Samenvatting - Hydrauliek PDF

Preview

Summary

Hydrauliek...

Description

1 hydrauliek Wat is Hydrauliek: Het overbrengen en onder controle houden van krachten en bewegingen door middel van vloeistoffen. Vakgebied kom je hydrauliek tegen: - Algemene werktuigbouw - Voertuigtechniek - Vliegtuigtechniek - Ruimtevaart … De specifieke voordelen: - Overbrengen van grote krachten en koppels bij geringe componentafmeting (grote vermogensdichtheid) - Snelheden, krachten en koppels traploos regelbaar - Zeer nauwkeurig en constante positionering - Rechtlijnige beweging zijn direct te realiseren - Hydraulische energie kan worden opgeslagen en teruggewonnen worden - Elk hydraulisch systeem is beveiligd tegen overbelasting Nadelen - Dure techniek - Vuilgevoelig - Mogelijk van inwendige en uitwendige lekkages Hydraulische vloeistof: - Minerale hydraulische oliën - Synthetische olie - Water - Mengsel van water en olie Lage druk: Middeldruk: Middelhoge druk: Hoge druk:

0-100bar 100-250bar 250-420bar 420-700bar

De snelheid waarmee hydraulische motoren en cilinders beweging, word bepaald door: - De afmeting van de component - De per tijdseenheid aangevoerde hoeveelheid olie de zogenaamde volumestroom Qv (liter per minuut) Si eenheid m^3/s

2 groepsindeling en schematechniek De verschillende componenten zijn verdeeld in groepen met elke een specifieke functie - Pompgroep(A): is de energiebron van de hydraulische installatie. Tot deze groep behoren de aandrijfmotor van de pomp, de pomp, het reservoir en eventuele accumulatoren. -

Conditioneringsgroep(B): dient voor het optimaal in conditie te houden van het systeem en de hydraulisch vloeistof. Tot deze groep behoren filters, koelers, warmtewisselaars, overdrukkleppen.

-

Besturingsgroep(C): Heeft een sturende en regelende functie. De componenten van deze groep, stuurschuiven (sturende functie) en stroom-en drukregelkleppen (regelende functie), zorgen ervoor dat de hydraulische vloeistof onder de juiste condities op de juiste plaats terecht komt.

-

Motorgroep(D): verbruikers zet de hydraulische energie om in mechanische energie en zorgt voor het aandrijven van de last. Tot deze groep behoren hydromotoren, cilinders en zwenkmotoren. Stroomschema 10 10 5

2

9 9 6

4

6

1 4 8

7

5 8

7 2

3 1

3 1 :elektromotor 2: hydropomp 3:resevoir 4:overdrukklep(veiligheidsklep) 5:manometer 6:persfilter 7:koeler 8: retourfilter 9:stuurschuif 10:hydraulische cilinder

3 Hydropompen De hydropomp is het hart van de hydraulische installatie. Het aan de pomp as toegevoerde mechanische vermogen in de vorm van een koppel en toerental(P=T x 2pn) word door de pomp omgezet in hydraulische vermogen in de vorm van volumestroom en druk(P=p x Qv) waarbij de druk bepaald word door de weerstand in het systeem. Verdringerprincipe: Als de plunjer(zuiger) naar rechtswordt bewogen onstaat er in de cilinder een onderdruk, waardoor er via de zuigklep olie wordt aangezogen uit het resevoir. De persklep wordt door de druk in het systeem gesloteng gehouden. Wordt de plunjer naar links bewogen, dan zal de olie via de persklep het systeem in gedrukt worden. De zuigklep wordt door de druk in de cilinder gesloten gehouden. Pompopbrengst (volumestroom Qv) = slagvolume(V) x toerental van de pomp(n).

Verschillende pompen: - Tandwielpomp - Schottenpomp - Plunjerpomp

Volumestroomkarakteristiek als functie van de systeemdruk.

