Editura Academiei Navale “Mircea cel B ătrân” Constanța, 2010 Referenți științifici: Prof. univ. dr. ing. Florea TRAIAN Prof. univ. dr. ing. Ionel… [604456]
ALI BEAZIT
ACȚIONĂRI HIDRAULICE
Colecția „Inginerie mecanic ă”
ALI BEAZIT
ACȚIONĂRI HIDRAULICE
Editura Academiei Navale “Mircea cel B ătrân”
Constanța, 2010
Referenți științifici: Prof. univ. dr. ing. Florea TRAIAN
Prof. univ. dr. ing. Ionel NICOLAE
Corector: Ozana CHAKARIAN
Tehnoredactare: Florentina PETRI Ș
Copertă: Gabriela SECU
Editura Academiei Navale „Mircea cel B ătrân”
Str. Fulgerului nr. 1, 900218, Constan ța
Tel. 0241/626200/1219, fax 0241/643096
Email: [anonimizat]
Copyright © 2010 Editura Academiei Navale „Mircea cel B ătrân”
Toate drepturile rezervate
ISBN 978-973-1870-68-7 Descrierea CIP a Bibliotecii Na ționale a României
ALI, BEAZIT
Acționări hidraulice / conf. univ. dr. ing. Ali Beazit –
Constanța : Editura Academiei Navale ”Mircea cel B ătrân”,
2010
Bibliogr.
ISBN 978-973-1870-68-7
62-82(075.8)
5CUPRINS
Prefață 9
Capitolul 1 Ac ționări hidrostatice …………………………………………………… 11
1.1 Generalit ăți………………………………………………………………………… 11
1.2 Avantajele și dezavantajelor sistemelor de ac ționare hidraulic ă… 12
1.3 Lichidul de lucru ………………………………… ……………… 12
1.3.1 Proprietățile lichidelor de lucru………………………………… 12
1.3.2 Prevenirea oxid ării și prevenirea coroziunii ………………… …. 14
1.3.3 Numărul de neutralizare………………………………………………………. 16
1.3.4 Lichide rezistente la foc ……………………. ……………………….. ……….. 17
1.3.5 Lichide antispumante…………………………………………………………… 18
1.3.6 Tipuri generale de lichide de lucru …………… ……………………….. …. 19
1.4 Clasificarea sistemelor de ac ționări hidraulice………………………… 20
Capitolul 2 – Generatoare și motoare hidrostatice uilizate în
sistemele de ac ționări hidrostatice …………………………………
24
2.1 Clasificarea generatoarelor și motoarelor utilizate în sistemele
de acționări hidrostatice……………………………………………………..
24
2.2 Generatoare hidraulice utilizate în sistemele de ac ționări
hidraulice………………………………………………………
25
2.2.1 Pompe cu ro ți dințate………………………………………… 25
2.2.1.1 Construc ția și principiul de func ționare……………………… 25
2.2.1.2 Pompa cu roți dințate cu angrenare exterioar ă…………… ….. 26
2.2.1.3 Pompa cu ro ți dințate cu angrenare interioar ă……………….. 29
2.2.2 Pompa cu pi stonașe radiale …………………………. …………………….. 29
2.2.3 Pompa cu pistona șe axiale………………………………………………….. 31
2.2.4 Pompa cu palete glisante …………………. …………………. ………. ……. 34
2.3 Motoare hidraulice utilizate în sistemele de ac ționări hidraulice 36
2.3.1 Principii de baz ă…………………… …………………….. …………………… 36
2.3.2 Motoare hidraulice cu rota ție limitat ă (oscilante)……………. 37
2.3.3 Motoare hidraulice cu rota ție continu ă……………… ………. 41
2.3.3.1 Motoare cu ro ți dințate………………………………………. 41
2.3.3.2 Motoare cu palete …………………………… ………………. 42
2.3.3.3 Motoare cu piston……………………………………………. 44
2.3.3.4 Motoare electro -hidraulice cu pas ……………………… ….…. 47
2.3.4 Motoare hidraulice liniare (Cilindrii hidraulici)…………………….. 48
2.3.4.1 Considera ții generale……………………………………..…… 48
2.3.4.2 Cilindrul hidraulic cu simpl ă acțiune…………………….…… 49
2.3.4.3 Cilindrul hidraulic cu dubl ă acțiune…………………………… 50
2.3.4.4 Amortizarea cilindrilor……………………………………..…. 53
62.3.4.5 Montaje cu cilindri hidraulici……………………………….… 54
Capitolul 3-Aparatajul de distribu ție…………………. ……………………….. …. 57
3.1 Aparatajul de distribu ție…………………………………………………….. 57
3.1.1 Definiție și clasificare ……………………………………… ….. 57
3.1.2 Robinete distribuitoare…………………………………………. 57
3.1.3 Distribuitoare cu bil ă (cu scaun) ………………………… ……. 58
3.1.3.1 Distribuitoare de tip 3/2 cu o bil ă……………………………… 59
3.1.3.2 Distribuitoare de tip 3/2 cu dou ă bile………………………. … 60
3.1.3.3 Distribuitor cu bil ă de tip 4/2……………………………….…. 61
3.1.4 Distribuitoare cu sertar (sertare distribuitoare) …………….…. . 62
3.1.4.1 Clasificarea distribuitoarelor hidraulice cu sertar………….…. 63
3.1.4.2 Poziții de comutare……………………………………….…… 64
3.1.4.3 Centrarea sertarelor distribuitoare………………………..…… 65
3.1.4.4 Poziții de trecere………………………………………………. 66
3.1.4.5 Frânarea comut ării…………………………………………..… 68
3.1.4.6 Forțe dinamice de comutare…………………………………… 69
3.1.4.7 Pilotarea distribuitoarelor cu sertar……………………………. 71
3.1.4.8 Comanda distribuitoarelor cu sertar ………………………. ….. 74
Capitolul 4-Aparatajul de reglare și control ……………………………………. 79
4.1 Aparatajul de reglare a presiunii ……………………………. … 79
4.1.1 Supape de blocare…………………………………..…………. 79
4.1.2 Supape de presiune …………………………………………… .. 84
4.1.3 Aplicațiile practice ale supapelor de presiune în sistemele de
acționări hidraulice ………… ………………………………. …
92
4.2 Aparatajul de reglare a debitului………………………………. 97
4.2.1 Reglarea debitului ……………………………………….. ……. 97
4.2.2 Aparatajul de reglare a debitului. Drosele…………………..… 99
4.2.2.1 Clasificare …………………………… ……………………… … 99
4.2.2.2 Caracteristicile droselului…………………………………..…. 104
4.2.2.3 Construc ția droselelor ……………………………………….. .. 106
4.2.2.4 Aplicații ale droselelor………………………………………… 108
4.3 Aparataj de control și reacție. Servo-comenzi………………… 111
4.3.1 Servo-supape……………………………………….……….…. 111
4.3.1.1 Introducere………………………………………………….…. 111
4.3.1.2 Servo supapa mecanic ă…………………………………….…. 113
4.3.1.3 Servo supapa electro-hidraulic ă……………………….……… 113
4.3.2 Siguranțe hidraulice………………………………………..….. 115
4.3.3 Comutatoare de presiune și de temperatur ă………………… … 116
4.3.3.1 Comutatoare de presiune…………………………………..….. 116
4.3.3.2 Comutatoare de temperatur ă………………………….. ………. 118
4.3.4 Amortizoare de șoc……………………………………….…… 118
4.3.5 Debitmetre …………………………….. ……………………… 119
74.3.6 Conectoare…………………………………………………….. 119
Capitolul 5 – Aparatajul auxiliar al sis temelor de ac ționări hidraulice 121
5.1 Rezervoare………………………………….…………………. 121
5.2 Acumulatoare …………………………………. ……………… 123
5.2.1 Acumulatoare hidro-pneumatice………………………………. 123
5.2.1.1 Descrierea solu țiilor constructive …………………………. ….. 124
5.2.1.2 Descrierea solu țiilor de instalare hidraulic ă……………………. 125
5.3 Filtre ………………………………….. ……………………….. 126
5.3.1 Descrierea solu țiilor constructive……………………….…….. 128
5.3.2 Descrierea solu țiilor de instalare hidraulic ă………………. ….. 129
Capitolul 6 – Aplica ții ale sistemelor hidraulice ………………………. 131
6.1 Introducere…………………………………………………….. 131
6.2 Avantajele sistemelor hidraulice………………………………. 131
6.3 Componentele sistemelor hidraulice………………………..…. 132
6.4 Aplicații ale sistemelor hidraulice…………………………….. 133
6.4.1 Telecabina de mare în ălțime acționată hidraulic…………..….. 133
6.4.2 Servofrâna Bendix…………………………………..………… 134
6.4.3 Servodirec ția……………………………………. …………….. 134
6.4.4 Folosirea în opera ții de sudare………………………………… 135
6.4.5 Sisteme hidraulice folosite în opera ții de între ținere a
podurilor…………………………………………………………………………..
136
Capitolul 7 – Analiza eficien ței sistemelor de ac ționări hidraulice …… 137
7.1 Avantajele și dezavantajele sistemelor hidraulice, comparativ
cu alte sisteme de ac ționări……………………. ………………
137
7.2 Avantajele și dezavantajele ac ționărilor hidraulice utilizate în
instalațiile navale de guvernare, ridicare sau stabilizare ……… .
140
7.3 Măsuri constructive ce se pot lua pentru îmbun ătățirea
eficienței echipamentelor hidraulice …………….. …………….
140
Capitolul 8 – Proiectarea și analiza circuitelor hidraulice ……………. 160
8.1 Introducere …………………… .………………………………. 160
8.2 Circuite hidraulice…………..…………………………………. 160
8.2.1 Controlul ac țiunii cilindrului hidraulic cu dublu sens…………….. 160
8.2.2 Circuit cu regenerare……………..……………………………. 161
8.2.3 Circuitul pompei cu desc ărcare………………………….……. 163
8.2.4 Aplicarea supapei de compensare……………………….….…. 164
8.2.5 Secvențierea circuitului unui cilindru hidraulic…….….……… 165
8.2.6 Circuitul de siguran ță în caz de avarie…………………………. 166
8.2.7 Controlul vitezei motorului hidraulic ……………………….. … 168
8.2.8 Servosistem mecano -hidraulic – servodirec ția la autovehicule. 168
Capitolul 9 – Între ținerea și repararea sistemelor de ac ționări
hidraulice …………………………………………………..
170
9.1 Introducere …………………………..………………… ……. … 170
89.1.1 Cauze frecvente ale defec țiunilor la sistemele de ac ționări
hidraulice ……………………………………………. …………
170
9.1.2 Fenomene de uzur ă datorită contamin ării lichidului……….….. 171
9.1.3 Probleme cauzate de gazele antrenate în agen ții hidraulici ……. 172
9.2 Măsuri de siguran ță……………………………………………. 172
9.3 Curățenia………………………………………………………. 174
9.4 Întreținerea preventiv ă…………………………………………. 174
9.4.1 Dispozitive de etan șare………………………………………… 176
9.5 Diagnosticarea defec țiunii……………………………………… 179
9.5.1 Recunoa șterea semnelor defec țiunii sau func ționării
necorespunz ătoare………………………………………………
179
9.6 Proceduri de montare………………………………………….. 187
9.6.1 Premontarea…………………………………………………… 187
9.6.2 Montarea……………………………………………………….. 188
9.7 Prevenirea defect ării premature a componentelor hidraulice….. 189
9.7.1 Lichidele cu temperatur ă înaltă………………….…………….. 189
9.7.2 Vâscozitate incorect ă de lichidelor……………………………. 190
9.7.3 Contaminarea fluidelor ……………… ………… ……………… 190
9.7.4 Incorectă inițiere sau ajustare………………………………….. 190
9.7.5 După producerea defec țiunii………………………… ………… 191
Anexă – Simboluri utilizate în cadrul sistemelor de ac ționări
hidraulice ………………………………………………………..
192
Bibliografie ………………………………….…………………………… 215
9
PREFAȚĂ
Energia hidraulic ă este indispensabil ă în multe ramuri ale tehnicii. Ea este
utilizată în instala ții pentru a crea for țe și momente foarte mari imposibil de ob ținut cu
alte mașini sau instala ții.
Lucrarea prezint ă toate elementele ce alc ătuiesc sistemele de ac ționări
hidraulice. Ea este bine echilibrat ă și prezentat ă într-o grafic ă deosebită. Pornind de la
schema de principiu a acestor sisteme se prezint ă într-o manier ă original ă toate
aspectele de baz ă ale sistemelor de ac ționări hidraulice: construc ție, funcționare,
proiectare, analiza eficien ței, aplicații precum și exploatare și întreținere.
Lucrarea cuprinde și rezultate ale unor cercet ări științifice ce au fost efectuate pe
astfel de sisteme, contribuind prin aceasta la ridicarea nivelului științific al lucr ării. În
anexa lucr ării sunt prezentate și simboliz ările tuturor elementelor ce compun sistemele
de acționări care sunt utilizate în schemele de ac ționări hidrostatice.
Lucrarea este structurat ă în nouă capitole. În capitolul I se prezint ă noțiuni
generale despre ac ționările hidraulice (schema general ă, avantaje, dezavantaje,
proprietățile agentului de lucru). În capitolul II sunt prezentate tipurile de generatoare și
motoare care sunt utilizate frecvent în schemele hidraulice. Capitolele III și IV sunt
destinate prezent ării aparatajului de distribu ție, reglare și control, iar în capitolul V sunt
prezentate elementele ce constituie aparatajul auxiliar. Capitolul VI prezint ă unele
aplicații tehnice ale sistemelor de ac ționări hidraulice. Capitolul VII face o analiz ă a
eficienței sistemelor de ac ționări hidraulice utilizând programe de simulare adecvate. În
capitolul VIII sunt prezentate câteva principii de proiectare a circuitelor hidraulice, iar
ultimul capitolul vine s ă întregeasc ă cunoașterea sistemelor de ac ționări hidraulice prin
prezentarea detaliat ă a principiilor de între ținere și exploatare a sistemelor de ac ționări
hidraulice.
În esență, consider c ă lucrarea poate fi un material valoros și util, satisf ăcând pe
deplin și deopotriv ă nevoile de preg ătire ale studen ților și speciali știlor din domeniul
acționărilor hidraulice.
Autorul
11CAPITOLUL 1
ACȚIONĂRI HIDROSTATICE
1.1 Generalit ăți
În ultimele decenii, ac ționările hidraulice au cunoscut o dezvoltare
considerabil ă, în cele mai variate domenii ale tehnicii, datorit ă unor avantaje
remarcabile pe care aceste ac ționări le au în compara ție cu cele mecanice și chiar
cu cele electrice, în unele privin țe. Astfel, ac ționările hidraulice au în prezent o
largă utilizare în construc ția avioanelor, a rachetelor, a tehnicii militare, în
construc ția ma șinilor-unelte, a preselor, la laminoare, turn ătorii și furnale, în
construc ția ma șinilor miniere, în foraj și extrac ție, la ma șinile de transportat și
ridicat, la excavatoare și alte utilaje de construc ție, la automobile, tractoare ma șini
agricole, nave etc.
Un sistem de ac ționare hidraulic ă este în esen ță o transmisie hidraulic ă la
care generatorul și motorul nu sunt în aceea și carcas ă. Acționarea în sine
presupune o conversie de energie de tipul mecano-hidro-mecanic ă în scopul
învingerii unor for țe sau cupluri rezistente conform unui program dat. Principial,
sistemul con ține o pomp ă hidrostatic ă P, un element de execu ție, motorul
hidraulic cu mi șcare de rota ție sau transla ție M și instala ții auxiliare cuprinzând
aparatura de distribu ție reglare și control ADRC, conductele de leg ătură,
rezervoarele de lichid, acumulatoarelele, filtrele etc. (vezi fig. 1.1). Sistemul de
acționare prezentat se nume ște hidrostatic întrucât energia specific ă a lichidului
purtător este preponderent poten țială.
Aparatajul de distribu ție reglare control asigur ă fazele de lucru ale
motorului și totodat ă regleaz ă debitul și presiunea la valorile QM și pM la care va
lucra motorul. Acesta antreneaz ă organul de execu ție OE asigurându-i for ța F și
viteza v dacă mecanismul este de transla ție sau momentul M și tura ția n dacă este
de tip rotativ.
Fig. 1.1 Schema de principiu a unui sistem de ac ționare hidraulic ă
121.2 Avantajele și dezavantajele sistemelor de ac ționare hidraulic ă
Deși folosirea energiei hidraulice în ac ționări presupune generarea ei cu
complica țiile inerente (o alt ă surs ă de energie, electric ă sau termic ă și în
consecin ță pierderi suplimentare), totu și acest tip de ac ționare se extinde datorit ă
următoarelor avataje:
– gabarit și greutate redus ă pe unitatea de putere;
– iner ție redus ă;
– posibilitatea invers ării ușoare a sensului mi șcării;
– func ționarea f ără șocuri și vibra ții;
– posibilitatea realiz ării unor sisteme cu elemente tipizate;
– posibilitatea deservirii centralizate a unui grup de ma șini în cazul liniilor
automate.
Totuși, ca orice sistem, ac ționările hidraulice au și dezavantaje dar care nu
limiteaz ă gradul lor de utilizare. Dintre acestea men ționăm:
– influen ța mare a temperaturii asupra vâscozit ății;
– pierderi hidraulice mari;
– tehnologii complicate de fabrica ție;
– exploatare dificil ă.
1.3 Lichidul de lucru
1.3.1 Propriet ățile lichidelor de lucru
Performan țele unui sistem de ac ționare hidraulic ă sunt determinate în mare
măsură de calit ățile lichidului de lucru. Lichidele utilizate în sistemele de ac ționări
hidraulice trebuie s ă aibe calit ăți care s ă permit ă transferul energetic în bune
condi țiuni, indiferent de varia ția parametrilor instala ției și de durata tranferului.
Cerin țele impuse lichidelor de ac ționare hidraulic ă sunt urm ătoarele:
-vâscozitate mic ă și cât mai constant ă într-un interval larg al
temperaturilor de lucru;
– compatibilitate cu materialele din structura sistemului de ac ționare;
– onctuozitate corespunz ătoare (capacitate bun ă de lubrefiere în special la
viteze mici și sarcini mari);
– stabilitate termic ă;
– punct de inflamabilitate ridicat;
– stabilitate chimic ă (rezisten ță la oxidare);
– propriet ăți antispumante.
În mod frecvent se utilizeaz ă uleiuri minerale din grupa H, dar în situa ții
speciale, mai cu seam ă la temperaturi ridicate, se utilizeaz ă și lichide sintetice
(diesteri, uleiuri siliconice) care suport ă temperaturi de lucru de peste 650șC.
Lichidul de lucru este componenta cea mai important ă a oric ărui sistem
13hidraulic. El serve ște în sistemul hidraulic ca lubrifiant, ca mediu de transfer de
căldură și, cel mai important dintre toate, ca mijloc de transfer energetic.
