiany. Przekładnia hydrostatyczna z nastawną pompą nazywana jest również przekładnią stałej mocy. Rys. 3.8 Charakterystyki regulacyjne przekładni hydrostatycznej z silnikiem o zmiennej wydajności (przekładni stałej mocy) Przekładnia z nastawną pompą i nastawnym silnikiem może być sterowania sekwencyjnie lub równocześnie. Przy sterowaniu sekwencyjnym najpierw zmianie ulega parametr regulacyjny pompy od ε p =0 do ε p =1 przy stałej wartości parametru regulacyjnego silnika ε s =1, a następnie zmianie ulega parametr regulacyjny silnika od ε s =1 do ε smin. 30
Rys. 3.9 Charakterystyki regulacyjne przekładni hydrostatycznej z nastawną pompą i nastawnym silnikiem sterowanej sekwencyjnie. Charakterystyki przekładni sekwencyjnej stanowią połączenie charakterystyki przekładni stałego momentu (lewa część rys. 3.9) i przekładni stałej mocy (prawa część rys 3.9). Przy sterowaniu równoczesnym zmianie ulegają oba parametr regulacyjne. Zmienia się zarówno nastawa wydajności pompy jak i nastawa chłonności silnika. Relacja pomiędzy nastawami zależy od programu realizowanego przez przekładnię. Najczęściej przyjmuje się, że ε p + ε S = 1 a charakterystykę takiej przekładni przedstawiono na rys 3.10. 31
Rys.3.10 Charakterystyki regulacyjne przekładni z równoczesna nastawą obu parametrów regulacyjnych Charakterystyki zewnętrzne przekładni hydrostatycznych przedstawiono na rys. 3.11. Rys. 3.11 Charakterystyki zewnętrzne przekładni hydrostatycznych 32
Temat 4 (3h): Podstawowe układy hydrauliczne elektrohydraulicznych maszyn sterowych, sterów strumieniowych, śrub nastawnych 1. Jak zbudowany jest układ hydrauliczny maszyny sterowej z pompami o zmiennej wydajności i zmiennym kierunku tłoczenia? Układ hydrauliczny maszyny sterowej z pompami głównymi o zmiennej wydajności i zmiennym kierunku tłoczenia jest najbardziej rozpowszechnionym rozwiązaniem. Składa się z dwóch identycznych zespołów pompowych, układów sterowania i cylindrów hydraulicznych zmieniających wychylenie płetwy sterowej. Zespoły siłowe mogą pracować oddzielnie, wówczas jeden z nich jest jednostką rezerwową, lub jednocześnie kiedy potrzebna jest większa wydajność instalacji warunkująca odpowiednią prędkość zmiany położenia płetwy sterowej. Jeden z zespołów przedstawiono na rys. 4.1. W skład zespołu napędowego wchodzą pompa główna i pompa dopełniająca PD o stałej wydajności, napędzane tym samym silnikiem elektrycznym. Zespół pompowy zostaje połączony z cylindrem hydraulicznym po przesterowaniu rozdzielacza ZO ciśnieniem wytwarzanym przez pompę dopełniającą. Zawory ręczne ZR służą do odcinania odpowiedniej gałęzi instalacji w przypadku awarii lub wycieków. Pompa dopełniająca jest zabezpieczona przed przeciążenie zaworem maksymalnym ZN. Podczas pracy pompy głównej sterowany różnicą ciśnień zawór upustowy ZU odprowadza do zbiornika część oleju wracającego z siłownika a pompa dopełniająca wprowadza do obiegu zamkniętego nową porcje oleju przez zawory zwrotne. Zawory bezpieczeństwa ZB, wspólne dla obu zespołów hydraulicznych, zabezpieczają pompy główne przed przeciążeniem. Rys. 4.1 Układ hydrauliczny maszyny sterowej z pompą o zmiennej wydajności i zmiennym kierunku tłoczenia 33
