Transcript Mechatro_szerk_prez4_100303_jo

Mechatronika MSc szak
Esti tagozat
2009-2010 tavaszi félév
Óbudai Egyetem,
Bánki Donát Gépész- és
Biztonságtechnikai Mérnöki Kar
MECHATRONIKAI SZERKEZETEK
4. ELŐADÁS
HIDRAULIKUS ELEMEK
Czifra Árpád
ENERGIAKÖZVETÍTŐ, ÁTALAKÍTÓ RENDSZEREK
Erőgép
Energia közvetítés
Munkagép
Mechanikus
Hidraulikus, pneumatikus
Elektromos
Hidraulikus energia
közvetítés
Hidrodinamikus
Az energiát az áramló közeg
mozgás révén továbbítja.
Hidrosztatikus
Az energiát a munkaközeg
nyomása továbbítja.
HIDROSZTATIKUS ENERGIAÁTVITEL
Erőgép:
- villanymotor
- robbanómotor
- kézi hajtás
- stb…
Energia
átalakító:
Szivattyú
Továbbító,
vezérlő,
szabályozó
rendszer
Mechanikus
Hidraulikus
Hidraulikus rendszer előnyei:
- nagy energiasűrűség
- nagy áttétel (akár 1/1000)
- pontosság
- nagyfrekvenciás irányváltás (500/min)
- nagy távolság (30-100m)
- tetszőleges helyzetű kapcsolatok
- fokozatmentesség
- egyszerű túlterhelésvédelem
Energia
átalakító:
Munkahenger
Hidraulikus
motor
Gép
Hidraulikus
Mechanikus
Hidraulikus rendszer hátrányai:
- hidr. energia előállítása
- jelentős karbantartási igény
- tűzveszélyesség
- érzékeny a szennyeződésekre
- munkaközeg hőm. függése
- környezetszennyező
HIDROMOTOROK JELLEMZŐI.
Típusok:
- fogaskerék
• fogaskerékpár réskiegyenlítés
• Gerotor-motor
• Orbit-motor
- csúszólapátos
• egykörös
• kétkörös
- axiáldugattyús
• ferdetengelyes
• ferdetárcsás
- radiáldugattyús
• külső beömlésű
• belső beömlésű
- kerékagy motor
Hidromotorok csoportosítása:
- nagy fordulatú (300-3000 1/min)
- közepes fordulatú (10-750 1/min)
- kis fordulatú (1-150 1/min)
FOGASKERÉK MOTOROK I.
Külső fogazatú fogaskerékpár
1. ábra. Fogaskerék
szivattyú (motor)
Fogaskerék motor jellemzői:
- 10-420 Nm nyomaték
- 250 bar üzemi nyomás
- 3-255 cm3/ford folyadéknyelés
- 1500-3000 ford/min
- 85% max. hatásfok
- olcsó
- zajos
2. ábra.
Folyadékáram
a motorban
FOGASKERÉK MOTOROK II.
Gerotor motor I.
4. ábra. Görgős
gerotor motor
3. ábra. Gerotor motor elvi működése
Az excentrikusan elhelyezkedő belső
fogaskerék egyel kevesebb foggal
rendelkezik. Minden pillanatban az
összes fog kapcsolódik. A két
fogaskerék között relatív sebesség
alakul ki (mindkettő forog). A belső
kerékhez kapcsolódik a kihajtó
tengely.
FOGASKERÉK MOTOROK III.
Gerotor motor II.
5. ábra. Gerotor motor szerkezeti kialakítása
Gerotor motor jellemzői:
- 150-300 Nm nyomaték
- 140 bar üzemi nyomás
- 60 cm3/ford folyadéknyelés
- 200-800 ford/min
- 82% max. hatásfok
- csandesebb járás
6. ábra.
Gerotor
motor
FOGASKERÉK MOTOROK IV.
Orbit motor I.
7. ábra. Orbit motor elvi működése
A külső fogazat áll, a belső forog.
Minden fordulatnál az összes fogárok
feltöltődik és kiürül.
8. ábra. Orbit motor működése
FOGASKERÉK MOTOROK V.
Orbit motor II.
Orbit motor jellemzői:
- 50-200 Nm nyomaték
- 140 bar üzemi nyomás
- 50-60 cm3/ford folyadéknyelés
- 20-1000 ford/min
- 80% max. hatásfok
- csandesebb járás
- hosszabb élettartam
9. ábra. Roller Stator (Orbit
motor) felépítése:
1-tömítés
2-ház
3-motor
4-kihajtó tengely
5-szeleprendszer
CSÚSZÓLAPÁTOS MOTOROK I.
Forgó lapátos egy és kétkörös
10. ábra. Csúszólapátos motor elvi vázlata
(excentrikus elrendezés; egykörös)
Csúszólapátos motor jellemzői:
- 50-1130 Nm nyomaték
- 80 bar üzemi nyomás
- 75-650 cm3/ford folyadéknyelés
- 800-2100 ford/min
- 83% max. hatásfok
- szivárgás miatt csak kis nyomáson
- népszerű
11. ábra. Csúszólapátos motor elvi
vázlata (ovális elrendezés; kétkörös)
A lapátok a belső tárcsában
csúsznak, úgy, hogy mindig
érintkezzenek a külsővel. Ezt
rugós rásegítés is végezheti,
de működésnél a centrifugális
erőtér biztosítja.
AXIÁLDUGATTYÚS MOTOROK I.
Ferde tengelyes I.
12. ábra. Ferdetengelyes
axiáldugattyús motor elvi
kialakítása
Ferdetengelyes axiáldugattyús motor
jellemzői:
- 25-22000 Nm nyomaték
- 320 bar üzemi nyomás
- 5-7000 cm3/ford folyadéknyelés
- 800-4500 ford/min
- 90% max. hatásfok
- drágább
AXIÁLDUGATTYÚS MOTOROK II.
Ferde tengelyes II.
13. ábra. Ferdetengelyes
axiáldugattyús motor
14. ábra. Ferdetengelyes
motor felépítése
AXIÁLDUGATTYÚS MOTOROK III.
Ferde tárcsás I.
15. ábra. Ferdetárcsás
axiáldugattyús motor elvi
kialakítása
16. ábra. Állítható ferdetárcsás
axiáldugattyús motor
Ferdetárcsás axiáldugattyús motor
jellemzői:
- 140-1620 Nm nyomaték
- 320 bar üzemi nyomás
- 30-250 cm3/ford folyadéknyelés
- 1500-2500 ford/min
- 90% max. hatásfok
- drágább
RADIÁLDUGATTYÚS MOTOROK I.
Belső beömlésű I.
Belső beömlésű radiáldugattyús
motor jellemzői:
- 2100-125000 Nm nyomaték
- 400 bar üzemi nyomás
- 300-38000 cm3/ford foly.nyelés
- 20-180 ford/min
- 87% max. hatásfok
17. ábra. Belső beömlésű
radiáldugattyús motor elvi felépítése
RADIÁLDUGATTYÚS MOTOROK II.
Belső beömlésű II.
18. ábra. Belső beömlésű
rediáldugattyús motor felépítése
19. ábra. Belső beömlésű
rediáldugattyús motor
RADIÁLDUGATTYÚS MOTOROK III.
Külső beömlésű I.
Külső beömlésű radiáldugattyús
motor jellemzői:
- 20-14000 Nm nyomaték
- 190 bar üzemi nyomás
- 8-5200 cm3/ford folyadéknyelés
- 150-700 ford/min
- 90% max. hatásfok
20. ábra. Külső beömlésű
radiáldugattyús motor elvi felépítése
21. ábra. Folyadékáram
a motorban
RADIÁLDUGATTYÚS MOTOROK IV.
Külső beömlésű II.
22. ábra. Külső beömlésű
rediáldugattyús motor felépítése
23. ábra. Külső beömlésű
rediáldugattyús motor
HIDRAULIKUS MUNKAFOLYADÉK
Feladata:
- energia közvetítés
- kenés
- hőelvezetés
- rendszer tisztítása
- korrózióvédelem
Követelmények:
- stabil molekulaszerkezet
- jó kenőképesség
- nagy viszkozitási index
- hosszú élettartam
- alacsony dermedéspont
- jó detergens, diszpergens hatás
- ne legyen tűzveszélyes
- környezetbarát
- gazdaságos
Általában ásványi olaj alapú hidraulika folyadékokat használnak, a
speciális tulajdonságok elérése érdekében adalékokkal kiegészítve.
HIDRAULIKUS MUNKAFOLYADÉK TULAJDONSÁGAI I.
Sűrűsége: hőmérésklet és nyomásfüggő
  800  900
  ( T , p )
kg / m3
0
T 
1  T T
0
p 
1   p T
Ahol:
- T: hőtágulási együttható; kb 0,0007 1/ °C
- p: térfogatváltozási együttható; kb 7,5•10-10 m2/N
Az üzemi hőmérséklet általában kb 50 °C. E fölött minden 10 °C
hőmérséklet emelkedés felezi a rendszer élettartamát.
HIDRAULIKUS MUNKAFOLYADÉK TULAJDONSÁGAI II.
Kinematikai viszkozitás: hőmérésklet és nyomásfüggő
  16  36
 (T , p )
m m2 / s
n
 50 
 T   50  
T 
 p   1bar 1  kp 