Caracteristicile lichidelor joac ă un rol cheie în determinarea performan țelor și
duratei de via ță a echipamentelor. Lichidele de lucru sunt practic incompresibile
în natur ă și, prin urmare, pot lua diferite forme. Aceast ă tendin ță a lichidului
prezint ă un avantaj în transmiterea de for ță într-un sistem hidraulic. Utilizarea
unui lichid de înalt ă calitate este o condi ție esen țială pentru func ționarea eficient ă
a sistemului hidraulic. De și sistemele hidraulice mai vechi foloseau apa ca mediu
pentru transferul energiei hidraulice, exist ă motive serioase ca aceasta s ă nu mai
fie utilizat ă. Dintre aceste motive enumer ăm câteva:
• punctul relativ ridicat de congelare (înghe țarea apei la 0° C sau 32°F, la
presiunea atmosferic ă);
• tendin ța de dilatare la înghe ț;
• caracterul s ău coroziv;
• propriet ățile sale s ărace de lubrifiere.
Acest lucru a necesitat dezvoltarea de lichide moderne, create special
pentru aplicarea lor în sistemele hidraulice, care vor fi prezentate în cele ce
urmeaz ă. Cu toate c ă tipurile de fluide de lucru variaz ă în func ție de cerere, cele
patru tipuri comune sunt:
1. Lichide pe baz ă de petrol, care sunt utilizate pe scar ă largă în aplica ții
în cazul în care rezisten ța la incendiu nu este necesar ă;
2. Amestec de ap ă- glicol folosit în aplica ții care necesit ă fluide rezistente
la foc;
3. Fluide sintetice folosite în aplica ții în cazul în care sunt solicitate
rezisten ța la foc și conductivitatea electric ă nulă;
4. Lichide din mediu înconjur ător care cauzeaz ă efecte minime asupra
mediului, în caz de deversare.
Așa cum s-a discutat mai devreme, lichidele de lucru au patru func ții
esențiale primare: de transmisie de energie, de disipare a c ăldurii, de lubrifiere și
de etan șare. Pentru a realiza aceste func ții ar trebui s ă posede urm ătoarele
propriet ăți:
1. Vâscozitate ideal ă
2. Lubrifiere bun ă
3. Volatilitate redus ă
4. Non-toxicitate
5. Densitate mic ă
6. Stabilitate în mediu și stabilitate chimic ă
7. Grad înalt de incompresibilitate
8. Rezisten ță la foc
9. Capacitate bun ă de transfer termic
10. Să fie antispumant
11. Să fie ușor de manevrat
1412. Raport cost-eficacitate bun.
Este destul de evident c ă niciun lichid nu poate s ă îndeplineasc ă toate
cerințele de mai sus. Deci, este selectat pentru o anumit ă aplica ție numai fluidul
care este cel mai aproape de îndeplinirea celor mai multe dintre aceste cerin țe.
Cunoa șterea propriet ăților lichidelor de lucru ne ajut ă la determinarea
performan țelor și eficien ței sistemului de ac ționare hidrostatic ă. Exist ă două alte
caracteristici foarte importante care, de asemenea, joac ă un rol important în
creșterea duratei de via ță a unui lichid de lucru. Acestea sunt:
1. Prevenirea oxid ării și a coroziunii
2. Num ărul de neutralizare
1.3.2 Prevenirea oxid ării și prevenirea coroziunii
Oxidarea este procesul care rezult ă din reac ția chimic ă a oxigenului din aer
cu uleiul. Acest lucru poate reduce în mod drastic durata de via ță a unui fluid
hidraulic. Uleiurile pe baz ă de produse petroliere sunt deosebit de sensibile la
oxidare, deoarece oxigenul reac ționeaz ă ușor atât cu carbonul, cât și cu
hidrogenul. Cele mai multe produse de oxidare precum și acizii din natur ă sunt
solubili în ulei și pot provoca prin coroziune leziuni severe la componentele
sistemului de ac ționări hidraulice. Produsele de oxidare includ și substan țe
insolubile, n ămoluri și impurit ăți care au tendin ța de a cre ște vâscozitatea uleiului.
Există o serie de parametri care gr ăbesc rata de oxidare, cele mai importante fiind
căldura, presiunea, contaminan ții, apa și suprafe țele metalice. Cu toate acestea,
oxidarea este cea mai afectat ă de temperatur ă. De regul ă, sunt încorpora ți în
uleiuri diferi ți aditivi hidraulici pentru a diminua rata de oxidare. Cum ace ști
aditivi cresc costul uleiului, ace știa ar trebui s ă fie specifica ți numai dac ă este
necesar, pe baza temperaturii și a altor condi ții de mediu. Modific ările relative în
propriet ățile uleiului, în condi ții de oxidare, pot fi studiate cu ajutorul unui test
standard recomandat. Acest test, care este detaliat mai jos, împreun ă cu un grafic,
dau o m ăsură a form ării de produse nocive în uleiuri.
15
Fig. 1.2 Test de verificare a oxid ării uleiului
Scopul principal al acestui test este de a m ăsura rezisten ța la oxidare prin
măsurarea varia ției acidit ății uleiului din cauza oxigenului absorbit. Testarea se
desfășoară după cum urmeaz ă: un e șantion de 300 ml de ulei este plasat într-un
tub și cufundat într-o baie de ulei la 95°C. Un debit de trei litri de oxigen pe or ă
va trece continuu prin prob ă pentru o perioad ă de aproximativ 1000 de ore. Se
măsoară apoi aciditatea uleiului, prin determinarea num ărului de neutralizare.
Pentru a m ăsura num ărul de neutralizare, o cantitate de e șantion de ulei este pus ă
într-un vas de laborator. Se adaug ă la proba din vasul de laborator aproximativ
100 ml de solvent. În plus, se mai adaug ă la aceast ă soluție în jur de 30 pic ături de
indicator. Pentru realizarea procesului, o cantitate de hidroxid de potasiu se
adaug ă la solu ție, pic ătură cu pic ătură, până când culoarea acesteia se modific ă de
la portocaliu la albastru-verde. Cantitatea de hidroxid de potasiu necesar ă în
miligrame indic ă nivelul de oxidare care a avut loc. Aceasta este cantitatea
necesar ă pentru a neutraliza acidul într-un gram de ulei. Rugina și coroziunea sunt
două fenomene cu totul diferite, de și ambele contamineaz ă uleiul și provoac ă
16uzură. Rugina este reac ția chimic ă între fier sau o țel și oxigen. Prezen ța umidit ății
în sistemul hidraulic furnizeaz ă necesarul de oxigen.
O surs ă primar ă de oxigen este aerul atmosferic, care intr ă în rezervor prin
capacul de aerisire.
Coroziunea, pe de alt ă parte, este reac ția chimic ă dintre un metal și un
acid. Din cauza ruginii sau coroziuni, suprafe țele metalice ale componentelor
hidraulice sunt distruse. Acest lucru duce la scurgeri excesive, prin p ărțile
afectate, cum ar fi sistemele de etan șare. Rugina și coroziunea pot fi diminuate
prin aditivi, care formeaz ă un strat protector pe suprafe țele metalice și, astfel,
previn apari ția unei reac ții chimice.
1.3.3 Numărul de neutralizare
Numărul de neutralizare este o m ăsură a acidit ății relative sau a
alcalinit ății unui lichid de lucru și este specificat de nivelul pH-ului. Un lichid
având un num ăr mai mic de neutralizare este recomandat, deoarece unul cu
aciditate sau alcalinitate mare poate provoca coroziunea pieselor metalice precum
și o deteriorare a sistemului de etan șare. Pentru o solu ție acid ă, num ărul de
neutralizare este egal cu num ărul de miligrame (mg) de hidroxid de potasiu
necesar pentru neutralizarea acidului într-un gram de prob ă. În cazul unei solu ții
alcaline, num ărul de neutralizare este egal cu cantitatea de acid clorhidric care este
necesar pentru a neutraliza alcalinitatea într-o prob ă de 1 g de lichid de lucru.
Odată cu utilizarea, în mod normal, lichidul de lucru are tendin ța de a deveni mai
acid decât bazic. Num ărul de neutralizare al unui lichid de lucru poate fi
determinat prin testul care este ilustrat de figura 1.3. Proba de ulei este plasat ă
într-o solu ție de ap ă distilat ă, alcool, toluen și un agent indicativ cunoscut sub
numele de benzen naftol, care î și schimb ă culoarea de la portocaliu la verde atunci
când se produce neutralizarea. Se adaug ă hidroxid de potasiu, dintr-o biuret ă,
picătură cu pic ătură, pân ă când solu ția își schimb ă culoarea de la portocaliu la
verde. Num ărul de neutralizare este apoi calculat utilizând urm ătoarea formul ă:
Numărul de neutralizare = Cantitatea total ă a solu ției x 5,61/Cantitatea
probei.
Lichidele de lucru, care au fost tratate cu aditivi, în scopul de a diminua
formarea de acizi, sunt, de obicei, în m ăsură să mențină acest num ăr la o valoare
scăzută de 0 sau 0,1.
17
Fig. 1.3 Test de calculare a num ărului de neutralizare
1.3.4 Lichide rezistente la foc
Este important pentru un lichid de lucru s ă nu se aprind ă și nici s ă nu
întrețină focul. Cele mai multe lichide de lucru se vor aprinde, în anumite condi ții.
Există multe aplica ții periculoase și în aceste cazuri, preocuparea pentru
securitatea omului impune utilizarea lichidelor rezistente la foc. Exemplele includ
minele de c ărbuni, echipamentele de prelucrare a metalului la cald, sistemele
energetice cu fluide. Un lichid rezistent la foc este acela care poate fi aprins, dar
nu va sus ține o flac ără în cazul în care sursa de aprindere este eliminat ă.
Inflamabilitatea unui lichid este definit ă ca fiind u șurința de aprindere și
capacitatea de a propaga o flac ără. În scopul de a determina inflamabilitatea unui
lichid de lucru, sunt testate urm ătoarele caracteristici:
• Punctul de inflamabilitate: este temperatura la care suprafa ța lichidului
18emite vapori, care se pot aprinde atunci când flac ăra este îndep ărtată.
• Punctul de aprindere: este temperatura unui lichid la care vaporii forma ți
la suprafa ța lichidului sunt suficien ți pentru a sus ține arderea pentru un timp de cel
puțin 5 secunde, atunci când flac ăra este îndep ărtată. Pentru a reduce riscurile de
incendiu, în ultima vreme au fost dezvoltate diverse lichide rezistente la foc.
Există trei tipuri de lichide rezistente la foc, care sunt frecvent utilizate în
aplica țiile hidraulice. Ele sunt prezentate mai jos:
1. Soluție de apă-glicol
Aceast ă soluție con ține aproximativ 40% ap ă și 60% glicol. Aceste solu ții
au valorile indicelui de vâscozitate ridicat, dar vâscozitatea cre ște odat ă ce apa se
evapor ă. Domeniul de temperaturi în care pot fi operate aceste fluide se afl ă
între – 23°C (- 9.4°F) și 83°C (180° F aprox.). Cele mai multe dintre noile
materiale de etan șare sintetice sunt compatibile cu solu țiile de ap ă-glicol. Metale,
cum ar fi zincul, cadmiul și magneziul reac ționeaz ă cu solu țiile de apa-glicol și,
prin urmare, nu ar trebui s ă fie utilizate.
2. Emulsie de ap ă în ulei
Acest tip de lichid con ține aproximativ 40% ap ă complet dispersat ă într-o
bază de ulei special ă. El este caracterizat prin mici pic ături de ap ă înconjurate în
întregime de ulei. Cu toate c ă apa ofer ă propriet ăți bune de r ăcire, ea face fluidul
mai coroziv. În consecin ță este necesar ă o cantitate mai mare de aditivi inhibitori
de coroziune. Gama temperaturii de func ționare a acestui lichid se afl ă între –
28°C (-18.4°F) și 83°C (180°F aprox.). Chiar și în cazul acestui lichid, este
necesar s ă se alimenteze cu ap ă, pentru a se men ține o vâscozitate
corespunz ătoare. Aceste tipuri de lichide sunt compatibile cu cele mai multe
materiale pentru etan șări din cauciuc întâlnite în sistemele hidraulice.
3. Lichid sintetic
Este un lichid conceput pentru a diminua arderea și, în general, are cea mai
mare temperatur ă de rezisten ță la foc. Fluide tipice care apar țin acestui tip sunt
fosfat esterii și hidrocarburile clorurate. Dezavantajele acestor tipuri de lichide
sunt: indicele de vâscozitate sc ăzut, incompatibilitatea cu dispozitivele de etan șare
din cauciuc natural/sintetic și costurile ridicate. În special, fosfat esterii pot
distruge îmbin ările filetate ale tubulaturilor, vopselele și izola ția electric ă.
1.3.5 Lichide antispumante
Aerul poate fi dizolvat sau antrenat în lichidele de lucru. De exemplu, în
cazul în care tubulatura de retur la rezervor nu este scufundat ă, jetul de ulei
intrând în suprafa ța lichidului va con ține aer în el. Acest lucru produce bule de
aer, formate în ulei. În cazul în care aceste bule se ridic ă la suprafa ță prea încet,
ele pot fi aspirate în pomp ă, ducând la cavita ție și la daune ulterioare ale pompei.
În mod similar, un orificiu de mici dimensiuni de pe tubulatura de aspira ție, greu
de observant cu ochiul liber, poate provoca antrenarea unor mari cantit ăți de aer
19din atmosfer ă. Acest orificiu este și dificil de detectat, deoarece în acest caz, mai
degrab ă, apare infiltrarea de aer decât scurgerea uleiului din tubulatura de
aspira ție. Un alt efect negativ al aerului aspirat sau aerului dizolvat este o reducere
semnificativ ă a cantit ăți de lichid de lucru. Acest lucru poate avea consecin țe
grave în termeni de rigiditate și acurate țe a elementelor de ac ționare hidraulic ă.
Cantitatea de aer dizolvat poate fi redus ă semnificativ prin proiectarea judicioas ă a
rezervorului, deoarece în acesta sunt cele mai importante infiltra ții de aer. O alt ă
metod ă este de a utiliza un lichid de lucru de calitate, care con ține aditivi
antispuman ți. Ace ști aditivi sunt compu și chimici, care întrerup intr ările de aer în
rezervor și separ ă repede aerul din ulei.
1.3.6 Tipuri generale de lichide de lucru
1. Lichide pe baz ă de petrol
Prima categorie major ă de lichide de lucru este pe baz ă de petrol, care este
cel mai des utilizat ă. La aceste lichide aditivii ar trebui s ă fie ad ăugați în scopul de
a men ține urm ătoarele caracteristici:
• lubrifiere bun ă;
• indice de vâscozitate mare;
• rezisten ță la oxidare.
Dezavantajul principal al unui lichid pe baz ă de petrol este c ă acesta este
inflamabil. În scopul de a avea grij ă de acest lucru, lichidele de lucru rezistente la
foc au fost dezvoltate, a șa cum s-a prezentat mai sus.
2. Uleiuri de lubrifiere
Acestea sunt uleiurile de motor de tip conven țional. Datorit ă propriet ăților
lor mai bune de lubrifiere, ele au sporit durata de via ță a componentelor
hidraulice. Aceste uleiuri con țin aditivian ți antiuzur ă folosi ți pentru a preveni
uzura motorului la came și supape. Aceast ă lubrifiere, de asemenea, a îmbun ătățit
rezisten ța la uzur ă la componentele hidraulice cu sarcin ă mare, cum ar fi pompele
și supapele.
3. Aerul
Aerul este, de asemenea, unul dintre fluidele folosite în sistemele
hidraulice. Cu toate acestea, sistemele care folosesc aerul ca mediu sunt cunoscute
ca sisteme pneumatice. Avantajele folosirii de aer sunt:
• aerul nu arde;
• poate fi u șor pus la dispozi ție într-o form ă curat ă prin utilizarea de filtre;
• orice scurgere de aer din sistem nu este poluant ă, deoarece pur și simplu
se duce în atmosfer ă.
Aerul poate fi, de asemenea, un lubrifiant excelent prin ad ăugarea unei
pulberi fine de ulei.
Aerul, de asemenea, are anumite dezavantaje majore, unele dintre acestea
fiind:
20• compresibilitate ridicat ă;
• dezvoltarea unor for țe mici și lipsa de elasticitate în compara ție cu
lichidele;
• coroziunea din cauza prezen ței oxigenului și apei.
Pentru a rezuma, componenta cea mai important ă într-un sistem de putere
este lichidul de lucru. Niciun fluid nu con ține toate caracteristicile necesare.
Proiectantul ar trebui s ă aleag ă lichidul care are propriet ățile cele mai apropiate de
cele cerute de c ătre o anumit ă aplica ție. Propriet ățile unora dintre lichidele de
lucru sunt afi șate în tabelul de mai jos:
Tabelul 1.1 Propriet ățile unor lichide de lucru
Fluidul Densitatea
[Kg/m3] Vâscozitatatea cinematic ă
[cSt]
Lichide hidraulice
Ulei mineral 890 150,0
Emulsie ap ă și ulei 900 166,0
Soluție apă-glicol 1100 100,0
Fosfat-ester 1100 200,0
Ulei siliconic 1040 40,0
MIL 5606 860 22,0
Amestecuri de lichide
Ulei de ricin 970 1016,0
Alcool etilic 790 1,51
Etilenglicol 1120 17,8
Benzin ă 680 3,88
Glicerin ă 1260 1180,0
Ulei de in 940 68,9
Mercur 13600 0,114
Ulei mineral SAE 910 125,8
Ulei de m ăsline 920 91,3
Terebentin ă 870 1,71
Apă 1000 1,0
1.4 Clasificarea sistemelor de ac ționări hidraulice
Acționările hidraulice pot fi clasificate dup ă numeroase criterii, având în
vedere și varietatea extrem de mare a schemelor utilizate.
Un criteriu general este acela al interdependen ței dintre sistemul de
acționare și organul ac ționat, dup ă care exist ă:
a) Sisteme autonome (cu lan ț închis), la care dirijarea mecanismului
acționat este independent ă de evolu ția acestuia, deci elementul de intrare nu este
sensibilizat de efectul comenzii sale; se utilizeaz ă în instala țiile fără preten ții mari
de precizie.
b) Sisteme aservite (cu lan ț închis), la care exist ă legătură între intrare și
21ieșire deci, dirijarea este influen țată de evolu ția mecanismului ac ționat; acestea
sunt sisteme automate, cu performan țe ridicate în leg ătură cu precizia și timpul de
reacție.
Instala țiile de ac ționări hidrostatice cuprind un ansamblu de elemente care
produc, controleaz ă și dirijeaz ă energia poten țială conținută într-un agent fluid de
lucru, purt ător de energie și de informa ții, către elementul motor care o
reconverte ște în energie mecanic ă. Prin urmare, transmisiile hidrostatice se
compun din două mașini volumice care realizeaz ă transmiterea mi șcării printr-o
conversie dubl ă, de tipul mecano-hidro-mecanic ă.