Pompa dopełniająca pełni jednocześnie rolę pompy filtrującej ciecz roboczą. Nastawa kierunku i wydajności tłoczenia pompy głównej zależy od sposobu sterowania. Przy sterowaniu nadążnym nastawa N zależy od różnicy sygnałów pochodzących z kolumny sterowej WZ i układu sprzężenia zwrotnego SZ informującego położeniu płetwy sterowej. Nastawa pompy maleje do zera jeżeli różnica tych sygnałów wynosi zero, czyli płetwa osiągnęła wartość zadaną położenia. Przy sterowaniu przyciskowym pompa pracuje w wybranym kierunku do czasu zwolnienia odpowiedniego przycisku na kolumnie sterowej. 2. Jak zbudowany jest układ hydrauliczny steru strumieniowego? Układ hydrauliczny steru strumieniowego składa się z zespołu siłowego w skład którego wchodzi pompa główna PG o stałej wydajności i jednym kierunku tłoczenia, układ sterowania oraz siłownik wykonawczy decydujący o kącie wychylenia płatów śruby steru strumieniowego. Kierunek zmiany nastawy kata natarcia płatów zależy od położenia sterowanego elektrycznie rozdzielacza RG decydującego o wyborze komory aktywnej A lub B przekładni steru a prędkość tej zmiany od nastawy regulowanych zaworów dławiących ZD na wypływie z komory pasywnej przekładni wychylenia płatów. Pompa opróżniająca PO służy do opróżnienia korpusu przekładni steru strumieniowego podczas okresowej wymiany oleju. Zbiornik grawitacyjny ZG zapewnia poprzez przewód R nadciśnienie potrzebne do smarowania przekładni i łożysk steru oraz smarowania i uszczelnienia wału śruby steru. Rys. 4.2 Układ hydrauliczny steru strumieniowego 34
Zbiornik powinien być usytuowany na odpowiedniej wysokości nad lustrem wody. Rurociąg przelewowy S łączy zbiornik grawitacyjny ze zbiornikiem zespołu hydraulicznego. W położeniu środkowym rozdzielacza RG pompa główna jest w pełni odciążona do zbiornika a w każdym z położeń roboczych zabezpieczona jest zaworem bezpieczeństwa ZB. Cały strumień oleju powracający z instalacji oczyszczany jest przez filtr spływowy. 3. Jak zbudowany jest układ hydrauliczny śruby nastawnej? Układ hydrauliczny śruby nastawnej składa się z dwóch identycznych pomp głównych P1 i P2 pracujących niezależnie lub równocześnie, układu sterowania, siłownika przekładni śruby oraz zbiornika grawitacyjnego ZG zapewniającego smarowanie podczas normalnej pracy i dodatkowo ciśnienie w stanach awaryjnych. Pompy główne są pompami o stałym kierunku i wydajności tłoczenia. Pompa pomocnicza P3 również o stałej wydajności i jednym kierunku tłoczenia służy do utrzymania poziomu w zbiorniku grawitacyjnym. Sterowany różnicą ciśnień lub dźwignią zawór proporcjonalny RG decyduje o natężeniu i kierunku przepływu oleju do komór nastawczych A i B przekładni płatów śruby. Zawór proporcjonalny sterowany jest przez zespół sterowanych elektrycznie rozdzielaczy R1- R4. W przypadku awarii układu zdalnego sterowania kat płatów śruby może być ustawiony ręcznie za pomocą dźwigni rozdzielacza RG. Olej powracający z przekładni śruby chłodzony jest w wymienniku ciepła. Pompy zabezpieczone są przed przeciążeniem za pomocą zaworów ZB. Czystość cieczy w instalacji zapewniają filtry ssawne pomp a filtr ochronny zabezpiecza zespół rozdzielaczy i zawór proporcjonalny przed skutkami awarii pomp. Rys. 4.3 Układ hydrauliczny śruby nastawnej 35