Tandwielpomp met uitwendige vertanding A Pomphuis

B

Tandwiel A wordt via de aandrijfas in het aangegeven richting en neemt daarbij tandwiel b mee. Aan de linkerzijde van de pomp Perszijde lopen de tandwielen uit de tandholtes. Door de volumevergroting onstaat onderdruk en wordt er olie aangezogen en meegenomen in Radiale oltes. Aa1: de Pomphuis rechterzijden van de grijpen de tanden 6:pomp As kaaren wordt de olie uit de tandholterd het systeem 2: Flens 7 en 8: Axiaalveldafdichting . 3: Deksel 9: lagerbus fdichting:4:aan de buitenomtrek van de tandwielen lopen Lagerbril 10: 0-ring oppen tegen de pomphuis. 5: Aandrijfas 11: imbusbout hting: lopen de tandwielen tegen de lagerplaten of brillen t ook daar zuig en perszijde geschijden worden. spleetcompensatie: De brillen worden nu bij oplopende ruk met grote krachten tegen de tandwielen gedrukt, waardoor de lekspleet kleiner wordt en er minder olie weglekt.

b

Tandwielpomp met inwendige vertanding met sikkelvormig hulpstuk Dit type heeft een druk bereil tot 300bar. Met namens als hydropomp in automatische versnellingsbakken en koppelvormers. De pomp heeft een gelijkmatige opbrengst en produceert weinig lawaai. Tandwiel (1) wordt vanaf buitenaf aangedreven en neemt daarbij de 1 2 ring met inwendige vertanding(2) in de aangegeven draairichting mee. Bij a draaien de tanden uit elkaar door de ontstane onderdruk word er olie uit het resevoir aangezogen. a Bij b draaien de taden in elkaar en word de olie de persleiding in verdrongen( weg stoten). Het sikkelvormig hulpstuk(3) zorgt voor de scheiding van pers en zuigzijde. 2

1: tandwiel 2: tandring met inwendige vertanding 3: sikkelvormig hulpstuk 4: pomphuis

4

3

Schottenpomp: Bestaat uit: - Behuizing(1) - Stator(2) - Excentretisch geplaatste rotor(3)

2

3

1

4

Werking: de draairichting van de getekende pomp is links om. Bij draaiende rotor neemt het kamervolume aan de onderzijde van de pomp toe. Daar ontstaat onderdruk en wordt er olie aangezogen. Aan de bovenzijde van de pop neemt het kamervolume af. Daar ontstaat overdruk en wordt de olie in de leiding ingeperst.

Kenmerken: - Gelijkmatige opbrengst - Geringe geluidsproductie - Relatief goedkoop - Drukbereik 150-200 bar

Plunjerpomp: Voor systemen vanaf 250 bar worden hoofdzakzlijk plunjerpompen toegpast. Deze pompen hebben namelijk ook bij hoge werkdrukken een hoog rendement. Naar de stand van de plunjers ten opzichte van de aandrijfas onderscheid men: - Lineaire plunjerpomp (lijnpomp) - Radiale plunjerpomp - Axiale plunjerpomp Lineaire plunjerpomp: De pomp word hoofdzakelijk toegpast op hogedruk waterspuitinstallatie.

Radiale Plunjerpomp:word hoofdzakelijk toegpast bij algemene machinebouw. Ze zijn geschikt voor grote werkdrukken(700bar), hebben een korte inbouwlengte en zijn minder vuilgevoelig dan de overige plunjer pompen. Axiale plunjerpomp: beweegt meestal oneven aantal plunjers parallel aan de aandrijfas, in axiale richting. De pompen worden geleverd met een vast of een regelbaar slagvolume en zijn geschikt voor zxare belastingen. Totaal rendement ligt hoger dan 90%. He toepassingsgebied is hoog. Naar werking onderscheid men: - Plunjerpomp met stationair cilinderblok - Plunjerpomp met roterende cilinderblok - Plunjerpomp met roterende cilinderblok knie type Radiale plunjerpomp met twee stromingen richtingplunjerstroom

1: slagring 2: cilinderblok 3: plunjer 4: glijschoen 5: verdeelschuif

Het cilinderblok word van af buitenaf aangedreven en neemt daarbij de plunjers mee. De plunjervoeten zijn voorzien van glijschoenen die gedwongen worden om slagring te volgen. Doordzat de slagring excentrisch geplaatst is, onstaat de radiale plunjerbeweging. Door de excentriciteit instelbaar te maken, word de slagvolume regelbaar.

Axiale plunjerpomp met 1 stroomrichting en vastgestelde slagvolume

1: aandrijfas 2: slagplaat 3: plunjer 4: veren 5: perskleppen 6: zuigpoorten

Dit is een axiale plunjerpomp met stationair cilinderblok. Bij deze pomp drijft de as(1) een zogenaamde slagplaat(2)aan. De slagplaat is de schuin staande plaat die de roterende beweging omzet in axiale (plunjer)beweging. De pomp is voorzien van zuigpoorten(6) en perskleppen(5). Dat houdt in dat de draairichting van de aandrijfas(1) geen invloed heeeft op de stromingsrichting.

