Υδραυλικοί Κινητήρες. Συνδυασμός υδραυλικής αντλίας και υδραυλικού κινητήρα σε ένα υδραυλικό σύστημα μετάδοσης. Σύμβολο υδραυλικής αντλίας

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Υδραυλικοί Κινητήρες. Συνδυασμός υδραυλικής αντλίας και υδραυλικού κινητήρα σε ένα υδραυλικό σύστημα μετάδοσης. Σύμβολο υδραυλικής αντλίας"

Τιτάνια Αποστολίδης
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Υδραυλικοί Κινητήρες Σύμβολο υδραυλικής αντλίας Σύμβολο υδραυλικού κινητήρα Συνδυασμός υδραυλικής αντλίας και υδραυλικού κινητήρα σε ένα υδραυλικό σύστημα μετάδοσης. Παναγιώτης Ματζινός, Χημικός Μηχανικός, MPhil, PhD Τμήμα Οχημάτων, ΣΤΕΦ

υδραυλικού κινητήρα σε ένα υδραυλικό σύστημα μετάδοσης.

2 Πως λειτουργούν οι υδραυλικοί κινητήρες; Μετατρέπουν την υδραυλική ενέργεια που παίρνουν από μια υδροστατική αντλία σε μηχανική ενέργεια πάνω σε μια άτρακτο. Παίρνουν μια παροχή υγρού ορισμένης πίεσης και δίνουν περιστροφική κίνηση στην άτρακτό τους, αναπτύσσοντας ορισμένη ροπή στρέψης. Στους υδραυλικούς κινητήρες, όπως και στους υδραυλικούς κυλίνδρους, η ισχύς προέρχεται από τη δύναμη που ενεργεί επάνω σε μια μεγάλη επιφάνεια δημιουργώντας μια μεγάλη δύναμη. Pump

Παίρνουν μια παροχή υγρού ορισμένης πίεσης και δίνουν περιστροφική κίνηση στην άτρακτό τους, αναπτύσσοντας ορισμένη

3 Υδραυλικός Κύλινδρος Piston Cylinder RAM Seal Hydraulic Fluid Supply/Return Ports Ο υδραυλικός κύλινδρος χρησιμοποιείται όταν η επιθυμητή κίνηση είναι γραμμική

4 Υδραυλικός κινητήρας Ο υδραυλικός κινητήρας χρησιμοποιείται όταν η επιθυμητή κίνηση είναι περιστροφική

5 Λειτουργία υδραυλικού κινητήρα Τα κύρια χαρακτηριστικά ενός υδραυλικού κινητήρα είναι η ροπή, η πίεση και το εκτόπισμα. Η ροπή και η πίεση δείχνουν πόσο φορτίο μπορεί να χειριστεί ένας κινητήρας Το εκτόπισμα δείχνει πόση ροή υγρού απαιτείται για μια συγκεκριμένη ταχύτητα του άξονα Το εκτόπισμα είναι η ποσότητα του λαδιού που πρέπει να δοθεί στον κινητήρα για να κάνει μια πλήρη περιστροφή (όπως στις αντλίες)

Η ροπή και η πίεση δείχνουν πόσο φορτίο μπορεί να χειριστεί ένας κινητήρας Το εκτόπισμα δείχνει πόση

6 Τύποι υδραυλικών κινητήρων (όπως οι αντλίες) Κινητήρες οδοντωτών τροχών (Gear motors) Κινητήρες με πτερύγια (Vane motors) Εμβολοφόροι κινητήρες αξονικών εμβόλων και ακτινικών (Piston motors) Ταλαντευτικοί κινητήρες (Limited rotation actuator)

motors) Εμβολοφόροι κινητήρες αξονικών εμβόλων και ακτινικών

7 Κινητήρες οδοντωτών τροχών Κινητήρες με εξωτερική οδόντωση 2 περιστρεφόμενοι οδοντωτοί τροχοί, η πίεση ενεργεί στην επιφάνεια των δοντιών και δημιουργεί δύναμη Οι δυο οδοντωτοί τροχοί περιστρέφονται ταυτόχρονα Ο ένας από τους δυο οδοντωτούς τροχούς συνδέεται με τον άξονα εξαγωγής Model B1 Series Gear Motor Eaton Heavy Duty Series 1 Variable Motor

οδοντωτοί τροχοί περιστρέφονται ταυτόχρονα Ο ένας από τους δυο οδοντωτούς τροχούς

8 Κινητήρες οδοντωτών τροχών

Κινητήρες οδοντωτών τροχών Κινητήρες με εσωτερική οδόντωση Δυο κατηγορίες Gerotor με άμεση μετάδοση κίνησης, λειτουργεί όπως ένας περιστροφικός κινητήρας Δυο

9 Κινητήρες οδοντωτών τροχών Κινητήρες με εσωτερική οδόντωση Δυο κατηγορίες Gerotor με άμεση μετάδοση κίνησης, λειτουργεί όπως ένας περιστροφικός κινητήρας Δυο οδοντωτοί τροχοί, περιστρέφονται τόσο ο εσωτερικός, όσο και ο εξωτερικός. Το υπό πίεση υγρό ωθεί τους οδοντωτούς τροχούς γύρω από το κέντρο, περιστρέφοντας έναν άξονα.