Temat 5 (2h): Filtry i filtracja czynnika roboczego w układach hydraulicznych 1.Jaki jest cel stosowania filtrów w układach hydraulicznych Jednym z warunków zachowania własności eksploatacyjnych cieczy roboczej w układzie hydraulicznym jest utrzymanie jej parametrów fizykochemicznych na odpowiednim poziomie. Istotnym parametrem jest czystość cieczy roboczej. Czystość cieczy hydraulicznej określana jest zestawem liczb niosących informację o liczbie zanieczyszczeń większych od unormowanych średnic zawartych w próbce cieczy. Zadaniem filtrów zamontowanych w układzie hydraulicznych jest oddzielenie ze strumienia cieczy cząsteczek zanieczyszczeń stałych a w przypadku cieczy HLPD zawierających dodatki dspergująco- myjące, również produktów jej starzenia. 2. Gdzie montowane są filtry w układach hydraulicznych Lokalizacja i nazewnictwo filtrów wynika z funkcji jaką mają spełniać w instalacji- rys. 5.1. Rys.5.1. Rodzaje filtrów stosowanych w układzie hydraulicznym 36
3. Jakie są zadania prawidłowo dobranych filtrów w układach hydraulicznych Dzięki utrzymaniu własności fizykochemicznych cieczy na odpowiednim poziomie filtry zapobiegają zakłóceniom w pracy instalacji i przedłużają żywotność jej elementów- rys 5.2 4. Jakie zadania pełni filtr po stronie ssawnej pompy w układzie hydraulicznych otwartym Teoretycznie filtr ssawny powinien chronić cały układ hydrauliczny, jednak jego lokalizacja narzuca pewne warunki i ograniczenia- rys. 5.3 5. Jakie zadania pełni filtr wysokociśnieniowy po stronie tłocznej pompy głównej w układzie hydraulicznym otwartym Teoretycznie filtr po stronie tłocznej pompy głównej chroni wszystkie elementy układu sterowania, ale jego lokalizacja niesie pewne ograniczenia- rys. 5.4. Filtr ten pracuje przy pełnym ciśnieniu roboczym wytwarzanym przez pompę główną układu. Rys. 5.2 Zadania filtrów w układzie hydraulicznym 37
Rys.5.3 Cechy filtra ssawnego w układzie hydraulicznym otwartym 6. Jaką rolę pełni filtr spływowy w układzie hydraulicznym otwartym? Filtr spływowy w układzie hydraulicznym otwartym filtruje cały strumień cieczy powracający z instalacji, co pozwala zachować wymaganą czystość cieczy w zbiorniku, przy prawidłowo dobranych i stosowanych filtrach oddechowym i wlewowym zbiornika. Podobnie jak w innych przypadkach lokalizacji istnieją jednak pewne ograniczenia i uwarunkowania jego eksploatacji- rys. 5.5. 7. Kiedy stosuje się układ niezależnej filtracji? Układ niezależnej filtracji jest alternatywą dla filtra spływowego przy dużych natężeniach przepływu cieczy roboczej. Wykazuje szereg zalet z których najważniejsze to możliwość czyszczenia i kontroli temperatury cieczy roboczej niezależnie od stanu pracy obwodu głównego- rys. 5.6. Układ niezależnej filtracji stosuje się zarówno w otwartych jak i zamkniętych układach hydraulicznych. 38
Rys.5.4 Cechy filtra tłocznego w układzie hydraulicznym otwartym Rys.5.5 Cechy filtra spływowego w układzie hydraulicznym otwartym 39
8. W jaki sposób montuje się filtry w układach hydraulicznych zamkniętych? Podstawowym rodzajem filtra w układzie hydraulicznym zamkniętym jest filtr tłoczny niskociśnieniowy montowany w układzie pompy dopełniającej instalację główną- rys. 5.7. Pompa dopełniająca uzupełnia przecieki wewnętrzne układu zamkniętego lub dodatkowo kompensuje strumień cieczy wracający do zbiornika przez zawory upustowe, których zadaniem jest zapewnienie wymiany cieczy w obwodzie głównym, celem utrzymania optymalnej temperatury. 9. W jaki sposób określa się efektywność przegrody filtracyjnej? Efektywność filtrowania w układach hydraulicznych mierzona jest współczynnikiem β xo - rys.5.8. Określa on iloraz liczby cząsteczek zanieczyszczeń o średnicy większej od x o wyrażonej w µm na wejściu do filtra i na wyjściu z niego. Współczynnik ten pozwala na bardzo przejrzystą interpretacje skuteczności działania filtra. Przykładowo: β 3 =100 oznacza, że na 100 cząsteczek zanieczyszczeń o średnicy 3µm które znajdują się w cieczy przed filtrem tylko jedna przejdzie przez przegrodę filtracyjną (100/1). Rys.5.6 Cechy układu niezależnej filtracji 40