Axiale plunjerpomp met roterende cilinderblok en regelbaar slagvolume

1: cilinderblok 2: plunjer 3: poorten of spiegelplaat 4: slagplaat(verstelbaar) 5: glijschoen

Deze pomp heeft een stilstaande slagplaat en een roterende colinderblok. Het grote voordeel van deze constructie is dat er geen zuig en perskleppen nodig zijn. Het cilinderblok loopt tegene zogenaamde poortenplaat of spiegelplaat aan. De poortenplaat is voorzien van twee niervormige sleuven, de zuigpoort en de perspoort. Door de stand van de slagplaat ten opzichte van de cilinderblok instelbaar te maken, is het slagvolume van de pomp traploos te regelen. Wordr de slagplaat verticaal gezet dan levert de pomp ondanks cat deze wordt aangedreven, geen volumestroom. De slagpaat wordt vervolgens door de nulstand heen gezwenkt dan keert de oliestroom van richting om.

Opengewerkte axiale plunjerpomp van het knietype 3

1: spiegelplaat 2: plunjer 3: cilinderblok of barrel 4: slagplaat 5: zware radiale en axiale lagering 6: keerring

1

Keerring 6

5 4 2

-

-

Welk type pomp toepassen, hangt van aantal factoren af: Vermogen Drukbereik Volumestroom Toerental Constructieve eisen:  werkomstandigheden  afmeting levensduur  aard en nauwkeurigheid van regeling Geluidsproductie Kostprijs

4. Hydromotoren

Hydromotoren krijgen hydraulische vermogen toegevoerd in de vorm van volumestroom en druk (P=p x QV) en zetten dit om in mechanice vermogen. De beweging van de hydromotoren word onderscheid tussen: - Roterende motoren, hydromotoren - Lineaire motoren, hydraulische cilinders Werking roterende motoren komt geheel overee, met de werking van de behandelde pompen. In principe kun je stellen dat een hydropomp ook als hydromotor kan werken, mits er geen kleppen in de pomp zitten. Dit is een doorsnede van een tandwielmotor. Let wel op de richting van de oliestroom en de draairichting van de tandwielen. Ook hydromotoren kunnen met een vast en regelbaar slagvolume worden uitgevoerd. Als je bij draaiende hydromotor de slagplaat terug zwenkt en dus het slagvolume verkleint, zal het toerental toenemen.

Radiaalplunjermotor

1: cilinder, 2 zuiger, 3 drijfstang met glijschoen, 4 excenter-as, 5 uitgaande as , 6 verdelventiel De radiaalplunjermotor bestata uit 5 radiaal geplaatste plunjers die elk een drijfstang met glijschoenen op bet excentritsche deel van de uitgaande as lopen. De cilinder a, b en c staan op druk. De plunjerkracht word via de schuin staande drijfstang (b en c) op de excenter-as overbracht. Ten opzichte van het hart van de uitgaande as resulteert dat in een rechtsdraaiende koppel en dus een rechtsom draaiende uitgaande as. de cilinder d en e zijn met het resevoir verbonden. Het verdraaiende excenter drukt de plunjer d en e naar buiten de olie wordt teruggevoerd naar het resevoir. 1 met de as meedraaiende verdeelschuif zorgt ervoor dat elk cilinder op het juiste moment met de pers of retouraansluiting word verbonden. De draairichting van de motor word omgekeerd door de stroomrichting van de olie aan de motoraansluiting om te keren.

Hydraulische cilinders De cilinder maakt de hydraulische krachtwerking en de verschillende arbeidsbeweging duidelijk zichtbaar. De cilinder maakt een rechtlijninge beweging en wordt ook wel een lineaire motor genoemt.

Dit is een schematische tekening van een dubbelwerkende cilinder. Deze cilinder kan zowel tijdens ingaande als uitgaande slag kracht leveren. Door aan de bodemzijde olie in de cilinder te persen, wordt de cilinder uit-gestuurd. De olie aan de stangzijde van de cilinder wordt dan viz de stuurschuif afgevoerd naar het resevoir. Door olie aan de stangzijde toe te voeren, wordt de cilinder weer ingestuurd.