Din punctul de vedere al schemelor dup ă care se realizeaz ă tubulatura,
transmisiile hidrostatice se pot clasifica în: transmisii hidraulice în circuit închis și
transmisii hidraulice în circuit deschis.
a) Transmisii hidrostatice în circuit închis
Acestea sunt, de regul ă, circuite cu supraalimentare și cu sistem de
preluare a c ăldurii din circuit de pe ramura de aspira ție în vederea men ținerii
temperaturii agentului de lucru la valoarea normal ă. Elementele transmisiei
hidrostatice în circuit închis, prezentate în fig. 1.4, sunt urm ătoarele:
– mașină de antrenare MA ;
– generator (pomp ă) G;
– instala ție;
– motor hidraulic M;
– mașină de lucru (consumator) ML.
Reglajul parametrilor cinematici ai transmisiei se poate realiza prin
adoptarea uneia din solu țiile:
1- prin modificarea tura ției ma șinii de antrenare (atunci când aceasta
permite acest lucru);
2 – prin by-passare. În acest caz, o parte din debitul pompei este trecut pe
ramura secundar ă. Solu ția este neeconomic ă pentru c ă duce la pierderi de putere
în sistem. Se utilizeaz ă numai atunci când reglajele sunt rare sau de scurt ă durat ă;
3 – prin modificarea debitului pompei. În acest caz, se folosesc pompe cu
debit variabil;
4 – prin utilizarea unor motoare hidraulice cu cilindree variabil ă.
În afara elementelor componente prezentate, transmisiile hidrostatice mai
cuprind o serie de elemente suplimentare (anexe):
– circuit de completare și expansiune, eventual de suprapresiune, pentru a
evita apari ția cavita ției la aspira ția pompei. Suprapresiunea se realizeaz ă
amplasând tancul de ulei la o cot ă pozitiv ă h față de axul pompei sau prin
utilizarea unei pompe de suprapresiune;
– supape de siguran ță, filtre, acumulatori etc.;
– circuit de r ăcire (când este cazul).
22
Fig. 1.4 Transmisie hidrostatic ă în circuit închis
b) Transmisii hidrostatice în circuit deschis
Aceste transmisii au circuitul de aspira ție întrerupt. C ăldura se poate
evacua u șor prin r ăcirea rezervorului. Suprapresiunea la aspira ție se poate realiza
prin amplasarea rezervorului la o cot ă corespunz ătoare fa ță de axul pompei.
Elementele transmisiei hidrostatice în circuit deschis, prezentate în fig. 1.5, sunt
următoarele:
– pompa volumic ă (generator volumic) G;
– motorul hidraulic M;
– mașină de antrenare MA;
– mașină de lucru ML;
– rezervor R;
– element de distribu ție (distribuitor) D.
Fig. 1.5 Transmisie hidrostatic ă în circuit deschis
Reglajul parametrilor cinematici ai transmisiei din fig . 1.5 se poate face
prin:
1 – modificarea tura ției motorului de antrenare;
2 – utilizarea circuitului de by-passare.
Elementele suplimentare ale transmisiei hidrostatice în circuit deschis sunt
următoarele:
– sistemul de realizare a suprapresiunii pe aspira ție;
– supape, filtre etc.;
– circuit de r ăcire la tanc (dac ă este necesar).
23Problemele care se pun când se studiaz ă acționările hidrostatice sunt:
1. analiza și calculul ma șinilor hidrostatice generatoare și motoare;
2. analiza și calculul ac ționărilor hidrostatice;
3. studiul aparaturii de distribu ție, control și reglaj.
24CAPITOLUL 2
GENERATOARE ȘI MOTOARE HIDROSTATICE
UTILIZATE ÎN SISTEMELE DE AC ȚIONĂRI
HIDROSTATICE
2.1 Clasificarea generatoarelor și motoarelor hidraulice utilizate în
sistemele de ac ționări hidraulice
Varietatea constructiv ă a acestor ma șini este foarte mare și ea a f ăcut
obiectul altei lucr ări publicate. Totu și, câteva criterii de clasificare sunt
semnificative:
a) Criteriul func țional dup ă care pompele și motoarele pot fi cu debit
constant sau cu debit reglabil
b) Criteriul sensului de curgere a fluidului, dup ă care pompele sau
motoarele pot fi traversate uni- sau bidirec țional. Inversarea sensului de curgere se
poate realiza, în func ție de construc ția pompei, fie prin schimbarea sensului de
antrenare, fie prin schimbarea excentricit ății sau unghiului de înclinare de la
valorile pozitive la cele negative.
c) Criteriul reversibilit ății după care pompele pot func ționa ca motoare
sau nu.
Fig. 2.1 Tipuri de pompe și motoare hidraulice conform clasific ării
prezentate
Reprezentarea simbolic ă în schemele de ac ționări hidraulice pune în
evidență propriet ățile men ționate. În figura 2.1 sunt reprezentate simbolic
următoarele ma șini:
25a – pompa cu debit constant unidirec țională;
b – pompa cu debit constant bidirec țională;
c – pompa cu debit reglabil unidirec țională;
d – pompa cu debit reglabil bidirec țională;
e – motor rotativ nereglabil;
f – motor rotativ reglabil;
g – motor rotativ reversibil și bidirecțional;
h – mașină pompă-motor reglabil monodirec țional;
i – mașină pompă-motor reglabil bidirec țional.
Parametrii reali ai pompei în sistemul de ac ționare sunt determina ți de
coordonatele punctului de intersec ție a caracteristicii interioare, cu caracteristica
sistemului. Notând cu MpΔ diferența de presiune la care lucreaz ă motorul
hidraulic, presiunea creat ă de pomp ă PpΔ va fi dat ă de relația: 2KQ p pM P +Δ=Δ ,
în care 2KQ este pierderea hidraulic ă pe întreg circuitul de aspira ție, refulare,
respectiv de întoarcere a lichidului în rezervor, mi șcarea fiind turbulent ă (fig. 2.2).
Fig. 2.2 Cracteristica pompei și a motorului hidraulic
2.2 Generatoare hidraulice utilizate în sistemele de ac ționări
hidraulice
2.2.1 Pompe cu ro ți dințate
2.2.1.1 Construc ția și principiul de func ționare
Datorită unor avantaje printre care simplitate constructiv ă, siguran ță în
exploatare, domeniul mare de presiuni și debite, pompele cu ro ți dințate, sunt larg
utilizate în instala țiile de ungere și în tehnica ac ționărilor hidraulice. În construc ții
obișnuite pot realiza presiuni de pân ă la 175 bar, iar în cazuri speciale chiar 300
de bar; debitele pot dep ăți 4000 l/min. Mi șcarea de rota ție a pinioanelor se
26realizeaz ă prin antrenarea de la o surs ă de putere exterioar ă pompei, a unuia dintre
arborii pe care acestea sunt montate, prin angrenare transmi țându-se mi șcarea la
arborele condus. Aceste pompe sunt ma șini hidraulice care admit tura ții înalte.
Variantele constructive principale sunt dou ă și anume: pomp ă cu angrenare
exterioar ă și pompă cu angrenare interioar ă. Se pot clasifica totu și ținând cont de
mai multe criterii, dup ă cum urmeaz ă:
1. după modul de angrenare:
– cu angrenare exterioar ă;
– cu angrenare interioar ă.
2. după numărul de roți angrenate simultan:
– cu două rotoare;
– cu mai multe rotoare.
3. după presiunea de refulare:
– de joas ă presiune (p< 30 bar);
– de medie presiune (30< p< 100 bar);
– de înalt ă presiune (p= 100…300 bar).
4. după posibilitatea regl ării debitului:
– cu debit reglabil;
– cu debit constant.
5. după forma din ților:
– cu dinți drepți;
– cu dinți înclinați sau în V.
6. după forma profilului din ților:
– cu profil evolventic;
– cu profil epicicloidal;
– cu profil hipocicloidal.
2.2.1.2 Pompa cu ro ți dințate cu angrenare exterioar ă
În figura de mai jos (fig. 2.3) se prezint ă construc ția clasică a unei pompe
cu roți dințate cu angrenare exterioar ă care cuprinde dou ă pinioane în angrenare
din care unul este motor și carcasa cu orificiul de aspira ție și refulare. Sensul de
rotație este dat de s ăgeata care pleac ă din punctul de angrenare c ătre racordul de
aspirație. Lichidul este transportat volum cu volum de c ătre golurile din ților spre
orificiul de refulare, etan șarea spațiului de înalt ă presiune de cel de joas ă presiune
se face prin contactul din ților în zona de angrenare.
În zona în care din ții ies din angrenare, spa țiul dintre din ți variază
crescător, se creeaz ă o depresiune în zona racordului de aspira ție și lichidul intr ă
în corpul pompei umplând spa țiul dintre din ți. Fluidul este transportat de la
aspirație către refulare pe la periferie în spa țiul închis dintre din ți și pereții
interiori ai carcasei. În zona în care dantura intr ă în angrenare, spa țiul dintre
flancuri variaz ă descresc ător, presiunea la interior cre ște, producându-se refularea.
27În scopul limit ării presiunii din pomp ă, la partea superioar ă se află montată o
supapă de by-pass (de siguran ță), care pune în leg ătură cavitatea de refulare cu cea
de aspira ție atunci când presiunea de la refulare dep ășește valoarea prescris ă.
Precizia execu ției roților dințate (respectiv uzura lor) are o mare influen ță
asupra parametrilor realiza ți de pomp ă. Evitarea uzurilor excesive și deci
menținerea unor jocuri corespunz ătoare necesit ă măsuri de echilibrare a
presiunilor pe partea de lucru a carcasei.
Fig. 2.3 Pompa cu ro ți dințate cu angrenare exterioar ă
28
Fig. 2.4 Distribu ția presiunii pe partea de refulare la pompa cu ro ți dințate
cu angrenare exterioar ă – solicitarea unilateral ă a lagărelor pompei
În figura de mai sus este prezentat ă epura presiunii pe carcas ă din care
rezultă solicitarea unilateral ă a rotoarelor și lagărelor pompei. În scopul
compens ării acestor for țe la unele construc ții de pompe este practicat ă soluția din
figura de mai jos (fig. 2.5), unde spa țiile a și a’ sunt în leg ătură cu aspira ția
respectiv b și b’ în leg ătură cu refularea, îns ă implicit se accept ă un randament
volumic mai mic.
Fig. 2.5 Compensarea for țelor ce solicit ă lagărele
Se știe, pe de alt ă parte, că pentru func ționarea corect ă a unui angrenaj cu
roți dințate gradul de acoperire trebuie s ă fie supraunitar, ceea ce înseamn ă că
înainte de ie șirea unei perechi de din ți din angrenare, perechea urm ătoare de din ți
intră în contact. În consecin ță, în spa țiul dintre din ții în angrenare r ămâne o
cantitate de lichid puternic, comprimat ă de vârfurile din ților conjuga ți. Strivirea
lichidului are consecin țe negative asupra func ționării: șocuri, pulsa ții ale
eforturilor din lag ăre și degradarea mediului hidraulic. Prin practicarea de degaj ări
speciale în capacele laterale, în dreptul zonei de angrenare sau în ax, se atenueaz ă
mult acest fenomen.
292.2.1.3 Pompa ro ți dințate cu angrenare interioar ă
Fig. 2.6 Pompa cu ro ți dințate cu angrenare interioar ă
Pompele cu ro ți dințate cu angrenare interioar ă sunt formate din dou ă roți
dințate, una cu dantur ă interioar ă angrenând cu alta cu dantur ă exterioar ă (fig.2.6).
Cele dou ă roți dințate sunt a șezate excentric una fa ță de cealalt ă într-o
carcasă. Cea cu dantur ă exterioar ă este antrenat ă de un ax. Roata motoare
învârtindu-se, o pune în mi șcare pe cea cu dantur ă interioar ă cu care este în
angrenare. În zona în care danturile nu se afl ă în contact, pompa are prev ăzut un
element de separare. Acesta asigur ă etanșarea cavit ăților de volume variabile ce
apar între din ți. În cazul în care între cele dou ă roți se află un element în form ă de
semilună, lichidul este transportat, pe de o parte, prin golurile dintre roata din țată
interioar ă și semilun ă, dar, în acela ți timp, și prin acelea ale ro ții exterioare și
semilună mărind astfel debitul pompei. Avantajele acestor pompe fa ță de cele cu
angrenare exterioar ă sunt: capacitatea de absorb ție superioar ă, compactitate,
pulsații de presiune mai reduse, silen țiozitate și reducerea efectului cavita ției,
deoarece lichidul este adus dinspre centru, ceea ce face ca for ța centrifug ă să
favorizeze umplerea golurilor dintre din ți.
2.2.2 Pompa cu pistona șe radiale
La pompele cu pistona șe radiale, pozi ția pistona șelor în blocul cilindrilor
este pe raz ă, variația ciclică a volumelor de lucru realizându-se datorit ă dispunerii
excentrice a blocului cilindrilor fa ță de statorul pompei. Pompele cu pistona șe
radiale sunt în principal de dou ă tipuri:
– cu alimentare interioar ă;
– cu alimentare exterioar ă. Fereastră de refulare Fereastră de
aspirație Roată dințată cu dantur ă
exterioar ă Carcasă
Roată dințată cu dantur ă
interioar ă
30La mașinile cu alimentare interioar ă, distribu ția se face central, prin axul
rotorului ca în fig. 2.7. Cursa liniar ă a pistona șelor în blocul cilindrilor 4, generat ă
ca urmare a mont ării excentrice a blocului cilindrilor fa ță de carcasa 6, se poate
modifica dac ă valoarea excentricit ății “e” poate fi reglat ă. Pompele la care
mărimea "e" poate fi modificat ă se numesc cu debit variabil. Din figur ă rezultă că
mărimea cursei pistona șelor are valoarea: s = 2e.
Distribuția fluidului între camerele de lucru se face prin intermediul
distribuitorului 3, din axul central care este fix, dispus pe direc ția punctelor
moarte ale pistona șelor. Lățimea distribuitorului 3 este mai mare decât l ățimea
canalelor de legatur ă ale pistona șelor cu galeriile de aspira ție, respectiv refulare.
La deplasarea pistona șelor de la PMI Ia PME, volumele de lucru sunt în cre ștere și
se produce aspira ția. Invers, la deplasarea pistona șelor de la PME la PMI
volumele de lucru scad și se produce refularea. Statorul are rol de ghid, contactul
pistonașelor la suprafa ța de ghidare fiind men ținut datorit ă forței centrifuge.
Cilindreea pompei poate fi modificat ă în timpul func ționării, prin deplasarea
statorului în sensul cre șterii sau sc ăderii excentricit ății. O asemenea variant ă
constructiv ă are avantajul unei regl ări continue a debitului de la valoarea zero la
maxim.
Fig. 2.7 Schema pompei cu pistona șe radiale cu alimentare interioar ă
1- orificiu aspira ție; 2- orificiu refulare; 3- distribuitor; 4- blocul cilindrilor;
5- piston plunjer; 6-stator
Pompele cu pistona șe radiale au în general, pentru puteri mari (uneori pân ă
la 3000 KW), debite de pân ă la 8000 l/min și presiuni de 250-300 bar. Tura țiile de
antrenare variaz ă între 100 și 1500 rot/min. Aceste pompe sunt folosite la nav ă în
majoritatea cazurilor la ac ționările hidrostatice.
312.2.3 Pompa cu pistona șe axiale
Fig. 2.8 Pompa cu pistona șe axiale cu corp înclinat
Pompa se compune dintr-un bloc al cilindrilor în care sunt amplasate
pistonașele axiale, dintr-un disc pe care sunt la unul din capete tijele pistona șelor
(prin intermediul unor articulații sferice) și dintr-o plac ă de distribu ție (fig. 2.8). Blocul cilindrilor
Piston Tija dublu
articulată a
pistonului Ax cardanic
Arbore motor
Refulare prin
placa de
distribuție
Aspirație prin placa
de distribu ție Executarea cursei
de refulare a
pistonului
Executarea cursei de aspira ție a
pistonului Disc
32Poziția relativ ă a acestor elemente și sistemul lor de antrenare definesc trei
tipuri mari de ma șini: pompe cu pistona șe axiale cu bloc fix înclinat, fig. 2.9(a),
pompe cu disc înclinat, fig . 2.9(b), și pompe cu disc fulant, fig. 2.9(c). Din punct
de vedere al posibilit ăților de debitare, ma șinile cu pistona șe axiale sunt de dou ă
tipuri cu debit constant și cu debit variabil.
Fig. 2.9 Tipuri de pompe cu pistona șe axiale
Blocul cilindrior este înclinat fa ță de arborele motor la un unghi α<300,
fiind antrenat în mi șcarea de rota ție de arborele motor prin intermediul unui disc și
a unor articula ții sferice. Datorit ă faptului c ă blocul cilindrilor este înclinat, la o
rotație complet ă a arborelui, volumele de lucru delimitate de pistoanele și de
cavitățile din blocul cilindrilor variaz ă. La cursa ascendent ă a pistonului, de la
poziția inferioar ă din figur ă la cea superioar ă, volumul variaz ă crescător.
Creșterea volumului de lucru este înso țită de scăderea presiunii, fapt care
determin ă generarea aspira ției. Aspira ția se produce printr-unul din orificiile pl ăcii
de distribu ție care este par țial conectat la tubulatura de aspira ție, parțial la cea de
refulare. La cursa descendent ă a pistonului, volumele de lucru variaz ă
descresc ător. Mic șorarea volumelor de lucru produce cre șterea presiunii,
determinând refularea. Fluidul este refulat tot prin canalele distribuitorului c ătre
exterior. Ma șina prezentat ă în fig. 2.8 este una cu debit constant, pentru c ă
valoarea cursei maxime a pistona șelor este constant ă. Ea este în func ție de unghiul
de înclinare al blocului cilindrilor fa ță de arborele motor, unghi care, la acest tip
de pomp ă este fix. În cazul în care exist ă posibilitatea modific ării unghiului de
înclinare, pompa se nume ște cu debit variabil. În fig. 2.10 se prezint ă grafic modul
de reglare al debitului la pompele cu pistona șe axiale cu corp înclinat iar în fig.
2.11 este prezentat ă o pompă cu pistona șe axiale cu disc fulant.
Pompele cu pistona șe axiale sunt cele mai r ăspândite, utilizându-se
frecvent în sistemele de ac ționare hidraulic ă datorit ă gabaritului redus, Pompă cu pistona șe
axiale cu disc înclinat
Pompă cu pistona șe axiale cu
disc fulant Pompă cu pistona șe axiale cu
bloc fix înclinat
33reversibilit ății, posibilit ății de reglare a debitului și momentului de iner ție redus al
părții mobile.
Pompa cu disc înclinat se deosebe ște de pompa cu corp înclinat numai prin
modul de reglare unghiului dintre axul corpului și axul discului, care în cazul
acestuia se realizeaz ă cu cu ajutorul discului. Pompele cu pistona șe axiale sunt în
general construc ții preten țioase, suprafe țele de lucru trebuind realizate la
rugozități foarte mici. Este vorba în special de pistoane, alezajele cilindrilor,
suprafețele de contact dintre blocul cilindrilor și distribuitor și articula țiile sferice
ale bielelor.
