Mały leksykon hydrauliki

HydraulikaZastosowanie cieczy do przeniesienia siły i energii. to pojęcie powstałe ze starogreckich słów "hydro" (woda) i "aulos" (rura). Hydraulika ogólnie zajmuje się zachowaniem przepływu płynów, w szczególności w budownictwie przenoszeniem energii przy zastosowaniu płynów.

 

Historia hydrauliki

Około 1600 r. Johannes Kepler wynalazł pompę zębatą. Jednakże początkowo wynalazek ten nie miał żadnego wpływu. Blaise Pascal położył podwaliny dla dalszego rozwoju hydrauliki przy pomocy "prawa hydrostatycznego." W roku 1663 wyjaśnił on zasady prasy hydraulicznej. Joseph Bramah jest uważany za założyciela hydrauliki technicznej.

Z perspektywy historycznej Joseph Bramah (1749 - 1814) (na zdjęciu po prawej) uznawany jest za założyciela hydrauliki technicznej.

 

Opracował on w 1795 r. maszynę napędzaną wodą pod ciśnieniem, która przekroczyła użytą siłę 2000-krotnie.

Rok 1905 uznawany jest za początek hydrauliki olejowej, gdy Williams i Janney zastosowali po raz pierwszy olej mineralny jako  medium transmisyjne w hydrostatycznej przekładni z tłokami osiowymi.

Pierwsze wspomaganie kierownicy opracował Harry VickersVickers Limited był brytyjskim koncernem budowy maszyn i zbrojeniowym założonym w 1828 roku. W 2004 r. BAE Systems nabyło grupę Alvis i włączyło do swojej branży militarnej BAE Land Systems. (ok. 1925 r.); pierwszy sterowany zawór ciśnieniowy opracował on w 1936 roku.

Tym samym zostały stworzone podwaliny dla dzisiejszej techniki hydraulicznej.

 

Warianty hydraulicznego przenoszenia energii

Rozróżnia się trzy rodzaje hydraulicznego przenoszenia energii:

 

1.   napęd hydrodynamiczny
2.   sprzęgło wiskotyczne
3.   napęd hydrostatyczny

 

Systemy hydrauliczne w maszynach budowlanych

W maszynach budowlanych w pierwszym rzędzie wykorzystuje się napęd hydrostatyczny do hydraulicznego przenoszenia energii. Napędy hydrostatyczne przetwarzają mechaniczną moc maszyny napędowej dzięki pompie w moc hydrauliczną. Stanowią optymalne rozwiązanie dla maszyn budowlanych, gdyż pozwalają na płynną regulację prędkości ścierania.

 

W przekładniach hydrostatycznych udział pompy i silnika jest bardzo podobne. Układem jest zazwyczaj palcowa pompa tłokowa (osiowa pompa tłokowa). Obudowa jest umieszczona osiowo do wału napędowego pompy. Wewnątrz znajduje się pierścień z ułożonymi w koło otworami cylindrów, w które włożone są w tym samym ułożeniu tłoki palcowe. Silniki tłokowe osiowe są stosowane w przemysłowym zastosowaniu (np. ciężkie maszyny), jak również w przenośnych maszynach roboczych. Zwykle chodzi o konstrukcję silników hydraulicznych. Mogą one posiada stałą lub zmienną wartość przelotności.

 

Aby wywołać ruch liniowy, stosowane są cylindry hydrauliczne.

 

Ruchy obrotowe w przeciwieństwie są realizowane za pomocą silników hydraulicznych względnie silników hydrostatycznych.

 

Te systemy hydrauliczne zawsze wymagają obiegu płynu (olej mineralny, olej hydrauliczny, estrów, glikoli lub specjalna mieszanka wody). Ponieważ zagęszczenie tych cieczy hydraulicznych jest niskie, to bardzo równomiernie i dokładnie może być przenoszona wysoka energia.

 

Zasada działania pompy hydraulicznej

Podstawową zaletą tych układów hydraulicznych jest rozłożona konstrukcja. W ten sposób hydraulika może być optymalnie dostosowana do maszyny przez swobodnie układane rury i węże. Jest to również możliwe dzięki dużej wydajności względnie małych elementów.

