HIDRAVLIKA IN PNEVMATIKA (HiP)

Transcript

1 Univerza v Ljubljani (UL) / Fakulteta za strojništvo (FS) Laboratorij za pogonsko-krmilno hidravliko (LPKH) PAP / SOV / 3. letnik HIDRAVLIKA IN PNEVMATIKA (HiP) (3.) REŽE / KONTURE / HRAPAVOST / SILE Predavatelj: doc. dr. Franc Majdič III/3b oktober

2 TOK KAPLJEVINE SKOZI KOLOBARJASTE REŽE 2 Pri obravnavanju pretoka kapljevine skozi kolobarjaste reže privzamemo naslednje poenostavitve: predpostavimo, da je kapljevina nestisljiva, tok kapljevine naj bo laminaren, tokovnice so vzporedne. Idealna geometrija (oblika krožnice in valja) V hidravličnih sestavinah gre največkrat za notranje puščanje kapljevine skozi kolobarjaste reže. Te se pojavljajo kot ohlap med batom in pripadajočo izvrtino, v kateri je bat. Le redkokdaj so izpolnjeni pogoji za centrično lego bata v izvrtini, slika 1.

3 TOK KAPLJEVINE SKOZI KOLOBARJASTE REŽE 3 Lega batov v izvrtini je torej v večini primerov izsredna, slika 2. Obravnavali bomo takšen primer, pri tem pa predpostavili, da sta vzdolžni osi bata in izvrtine vzporedni. Dejansko stanje v hidravličnih sestavinah večinoma zanemarljivo malo odstopa od te predpostavke. Nadalje bomo še predpostavili, da imata bat in pripadajoča izvrtina idealno valjasto obliko. Tu realno stanje lahko že znatneje odstopa od predpostavke, ki pa je nujna za naše preprostejše izvajanje.

4 TOK KAPLJEVINE SKOZI KOLOBARJASTE REŽE 4 Pri izsredni legi bata v izvrtini je povprečna višina reže s (to je tudi dejanska višina reže pri centrični legi bata v izvrtini) določena z izrazom: Srednji premer v reši je:

5 TOK KAPLJEVINE SKOZI KOLOBARJASTE REŽE 5 Splošna enačba za izračun toka notranjega puščanja v kolobarjasti reži: [m 3 /s] Kjer je: n št,izt [/]... število iztekajočih prerezov/ploskvic (npr.: v 4/3 potnem ventilu je v primeru vseh štirih blokiranih priključkov v ničelnim položaju in tlačnem priključkom (P) pod tlakom n št,izt = 2. število iztekajočih presekov, Δp [Pa]... tlačna razlika v reži, D sr [m]... sredni premer v reži (pri centrično postavljenem batu) s [m]... povprečna višina reže ρ [kg/m 3 ]... specifična gostota hidravlične kapljevine, υ [m 2 /s]... kinematična viskoznost hidravlične tekočine (odvisna od temperature), L [m]... dolžina prekritja bat / ohišje, f c/eksc [/]... faktor centričnosti / ekscentričnosti krmilnega bata v izvrtini (centriran bat v izvrtini: f c/eksc = 1, krajna - maksimalna ekscentričnost: f c/eksc = 2,5),

6 TOK KAPLJEVINE SKOZI KOLOBARJASTE REŽE 6 Primer notranjega puščanja na potnem ventilu Splošno znano sprejemljivo notranje puščanje novega serijsko izdelanega oljnega potnega ventila nazivne velikosti ISO do 0,1 l/min pri nazivnem delovnem tlaku ventila in delovni temperaturi olja (50 C).

7 TOK KAPLJEVINE SKOZI KOLOBARJASTE REŽE 7 Izračunano notranje puščanje v odvisnosti od višine reže za izsredno in centrično postavitev bata v puši za konkretna preizkušanca (oljni in vodni ventil)

8 KONTURE ELEMENTOV V KONTAKTU 8 Kvaliteta obdelave površin v fluidni tehniki Realni prikaz odstopanja od oblike valja pri drsnih elementih v hidravliki tolerance v 3D prostoru