Pompele cu pistona șe axiale ob țin debite pân ă la 800 l/min și au o putere
specifică ce poate ajunge pân ă la 4-5 KW/kg, la tura ții cuprinse între 1000-4500
rot/min. Sunt pompe de presiuni mari și foarte mari, cu o debitare suficient de
uniformă și care au o larg ă răspândire la ac ționările hidrostatice.
Fig. 2.10 Modul de reglare debitului la pompa cu pistona șe axiale
q
q
34
Fig. 2.11 Pomp ă cu pistona șe axiale cu disc fulant
2.2.4 Pompa cu palete glisante
Sunt ma șini hidraulice dublu reversibile, deci atât din punct de vedere al
sensului conversiei, cât și din punctul de vedere al sensului de debitare. Volumele
de lucru sunt delimitate de paletele glisante, rotor și stator. Dup ă modul cum se
realizeaz ă aspirația, pompele cu lamele pot fi cu aspira ție interioar ă sau cu
aspirație exterioar ă.
În general, sunt cu ac țiune simpl ă. Asta înseamn ă că în timpul unei rota ții
complete a rotorului spa țiile de lucru efectueaz ă un singur ciclu aspira ție-transfer-
refulare. În practic ă, totuși se pot întâlni și pompe cu palete glisante cu ac țiune
multiplă, care, prin compara ție cu cele cu ac țiune simpl ă, prezintă avantajele:
– debitare uniform ă;
– echilibraj mai bun (posibilitate redus ă de apari ție a vibra țiilor);
– presiuni și debite mai mari;
– construc ție mai compact ă.
În figurile 2.12 și 2.13 sunt prezentate dou ă variante constructive de
pompe cu lamele, cu simpl ă acțiune cu aspira ție exterioar ă în fig.2.12 și cu
aspirație interioar ă în fig.2.13. În ce1e dou ă figuri s-au f ăcut nota țiile: 1- rotor;
2- lamele (palete); 3- arbore motor; 4- carcasa pompei; 5- galeria de aspira ție;
6- galeria de refulare (nota țiile sunt identice pentru ambele figuri).
La rotația în sensul s ăgeții, la prima jum ătate de curs ă, volumele de lucru
delimitate de rotor, palete și stator variaz ă crescător generând aspira ția. Pe a doua
jumătate de curs ă, volumele de lucru descresc și se produce refularea. La acest tip Cilindru Tija pistonului
cu articula ție
sferică
Piston Disc fulant fixat
pe ax Distanțier sferic
35de mașină reglarea debitului se face prin modificarea valorii excentricita ții “e”.
Fig. 2.12 Pomp ă cu lamele cu Fig. 2.13 Pomp ă cu lamele cu
aspira ție exterioar ă aspira ție interioar ă
În fig.2.14 este prezentat ă o pomp ă cu lamele cu ac țiune dubl ă pentru care
s-au făcut nota țiile: 1- rotor; 2- stator; 3- lamele (palete); 4,5,6,7- fante de
aspirație-refulare. Fantele 4 și 6 comunic ă prin canale interioare cu galeria de
aspirație, iar fantele 5 și 7 cu galeria de refulare. Statorul, la partea sa interioar ă,
are o form ă special aleas ă astfel încât por țiunile de curb ă situate între fante s ă fie
arce de cerc descrise cu raze din centrul rotorului, iar por țiunile care corespund
fantelor s ă fie descrise de curbe conjugate la curbele dintre fante. Aceast ă
configura ție face ca la trecerea a dou ă palete prin por țiunile concentrice cu centrul
rotorului, lichidul s ă nu mai fie comprimat, sc ăzând astfel solicitarea lag ărelor.
Contactul paletelor glisante cu statorul este asigurat fie prin arcuri
lamelare montate pe fundul canalului, fie prin intermediul unor articula ții cu
culisă, fie pe baza presiunii hidraulice. Când o palet ă intră în zona fantei 4, ea
începe s ă iasă din canal astfel încât spa țiul dintre dou ă palete vecine s ă se
mărească și să se produc ă aspirația. Când paletele trec prin zona dintre fantele 4 și
7, deplasarea lor înceteaz ă deoarece aceast ă porțiune este concentric ă cu rotorul.
La intrarea în zona fantei 6, spa țiul dintre palete se m ărește și are loc o nou ă
aspirație. Refularea are loc în coresponden ța fantelor 5 și 7, unde volumele scad.
Se poate deci observa faptul c ă pe parcursul unei rota ții complete, o palet ă
efectueaz ă patru curse: dou ă de aspira ție și două de refulare.
36
Fig. 2.14 Pomp ă cu lamele cu dubl ă acțiune
Mașinile cu lamele realizeaz ă presiuni de pân ă la 100 bar, cele cu simpl ă
acțiune și până la 150 bar, cele cu multipl ă acțiune. Debitele pot atinge 300 l/min
la pompele cu lamele cu simpl ă acțiune și până la 1000 l/min la cele cu multipl ă
acțiune. Ca pompe, sunt utilizate la instala țiile de transfer al uleiului sau
combustibilului. Ca motoare, sunt întrebuin țate la antrenarea vinciurilor și în
general, oriunde sunt necesare tura ții mici. Cu toate acestea, ma șinile cu palete
glisante sunt utilizate îndeosebi la ac ționările hidrostatice.
2.3 Motoare hidraulice utilizate în sistemele de ac ționări hidraulice
2.3.1 Principii de baz ă
Motoarele hidraulice, în general, sunt ma șini care transform ă energia
hidrostatic ă a unui lichid în energie mecanic ă. După cum se știe, pompa
îndepline ște funcția de surs ă de energie hidraulic ă, prin transformarea energiei
mecanice în energie hidrostatic ă, în timp ce motoarele fac exact contrariul adic ă
folosesc energia hidraulic ă pentru a o transforma în energie mecanic ă. Într-un
mod mai explicit, în loc de a impinge fluidul, ca în cazul pompelor, fluidul este
cel care împinge suprafe țele interne ale motorului, dezvoltând un cuplu. Dup ă
mișcarea realizat ă la arbore motoarele hidraulice pot fi: cu mi șcare de rota ție
(continu ă), cu mi șcare de rota ție limitat ă (oscilante) și de tip liniar (cilindrii
hidraulici).
Motoarele cu rota ție limitat ă sunt numite și motoare oscilante deoarece
acestea produc o mi șcare alternativ ă. Motoarele cu rota ție continu ă sunt în
realitate pompe care au fost reproiectate pentru a rezista la for țele care sunt
implicate în func ționarea motorului.
Marea majoritate a tipurilor de pompe volumice rotative sunt reversibile,
fără modific ări constructive esen țiale, ele pot deveni motoare hidraulice dac ă sunt
alimentate cu lichid sub presiune.
37În continuare vom examina diverse tipuri de motoare hidraulice din punct
de vedere constructiv și al performan țelor acestora.
Așadar, putem spune c ă motoare hidraulice rotative pot fi clasificate în
două categorii:
1. Motoare hidraulice cu rota ție limitat ă;
2. Motoare hidraulice cu rota ție continu ă.
În continuare, se examineaz ă în detaliu fiecare dintre aceste tipuri de
motoare hidraulice.
2.3.2 Motoare hidraulice cu rota ție limitată (oscilante)
Sunt motoare care realizeaz ă curse unghiulare limitate. Au o construc ție
robustă, fiind caracterizate prin rapoarte putere/unitatea de mas ă foarte bune.
Constructiv, constau dintr-un rotor și un stator pe care sunt monta ți paleți radiali.
Conectarea camerelor de lucru delimitate de suprafe țele laterale ale pale țior, stator
și rotor, la circuitele tur – retur ale pompei, este f ăcută alternativ, astfel încât, prin
alimentarea selectiv ă a acestora, s ă se realizeze cursele unghiulare dorite, a șa cum
se arată în figura de mai jos. Figura 2.15 arat ă un motor hidraulic oscilant cu o
paletă. La acest tip, lichidul sub presiune este direc ționat către o parte a paletei,
provocând rota ția rotorului.
Fig. 2.15 Motor hidraulic oscilant cu o singur ă paletă
38
a) b) c)
Fig. 2.16 Motoare hidraulice oscilante
a) cu un singur palet; b) cu doi pale ți; c) cu trei pale ți
Construc ția motoarelor oscilante este prezentat ă sumar în figura de mai
sus (fig. 2.16). De obicei, se întâlnesc motoare oscilante cu un palet cu doi și cu
trei pale ți. Sunt alc ătuite dintr-o carcas ă de form ă cilindric ă și dintr-un rotor
format din arbore și palete. Arborele și paleta pot executa deplas ări unghiulare
într-un sens sau în cel ălalt în func ție de modul de alimentare. În interiorul
statorului exist ă și niște piese de etan șare care delimiteaz ă zona de înalt ă
presiune fa ță de zona de joas ă presiune. Num ărul lor este egal cu num ărul de
paleți ai motorului hidraulic oscilant. Datorit ă acestor piese de etan șare, unghiul
de basculare este limitat la 270° – 280° pentru motorul cu un singur palet, la 180°
– 200° pentru motorul cu doi pale ți și 90° – 120° pentru motorul cu trei pale ți.
Pentru motorul cu
un singur palet, for ța hidrostatic ă pe palet ă are valoarea:
2/) () (c ap pdDbF −⋅−⋅= , (1)
unde b este lățimea paletei,ap- presiunea de alimentare, iar cp- contrapresiunea.
Punctul de aplica ție se găsește la distan ța 4/) ( dD R+= de axa de rota ție,
așa încât momentul la arbore are valoarea:
) (82 2
c a t p pbd DFR M −⋅⋅−== (2)
Dacă la nivelul razei R viteza tangen țială a paletei este R uw= , rezultă
debitul în motor:
) (8 22 2d DbbdDuQ −⋅=⋅−=w (3) pa
pc
39sau invers, dac ă se cunoa ște debitul, din rela ția precedent ă se poate calcula viteza
unghiular ă a motorului. Din cauza pierderilor interioare de debit și frecărilor,
valorile sunt mai mici:
mtM M h= ; ) (8
2 2d DbQv
−=hw (4)
unde vh- este randamentul volumic și mh- randamentul mecanic al motorului.
Motoarele hidrostatice oscilante se utilizeaz ă în practic ă pentru presiuni de
200-300 de bar și momente de 8000-9000 de daNm.
Dintre aplica țiile motoarelor hidostatice oscilante enumer ăm doar câteva:
• banda rulanta de triere;
• acționarea valvulelor;
• mecanismul de îndoire;
• mecanismul de transmitere între sta țiile de lucru;
• mecanismul de pozi ționare pentru sudare;
• mecanismul de ridicare, de rota ție și de basculare;.
• mașina de cârm ă la bordul navelor.
O parte din aceste aplica ții sunt ar ătate în figura de mai jos (fig. 2.17):
40
Fig. 2.17 Aplica ții ale motoarelor hidraulice cu rota ție limitată
412.3.3 Motoare hidraulice cu rota ție continu ă
Motoarele hidraulice cu rota ție continu ă sunt elemente de ac ționare, care
se poate roti continuu. În loc de a ac ționa (sau împinge) lichidul (asemenea
funcționării pompelor), motoarele sunt ac ționate de c ătre fluide. În acest fel,
motoarele hidraulice dezvolt ă cupluri și produc mi șcare de rota ție continu ă. Așa
cum am precizat la început, marea majoritate a tipurilor de pompe volumice
rotative sunt reversibile, din punct de vedere al sensului transform ării energetice
adică, ele pot deveni motoare hidraulice dac ă sunt alimentate cu lichid sub
presiune f ără modific ări constructive esen țiale. Aceste motoare pot fi clasificate
după cum urmeaz ă:
• motoare cu angrenaje:
– cu roți dințate cu angrenare exterioar ă;
– cu roți dințate cu angrenare interioar ă;
– cu șuruburi.
• motoare cu palete;
• motoare rotative cu piston:
– cu pistona șe axiale;
– cu pistona șe radiale.
2.3.3.1 Motoare cu ro ți dințate
Motoarele cu ro ți dințate sunt simple din punct de vedere constructiv. Un
motor cu ro ți dințate dezvolt ă un cuplu din cauza presiunii hidraulice care
acționează asupra suprafe țelor dinților roții. O vedere axionometric ă a unui motor
tipic cu ro ți dințate, cu capacul scos, este ilustrat în figura 2.18. Prin schimbarea
direcției de curgere a fluidului prin motor, sensul de rota ție motorului poate fi
inversat. Ca și în cazul unei pompe cu ro ți dințate, volumul dislocuit al motorului
cuprins între doi din ți vecini este fix. Motorul cu ro ți dințate nu este echilibrat în
ceea ce prive ște presiunea. Diferen ța mare de presiune între intrare și ieșire (mult
mai mare la intrare) solicit ă puternic arborele și lagărul, limitând astfel durata de
viață a lagărului motorului.
42
Fig. 2.18 Motor cu ro ți dințate cu angrenare exterioar ă
Motoarele cu ro ți dințate sunt în mod normal limitate la o presiune de
funcționare de aproximativ 200 bar precum și la o tura ție de 2400 rot/min. Pot fi
alimentate cu un debit maxim de 550 de litri pe minut.
Motoarele hidraulice pot fi, de asemenea, de tip cu ro ți dințate cu
angrenare interioar ă. Aceste motoare pot func ționa la tura ții și presiuni mai mari.
Ele au, de asemenea, volume dislocuite mai mari decât motoarele cu angrenare
exterioar ă. De asemenea, motoarele cu șurub fac parte și ele din categoria
motoarelor cu angrenaje. Ca și în cazul pompelor, motoarele hidraulice de tip cu
șurub utilizeaz ă trei șuruburi de angrenare. Acesta are o func ționare silen țioasă.
Motoarele tip șurub pot func ționa la presiuni de pân ă la 210 bar și pot avea
volume dislocuite de pân ă la 0,227 litri. Principalele avantaje ale motoarelor cu
roți dințate sunt: construc ție simplă și raport bun cost-eficien ță. Ele, de asemenea,
posedă toleranță bună la impurit ăți. Principalele dezavantaje: au randament mai
mic și pierderi de debit relativ mai mari.
2.3.3.2 Motoare cu palete
Construc ția intern ă la motoarele cu palete este similar ă cu cea a unei
pompe cu palete; cu toate acestea, principiul de func ționare difer ă. Motoarele cu
palete dezvolt ă un cuplu dat de presiunea hidraulic ă care ac ționează asupra
suprafeței expuse a paletei. Figura 2.19 ilustreaz ă funcționarea de baz ă a unui
motor hidraulic cu palete cu alimentare exterioar ă.
43
Fig. 2.19 Motor cu palete dezaxat cu alimentare exterioar ă
Forța centrifug ă apare atunci când rotorul începe s ă se roteasc ă. Prin
urmare, paletele trebuie s ă aibe și alte mijloace decât for ța centrifug ă pentru a
menține contactul cu suprafa ța interioar ă a statorului. Unele modele folosesc
arcuri, în timp ce alte tipuri de modele folosesc presiunea hidraulic ă. Acțiunea
culisantă a paletelor formeaz ă camere etan șe, care transport ă lichidul de la intrare
la ieșire.
Fig. 2.20 Motor cu palete cu rotor dezaxat Fig. 2.21 Motor cu pale ți cu rotor
cu alimentare interioar ă coaxial cu statorul
În figuria 2.20 se prezint ă varianta constructiv ă de motor cu palete, cu
rotor dezaxat cu alimentare interioar ă, unde s-au f ăcut notațiile: 1- rotor; 2- lamele
(palete); 3- carcasa motorului; 4- galeria de admisie; 5- galeria de evacuare.
În fig. 2.21 este prezentat un motor cu rotor coaxial cu statorul, pentru
care s-au f ăcut notațiile: 1- rotor; 2- stator; 3- lamele (palete); 4,5,6, și 7- fante de
admisie-evacuare a uleiului. Fantele 4 și 6 comunic ă prin canale interioare cu
galeria de admisie, iar fantele 5 și 7 cu galeria de evacuare.
44
Fig. 2.22 Func ționarea motorului cu palete excentric
În figura 2.22 se prezint ă grafic func ționarea motorului cu palete excentric.
După cum se observ ă, lichidul exercit ă o forță mai mare asupra paletei de sus,
deoarece el trece prin orificiul de admisie și ajunge pe o suprafa ță expusă a paletei
mai mare în partea superioar ă a motorului. Acest lucru duce la rotirea rotorului în
sens invers acelor de ceasornic. De asemenea, presiunea de admisie ac ționează pe
o parte a rotorului, și deci înc ărcarea radial ă pe arbore este destul de mare. Totu și,
această problem ă este îmbun ătățită în mare m ăsură folosind un motor cu rotor
concentric a șa cum s-a prezentat în fig. 2.21. La acest tip de motor orificiile de
admisie și evacuare sunt diametral opuse. Aici for ța care este exercitat ă pe o parte
a lagărului este anulat ă de o for ță egală, dar opus ă de la orificiul de presiune situat
diametral opus. Orificiile sunt, de obicei, conectate la nivel intern, astfel încât
numai o admisie și evacuare sunt aduse în exterior. Motoarele cu palete sunt în
general de tip cu rotor coaxial. Aceste motoare pot func ționa la presiuni de pân ă la
180 bar, precum și turații de pân ă la 4000 rpm. Motoarele de tip cu palete au
pierderi interne de lichid și, prin urmare, nu sunt recomandate pentru utilizarea în
sistemele servo.
2.3.3.3 Motoare cu piston
Motoarele cu piston sunt, de asemenea, similare în construc ție cu pompele
cu piston. Cuplul motor este generat prin presiunea care ac ționează la capetele de
pistoane, respectiv în interiorul blocului cilindrului. La acest tip de motor
hidraulic, pistoanele se destind din cauza presiunii lichidului care ac ționează
asupra lor și apoi descarc ă lichidul. Mi șcarea rectilinie a pistonului este
transformat ă în mișcare de rota ție a arborelui prin diferite mijloace, cum ar fi: un
stator excentric, înclinarea axului motor sau cu ajutorul unei pl ăci înclinate.
Motoarele cu piston sunt cele mai eficiente dintre toate motoarele hidraulice.
Acestea sunt capabile s ă funcționeze la tura ții mari de 12000 rot/min și, de
asemenea, presiuni de pân ă la 350-400 bar.
45Din punct de vedere constructive, motoarele cu piston se clasific ă în două
categorii:
1. Motoare cu pistoane radiale;
2. Motoare cu pistoane axiale.
Motoare cu pistoane radiale
La motoarele cu pistoane radiale, rota ția este produs ă de pistoane radiale
care execut ă o mișcare de transla ție în rotor și o mișcare de rota ție în statorul care
este excentric fa ță de rotor. Figura 2.23 ne arat ă o secțiune într-un motor cu
pistoane radiale.