Ponadto systemy te oferują inne zalety, takie jak:

 

• płynne ustawianie prędkości ścierania w bardzo szerokich granicach,
• proste odwrócenie kierunku przemieszczaniat
• łatwe generowanie dużych sił i momentów obrotowych
• bezpieczne i szybko działające zabezpieczenie przed przeciążeniem dzięki zaworowi ograniczającemu ciśnienie
• Realizacja równolegle pracujących translacyjnych lub rotacyjnych elementów ściernych (cylindry hydrauliczne lub silniki hydrostatyczne) z podstawowym elementem (pompa) we wspólnym systemie, przy tym wypływa efekt dyferencjału bez dodatkowego nakładu.duża trwałość, ponieważ płyn jest samosmarujący i służy jako chłodziwo
• proste projekty regulacji do optymalnego wykorzystania silnika napędowego przy mocno zmieniających się wymagań mocy maszyny roboczejwysoka dokładność nastawiania
• prosty wskaźnik obciążenia dzięki ciśnieniomierzowi
• ruszanie z przestoju przy pełnym obciążeniu
• ochrona przed korozją dzięki płynowi hydraulicznemu (poza wodą)

 

Niekorzystnym w systemach hydraulicznych jest,  jak pokazuje praktyka:

• Wysokie wymagania dotyczące filtracji cieczy hydraulicznych
• przeciek oleju
• Wysokie straty przepływu we wnętrzu płynów hydraulicznych, które są zamieniane na ciepło i podgrzewają instalację. (Straty energii - występuje głównie w starszych pompach i silnikach)

 

Ze względu na swoje szczególne zalety i wady napędy hydrauliczne są często używane w mobilnych maszynach roboczych, takich jak maszyny budowlane i rolnicze. Tutaj podnoszenie i opuszczanie ładunku odbywa się głównie przez liniowo ruchomy cylinder hydrauliczny.

Innymi typowymi zastosowaniami są:

• Koparka dwudrogowa
• Rolnictwo w ciągnikach do podnoszenia, pchania lub sterowania urządzeń do upraw.
• Koparki: napęd hydrauliczny wszystkich urządzeń roboczych włączając mechanizm obrotu i podwozie
• Żurawie samochodowe: hydrauliczny napęd masztów teleskopowych, dźwignicy i wciągarki, mechanizmu obrotu, teleskopowe słupy, windy i wciągarki, podpory, układu kierowniczego jak również częściowo napędu pojazdu
• Maszyny leśne: Hydrostatyczne napędy pojazdu i robocze

 

Więcej na temat hydrauliki:

Wartość przelotności

Pod pojęciem wartości przelotności lub chłonności rozumie się w technice płynu w silnikach hydraulicznych każdą ilość płynu hydraulicznego, który silnik hydrauliczny zużywa na obrót. W regulowanych silnikach hydraulicznych wartość przelotności jest zmienna. Wyprowadzona przez silnik hydrauliczny moc P silnika jest wprost proporcjonalna do chłonności V, liczby obrotów n proporcjonalna do objętości V przemieszczenia, prędkości n i spadku ciśnienia Δp. Produkt dostarczonego strumienia objętości Q i wartości przelotności wynosi liczbę obrotów. Spadek ciśnienia jest różnicą pomiędzy ciśnieniem napływającego płynu hydraulicznego (zazwyczaj ciśnienie pompy) a ciśnieniem wypływającego płynu hydraulicznego (zwykle ciśnienie w zbiorniku).

 

Pompa zębata

Pompa zębata jest maszyną do przenoszenia cieczy jak również do  przenoszącego energię napędu silników hydraulicznych. Jest ona podrodzajem pompy wyporowej. Pompa zębata równomierne przesyła (pominąwszy hydrostatycznie uwarunkowaną pulsację) pompowane medium i może znosić średnie ciśnienia do 300 bar. Ciśnienie ustawia się jak w każdym systemie hydraulicznym przez przenoszenie medium naprzeciw obciążeniu. Jeśli wzrasta obciążenie to ciśnienie się podnosi. Środek napędowy hydraulicznych przetworników w maszynach budowlanych, ciągnikach i rzemiośle praz przemyśle, zwłaszcza w budownictwie pojazdów.

 

 

(Źródło: Wikipedia / różne słowniki techniczne / własne prace)