1: cilinder 2: zuiger 3: stang 4: deksel bodemzijde 5: deksel stangzijde 6: glijring 7: manchet 8: stangafdichting 9: vuilafstrijker

De twee zuigermanchetten(7) voorkomen dat er olie van bodemzijde naar stangzijde of omgekeerd kan lekken.(interne lekkage) De stangafdichting(8) voorkomt dat er olie van de stangzijde naar de buitenlucht lekt (uitwendige lekkage) De vuilafstrijker(9) houdt de zuigerstang schoon, zodat bij het insturen de cilinderstang niet beschadigd wordt door vuildeeltjes. Bij in of uitwendige lekkage wordt een cilinder defect voorgesteld. Bij een dubbelwerkende cilinder is het oppervlak waarop de druk werkt aan de bodemzijde groter dan aan de stangzijde. Daardoor is de maximale te leveren kracht de uitgaande beweging. Uitgaande kracht ( A zuiger) Ingaande kracht (A zuiger – A stang) Een enkelwerkende cilinder Deze cilinder levert alleen tijdens de uitgaande slag een kracht. Een veer zorgt voor de teruggaande slag. Aan het einde van de slag moet de zuiger worden afgeremd. Bij zuigersnelheden lager dan 0,1m/s kan dat door de zuier tegen de cilinderbodem. Wanneer de zuigersnelheden hoger dan 0,1 m/s moet de cilinder voorzien zijn van een buffering.

1: bufferpen 2: terugslagklep 3: smoring

Tegen het einde van de slag sluit de bufferpen(1) de vrij doorlaataf, en moet de resterende olie via de smoring(3) worden afgevoerd. De tegendruk die daardoor onstaat, remt de zuiger af. Met de instellende smoring kan de gewenste remvertranging worden ingesteld. Bij de uitgaande slag gaat de olie ongesmoord via de terugslagklep (2) naar de cilinder. De telescoopcilinder: deze bestaat uit een aantal in elkaar geschoven cilinders en is speciaal ontwikkeld om bij een korte inbouwlengte een grote werklengte te realiseren. Die worden vooral toegepast voor het heffen van lasten, zoals bij hef en motageplatform. 3 trappen: eerst de grootste dan de tweede grootste en dan de kleinste stang uitsturen.

Zwenkmotor: Bij zwenkmotoren of ook begrensde draaihoek genoemt, verdraait de uitgaande as slechts over begrensde hoek. Vb 0° tot 360 ° of van 0° tot 1440° Deze zwenkmotoren worden veel toegepast op kleinere graafmachines om Vb de grijperbak over een bepaalde hoek te draaien.

Cavitatie: Door plotselinge drukverlaging onstaan der in de olie dampbellen als de druk daalt tot onder de dampspanning van de olie of van 1 van de erin opgeloste vloeistof(water). Bij druktoenamen gaan de dampbellen imploderen( in elkaar ploffen). Waarbij piekdrukken onstaan van enkele honderden bar en een temperatuur van wel 1100°C Gevolgen zijn dat de pomp uren onherstelbaar beschadigd worden en door onstaan van vervuiling de rest van het systeem ook forse beschadigingen. De beschadigingen die optreden zijn: - Uit en afbraokkelen van materiaal in campomenten - Houtwormingachtige aantasing ( holtevorming van metalen)

Mogelijke oorzaken van cavitatie: - Na versnelling van olie achter een vernauwing of als gevolg van in olie aanwezige lucht of water - Hoge vloeistof temperatuur (hoge dampspanningen) - Weerstand en daardoor drukverlaging in het zuigergedeelte van het systeem door een te nauwe leiding

Dieseleffect: Olie kan zowel opgelost als niet opgelost lucht bevatten. Onder atmosferische omstandighedn is in 1à liter olie al 1 liter lucht opgelost. Als er veel vrij lucht in de olie aanwezig is, kan de temperatuur van de lucht bij ploteling drukopbouw zo hoog oplopen , dat er zelfontbrandingstemperatuur van lucht/ olie- mengsel wordt bereikt en er een explosie in het systeem optreedt dit verschijnsel noemt men dieseleffect. Gevolg is dat met name afdichting ernstig beschadigd kunnen worden en dat er verbrandingsproduct(as) in de olie onstaan die een bron van ongewenste vervuiling vormen. Omdat de temperatuur bij compressie op kan lopen tot 1100°C wordt de olie thermisch gekraakt.

Dit komt vooral voor in grote hydraulische cilinders die stekte belastingswissselingen dit kan alleen voordoen als er bepaalde hoeveellucht aanwezig is.

5. stuurschuiven ( niet heel belangrijk) De taak van stuurschuiven ook wel stuurkleppen genoemt, ois om de stromongsrichting van hydraulische vloeistof te beinvloeden.