hm
v
kb 85%

16
36
Ahol:
- n kitevő függvénye az Engler°-nak (vízhez viszonyított folyósság)
- k együttható kb 0,0025
- hm hidraulikus-mechanikus hatásfok (súrlódási veszteségek)
- v volumetrikus hatásfok (szivárgások)
HIDRAULIKUS MUNKAFOLYADÉK TULAJDONSÁGAI III.
Összeférhetőség: sem az olaj, sem bomlástermékei nem károsíthatják a
szerkezetet.
Befolyásolja: Zn tartalom
Ha Zn%=0, akkor bárhol használható;
Ha 0<Zn% <0,07, akkor ezüst bevonatú elemek nem használhatók;
Ha 0,07<Zn%, akkor semmilyen színesfém nem használható;
Tisztaság:
Szennyezés lehet:
Szilárd: 5-15 µm átmérőjű szemcsék okozzák a legnagyobb kárt; szűrők
alkalmazása szükséges.
Folyékony: ált. kondenzvíz; 0,5 tf%-ig nem okoz problémát; tartályban
leválasztható
Gáz: többnyire levegő; 0,5 tf%-ig nem okoz problémát, e fölött kavitáció
léphet fel.
FELHASZNÁLT IRODALOM
[1]
1999
Zsáry Árpád: Gépelemek I. Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest,
[2] Kozma Mihály: Hajtásrendszerek, Műegyetemi Kiadó, 1998
[3]
Loboda Klára: Hidraulika, pneumatika, előadásvázlat, BME
[4]
Bosch-Rexroth, internetes katalógus, www.boschrexroth.hu