Fig. 2.23 Motor cu pistoane radiale
Prin direc ționarea lichidului c ătre jumătate din num ărul de cilindri, axul
motorului func ționează ca o valvul ă hidraulic ă staționară și forțează pistoanele la
o mișcare de rota ție. Cealalt ă parte a axului permite pistoanelor în retragere s ă
descarce lichidul. Pistoanele sub presiune se deplaseaz ă față de punctul unde
statorul este cel mai îndep ărtat de axa blocului cilindrilor. Blocul de cilindri și
arborele sunt conduse de pistoanele care primesc lichidul sub presiune. Pistoanele
care nu sunt expuse la presiunea lichidului de alimentare, se apropie de axa
blocului de cilindru și returneaz ă uleiul. Momentul de rota ție la un motor hidraulic
cu pistoane radiale este în func ție de suprafa ța totală a pistonului precum și de
excentricitatea statorului fa ță de rotor. Aplica țiile motorului hidraulic cu pistoane
radiale sunt în general limitate la unit ățile mai mari de putere.
Motoare cu pistoane axiale
Într-un motor cu pistoane axiale, axa rotorului poate coincide cu axa
comună a pistoanelor sau poate fi înclinat ă. Așadar, se întâlnesc dou ă tipuri de
motoare cu pistoane axiale.
Acestea sunt:
1. Motoare cu pistoane axiale cu plac ă înclinat ă (sau disc fulant) – la care
axul rotorului coincide cu axa pistoanelor;
462. Motoare cu pistoane axiale cu ax ă înclinat ă – la care axa rotorului este
înclinată față de axa pistoanelor.
1. Motor cu pistoane axiale cu plac ă înclinată (disc fulant)
Figura 2.24 ilustreaz ă un model al motorului cu plac ă înclinat ă în care
arborele motorului și blocul cilindrilor sunt centrate pe aceea și axă. Aici presiunea
hidraulic ă care ac ționează la capetele pistoanelor genereaz ă o reacție față de o
placă înclinat ă. Acest lucru duce la rotirea blocului cilindrilor cu un cuplu care
este propor țional cu suprafa ța pistoanelor. Cuplul este, de asemenea, o func ție de
unghiul de înclinare al pl ăcii. În general, unghiul de înclinare al pl ăcii, determin ă
dislocuirile volumice.
Fig. 2.24 Func ționarea motorului cu disc înclinat
În unitățile de dislocuire variabil ă, placa înclinat ă este montat ă într-o
clemă oscilant ă și se nume ște disc fulant.
Unghiul de înclinare al discului fulant poate fi modificat prin diverse
mijloace, cum ar fi manual cu un mâner sau prin control servo. În cazul în care
unghiul este m ărit, capacitatea de cuplu este m ărită, dar viteza de rota ție a
arborelui scade. Opririle mecanice sunt de obicei incluse în a șa fel încât
capacitatea cuplului și viteza r ămân în limitele prev ăzute. Func ționarea unit ății de
dislocuire variabil ă este ilustrat ă în figurile 2.25 (a) și (b).
47
Fig. 2.25 Varia ția deplasării motorului cu disc fulant
Pistonul este conceput fie ca o unitate de dislocuire fix ă, fie ca una
variabilă. Unghiul de înclinare al pl ăcii, determin ă în general, volumul cilindrilor
motorului.
1. Motoare cu pistoane axiale cu ax ă înclinată
La aceste motoare, de asemenea, cuplul este generat de presiunea care
acționează asupra pistoanelor în mi șcarea alternativ ă. Cu toate acestea, blocul
cilindrilor și arborele de antrenare sunt montate la un unghi unul fa ță de cealalt,
astfel încât for ța se exercit ă pe flanșa arborelui de transmisie.
2.3.3.4 Motoare electro-hidraulice cu pas
Un motor electro-hidraulic cu pas (EHSM) este un dispozitiv, care
foloseste un mic motor electric cu pas pentru a controla puterea foarte mare
disponibil ă dintr-un motor hydraulic (fig. 2.26).
Se compune din trei componente:
1. Motor electric cu pas
2. Valvul ă servo-hidraulic ă
3. Motor hidraulic
48
Fig. 2.26 Motor cu pas electro-hidraulic
Aceste trei componente independente, atunci când sunt integrate într-un
mod special, produc un cuplu mare de ie șire, care este de câteva sute de ori mai
mare decât cel al unui motor electric cu pas. Acest motor este cuplat direct la un
traducator rotativ al valvulei de servoasistare. Cuplul de ie șire din motorul electric
trebuie s ă fie capabil s ă depășească forțele de debit în supapa servo. For țele
fluxului în supapa servo sunt direct propor ționale cu debitul prin supap ă. Cuplul
necesar pentru func ționarea traductorului rotativ este dependent de recuperarea
fluxului în supapa servo. Motorul hidraulic este cea mai important ă component ă a
sistemului EHSM. Caracteristicile de performan ță ale motorului hidraulic
determin ă performan țele EHSM. Acestea sunt de obicei utilizate pentru controlul
cu precizie al vitezei și poziției. Capacit ățile lor de putere se situeaz ă între 3.5 CP
(2,6 kW) și 35 CP (26 kW). Aplica țiile tipice includ unit ăți de stocare textil ă,
fabrici de hârtie, sisteme de stocare automat ă, mașini-unelte, unit ăți transportoare,
dispozitive de ridicare etc.
2.3.4 Motoare hidraulice liniare (Cilindrii hidraulici)
2.3.4.1 Considera ții generale
Un sistem hidraulic se refer ă, în general, la mi șcarea, prinderea și la
aplicarea de for țe unui obiect. Obiectele care realizeaz ă acest lucru se numesc
elemente de ac ționare. Acestea sunt componente care convertesc puterea
hidraulic ă în putere mecanic ă.
Motoarele hidraulice liniare deplaseaz ă sau aplic ă o forță unui obiect în
linie dreapt ă. Acestea sunt cunoscute ca cilindri hidraulici.
Cilindrii hidraulici sunt elemente de ac ționare liniare a c ăror forță sau
mișcare se aplic ă în linie dreapt ă. Rolul lor este de a converti puterea hidraulic ă în
putere mecanic ă. Pentru a completa un ciclu, cilindrii hidraulici trebuie s ă se
49
extindă și să se retrag ă. Aplicațiile lor cuprind mi șcări de trac țiune, împingere,
basculare și presare. Tipul de cilindru folosit, împreun ă cu schema sa, se bazeaz ă
pe o aplica ție anume. Cel mai simplu element de mi șcare liniar este cilindrul
hidraulic prezentat în figura 2.27. Dup ă cum se observ ă, are doar o singur ă cameră
cu fluid și exercit ă forța într-o singur ă direcție. Acești cilindrii hidraulici sunt
folosiți pe scar ă largă în sistemele unde este nevoie de stabilitate la for țe mari. În
general, ei sunt practici la curse lungi și sunt folosi ți la cricuri, lifturi etc.
Cilindrii hidraulici sunt clasifica ți în:
• cilindri cu simpl ă acțiune;
• cilindri cu dubl ă acțiune.
În continuare se vor analiza aceste dou ă tipuri de cilindri hidraulici în ceea
ce privește proiectarea, construc ția și folosirea practic ă.
2.3.4.2 Cilindrul hidraulic cu simpl ă acțiune
Cilindrul cu ac țiune simpl ă este presurizat la un cap ăt, în timp ce la cel ălalt
capăt este deschis în atmosfer ă sau într-un tanc. Sunt proiecta ți simplu și într-o a șa
manieră încât un dispozitiv asem ănător unui arc îi retrage. În figura 2.28 este
reprezentat ă cea mai simpl ă formă de cilindru cu simpl ă acțiune.
Fig. 2.27 Cilindru hidraulic
Un cilindru cu simpl ă acțiune se compune dintr-un piston aflat într-o
carcasă cilindric ă, numită cilindru. La un cap ăt al pistonului este o tij ă, care se
extinde în exteriorul unuia dintre capetele cilindrului (cap ătul tijei). La cel ălalt
capăt (capătul liber) este un orificiu pentru intrarea și ieșirea uleiului.
50
Fig. 2.28 Cilindrul hidraulic cu ac țiune simpl ă
Un cilindru cu ac țiune simpl ă este presurizat la un cap ăt și de aceea poate
exercita for ța doar în direc ția de extindere pe m ăsură ce lichidul intr ă prin cap ătul
liber al cilindrului. Cel ălalt capăt se află în atmosfer ă sau într-un bazin, cu alte
cuvinte ace ști cilindri nu se destind hidraulic. Aceast ă destindere se ob ține, în
acest caz, folosind gravita ția sau incluzând un arc la cap ătul tijei.
Forța aplicat ă pe piston depinde atât de suprafa ța acestuia, cât și de
presiunea aplicat ă. Aceast ă forță se poate calcula folosind ecua ția următoare:
2r p F ××= p , unde F este forța aplicat ă (N), p este presiunea (Pa) și r este raza
cilindrului (metri).
2.3.4.3 Cilindrul hidraulic cu dubl ă acțiune
Cilindrii hidraulici cu dubl ă acțiune sunt cei mai folosi ți cilindri din
aplicațiile hidraulice. Aici presiunea poate fi aplicat ă oricărui orificiu, în ambele
direcții. Datorit ă acestui lucru ace ști cilindri au suprafe țe inegale de expunere în
timpul extinderii și al retragerii, numindu-se, datorit ă acestui lucru, cilindri
diferențiali. Aceast ă reducere în suprafa ța utilă este produs ă de suprafa ța tijei care
reduce suprafa ța pistonului în timpul retragerii acestuia. Cum, în timpul extinderii,
este nevoie de mai mult lichid pentru a umple partea cilindrului f ără tijă, operația
este mai lent ă. Dar, datorit ă suprafeței utile mai mari, este generat ă o forță mai
mare la extindere. În timpul retagerii, aceea și cantitate de lichid va deplasa
pistonul mai repede datorit ă volumului redus de lichid deslocuit de tij ă. Dar,
suprafața redusă în aceast ă operație, duce la generarea unei for țe mai mici.
51
Fig. 2.29 Schema unui cilindru hidraulic cu dubl ă acțiune
Cilindrul hidraulic se compune din cinci componente de baz ă: două capete
(unul de baz ă și unul pivot) conectate la dou ă orificii, cilindrul propriu-zis, un
piston și tija. Acest tip de construc ție este de baz ă deoarece ambele capete și
pistonul r ămân acelea și, indiferent de lungimea cilindrului. Capetele pot fi prinse
de cilindru prin sudare sau prin filet.
Suprafața interioar ă a cilindrului trebuie s ă fie foarte neted ă pentru a
preveni uzura sau scurgerea. În general, este folosit un tub de o țel dintr-o singur ă
bucată. În sisteme unde este folosit rar sau unde vine în contact cu materiale
corozive se folose ște un cilindru realizat din inox, aluminiu sau alam ă.
Pistoanele sunt f ăcute, de obicei, din aluminiu sau o țel turnat. Pistonul, pe
lângă rolul de a transmite for ță tijei, mai are și rolul de a ac ționa ca un pivot
alunecător în cilindru și de a separa zona de înalt ă presiune fa ță de cea de joas ă
presiune. Garniturile sunt folosite de obicei între piston și cilindru. Câteodat ă,
atunci când sunt acceptate unele mici scurgeri, garniturile nu mai sunt folosite. De
obicei, se depune o pelicul ă pe suprafa ța cilindrului (de obicei din bronz), care
devine astfel la fel de șlefuit ca și cilindrul.
Fig. 2.30 Sec țiune mărită a unui cap ăt de pivot sudat de cilindru
Suprafața tijei este scoas ă în atmosfer ă în timpul extinderii și de aceea este
expusă murdăriei, umezelii sau coroziunii. În timpul retragerii, ace ști factori Orificiu de retragere
52
contaminan ți pot pătrunde în interior, dând na ștere la multe probleme. De obicei,
la confec ționarea tijelor pentru puteri mari se folose ște un aliaj o țel-crom. De
asemenea, acest aliaj este rezistent și la coroziune.
Pentru a îndep ărta particulele de praf, ace ști cilindri sunt prev ăzuți la capăt
cu o garnitur ă de ștergere. În atmosfere cu mult praf și garnitura extern ă a
membranei poate preveni intrarea prafului. Montajul garniturii este indicat în
figura 2.31.
a) b)
Fig. 2.31 Garnituri de etan șare (a) și garnituri inelare și tip „O” (b)
Pentru a preveni scurgerea lichidului pe lâng ă tija din camera cu presiune
mare, este pus ă în spatele pivotului o garnitur ă inelară internă. În unele scheme,
garnitura de etan șare și cea a pivotului sunt unite pentru a simplifica între ținerea.
Tija este, de obicei, ata șată de piston printr-un filet. Pentru a preveni scurgerea de-
a lungul tijei sunt folosite garnituri de cap ăt. Acestea iau rolul garniturilor tijei sau
pistonului și acționează ca garnituri statice de tip „O” în jurul tijei, dup ă cum se
arată în figura 2.31 (b).
Ideal, cursa unui cilindru cu simpl ă acțiune trebuie s ă fie mai scurt ă decât
lungimea sa, sub un raport extindere/retragere de 2:1. Unde este pu țin spațiu se
poate folosi un cilindru telescopic. În figura 2.32 este descris un astfel de cilindru
cu dublă acțiune cu dou ă pistoane.
Fig. 2.32 Cilindru cu dubl ă acțiune (cu dou ă etape)
Orificiu de retragere
53
Pentru a extinde tija, lichidul sub presiune este introdus prin orificiul A.
Este aplicat la ambele capete ale pistonului 1 prin orificiile X și Y, dar diferen ța
de suprafa ță dintre lateralele pistonului 1 face ca pistonul s ă se deplaseze spre
dreapta.
Pentru a retrage tija, lichidul este introdus prin orificiul B. Când pistonul 2
este împins complet spre stânga, orificiul Y ajunge în leg ătură cu B, aplicând
presiune pe partea dreapt ă a pistonului 1 care se retrage.
2.3.4.4 Amortizarea cilindrilor
Capetele cilindrilor sunt în general confec ționate din aluminiu sau o țel
turnat cu orificii cu filet. Aceste capete trebuie s ă reziste șocurilor pistonului.
Aceste șocuri nu se datorez ă doar presiunii lichidului, dar și energiei cinetice a
părților mobile ale pistonului și ale sarcinii. Aceste șocuri pot fi reduse prin valve
de amortizare încastrate în capete.
Efectul amortiz ării cilindrului este descris în figura 2.33. Dup ă cum se
arată în figură, decelerarea începe atunci când plonjorul conic intr ă în deschiderea
din capăt, acest lucru ducând la o reducere a debitului de evacuare, din cilindru
spre orificiu. În timpul etapei finale a cursei, lichidul trebuie evacuat printr-o
deschidere ajustabil ă. Amortizarea schi țată cuprinde, de asemenea, și o valvă de
verificare pentru a permite trecerea liber ă a lichidului spre piston în timpul
schimbării direcției.
Fig. 2.33 Opera ția de amortizare a cilindrului
54
Trebuie s ă se țină seama de presiunea maxim ă produs ă de aceast ă
amortizare la cap ătul cilindrului, deoarece orice cre ștere excesiv ă de presiune
poate duce la avarierea pistonului.
2.3.4.5 Montaje cu cilindri hidraulici
Există mai multe tipuri de montaje cu cilindri hidraulici (fig. 2.34).
Capătul tijei este, de obicei, prev ăzut cu filet ca s ă poată fi atașat direct de sarcin ă,
de basculant ă sau de alte dispozitive.
Fig. 2.34 Mecanisme cu pârghii combinate cu cilindri hidraulici
55
Deoarece folosirea mecanismelor cu pârghii este foarte r ăspândită,
aplicațiile cu cilindri hidraulici sunt limitate doar de inventivitatea proiectan ților.
Aceste mecanisme pot transforma mi șcarea liniar ă în mișcare oscilant ă sau în
mișcare circular ă.
În fig. 2.34 sunt prezentate o serie de mecanisme cu cilindri hidraulici,
folosite în aplica țiile moderne.
Pentru a u șura munca cu aceste mecanisme, au fost construite diferite
tipuri de montaje pentru cilindri hidraulici, a șa cum se observ ă în figura 2.35.
Fig. 2.35 Diferite tipuri de montaje de cilindri
Problema ap ăsărilor laterale în cilindrii hidraulici, datorat ă deplasării de la
coaxalitate, este un punct foarte discutat deoarece conteaz ă foarte mult în
evaluarea fiabilit ății și a performan ței cilindrului. Eforturi variate au fost f ăcute de
producătorii de cilindri hidraulici pentru a rezolva aceast ă problem ă și după multe
încercări, au înțeles faptul c ă este aproape imposibil s ă se realizeze o coaxialitate
perfectă în cilindrii hidraulici.
În figura urm ătoare (fig. 2.36) este o schem ă tipică a unui montaj de
cilindru hidraulic, folosit pentru a mic șora efectele acestei probleme.
Fig. 2.36 Montaj de cilindru
hidraulic folosit pentru a
micșora efectele coaxialit ății
imperfecte
56
Avantajele folosirii acestor accesorii de montaj sunt:
• montarea u șoară;
• reducerea leg ăturilor cilindrului și a alunec ării laterale;
• acceptarea unui centru de rota ție universal;
• reducerea uzurii lag ărelor și tubulaturilor;
În figura 2.37 este prezentat un pachet hidraulic unic și compact, numit de
producătorul său Power-Pak.
Fig. 2.37 Pachet hidraulic Pawer Pak
Furnizeaz ă forță în situații care cer dimensiuni mici și putere mare. Pentru
a asigura flexibilitate în operare este furnizat și un selector de vitez ă și putere.
Această dispunere const ă dintr-un cilindru hidraulic de mare putere, un motor
electric reversibil, o pomp ă reversibil ă, un rezervor și un sistem de valve
automate. Acest pachet reprezint ă un sistem hidraulic complet, cu un design
simplu și ușor de operat.
57 CAPITOLUL 3
APARATAJUL DE DISTRIBU ȚIE
3.1 Aparatajul de distribu ție
Înainte de a ajunge în motorul hidraulic, lichidul purt ător al energiei
hidrostatice produs de pomp ă traverseaz ă o serie de elemente hidraulice reunite în
aparate cu func țiuni standard de distribu ție (distribuitoare și supape de sens), de
reglare a presiunii (supape de presiune) și de reglare a debitului (supape de debit
sau rezisten țe hidraulice).
3.1.1 Definiție și clasificare
Distribuitoarele hidraulice sunt aparate ce au rolul de a repartiza debitele
de lichid pe circuite în conformitate cu ciclul de lucru al hidromotoarelor
alimentate.
Echipamentul de distribu ție trebuie s ă asigure simplitate și siguran ță în
exploatare, rezisten țe locale și pierderi prin frecare minime, pierderi de debit
reduse, comand ă ușoară, fără eforturi și deplas ări mari, sensibilitate mare la
schimbarea regimului de lucru. Totodat ă, el trebuie s ă realizeze inversarea
sensului lini știt, fără șocuri, într-un timp cât mai scurt.