οδοντωτοί τροχοί, περιστρέφονται τόσο ο εσωτερικός, όσο και ο εξωτερικός.

10 Κινητήρες οδοντωτών τροχών

11 Κινητήρες οδοντωτών τροχών

12 Κινητήρες με πτερύγια Ένας ορισμένος αριθμός πτερυγίων είναι τοποθετημένος σε ένα στροφέα Ο στροφέας περιστρέφεται μέσα σε έναν ελλειπτικό κύλινδρο (στάτορας) Τα πτερύγια μπορούν να εισέρχονται και να εξέρχονται από τα λεπτά ανοίγματα που υπάρχουν στο στροφέα, έτσι ώστε να έρχονται σε επαφή με τα τοιχώματα του κυλίνδρου Στο βάθος των ανοιγμάτων του στροφέα υπάρχουν ελατήρια, έτσι ώστε να πιέζονται τα πτερύγια στην εσωτερική επιφάνεια του κελύφους

από τα λεπτά ανοίγματα που υπάρχουν στο στροφέα, έτσι ώστε να έρχονται σε επαφή με τα τοιχώματα του κυλίνδρου

13 Κινητήρες με πτερύγια

14 Εμβολοφόροι κινητήρες Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι εμβολοφόρων κινητήρων Όλοι χρησιμοποιούν τις ίδιες βασικές αρχές Έχουν ομοιότητες με ένα κύλινδρο. Περιστρέφουν μόνο έναν άξονα, όπως οι κύλινδροι ενός κινητήρα αυτοκινήτου. Γενικά παρουσιάζουν τους υψηλότερους βαθμούς απόδοσης από όλους τους κινητήρες Υψηλή ισχύς, υψηλή ταχύτητα, υψηλή πίεση

Περιστρέφουν μόνο έναν άξονα, όπως οι κύλινδροι ενός κινητήρα αυτοκινήτου.

15 Εμβολοφόροι κινητήρες Η ισχύς τους ανά μονάδα βάρους είναι η μεγαλύτερη από όλους τους κινητήρες Για αυτό το λόγο συχνά χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές αεροναυπηγικής

16 Εμβολοφόροι κινητήρες αξονικών εμβόλων Απλή κατασκευή Χαμηλό κόστος Χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές χαμηλής ροπής και υψηλού αριθμού στροφών (ταχύστροφοι), όπως για παράδειγμα σε εργαλειομηχανές

17 Εμβολοφόροι κινητήρες αξονικών εμβόλων

18 Εμβολοφόροι κινητήρες ακτινικών εμβόλων Υψηλή ροπή Χαμηλή ταχύτητα (βραδύστρφοι) Πιθανή εφαρμογή σε οδοστρωτήρες (rollers)

19 Εμβολοφόροι κινητήρες ακτινικών εμβόλων

20 Εμβολοφόροι κινητήρες αξονικών εμβόλων με τεθλασμένο άξονα Είναι ένα παράδειγμα κινητήρα με ρυθμιζόμενη ειδική παροχή Η γωνία μεταβάλλεται για να αλλάξει ο όγκος του εκτοπίσματος

21 Εμβολοφόροι κινητήρες αξονικών εμβόλων με τεθλασμένο άξονα

22 Κινητήρες περιορισμένης περιστροφής (ταλαντευτικοί κινητήρες) Μερικές φορές καλούνται ταλαντωτές Έχουν περιορισμένη κίνηση, μικρότερη από μια πλήρη περιστροφή Υψηλή ροπή

23 Ταλαντευτικοί κινητήρες

24 Σύστημα διεύθυνσης βαρέως οχήματος

25 Σύστημα διεύθυνσης βαρέως οχήματος Υδραυλικός κινητήρας Σύνδεση με κιβώτιο ταχυτήτων Σύνδεση με στροφαλοφόρο άξονα Υδραυλική αντλία

26 Σύστημα διεύθυνσης βαρέως οχήματος

27 Σύστημα διεύθυνσης βαρέως οχήματος

28 Σύστημα διεύθυνσης βαρέως οχήματος Σύνδεση με στροφαλοφόρο άξονα

29 Λειτουργία αντλίας αξονικών εμβόλων (συστήματος διεύθυνσης) Ουδέτερη θέση (πλάκα παράλληλη) Στροφή βαρέως οχήματος π.χ. δεξιά (πλάκα υπό κλίση) Στροφή βαρέως οχήματος π.χ. αριστερά (πλάκα υπό κλίση)