Dit is een 4/3 schuif zoals aan het symbool kunt zien heeft de schuif 4 aansluitingen en 3 schakelstanden. Door de schuif te bedienen in dit geval met de hand, wordt de gewenste schakelstand ingesteld. Na het los laten van de hand bediening zal hij automatisch terug in zijn middelstand kom door de veer of zetschuif genoemt.

Uitgang(werkpoorten) A, B, C Voeding (pomp compressor) P Retour (retouraansluiting)R, S, T Stuurpoorten X, Y, Z Lekaansluiting L.

Dit is een zittings klep Het voordeel ervan is dat zij lekvrij afdichten. De benodigde schakelkracht is echter relatief groot, omdat de klep tege de werkdruk in moet lopen.

Fijnstuurkant bij een langsschuif

stuurkant

facet

V- groef

Schuif voorzien van een afgeschuinde rand, een facet en de rechter stuurkant van de vvominge groeven. Dit is gedaan om de schakeloverbgang van de ene naar de ander positie geleidelijk te laten verlopen. Tevens is nu een fijnregeling mogelijk. Door de schuif gedeeltelijk te bedienen zal deze een geringe hoeveelheid olie doorlaat en zal de aangestuurde hydromotor op lage snelheid werken.

Bedieningsmethoden: - Spierkracht: drukknop ,hefboom, pedaal - Mechaniche kracht : taster , rol , veer - Elektrische kracht - Pneumatische kracht - Hydraulische kracht Indirecte bediening of ook wel elektro-hydraulische bediening Gebruik maken van hulpkrachten

6. Drukregelkleppen ( belangrijk) Dit is een examen vraag

De indirect werkende overdrukklep wordt toegepast in systemen met grotere volumestromen waar een direct werkende overdrukklep niet meer toepasbaar is. De klep wordt direct op de persleiding na de pomp aangesloten en heeft tot taak om de druk in het systeem op een bepaalde waarde te begrenzen. Werking:de voorstuurklep is afgesteld op 150 bar. Onder de hoofdklep en boven de hoofdklep van de overdrukklep werkt nu dezelfde druk, bijvoorbeeld 100 bar (wordt bepaald door de belasting op de hydromotor). Aan de bovenzijde werkt bovendien de veerdruk (circa 1 tot 5 bar) zodat de hoofdklep gesloten blijft. Zolang de druk voor de hydromotor niet boven de met de voorstuurklep ingestelde druk uitkomt, blijven de voorstuurklep en de hoofdklep gesloten en draait de hydromotor het gewenste toerental. Zodra de hydromotor overbelast raakt loopt de druk boven en onder de hoofdklep op tot boven de ingestelde waarde: vanaf dat moment kan de druk boven de hoofdklep niet verder oplopen. De pomp kan echter zijn opbrengst niet kwijt via de kleine smoring in het omloopkanaal: de druk onder de hoofdklep zal daardoor nog iets oplopen totdat de veerdruk op de hoofdklep wordt overwonnen. Vanaf dat moment wordt het overgrote deel van de pompopbrengst afgevoerd via de hoofdklep.

REDUCEERVENTIEL

Reduceerventiel met correctie -uitlaat

Op de bovenzijde van de regelplunjer (1) werkt een instelbare veerdruk (2) die aan de onderzijde van de regelplunjer tegenwerkt wordt door de werkdruk. Zolang de druk P2 lager is dan de veerdruk, blijft de regelplunjer in rustpositie. Zodra de druk P2 de veerdruk overwint, beweegt de regelplunjer omhoog en verkleint daarbij de doorlaat aan de klepuitgang net zo lang tot er een evenwichtssituatie is bereikt tussen druk P2 en de veerdruk. Daalt de druk P2 dan druk de veer de regelplunjer omlaag,

Een reduceerventiel met correctie uitlaat corrigeert een eventuele drukverhoging wel. Als de druk bij poort A op de ingestelde druk (veerdruk) gekomen is, sluit de regelplunjer de doorlaat van P naar A af. Zodra de druk bij poort A hoger wordt dan de ingestelde veerdruk, dan wordt de 7 regelplunjer smoringen en tegen de veerdruk in omhoog Seriestroomregelklep werking: stroomregelkleppen bewogen en de komt de verbinding Omdat drukregelklep en van de poort A metsmoring poort Tin totserie stand, waardoor er olie staan. terugDrukverschil kan stromenisnaar het reservoir. De constant druk bij poort A zal nu dalen P2-P3= constant =Pv tot de met de veer ingestelde druk, waarbij de is in te De gewenste volumestroom regelplunjer de doorverbinding A-T stellen door de doorlaat van deweer sluit. smoring te wijzigen de druk val ove...