Din punct de vedere constructive, aparatajul de distribu ție poate fi
clasificat astfel:
• Robinete distribuitoare
• Distribuitoare cu bil ă
• Distribuitoare sertar
3.1.2 Robinete distribuitoare
Robinetele distribuitoare sunt folosite de obicei pentru inversarea sensului
de deplasare hidromotoarelor sau în schemele hidrostatice de automatizare. Din
punct de vedere constructive, robinetele distribuitoare se pot clasifica în:
– robinete distribuitoare cu patru c ăi;
– robinete distribuitoare cu opt c ăi.
Robinetul distribuitor cu patru c ăi (fig. 3.1.a) este compus din plunjerul 1,
corpul distribuitorului 2 și maneta 3. Plunjerul prezint ă patru degaj ări circulare,
unite dou ă câte dou ă prin orificiile a și b, plasate în plane diferite. Pe pozi ția A a
manetei 3, pompa P refuleaz ă uleiul în camera B a hidromotorului MH. Uleiul din
camera A se va scurge prin orificiul a în tanc. Se asigur ă deplasarea într-un sens a
hidromotorului. Rotind maneta 3 de pe pozi ția A pe poziția B, pompa P va refula
58 ulei prin degajarea circular ă a plunjerului (ce face leg ătura între orificiile P și A
ale robinetului distribuitor) în camera A a hidromotorului MH. Uleiul din camera
B se va scurge în tanc prin orificiul b. Se inverseaz ă astfel sensul de deplasare
hidromotorului liniar. Aceste robinete sunt folosite de obicei pân ă la presiuni de
80 … 120 bar și debite relativ mici.
În cazul în care plunjerul obtureaz ă orificiul pompei P prin pragul dintre
două degajări circulare, atunci asupra lui ac ționează o forță important ă, orientat ă
radial. Ca atare, acest distribuitor în momentul comuta ției nu este echilibrat
hidrostatic radial.
Forțe importante ce ac ționează asupra plunjerului distribuitorului
îngreuneaz ă comutarea, m ărește momentul de ac ționare, conducând și la creșterea
forței de frecare dintre plunjer și corp cu efecte asupra uzurii acestor elemente.
a) b)
Fig. 3.1 Robinete distribuitoare
Distribuitorul cu opt c ăi (fig. 3.1 b) are aceea și construc ție principal ă,
plunjerul sub forma unui p ătrat cu laturile te șite distribuind uleiul prin orificiile
plasate în corp. Corpul distribuitorului prezint ă un num ăr dublu de orificii pentru
pompa P, tancul T și camerele A și B ale hidromotorului. Orificiile cu aceea și
funcție, respectiv legate la acelea și conducte, sunt plasate diametral opus. Astfel,
acest distribuitor este perfect echilibrat radial. For ța de acționare a lui este mai
redusă, frecările mai mici și deci uzuri mai mici. Totodat ă cu acest distribuitor pot
fi comandate simultan dou ă hidromotoare.
3.1.3 Distribuitoare cu bil ă (cu scaun)
Distribuitoarele cu bil ă au marele avantaj c ă asigură o etanșare foarte
bună. De aceea se indic ă a fi folosite la presiuni mari și foarte mari (pân ă la 630
bar). Sub aspect constructiv, îns ă, ele prezint ă inconvenientul necesit ății
echilibrării suplimentare hidrostatice a bilelor, pentru asigurarea comut ării.
59 Distribuitoarele cu bil ă sunt realizate în dou ă variante diferen țiate din punct de
vedere func țional:
• Distribuitoare cu bil ă tip 3/2:
– cu o bilă;
– cu două bile;
• Distribuitoare cu bil ă tip 4/2.
Simbolizarea distribuitoarelor sub forma unei frac ții ordinare indic ă faptul
că numărătorul reprezint ă numărul căilor hidraulice racordate la distribuitor și
numitorul reprezint ă numărul fazelor pe care le realizeaz ă distribuitorul.
3.1.3.1 Distribuitoare de tip 3/2 cu o bil ă
Distribuitorul tip 3/2 cu o bil ă (fig. 3.2) este construit din bila 1, acționată
de către tija 2 a distribuitorului, pe care se afl ă pistonul 3. Bila este presat ă pe
scaunul distribuitorului, prin resortul 4. În poziția din figur ă, pompa refuleaz ă ulei
în conducta A.
a) b)
Fig. 3.2 Distribuitor 3/2 cu o bil ă
Deplasând bila 1, prin intermediul tijei 2, pe pozi ția din dreapta, uleiul
refulat de pomp ă nu mai p ătrunde în camera A, în schimb camera A este pus ă în
legătură cu tancul T. Ca atare, distribuitorul realizeaz ă două faze: P – A, A – T.
Datorită presiunilor mari din conducta pompei, deplasarea bilei de pe scaunul din
stânga pe cel din dreapta s-ar face dificil, în absen ța legăturii „ c”.
Pentru diminuarea for ței de ac ționare, pe tija 2 este plasat pistonul 3.
Camera „ a” este pus ă în legătură cu conducta pompei. Astfel, pistonul 3 servește
la ehilibrarea for țelor hidrostatice pe tija 2 a bilei. For ța de apăsare a bilei pe
scaun este dat ă numai de resortul 4 nu și de presiunea din sistem, cu toate c ă bila
se află în camera în care pompa P refuleaz ă.
Simbolizarea distribuitorului este prezentat ă în figura 3.2.b. Acest
distribuitor asigur ă spațiul A în pozi ție normal ă sub presiune. Inversând îns ă
conducta P cu T se obține spațiul A în poziție normal ă la rezervor.
60 În procesul comut ării, respectiv atunci când bila de pe scaunul stânga trece
pe scaunul dreapta, pentru un scurt timp pompa refuleaz ă la tanc prin spa țiul creat
în jurul bilei, astfel c ă presiunea în sistem se reduce treptat ca apoi camera A să
rămână legată la tanc.
Prin urmare, pompa P comunicând un timp scurt cu tancul T în momentul
comutării, se asigur ă reducerea șocului de presiuni realizându-se a șa numita
„cuplare elastic ă”. „Cuplarea elastic ă” este înc ă unul din marile avantaje ale
distribuitoarelor cu bil ă.
Distribuitorul tip 3/2 cu o bilă, în condi țiile presiunilor și debitelor mari de
lucru, are o func ționare mai pu țin prompt ă, căci camera „ a” suportă perturba țiile
presiunii din timpul comut ării. Se prefer ă în aceast ă situație folosirea
distribuitoarelor 3/2 cu două bile.
3.1.3.2 Distribuitoare de tip 3/2 cu dou ă bile
Acest distribuitor (fig. 3.3) se compune din dou ă bile 1 și 2. Între aceste
bile se afl ă tija 3.
Comanda distribuitorului se face de la tija de comand ă 7. Bilele sunt
echilibrate hidrostatic axial de servomotorul cu pistonul 6. În pozi ția normal ă a
distribuitorului sub ac țiunea for ței dezvoltate de resortul 4 prin tachetul 5, bila 2
etanșează fiind ap ăsată pe scaun. Bila 1 este ridicat ă de pe scaun, astfel conducta
A este în leg ătură cu tancul T. Acționând tija 7, pentru realizarea comunic ării,
bilele 1 și 2 se vor deplasa spre dreapta.
Fig. 3.3 Distribuitor 3/2 cu dou ă bile
Pentru un scurt timp pompa P comunic ă cu tancul T reducând șocul de
presiune din sistem, realizându-se astfel „comutarea elastic ă”. Apoi bila 1
etanșează pe scaunul ei, iar bila 2 se ridică de pe scaun. Se ob ține faza a doua a
distribuției când pompa P comunic ă cu conducta A, conducta T fiind închis ă.
Întrucât schema de distribu ție este aceea și, simbolizarea acestui distribuitor este
aceeași ca a distribuitorului 3/2 cu o bilă.
61 3.1.3.3 Distribuitor cu bil ă de tip 4/2
Ditribuitorul (fig.3.4) este format din dou ă etaje I și II, pe fiecare etaj
aflându-se câte o bil ă 1, respectiv 6. Bila 1 este echilibrat ă datorită servomotorului
cu pistonul 3, prin administrarea uleiului sub presiune din conducta pompei P prin
conductele „ a” și „b”.
b)
a) c)
Fig. 3.4 Distribuitor cu bil ă tip 4/2
Pe etajul II, bila 6 este fixat ă pe scaunul din dreapta, de servomotorul cu
pistonul 7 prin tija 8. Diametrul D2 al servomotorului este mai mare decât
diametrul D1 al scaunului bilei 6.
În poziția normal ă a distribuitorului (fig.3.4.a), pompa P refuleaz ă uleiul
prin conducta a, etajul I, conducta c în circuitul A. Circuitul B, prin etajul II
comunic ă cu tancul T. Bila 1 se află pe scaunul din stânga sub ac țiunea for ței din
resortul 2, iar bila 6 se află pe scaunul dreapta sub ac țiunea for ței dezvoltat ă de
servomotorul cu pistonul 7.
În faza a doua de distribu ție, prin intermediul tijei 5 se deplaseaz ă bila 1 pe
scaunul din dreapta. For ța necesar ă deplasări bilei 1 de pe scaunul stânga pe
scaunul dreapta este mic ă, având valoarea necesar ă numai comprim ării arcului 2,
întrucât etajul I al distribuitorului este echilibrat hidrostatic prin p ătrunderea
uleiului în conducta „ b” și acțiunea sa asupra pistonului 3.
Prin deplasarea bilei 1 pe scaunul dreapta conducta A este pus ă în legătură
cu tancul T prin etajele I și II ale distribuitorului și conducta „ d”. Scăzând
presiunea în conducta A și presiunea asupra pistonului 7 se reduce. Sub ac țiunea
presiunii din conducta pompei P, bila 6 se va muta de pe scaunul dreapta pe
scaunul stânga, a șa încât pompa P va refula uleiul în camera B. Se asigur ă în acest
fel comutarea, respectiv trecerea la faza a doua de distribu ție.
62 La unele constuc ții de distribuitoare de acest tip, în locul bilelor pot fi
folosite plunjere 9, așa cum se arat ă în figura 3.4 b. Simbolizarea distribuitorului
este prezentat ă în figura 3.4 c.
Având în vedere avantajele distribuitoarelor cu bil ă, acestea sunt
recomandate la presiuni mari și foarte mari de ac ționare, și la debite de lucru ale
instalațiilor hidraulice cu valori mari și foarte mari.
3.1.4 Distribuitoare cu sertar (sertare distribuitoare)
Sertarele distribuitoare reprezint ă unele dintre distribuitoarele cele mai
răspândite în sistemele de ac ționare hidrostatic ă.
Principalele avantaje ale acestor distribuitoare sunt:
ü Formă constructiv ă și tehnologic ă simplă
ü Echilibrare foarte bun ă a presiunii pe direc ție axială și
circumferen țială
ü Darorită echilibrării presiunii, au un randament de cuplare mare,
respectiv for ța de acționare pentru realizarea comut ării este redus ăs
ü Asigură o multitudine de func ții de comand ă.
Sertatele distribuitoare au îns ă și unele dezavantaje dintre care principalul
dezavantaj îl constituie etan șarea mai redus ă, mai ales la presiuni mari și
vâscozități mici ale agentului motor. Acest aspect este datorat jocului func țional
existent între plunjer și corpul sert ărașului. Din acest motiv, respectiv datorit ă
pierderilor volumice prin ajustajul format de plunjer și corpul sert ărașului, aceste
distribuitoare nu se recomand ă a fi utilizate la presiuni mai mari ca 350 bar .
Sertărașele distribuitoare, numite și distribuitoare cu piston sunt construite
deci, dintr-un plunjer (piston cu umeri), corpul sert ărașului și sistemul de
comandă.
2 canale 3 canale 4 canale
63 5 canale
8 canale
Fig. 3.5 Clasificarea distribuitoarelor în func ție de numărul de canale
3.1.4.1 Clasificarea distribuitoarelor hidraulice cu sertar
Distribuitoarele hidraulice se pot diferen ția în func ție de:
Ø Numărul de canale ale distribuitoarelor de tip sertar cilindric,
(fig. 3.5):
– cu două canale;
– cu trei canale;
– cu patru canale;
– cu cinci canale;
– cu opt canale.
Distribuitoarele standard, pornind de la criterii de eficien ță a fabrica ției, se
produc aproape exclusiv cu cinci canale.
Ø Schema hidraulic ă de distribuție:
– cu două poziții de lucru;
– cu trei pozi ții de lucru;
– cu cinci pozi ții de lucru.
Ø Natura comenzii de comutare:
– manuală;
– hidraulic ă;
– pneumatic ă;
– electrică (cu electromagnet de curent continuu sau alternativ);
– electrohidraulic ă.
Ø Numărul de unități (secțiuni) de distribu ție asociate:
– distribuitoare individuale;
– distribuitoare multiple, în construc ție:
– monobloc;
– baterie, prin asocierea direct ă a secțiunilor;
– baterie, prin asocierea sec țiunilor cu ajutorul unor pl ăci de
bază unificate.
Ø Construcția organului mobil:
– distribuitoare cu sertar de transla ție (este cea mai r ăspândită
64 construc ție);
– distribuitoare cu supape;
– distribuitoare cu robinet de rota ție.
În figura 3.6 este prezentat un distribuitor cu trei pozi ții numit uneori și
distribuitor cu plunjer cu doi umeri.
Pompa P poate refula uleiul în camera C1 sau în camera C2, în func ție de
poziția plunjerului în corpul distribuitorului.
Fig. 3.6 Distribuitor cu trei pozi ții
Camera inactiv ă, în care nu refuleaz ă pompa, este legat ă de rezervor prin
conductele R1 și R2. Prin urmare, distribuitorul prezint ă trei camere (pozi ții): a, b
și c. Acest distribuitor are îns ă un dezavantaj și anume camerele b și c suferă în
timpul comut ării perturba țiile de presiune din camerele C1 și C2.
De asemenea, for ța aplicat ă tijei plunjerului, for ța de comand ă, este
afectată de varia țiile de presiune de pe capetele plunjerului din camerele b și c.
Pentru evitarea acestui dezavantaj sunt construite distribuitoare cu cinci
camere.
3.1.4.2 Poziții de comutare
În figura 3.7 sunt prezentate câteva solu ții constructive de distribuitoare cu
sertar.
Distribuitoarele 4/3 din figura 3.7 sunt cel mai des întâlnite distribuitoare.
65 a)
b)
c)
d)
e)
Fig. 3.7 Exemple de distribuitoare hidraulice
3.1.4.3 Centrarea sertarelor distribuitoare
La distribuitoarele cu trei pozi ții este necesar ca pozi ția din mijloc s ă fie
precisă și stabilă în corpul distribuitorului. Centrarea sertarelor distribuitoare
reprezint ă asigurarea unei pozi ții centrale sigure a plunjerului pe mijlocul
sertarului distribuitor.
Din punct de vedere constructiv, centrarea poate fi realizat ă cu arc sau
hidraulic. La unele construc ții, acționate manual centrarea poate fi f ăcută cu un
mecanism exterior, care s ă asigure indexarea tijei sertarului distribuitor, conform
cu pozițiile lor de func ționare.
• Centrarea cu arcuri
66 Aceasta const ă în plasarea pe capetele plunjerului, a șaibelor 3 și 4
susținute de c ătre arcurile 1 respectiv 2, ca în figura 3.8.
Fig. 3.8
Fig. 3.9
Cele dou ă șaibe au rolul de a asigura pozi ția de mijloc a plunjerului
sertarului distribuitor. Deplasarea acestuia pe pozi ția stânga sau dreapta este
realizată hidraulic alimentând cu presiune camerele extreme ale sertarului
distribuitor prin conductele de comand ă x și y.
Din punct de vedere constructiv, este necesar ca lungimea plunjerului între
umerii extremi s ă fie egală cu lungimea corpului sertarului între camerele laterale.
• Centrarea hidraulic ă
Centrarea hidraulic ă (fig. 3.9) const ă în plasarea de o parte și de alta a
plunjerului, în camerele laterale, a dou ă șaibe hidraulice 1 și 2. Acestea au rolul
unor pistoane care, sub ac țiunea presiunii agentului motor, trimis prin conductele
x și y, să asigure pozi ția de mijloc a plunjerului.
Suprafața activă a șaibelor 1 și 2, supusă presiunii, fiind mai mare decât
suprafața plunjerului din aceste camere, se va asigura, sub ac țiunea for țelor
hidrostatice, echilibrul, respectiv centrarea plunjerului, chiar dac ă valorile
presiunilor din cele dou ă camere K1 și K2 nu sunt riguros acelea și.
În cazul în care sunt prev ăzute și resorturile 3 și 4, sertarul distribuitor
poate asigura o centrare combinat ă, hidraulic ă și/sau cu arc.
Șaibele hidraulice 1 pot drena uleiul sc ăpat prin neetan șeitați, prin
degajarea b, care apoi, printr-un orificiu, ajunge în degajarea circular ă a, de unde
este scurs prin conducta D spre rezervor.
3.1.4.4 Poziții de trecere
Plunjerul sertarului distribuitor închide sau deschide degaj ările practicate
în corpul sertarului.
În funcție de modul în care se închid sau se deschid degaj ările din corp, de
către umerii plunjerului, exist ă sertare cu acoperire pozitiv ă, negativ ă sau nulă.
67 În cazul sertarelor cu acoperire pozitiv ă (fig. 3.10.a), cota x1 este mai mic ă
decât cota x2.
a) b)
Fig. 3.10
Ca atare, întâi se închide conducta R a rezervorului și apoi se deschide
conducta A. Dacă inițial, sistemul hidraulic era f ără presiune întrucât conducta
pompei refula uleiul în rezervorul R, în timpul comut ării, după ce plunjerul a
parcurs distan ța x1, presiunea cre ște până în momentul deschiderii camerei A.
Pompa P va realiza un vârf de presiune la comutare, m ărimea acestuia depinzând
timpul de comutare și de debitul pompei.
Șocul de presiune ce apare la comutare, în anumite cazuri poate fi
dăunător. Camera A nu comunic ă cu rezervorul întrucât cota x2 este mai mare
decât cota x1. Dacă organul de lucru ar fi în pozi ție vertical ă el nu va putea s ă cadă
sub greutatea proprie deoarece camera este fie obturat ă, fie legat ă la circuitul de
refulare al pompei.
Deci, acoperirea pozitiv ă prezintă dezavantajul șocului de presiune la
comutare, în schimb, asigur ă fiabilitatea organelor de lucru.
Acoperirea negativ ă (fig. 3.10.b), se asigur ă atunci când cota x1 este mai
mare decât cota x2. Ca atare la comutare, pentru scurt timp, toate conductele P, T
și A sunt în leg ătură. Astfel, camera A va fi pus ă sub presiune treptat, presiunea
crescând de la valoarea zero – presiunea rezervorului – la valoarea presiunii de
refulare a pompei.