30 Διαφορές μεταξύ υδραυλικών αντλιών-κινητήρων Κατάλληλος σχεδιασμός των ρουλεμάν έτσι ώστε να μπορούν να παραλαμβάνουν το φορτίο Άσκηση πίεσης στην πίσω πλευρά των πτερυγίων στις αντλίες με πτερύγια Αντιστρεψιμότητα (οι αντλίες γενικά δεν είναι αντιστρέψιμες Οι κινητήρες είναι) Μέγεθος εισόδου και εξόδου Στις αντλίες η είσοδος χρειάζεται να είναι μεγαλύτερη Στους κινητήρες η έξοδος χρειάζεται να είναι μεγαλύτερη

31 Ρουλεμάν βαρέως τύπου

32 Χαρακτηριστικά υδραυλικών κινητήρων (Παροχή και ογκομετρικός βαθμός απόδοσης) Πραγματική παροχή = θεωρητική παροχή + διαφυγή Ο ογκομετρικός βαθμός απόδοσης του κινητήρα, ηυm, ορίζεται ως: η υm Θ ε ω ρ η τ ικ ήπ α ρ ο χ ή = Π ρ α γ µ α τ ικ ήπ α ρ ο χ ή Αλλά η θεωρητική παροχή, Q0m, δίνεται από τη σχέση: Q0 m = qm nm ( lt / min ) 1000 όπου qm = η ειδική παροχή του κινητήρα, cm3 nm = ο αριθμός στροφών του κινητήρα, rev/min Η πραγματική παροχή, Qm, δίνεται από το συνδυασμό των σχέσεων: qm nm Qm = 1000 η υ m ( lt / min )

33 Ισχύς και συνολικός βαθμός απόδοσης Στον υδροστατικό κινητήρα δίνεται υδραυλική ισχύς (fluid power): 10 P0 m = Qm pm (W ) 6 όπου Qm = η πραγματική παροχή του κινητήρα, lt/min Δpm = η διαφορά πιέσεων εισόδου και εξόδου του κινητήρα, bar Η εξερχόμενη από τον κινητήρα ισχύς (shaft power) είναι: Pm = M mω m 2π = M m nm (W ) 60 όπου Mm = η ροπή στρέψης στην άτρακτο του κινητήρα, Nm nm = οι στροφές του κινητήρα, rev/min

34 Ισχύς και συνολικός βαθμός απόδοσης Ο συνολικός βαθμός απόδοσης, ηm, του κινητήρα είναι: ηm 2π M m nm Ε ξ ε ρ χ όµ ε ν η ι σ χ ύς Ι σ χ ύς άξ ο ν α = = = 60 Ε ι σ ε ρ χ όµ ε ν η ι σ χ ύς Ι σ χ ύς υ γ ρ ο ύ 10 Q p m m 6 ή ηm 2π M m nm = 100Qm pm

35 Ροπή στρέψης και μηχανικός βαθμός απόδοσης Από την προηγούμενη σχέση προκύπτει: Mm = 100Qm pmη m ( Nm) 2π nm και με αντικατάσταση της Qm με Q0 m παίρνουμε qm nm ( lt / min ) = ,1qm pm η m Mm = ( Nm) 2π η υm Ο λόγος ηm/ηυm ονομάζεται μηχανικός βαθμός απόδοσης και παριστάνεται με ηmm Συνεπώς 0,1qm pmη mm Mm = ( Nm) 2π Ο μηχανικός βαθμός απόδοσης εκφράζει, όπως και στις αντλίες, τις μηχανικές απώλειες του κινητήρα, οι οποίες είναι απώλειες ροπής

36 Βασικοί υπολογισμοί Η διαφορά πίεσης σε έναν υδραυλικό κινητήρα είναι 80 bar και η ταχύτητα περιστροφής 400 rev/min. Η ειδική παροχή 8 cm3/rev. Ο συνολικός βαθμός απόδοσης είναι 85% και ο ογκομετρικός 90%. Υπολογίστε:. Τη θεωρητική παροχή Την πραγματική παροχή Την υδραυλική ισχύ (fluid power) Την εξερχόμενη ισχύ, ισχύς άξονα (shaft power) Τη ροπή στρέψης στον άξονα (shaft torque) Το μηχανικό βαθμό απόδοσης

Σχετικά έγγραφα

Αντλία οδοντωτών τροχών με εξωτερική οδόντωση (gear pump with external teeth), p=103,5±1,5 bar, 2750±40 rpm, Q=9,46 lt/min

Υδραυλικές Αντλίες Αντλία οδοντωτών τροχών με εξωτερική οδόντωση (gear pump with external teeth), p=103,5±1,5 bar, 2750±40 rpm, Q=9,46 lt/min Παναγιώτης Ματζινός, Χημικός Μηχανικός, MPhil, PhD Τμήμα Οχημάτων,