Praca dyplomowa inżynierska PROWADZĄCY PRACĘ: prof. dr hab. inż. Edward Palczak, prof. zw.pwr. AUTOR: Maciej Durko Wrocław 2010
Temat pracy dyplomowej inż. Projekt wstępny rozdzielacza serwomechanizmu hydraulicznego z przekryciem ujemnym. Dane wejściowe: Q n =6 [ dm3 min ] P n =16 [ Mpa]
Wstęp Celem pracy jest zaprojektowanie rozdzielacza hydraulicznego suwakowego z przekryciem ujemnym w układzie zminiaturyzowanego serwomechanizmu hydraulicznego. Rozdzielacze suwakowe z przekryciem ujemnym mają zastosowanie np. w układach wspomagania skrętu i mechanizmach podnoszenia. Rozdzielacz suwakowy w serwomechanizmie występuje z jednostkowym sprężeniem zwrotnym.
Przekrycie dodatnie długość tłoczków suwaka jest większa od szerokości kanałów cylindra. Konstrukcja taka zapewnia szczelność pomiędzy sąsiednimi kanałami, w których przeważnie panują różne ciśnienia. Przesunięcie suwaka z położenia roboczego na neutralne powoduje gwałtowne odcięcie dopływu z pompy. Skutkuje to chwilowym uderzeniem cisnienia w przewodzie tłocznym pompy zanim otworzy się zawór bezpieczeństwa. Powoduje przeciążenia układu i może prowadzić do uszkodzeń pompy i innych elementów [4]. Rys. Schemat rozdzielacza suwakowego z przekryciem dodatnim i charakterystyka przepływu w funkcji przesunięcia.
Przekrycie ujemne tłoczki są krótsze niż szerokości kanałów cylindra. W położeniu zerowym pomiędzy sąsiednimi kanałami są szczeliny na tzw. krawędziach sterujących. Podczas przesterowania nie występują gwałtowne odcięcia połączeń. Zaletą jest brak przeciążeń układu, ale ma taką wadę, że położenie neutralne nie jest ustalone [4]. Rys. Schemat rozdzielacza suwakowego z przekryciem ujemnymi charakterystyka przepływu w funkcji przesunięcia
Przekrycie zerowe krawędzie tłoczka i kanałów pokrywają się ze sobą. Wykonanie takiej konstrukcji wiąże się z trudnościami technologicznymi, więc wiąże się to z wyższą ceną. Przekrycie takie jest stosowane w serwomechanizmach jeżeli wymagana jest odpowiedź układu na nawet minimalne przesterowanie rozdzielacza [4]. Rys. Schemat rozdzielacza suwakowego z przekryciem zerowych icharakterystyka przepływu w funkcji przesunięcia
Przesterowanie rozdzielacza może być dokonywane różnymi sposobami: ręcznie siłą mięśni, przyciskiem, dźwignią, pedałem, mechanicznie popychaczem, zderzakiem, sprężyną, rolką z dźwignią, elektrycznie elektromagnesem z jedną cewką, elektromagnesem z dwoma cewkami, silnikiem elektrycznym, hydraulicznie ciśnieniem lub podcisnieniem, sposobem mieszanym elektryczno-hydraulicznym, elektryczno-pneumatycznym. Symbole graficzne sterowania zawarte są w normie PN-ISO 1219-1:1994
Re 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 v[ m2 s ]
Podsumowanie Zaprojektowany rozdzielacz suwakowy z przekryciem ujemnym ma średnicę nominalną przepływu 6 [mm^2] i przepływ 6 [dm^3/min] ciśnienie nominalne wynosi 16 [Mpa]. Założone parametry techniczne zostały spełnione. Przepływ o wielkość 6 [dm^3/min] bliski granicy minimalnej przepływów w hydraulice klasycznej. Takie wielkości określa się hydrauliką zminiaturyzowaną. Miniaturyzacja wpływa za zmniejszenie gabarytów i masy. Umożliwia budowę prototypów i modelów funkcjonalnych do badań. Zmniejszenie wymiarów zwiększa trudność wykonania i wymagana jest większa dokładność. Hyraulika zminiaturyzowana i mikrohydraulika są na etapie badań i rozpoznawania zastosowań takich elementów. Wyżej wymieniony rozdzielacz sprawia trudności projektowe, ze względu na miniaturyzację elementu. Zachodzi konieczność zastosowania minimalnych przekrojów przepływu. Może to wpływać na zwiększone występowanie kawitacji w układzie, co negatywnie wpływa na stabilną pracę serwomechanizmu. Kawitacja może również powodować podwyższenie poziomu głośności. Wytworzenie elementu również sprawia trudności ze względu na dokładność wykonania, która zawiera się w granicach od 1 do 5[μm]. Znalezienie optymalnych rozwiązań konstrukcyjnych zminiaturyzowanych rozdzielaczy sprawia liczne trudności projektowe.
Bibliografia [1] Baszta T. M.: Urządzenia hydrauliczne :konstrukcja i obliczanie, WNT, Warszawa 1697. [2] Guillon M.: Teoria i obliczanie układów hydraulicznych, WNT, Warszawa 1967. [3] Lipski J., Zwolak E., Balas W.: Hydrauliczne urządzenia srodków transportu, WKŁ, Warszawa 1980. [4] Osiecki A.: Hydrostatyczny napęd maszyn, WNT, Warszawa 1998. [5] Palczak E.: Dynamika elementów i układów hydraulicznych, Ossolineum, Wrocław 1999. [6] Stryczek S.: Napęd hydrostatyczny. Elementy i układy, WNT, Warszawa 1984. [7] Szydelski Z.: Napęd i sterowanie hydrauliczne, WNT, Warszawa 1970. [8] Zieliński A.: Napęd i sterowanie hydrauliczne obrabiarek, WNT, Warszawa 1972.