Se asigur ă astfel o cuplare moale , fără șocuri de presiune. Camera A, însă,
nu trebuie s ă fie racordat ă la un motor hidraulic care ar deplasa un organ de lucru
pe vertical ă, pentru c ă nu se asigur ă protecția privind c ăderea sub greutatea
proprie a acestuia. Uneori pentru sarcini mari de ac ționare, în cazul acoperirii
negative, pot ap ărea mișcări nedorite la hidromotor.
Simbolizarea distribuitoarelor cu acoperire pozitiv ă și a celor cu acoperire
negativă este prezentat ă în figura 3.10 a) și respectiv în figura 3.10 b).
La unele simboluri ale sertarelor distribuitoare, prin linii punctate, în
poziția fazei de mijloc, se arat ă poziția de trecere.
Acoperirea nul ă este realizat ă pentru x1 = x 2. Ea este folosit ă de obicei la
servodistribuitoare, ca de exemplu, la distribuitoarele sistemelor de copiere
hidraulic ă.
68 3.1.4.5 Frânarea comut ării
Majoritatea sertarelor distribuitoare sunt realizate în varianta cu acoperire
pozitivă. În felul acesta se reduc pierderile de debit ca urmare a sc ăpării uleiului
prin jocul dintre sertar și corp.
Circuitele A și B se deschid brusc, iar pompa P refuleaz ă uleiul la presiune
maximă în aceste circuite. Prin urmare, apar șocuri importante de presiune cu
efecte dinamice nedorite asupra ac ționării. Soluții pentru diminuarea șocurilor de
presiune în timpul comut ării sunt prezentate în figura 3.11 a) prin depresurizarea
pompei la trecerea prin pozi ție neutră sau prin modific ări constructive aduse
muchiilor sertarelor (fig. 3.11 b, c și d).
b)
c)
a) d)
Fig. 3.11
Muchiile sertarului distribuitor pot fi realizate în variant ă ușor conic ă, cu
racordare sau cu crest ătură, astfel încât, prin deplasarea plunjerului se deschid
fantele corespunz ătoare trecerii uleiului spre circuitele A și B treptat, debitul
administrat acestor circuite cre ște continuu, iar vârful de presiune se reduce.
O altă soluție (fig. 3.12) const ă în plasarea unei rezisten țe hidraulice 1, ce
leagă camerele a și b din extremitatea plunjerului.
La deplasarea acestuia, uleiul din una din camere este obligat s ă treacă prin
duza (jiclorul) 1 a rezisten ței hidraulice, limitând în felul acesta debitul scurs
dintr-o camer ă în alta și micșorând astfel viteza de deplasare a plunjerului în
timpul comut ării.
69
Fig. 3 .12 Fig. 3 .13
Camerele a și b se deschid progresiv și vârfurile de presiune se reduc.
Timpul de cuplare este stabilit în acest caz de diametrul interior al orificiului 1.
Comanda sertarului se face mecanic sau electric din exteriorul acestuia.
3.1.4.6 Forțe dinamice de comutare
În timpul comut ării, uleiul este obligat s ă treacă prin fanta creat ă între
umărul plunjerului și degajarea din corpul sertarului.
Forțele dinamice, ca urmare a curgerii agentului motor, apar în zona creat ă
între um ărul plunjerului și degajarea din corp atunci când debitul de ulei este
laminat prin aceasta (fig. 3.13). For ța dinamic ă se manifest ă sub unghiul ε în
raport cu axa plunjerului.
Această forță poate fi calculat ă din legea varia ției impusului:
) ( )( VvdtdmvdtdFd r= = (1)
în care: V – volumul de ulei;
m – masa agentului motor;
ρ – densitatea agentului motor;
v – viteza de curgere.
Forța axială, ca rezultant ă a forțelor dinamice, aplicat ă în lungul axei
plunjerului are expresia:
dtdvV vdtdVFa re r + = cos (2)
unde: ε – unghiul for ței dinamice în raport cu axa plunjerului.
Relația (1) se mai poate scrie:
70 dtdvlS Qv Fa re r +⋅= cos (3)
unde: Q – debitul agentului motor;
S – suprafa ța de trecere.
Deci:
dtdQl Qv Fa re r +⋅= cos (4)
La sertarele distribuitoare, unghiul ε este cuprins, de obicei, între
21o – 69o. Din rela ția (4) se observ ă că forța axială ca urmare a curgerii agentului
motor prin sertarul distribuitor este propor țională atât cu debitul ce trece prin
sertar, cât și cu viteza de varia ție a debitului.
În figura 3.14 se prezint ă variația forței axiale, debitului și căderii de
presiune în func ție de deschiderea x a sertarului distribuitor.
Fig. 3.14 Fig. 3.15 Fig. 3.16
Se observ ă că pentru deschideri mici, debitul are o valoare relativ redus ă,
valoare ce cre ște apoi brusc cu cre șterea deschiderii fantei sertarului. În final,
debitul se stabilizeaz ă la o anumit ă valoare.
Forța axială ce acționează asupra plunjerului are o valoare maxim ă la o
anumită deschidere, dup ă care aceasta se mic șorează. În condi țiile în care
deschiderea degaj ării din corp este maxim ă, respectiv muchia plunjerului se afl ă la
capătul degaj ării din corpul sertarului, atunci for țele dinamice devin
perpendiculare pe axa sertarului, iar for ța axială este nul ă.
Căderea de presiune pe fanta sertarului distribuitor are o valoare maxim ă
atunci când deschiderea sertarului este nul ă și atinge o valoare limit ă constant ă
pentru deschiderea maxim ă a sertarului. De obicei, sertarele se proiecteaz ă astfel
încât căderea de presiune pe ele s ă nu depășească 1,5 – 2 bar.
Viteza de curgere a uleiului prin sertar se ia, de obicei, mai mare decât
viteza de curgere prin conducte. Se ajunge astfel la viteze de curgere de ordinul a
71 4 – 6 m/s, valori care sunt de 2 – 2,5 ori mai mari decât vitezele de curgere prin
conductele schemelor hidraulice.
O soluție (fig. 3.15) pentru diminuarea for ței dinamice la axul plunjerului
o constituie realizarea unei racord ări între umerii plunjerelor sertarelor
distribuitoare. Astfel, for țele dinamice Fd1, Fd2 se proiecteaz ă pe axa sertarului sub
forma for țelor Fa1, Fa2. Aceste for țe tind să se echilibreze, reducând astfel for ța
rezultant ă dinamic ă la axa sertarului.
Altă soluție (fig. 3.16) prevede un um ăr al sertarului cu suprafa ță conică
interioar ă, astfel încât s ă creeze un unghi apropiat de 80o – 90o în procesul curgerii
agentului motor prin degajarea dintre plunjer și corpul sertarului. For ța dinamic ă
în acest fel, se proiecteaz ă cu o valoare redus ă pe axa plunjerului, diminuând for ța
necesară acționării acestuia.
De mărimea for ței dinamice, în lungul axei plunjerului, trebuie s ă se țină
seama la stabilirea, proiectarea și alegerea mecanismelor de ac ționare ale
plunjerului, pentru realizarea comut ării.
3.1.4.7 Pilotarea distribuitoarelor cu sertar
Din paragraful anterior s-a concluzionat c ă distribuitoarele ce func ționează
la debite mari au for țe dinamice axiale de comutare care ac ționează asupra
plunjerului la valori mari. În aceste condi ții plunjerul nu mai poate fi comutat,
deplasat stânga – dreapta, cu ajutorul unor mecanisme clasice exterioare, cu
manetă sau electromagne ți. Este necesar ă deplasarea plunjerului în vederea
comutării prin sistem hidraulic de comutare. De aceea, distribuitoarele, în general,
sunt construite cu comand ă hidraulic ă. Aceasta se realizeaz ă prin intermediul unui
alt distribuitor și poartă denumirea de pilotare. Distribuitorul comandat este
distribuitorul principal. Distribuitorul care comand ă distribuitorul principal se
numește distribuitor pilot. În cazul în care sertarele distribuitoare sunt ac ționate
manual, pilotarea acestora se introduce de obicei de la deschideri nominale mai
mari ale sertarului.
Pilotarea sertarelor distribuitoare poate fi realizat ă în două variante:
• autopilotare;
• pilotare exterioar ă.
Autopilotarea se realizeaz ă atunci când sertarul pilot și sertarul principal
sunt alimentate de la aceea și sursă de presiune, respectiv de la pompa ac ționării
hidrostatice a sistemului.
Pilotarea exterioar ă se realizeaz ă atunci când sertarul pilot este alimentat
de la o alt ă sursă de presiune decât sertarul principal.
În figura 3.17 a) se prezint ă un sertar distribuitor autopilotat, cu frânarea
comutării, centrare cu arc a plunjerului sertarului principal și acoperire pozitiv ă la
pilot. Se observ ă că pompa P refuleaz ă ulei atât pentru sertarul principal S, cât și
72 pentru sertarul pilot SP, motiv pentru care se realizeaz ă autopilotarea. Sertarul
pilot va comanda hidraulic sertarul principal. La deplasarea plunjerului sertarului
pilot spre dreapta, uleiul sub presiune va p ătrunde prin droselul D2 și va ajunge în
spațiul din dreapta plunjerului sertarului principal, îl va obliga pe acesta s ă se
deplaseze spre stânga, astfel c ă uleiul din cap ătul opus al plunjerului este refulat
prin droselul D1, apoi prin sertarul pilot SP la rezervorul R. Se va asigura
comutarea în condi țiile în care pompa refuleaz ă uleiul în circuitul A, iar uleiul din
circuitul B este scurs în rezervor.
a) b)
Fig. 3.17
Operația este invers ă pentru deplasarea plunjerului sertarului pilot spre
stânga. În aceast ă fază uleiul refulat de la pomp ă va trece prin sertarul pilot spre
droselul D1, în camera din stânga sertarului principal. Plunjerul sertarului
principal se va deplasa spre dreapta, uleiul din cap ătul din dreapta al acestuia se va
scurge prin droselul D2, sertarul pilot SP în rezervor. Se va realiza comutarea prin
care pompa P va refula uleiul în conducta B, iar conducta A va fi pus ă în legătură
cu rezervorul. Droselele D1 și D2 pe post de rezisten țe hidraulice reglabile au drept
scop să asigure frânarea comut ării, respectiv s ă realizeze o deplasare a plunjerului
sertarului principal, pentru ca pompa s ă refuleze ulei cu debite cresc ătoare spre
camerele A și B evitând șocurile de presiune la comutare.
Se observ ă în aceasta figur ă că plunjerul sertarului principal este cuplat cu
arcuri. Sertarul pilot este realizat în varianta cu acoperire pozitiv ă, respectiv pe
poziția de mijloc, uleiul refulat de pomp ă nu poate p ătrunde spre sertarul
73 principal. Se asigur ă astfel faza de stop general. Prezentarea simbolic ă a acestui
sertar distribuitor este prezentat ă în figura 3.17 b).
a) b)
Fig. 3.18
În figura 3.18 a), se prezint ă un sertar distribuitor cu pilotare exterioar ă, cu
frânare a comut ării, centrare hidraulic ă a plunjerului sertarului principal și
acoperire negativ ă la pilot.
Sursa de presiune P ce alimenteat ă sertarul pilot SP în poziția de mijloc a
plunjerului acestuia refuleaz ă uleiul spre camerele sertarului distribuitorului
principal S. Acesta având centrarea hidraulic ă, se asigur ă poziția de mijloc a
plunjerului sertarului principal. Se realizeaz ă astfel faza de stop general. Uleiul
refulat de pompa P nu este distribuit spre niciuna din conductele A sau B. Se
observă deci faptul c ă, în condi țiile în care sertarul principal are centrare
hidraulic ă, sertarul pilot trebuie s ă fie cu acoperire negativ ă pentru a-i asigura
acestuia alimentarea sub presiune permanent ă a șaibelor hidraulice din capete,
respectiv pentru a-i realiza pozi ția de mijloc. În cazul precedent, din figura 3.17,
când plunjerul sertarului principal era centrat cu arcuri, sertarul pilot trebuia s ă
aibă acoperire pozitiv ă pentru c ă centrarea cu arcuri presupune lipsa presiunii pe
capetele plunjerului sertarului principal la faza de mijloc.
Dacă plunjerul sertarului pilot SP este deplasat spre dreapta, atunci pompa
P` va refula uleiul numai prin droselul D2 în camera din dreapta a sertarului
74 principal S. Plunjerul acestuia se va deplasa spre stânga refulând uleiul din camera
extremă stânga prin droselul D1 și sertarul pilot SP la rezervor. Se asigur ă astfel
comutarea prin care pompa P va refula uleiul în camera A, iar uleiul din camera B
se va scurge în rezervor. Prezentarea simbolic ă a acestui distribuitor pilotat este
dată în figura 3.18 b).
3.1.4.8 Comanda distribuitoarelor cu sertar
Comanda acestor distribuitoare poate fi realizat ă în varianta manual ă,
hidraulic ă, pneumatic ă, electromagnetic ă sau electrohidraulic ă. Prin comand ă
înțelegem posibilitatea de a realiza deplasarea plunjerului sertarului distribuitor pe
pozițiile dorite, astfel încât s ă se asigure distribu ția uleiului între camerele
sertarului distribuitor.
Comanda manual ă a sertarelor distribuitoare se poate realiza în dou ă
variante:
• Comand ă manuală fără indexare
• Comand ă manuală cu indexare
Comanda manual ă fără indexare reprezint ă comanda sertarului distribuitor,
respectiv deplasarea plunjerului f ără a-i asigura o pozi ție stabilă după efectuarea
comenzii.
Comanda cu indexare se efectueaz ă în condi țiile în care plunjerului trebuie
să i se asigure pozi ții stabile dup ă comutare, pozi ții corespunz ătoare fazelor de
lucru ale sertarului distribuitor.
În figura 3.19 se prezint ă un mecanism de comand ă manuală a unui sertar
distribuitor f ără indexare. Pârghia 1 ce se poate roti în jurul articula ției sferice a,
deplaseaz ă prin intermediul extremit ății ei b, patina 3. De aceasta este legat ă tija
4, care deplaseaz ă plunjerul 5 al sertarului distribuitor. Un burduf 6 asigură
protecția, față de agen ții din mediul înconjur ător, articula ției sferice a manetei 1.
Se observ ă că plunjerul sertarului distribuitor este deplasat stânga – dreapta f ără a-
i putea asigura o pozi ție stabilă după efectuarea deplas ării. Asemenea sertare se
folosesc atunci când operatorul le deserve ște permanent, respectiv când acesta le
comandă continuu, ținând permanent mâna pe maneta 1.
În figura 3.20 se prezint ă mecanismul de ac ționare manual ă a unui sertar
distribuitor cu indexare. Maneta 1 articulat ă prin brida 3 de corpul sertarului,
deplaseaz ă prin tija 4 plunjerul 2 al sertarului distribuitor. Pe cap ătul opus al
plunjerului se afl ă discul 6, pe care sunt prev ăzute o serie de canale circulare, în
care intră bila indexoare 5, presată de un arc.
Ca atare, la deplasarea manetei pe pozi ția stânga, mijloc sau dreapta,
plunjerul va avea o pozi ție stabilă determinat ă de indexarea prin bila 5, respectiv
de poziționarea bilei în unul dintre canalele circulare ale discului 6. Uleiul sc ăpat
75 prin neetan șeități în mecanismul de indexare se scurge prin conducta de drenaj a
la conducta rezervorului de ulei.
În figura 3.21 este prezentat un distribuitor hidraulic cu comand ă manuală
și supapă de sens.
Fig. 3.19 Fig. 3.20
Comanda hidraulic ă a sertarului distribuitor const ă în trimiterea
agentului motor sub presiune în camerele din extremit ățile plunjerului în scopul
deplasării acestuia pe pozi țiile corespunz ătoare comut ării.
Comanda hidraulic ă poate fi:
• Internă, caz în care poart ă denumirea de pilotare și s-a tratat
în paragraful anterior
• Externă, când sertarul distribuitor este comandat în func ție
de alt circuit hidraulic din schema de ac ționare a instala ției
Fig. 3.21 Fig. 3.22
Comanda hidraulic ă a unui sertar distribuitor poate fi realizat ă unilateral
sau bilateral. Când comanda se realizeaz ă unilateral, atunci uleiul p ătrunde sub
76 presiune doar în una din camerele extreme de comand ă ale plunjerului sertarului.
Revenirea plunjerului în pozi ția inițială se realizeaz ă cu ajutorul unui arc plasat în
camera opus ă, în condi țiile în care se depresurizeaz ă camera de comand ă.
Comanda bilateral ă se asigur ă atunci când uleiul sub presiune p ătrunde succesiv în
camerele extreme ale plunjerului.
Fig. 3.23
În figura 3.22 este prezentat un distribuitor hidraulic cu comand ă mecanic ă
prin rolă.
Comanda pneumatic ă a sertarelor distribuitoare este similar ă cu cea
hidraulic ă, numai c ă agentul motor, care realizeaz ă deplasarea plunjerului
sertarului, este aerul comprimat. În figura 3.23 este prezentat un servomotor
pneumatic pentru comanda plunjerului 4 al sertarului distribuitor. Cilindrul
pneumatic 1 găzduiește pistonul 2 asupra c ăruia acționează aerul comprimat.
Acesta, prin tija 3, comand ă plunjerul sertarului distribuitor.
Cea mai r ăspândită metodă de comand ă a sertarelor distribuitoare o
constituie comanda electromagnetic ă. Această comand ă asigură o frecven ță mare
a comut ărilor, asigur ă posibilitatea automatiz ării electronice a circuitelor de
funcționare a schemelor hidraulice precum și o deservire u șoară și comod ă a
instalației.
Comanda electromagnetic ă constă în plasarea unilateral ă sau bilateral ă a
unor electromagne ți care ac ționează asupra plunjerului sertarelor distribuitoare, de
obicei prin împingere. Dac ă această comand ă este unilateral ă, atunci în unul din
capetele sertarului, respectiv ale plunjerului acestuia, se plaseaz ă un electromagnet
care, excitat, va deplasa plunjerul împingându-l, iar în cel ălalt capăt al plunjerului
se dispune un arc care readuce plunjerul în pozi ția inițială. În cazul comenzii
electromagnetice bilaterale, în ambele capete ale sertarului distribuitor se plaseaz ă
câte un electromagnet, care va împinge plunjerul sertarului distribuitor în func ție
de alimentarea acestora. În schema electric ă trebuie prev ăzută interblocarea
comenzii electromagne ților, respectiv când unul dintre electromagne ți este
acționat, cel ălalt să nu poată fi acționat accidental sau de un alt organ de comand ă.
Comanda cu electromagne ți a sertarelor distribuitoare se poate face în mai
multe moduri.