Rys.5.7 Cechy filtra tłocznego niskociśnieniowego w układzie hydraulicznym zamkniętym 10. Jak wygląda systematyka filtrów ze względu na zadanie w układzie hydraulicznym? Podział na filtry ochronne i robocze wynika z podstawowego zadania spełnianego przez te elementy instalacji. Zadaniem filtrów ochronnych, zgodnie z nazwą, jest ochrona wrażliwych elementów instalacji przed skutkami zanieczyszczenia cieczy np. wskutek awarii pomp lub silników. Zadaniem filtrów roboczych jest utrzymanie stanu czystości cieczy roboczej w całej instalacji na poziomie wymaganym przez producentów urządzeń. Wynikają stąd określone własności obu rodzajów filtrów opisane na rys. 5.9. Rys.5.8 Cechy filtra tłocznego niskociśnieniowego w układzie hydraulicznym zamkniętym 41
Rys.5.9 Cechy filtrów ochronnych i roboczych 11. Jakie są kryteria doboru filtra do instalacji? Podstawowe cechy filtra hydraulicznego to jego wielkość konstrukcyjna, dokładność filtrowania (β xo ) oraz sposób wykonania (materiały, złącza, elementy dodatkowe itp.). Podczas doboru filtra istotne są kryteria przedstawione na rys. 5.10. 12. Co to jest czystość cieczy roboczej w układzie hydraulicznym? Zgodnie z normą ISO czystość cieczy to liczba kodowa określająca zawartość zanieczyszczeń stałych o określonej średnicy w próbce badanej cieczy. Czystość określa się kodem dwucyfrowym dla metod mikroskopowych oraz trzycyfrowym dla automatycznych liczników cząsteczek zanieczyszczeń. Podstawą określenia stanu czystości jest sporządzenie rozkładu granulometrycznego cieczy i na tej podstawie określenie liczby cząsteczek zanieczyszczeń o średnicy większej niż 5 i 15 µm w metodach mikroskopowych lub większej od 4, 6 i 14 µm w metodach liczników cząsteczek. Liczba cząsteczek w poszczególnych grupach jest podstawą przyznania kodu klasy czystości- rys. 5.11. 42
Rys.5.10 Kryteria doboru filtrów do instalacji. Rys.5.11. Procedura wyznaczania klasy czystości cieczy 13. Co to jest proces płukania instalacji i od czego zależy czas płukania? Płukanie instalacji hydraulicznej to proces odfiltrowania cząsteczek zanieczyszczeń obecnych w instalacji za pomocą agregatu pompowego i zespołu filtrów o odpowiedniej zdolności pochłaniania zanieczyszczeń. Przed płukaniem demontuje się wkłady wszystkich wrażliwych elementów instalacji 43
takich jak zawory proporcjonalne lub serwozawory. Proces płukania połączony jest z bieżącą kontroli stanu czystości cieczy. Podczas płukania początkowo obserwuje się wzrost a potem stopniowy spadek liczby zanieczyszczeń w cieczy. Proces płukania przerywany jest po osiągnięciu wymaganego poziomu czystości cieczy- rys. 5.12. Minimalny czas płukania zależy od wielu parametrów opisanych na rysunku, lecz generalnie jest uzależniony od relacji objętości zbiornika układu hydraulicznego do wydajności agregatu płuczącego. Rys.5.12. Zmiana czystości cieczy podczas płukania 44