9 KONTURE ELEMENTOV V KONTAKTU 9 Primer realne meritve izvrtine v ohišju potnega ventila

10 KONTURE ELEMENTOV V KONTAKTU 10 Primer realne meritve krmilnega bata potnega ventila

11 KONTURE ELEMENTOV V KONTAKTU 11 Kvaliteta obdelave površin v fluidni tehniki Odstopanja od oblike krožnice in valja pri drsnih elementih v hidravliki V hidravliki so odstopanja nepravilnosti valja X (širina tolerančnega polja sl. 3 in sl. 4) pri novem (oljnem) batu oziroma izvrtini od 0 do 2 μm (izjemoma tudi več), pri rabljenem batu oziroma izvrtini pa je X od 0 do 10 (lahko tudi 15 in več) µm. Odstopanja nepravilnosti oblike krožnice so po pregledanih nekaj meritvah batov in ohišij (oljnih ventilov) pri večini pregledanih vzorcev polovico manjša od nepravilnosti oblike valja. Najbolj pogoste dimenzije batov in izvrtin se pojavljajo med 6 in 25 mm.

12 HRAPAVOST ELEMENTOV V KONTAKTU 12 Prikaz in primerjava hrapavosti drsnih površin v ohišju novega ventila Prikaz profila hrapavosti R za ohišje št. 1 (novo ohišje) prva meritev: Prikaz profila hrapavosti R za ohišje št. 1 (novo ohišje) druga meritev

13 HRAPAVOST ELEMENTOV V KONTAKTU 13 Prikaz hrapavosti drsnih površin krilnega bata novega potnega ventila: Prikaz profila hrapavosti R za bat št. 1 (nov) Prikaz profila hrapavosti R za ohišje št. 1 (novo ohišje) druga meritev

14 SILE NA POSAMEZNE ELEMENTE V HIDRAVLIČNIH SESTAVINAH 14 Sile, ki nastopijo v ventilih drsniškega tipa in v ostalih sestavinah, ki se uporabljajo v fluidni tehniki, predvsem v hidravliki, pa tudi v pnevmatiki. Sile, ki se pojavljajo med delovanjem ventilov drsniškega tipa se deli na: radialne - bočne sile (Fb), ki so odvisne od oblike krožnice bata in od koničnosti bata aksialne sile (Fa)

15 SILE NA POSAMEZNE ELEMENTE V HIDRAVLIČNIH SESTAVINAH 15 Radialne - bočne sile Fb Bočne sile nastopajo pod pogojema p 1 p 2 in pogojema D b1 D b2 in Za p 1 > p 2 nastopi bočna sila pri D b1 > D b2 če smatramo, da je D i = konst. (lahko je inverzno: D b = konst. in D i1 < D i2 ) Za p 1 > p 2 in D b1 < D b2 ni bočne sile; bat se zaradi delovanja tlaka na konično površino samodejno centrira v izvrtini. Bočne sile delujejo prečno na vzdolžno os oziroma prečno na smer funkcionalnega gibanja elementa (s okroglim prečnim prerezom).

16 SILE NA POSAMEZNE ELEMENTE V HIDRAVLIČNIH SESTAVINAH 16 Aksialne sile (Fa), ki jih sestavljajo: sila viskoznega trenja F υ sila Columbovega trenja Fµ (Columbovo ali suho trenje: zadrževalna sila, ki ima konst. vrednost ne glede na spremembo hitrosti) sile»lepljenja in zagozdenja«pri mirovanju F lz sile odpora proti strujanju F os vztrajnostne masne sile F m sile vzmeti F v tokovne sile (sile zaradi strujanja kapljevine) F st sile vkrmiljenja, sem spadajo sila elektromagneta, sila mehanskega vkrmiljenja, sila tlaka hidravličnega ali pnevmatičnega vkrmiljenja,

17 Teoretične osnove za HiP 17 Aksialne sile

18 Teoretične osnove za HiP 18 Aksialne sile

19 Teoretične osnove za HiP 19 Aksialne sile

20 Teoretične osnove za HiP 20 Aksialne sile

21 Teoretične osnove za HiP 21 Aksialne sile

22 Teoretične osnove za HiP 22 Aksialne sile

23 Teoretične osnove za HiP 23 Aksialne sile

24 24 HVALA ZA POZORNOST! Potrudite se in SPROTI ŠTUDIRAJTE!