77 După tipul aliment ării electromagne ților distingem:
• Comand ă cu electromagne ți de curent continuu
• Comand ă cu electromagne ți de curent alternativ
Comanda cu electromagne ți de curent continuu se caracterizeaz ă printr-o
fiabilitate mare. Nu sunt pu și în pericol electromagne ții atunci când cursa
plunejrului nu se efectueaz ă complet. Comanda în curent continuu permite o
frecvență a comut ărilor foarte mare. În schimb, aceast ă comand ă necesită în
schema electric ă existen ța unui sistem de alimentare adecvat, evantual prin
transformator și redresor pentru curentul de ac ționare.
Comanda cu electromagne ți de curent alternativ este mai comod ă,
făcându-se f ără necesitatea redres ării curentului. Electromagne ții de curent
alternativ au timp scurt de cuplare. Ei îns ă se supraînc ălzesc și există pericolul
deteriorării lor dac ă cursa miezului mobil, respectiv a plunjerului, nu este
completă. De obicei, comanda în curent alternativ nu se folose ște în instala țiile cu
cuplări foarte frecvente.
Electromagne ții folosi ți la comanda sertarelor distribuitoare pot fi
alimenta ți la tensiuni de 220 V , 48 V sau 24 V curent alternativ sau continuu.
După mediul de cuplare, respectiv dup ă mediul în care se afl ă miezul
electromagnetului ce ac ționează plunjerul, distingem:
• Electromagne ți cu cuplare în aer, în care miezul
electromagnetului se afl ă în aer, fiind etan șat în raport cu
plunjerul sertarului distribuitor
• Electromagne ți cu baie de ulei (figura 3.24). La ace știa
indusul func ționează în ulei, asigurându-se astfel condi ția
corespunz ătoare de eliminare a c ăldurii din bobinaj și tolele
electromagnetului. Totodată se mic șorează uzura
elementelor mobile și se amortizeaz ă șocurile la cap ăt de
cursă.
Fig. 3.24
78 Electromagne ții în baie de ulei se utilizeaz ă când instala țiile funcționează
în aer liber sau în condi ții tropicale umede.
Tolele 1 ale electromagnetului g ăzduiesc bobinajul 2. Miezul 3 al
electromagnetului este deplasat sub ac țiunea fluxului magnetic ac ționând asupra
plunjerului sertarului distribuitor. Uneori, ace ști electromagne ți sunt prev ăzuți cu
butoane 4 pe capetele acestora, prin care, manual, se poate deplasa miezul
electromagnetului pentru a verifica dac ă sertarul distribuitor func ționează normal
în condi țiile comenzii manuale. Proba manual ă se face mai ales atunci când se
realizeaz ă instalarea sertarului în schema hidraulic ă.
79 CAPITOLUL 4
APARATAJUL DE REGLARE ȘI CONTROL
4.1 Aparatajul de reglare a presiunii
Elementele echipamentului de reglare a presiunii poart ă denumirea de
supape (valvule sau ventile). Supapele sunt elemente de comparare a nivelelor de
presiune din sistem, asigurând men ținerea constant ă sau reglarea la anumite valori
impuse ale presiunii de ac ționare sau comand ă din schema hidraulic ă.
Din punct de vedere func țional, distingem dou ă mari categorii de supape:
• Supape de blocare
• Supape de presiune
4.1.1 Supape de blocare
Supapele de blocare mai poart ă denumirea de supape de sens unic,
antiretur, de re ținere sau unidirec ționale.
Aceste supape asigur ă transmiterea debitului, într-o singur ă direcție, pe
conductele pe care se monteaz ă.
Sub aspect constructiv, supapele de blocare se întâlnesc în varianta cu
scaun. Pe scaun poate presa o bil ă sau un taler conic.
Din punct de vedere func țional, supapele de blocare se clasific ă în
următoarele categorii:
• Supapă simplă de blocare
• Supapă de blocare cu comand ă hidraulic ă la deblocare
• Supapă dublă de blocare
• Supapă de umplere
a) Supape simple de blocare
Aceste supape mai poart ă denumirea de supape de traseu. Ele se monteaz ă
pe conducte, asigurând trecerea unisens a debitului prin acea conduct ă. Sub aspect
constructiv, ele pot fi realizate în variantele cu arc sau f ără arc.
Supapele de blocare simple, f ără arc, se monteaz ă în instala țiile hidraulice
în poziție vertical ă.
80
cu arc
f ără arc
Fig. 4.1
În figura 4.1 este prezentat ă o supap ă simplă de blocare, cu bila 1 presată
pe scaunul supapei de resortul 2, sprijinit în discul 3, cu ajutorul inelului de
siguranță 4. Agentul motor poate circula doar în sensul în care bila 1 este ridicat ă
de pe scaunul ei. În sens contrar, dinspre arc spre scaunul supapei, agentul nu
poate circula. Se dau în aceast ă figură și simbolurile supapei simple de blocare.
De obicei, supapele de traseu se deschid la presiuni de 5…3 bar , în func ție
de forța din arc (de dimensiunile arcului și pretensionarea acestuia).
Supapele de traseu au o foarte larg ă utilizare. Se prezint ă în continuare
câteva din principalele utiliz ări ale acestor supape:
• În combina ție cu rezisten țele hidraulice (drosele) asigur ă
scurtcircuitarea acestora, realizând func ția de by-pass. Pot fi
scurtcircuitate de asemenea, distribuitoarele sau filtrele
când sunt colmatate
• În combina ție cu alte elemente ale schemei hidraulice
asigură automatizarea circuitului de lucru
• Asigură protecția pompelor contra dezamors ării
b) Supape de blocare cu comand ă hidraulic ă la deblocare
Aceste supape permit în mod curent trecerea agentului motor într-un
singur sens. În sens contrar, supapa nu permite trecerea agentului motor fiind
blocată.
Totuși, supapa se poate debloca asigurând trecerea agentului motor și în
sens contrar. În acest scop se folose ște un servomotor hidraulic înglobat.
Supapa (fig. 4.2) este format ă din supapa principal ă 1, supapa de
deschidere 2 și servomotorul hidraulic 3. Uleiul poate circula liber în sensul
dinspre conducta A spre conducta B prin ridicarea supapei principale 1 de pe
scaunul ei, în sens contrar for ței din resortul interior. În sensul de la conducta B la
conducta A, în mod normal agentul motor nu poate circula. Supapa se poate
debloca, pentru asigurarea circuitului B–A prin administrarea în conducta X a
uleiului de comand ă ce acționează asupra sistemului servomotorului hidraulic 3.
Acesta împinge mai întâi tija supapei de deschidere 2, prin care se realizeaz ă
scăderea vârfului de presiune la deschidere, apoi deplaseaz ă supapa principal ă 1
81 de pe scaunul ei realizând circula ția în sens contrar, deci deblocând supapa.
Supapa de deschidere 2 presată în interiorul supapei principale 1, atenueaz ă șocul
hidraulic la deschiderea supapei principale 1, atenueaz ă șocul hidraulic la
deschiderea supapei în sens contrar, respectiv la blocare.
Fig. 4.2
Supapa de blocare cu comand ă hidraulic ă la deblocare are deci racordate
trei conducte A, B pentru circuitul principal și conducta de comand ă X.
Din figura 4.2 se poate analiza echilibrul for țelor la aceast ă supapă. Se
remarcă faptul că, pentru deblocare, este necesar ca presiunea de comand ă, trimisă
prin conducta X, să fie mai mare decât presiunea circuitului hidraulic din conducta
A. În caz contrar, supapa nu se deblocheaz ă.
A Xp p> (1)
Ca atare, for ța dezvoltat ă pe suprafa ța S1 de presiune, din conducta X, FX,
trebuie s ă învingă forțele din restul supapei. Pentru asigurarea debloc ării trebuie
ca:
arc B A X F F F F ++> (2)
Exprimând for țele prin presiunile și suprafe țele pe care aceasta ac ționează
(fig. 4.3), rezult ă:
arc B A X F S S p SS p Sp +−⋅+−⋅>⋅ ) ( ) (4 3 2 1 1 (3)
Această supapă prezint ă dezavantajul c ă presiunea de comand ă, din
conducta X, trebuie s ă fie mai mare decât presiunea din circuitul hidraulic,
respectiv din conducta A.
82
Fig. 4.3
De obicei, supapa se folose ște atunci când conducta A este racordat ă la
rezervor, deci presiunea din aceast ă conduct ă, pA = 0.
Principalul dezavantaj al supapei prezentate îl constituie valoarea ridicat ă a
presiunii de comand ă. Pentru evitarea acestui dezavantaj se construiesc supape
hidraulice de blocare cu comand ă hidraulic ă la deblocare de tipul celei din figura 4.4.
Fig. 4.4
Aici, tija de comand ă a servomotorului hidraulic este etan șată în raport cu
conducta A, asigurându-se drenajul la rezervor a camerei inactive a
servomotorului hidraulic prin conducta R. Ca atare, expresia for țelor ce ac ționează
asupra supapei se poate scrie:
3 4 3 2 1 ) ( Sp F S S p Sp SpA arc B A X ⋅−+−⋅+⋅>⋅ (4)
Dacă este îndeplinit ă condiția (4), conducta de comand ă X a
servomotorului de deblocare poate fi legat ă la conducta A a circuitului hidraulic.
c) Supape duble de blocare
Supapele duble de blocare asigur ă circulația agentului motor, prin dou ă
conducte în ambele sensuri, dar împiedic ă circulația lui când conductele nu sunt
alimentate sub presiune. Ele pot asigura și regla debitul în cele dou ă sensuri de
curgere.
83 În figura 4.5 se prezint ă o astfel de supap ă, formată din supapele de sens
unic S1 și S2, care pot fi deblocate de servomotorul hidraulic central SM.
Rezisten țele hidraulice, de tipul duzelor D1 și D2, pot asigura reglarea debitului în
cele dou ă sensuri de curgere a uleiului. Se pot folosi ambele rezisten țe hidraulice
sau numai una dintre ele, plasat ă în unul din capetele supapei de blocare.
Fig. 4.5
Aceste supape au, de obicei, drept scop împiedicarea deplas ării pistonului,
unui hidromotor, sub ac țiunea unor for țe exterioare necontrolate.
d) Supape de umplere
Aceste supape folosesc la umplerea sau golirea cilindrilor hidraulici, în
condițiile în care ace știa suport ă deplasări rapide. Se evit ă astfel folosirea unor
pompe cu debit mare și foarte mare, necesare opera țiilor de umplere a cilindrilor
hidraulici de dimensiuni mari.
În figura 4.6 este prezentat ă construc ția unei supape de umplere. Când
presiunea în cilindrul A scade sub presiunea atmosferic ă, talerul 2 al supapei
coboară de pe scaunul 1 asigurând intrarea uleiului din rezervorul R în circuitul A.
Se asigur ă astfel umplerea natural ă a circuitului A. Dacă presiunea din circuitul A
este mai mare sau egal ă cu presiunea din rezervorul R supapa de umplere este
închisă. Resortul 3 menține talerul 2 presat pe scaunul supapei. Și în aceste
condiții, supapa se poate deschide dac ă servomotorul 5 este alimentat prin
conducta X. Acesta prin tija lui, în contra for ței resortului 4 coboară talerul 2. În
acest fel circuitul A este racordat la rezervorul R.
84
Fig. 4.6
4.1.2 Supape de presiune
Supapele de presiune sunt destinate asigur ării presiunii înalte în anumite
circuite hidraulice.
Din punct de vedere func țional, supapele de presiune se împart în
următoarele categorii:
• Supape de limitare a presiunii
• Supape de cuplare – decuplare
• Supape de reducere a presiunii
Supapele de limitare a presiunii asigur ă protecția schemei hidraulice fa ță
de suprapresiuni. Acest tip de supap ă se întâlne ște în dou ă variante:
• Supapă de deversare
• Supapă de siguran ță
Supapele de deversare (fig. 4.7) se monteaz ă în paralel cu pompele cu
debit constant. Pompa P aspiră uleiul din rezervorul R și îl refuleaz ă spre motorul
hidraulic.
În cazul în care motorul hidraulic necesit ă un debit mai mic decât debitul
refulat de pomp ă (QMH < Q P), atunci diferen ța dintre debitul pompei și debitul
necesar motorului hidraulic, care constituie debitul QS, este deversat permanent
prin supapa de deversare SD la rezervorul R.
Ca atare, supapa de deversare func ționează permanent normal deschis ă, ea
deversând în rezervor diferen ța dintre debitul constant al pompei QP și debitul
variabil necesar motorului hidraulic QM, corespunz ător gamei vitezelor de
deplasare ale organului de lucru.
85
Fig. 4.7 Fig. 4.8
Supapa de siguran ță se monteaz ă de obicei în paralel cu pompele cu debit
variabil (fig. 4.8). Pompa P cu debit variabil va administra un debit corespunz ător
necesităților motorului hidraulic. Ca atare, în condi țiile în care motorul hidraulic
ajunge la cap ăt de curs ă sau intr ă în suprasarcin ă, depășindu-se în sistem
presiunea nominal ă, supapa de siguran ță SS se deschide și deverseaz ă în rezervor
tot debitul pompei.
Ca atare, supapa de siguran ță fie că este închis ă și nu deverseaz ă ulei în
rezervor, fie, atunci când este deschis ă, deverseaz ă în rezervor tot debitul pompei.
Din punct de vedere al comenzii, supapele de presiune se clasific ă în:
• Supape cu comand ă directă
• Supape cu comand ă pilotată
Sub aspect constructiv, supapele de presiune se realizeaz ă în următoarele
variante:
• Supape cu bil ă
• Supape cu taler
• Supape cu plunjer
1) Supape de limitare a presiunii
1a) Supape de limitare a presiunii nepilotate
Supapele de limitare a presiunii nepilotate se construiesc în varianta cu
taler sau cu punjer. În figura 4.9 este prezentat ă o supap ă de limitare a presiunii cu
taler.
Talerul 1 de form ă conică este presat de resortul 4, pe scaunul 5. Forța de
presare a talerului este reglat ă de șurubul 3, acționat de rozeta 6. Uleiul sub
presiune refulat de pompa P este trimis sub taler. Dac ă forța, ca rezultant ă a
presiunii agentului motor, dep ășește forța din resortul 4, talerul 1 se ridic ă, iar
pompa deverseaz ă uleiul în rezervorul R.
86
Fig. 4.9 Fig. 4.10
Solidar cu talerul 1 se află pistonul 2 cu rol de amortizare a oscila țiilor
talerului. Știftul 7 limiteaz ă cursa talerului.
În condi țiile în care presiunea, ce trebuie s ă fie reglat ă de supap ă, are o
anumită valoare, atunci arcul 4 se poate proiecta corespunz ător acestei presiuni.
Uneori se pot monta și două arcuri în paralel.
Aceste supape se caracterizeaz ă printr-o foarte bun ă etanșeitate, din acest
motiv ele func ționează la presiuni foarte mari, pân ă la 630 bar și debite refulate,
de până la 330 l/min .
În figura 4.10 este prezentat ă o supap ă de limitare a presiunii nepilotat ă cu
plunjer. Supapa este compus ă din plunjerul 1, presat de arcul 2, tarat prin șurubul
3. Pompa P refulează uleiul spre supap ă, precum și în camera a, de sub plunjer.
Dacă presiunea refulat ă de pomp ă depășește presiunea nominal ă atunci sub
acțiunea for ței din camera a arcul 2 este comprimat, respectiv plunjerul 1 se
ridică, deschizând fereastra f, corespunz ător circula ției uleiului de la pompa P la
rezervorul R.
Conducta d asigură drenajul camerei b, de deasupra plunjerului, la
rezervor. Spre deosebire de supapele cu taler, supapele cu plunjer pot regla
presiunea într-o gam ă mai redus ă. Presiunea maxim ă de reglare este de 320 bar .
Imposibilitatea regl ării la presiuni mai mari este dictat ă de jocul existent și
de jocul produs prin deforma ția elastic ă între plunjer și corpul supapei, joc ce
crează pierderi de debit și, ca urmare, o func ționare defectuas ă a supapei.
1b) Supape de limitare a presiunii pilotate
Aceste supape sunt folosite în cazul când se vehiculeaz ă debite mari și
foarte mari prin circuitul hidraulic.
Datorită debitelor mari vehiculate, deschiderile nominale, respectiv
suprafețele de lucru ale supapei ajung la valori mari. Sub ac țiunea presiunii
87 agentului motor, for țele create pe suprafe țe mari sunt de valori însemnate și ca
atare resorturile din interiorul supapei, care vor tara presiunea de deschidere, nu
mai pot fi dimensionate la for țele de comprimare atât de mari.
În figura 4.11 este prezentat principiul de lucru al unei supape de limitare a
presiunii pilotate. Supapa este format ă din supapa de pilotare I și supapa
principal ă II. Uleiul este refulat de pompa P și ajunge în camerele a și b ale
supapei principale II. Ca atare, plunjerul 4 al supapei se afl ă în pozi ția de jos
datorită forței suplimentare a resortului 5. Când presiunea în sistem dep ășește
valoarea nominal ă, atunci presiunea materializat ă și în camera b acționează asupra
talerului 1 al supapei de pilotare, care este ridicat în contra for ței din resortul 2 și
camera b este pus ă în legătură cu rezervorul R.
Ca urmare, presiunea în camera b scade brusc. Ea este men ținută la aceast ă
valoare datorit ă rezisten ței hidraulice, care diminueaz ă debitul trimis de pomp ă în
camera b. Plunjerul 4 se dezechilibreaz ă prin faptul c ă forța din camera a
depășește forța din camera b și forța din resortul 5. Plunjerul se ridic ă și permite
comunica ția directă a conductei pompei P cu rezervorul R.
Prin urmare, deschiderea supapei principale II este condi ționată de
deschiderea supapei pilotate I. Valoarea presiunii la care se regleaz ă supapa se
stabilește cu ajutorul șurubului 3 care tareaz ă resortul 2 ce preseaz ă talerul 1 pe
scaunul supapei de pilotare.
Fig. 4.11
În figura 4.12 este prezentat ă construc ția principal ă a supapei de limitare a
presiunii pilotate cu scaun conic. Uleiul refulat de pomp ă prin conducta P
acționează asupra plunjerului 6 atât de la partea inferioar ă, cât și de la partea
superioar ă prin conducta b, astfel încât plunjerul st ă presat pe scaunul supapei atât
datorită resortului 7, cât și datorită mărimii diferite a for țelor de presiune.
88
Fig. 4.12 Fig. 4.13
În același timp, uleiul sub presiune, la presiunea de refulare a pompei,
acționează și asupra talerului 1, al supapei de pilotare I. Când presiunea din sistem
depășește o anumit ă valoare, talerul 1 este ridicat de pe scaunul lui, în sens contrar
forței dezvoltate de arcul 2. Camera b este pus ă în legătură cu conducta c, prin
urmare racordat ă la rezervorul R. Astfel, datorit ă scăderii presiunii din camera b
de deasupra plunjerului 6, acesta sub ac țiunea presiunii pompei se ridic ă, făcând
legătura direct ă între conducta pompei și rezervor. Deci, supapa de pilotare I
comandă deschiderea supapei principale II. Reglarea presiunii la care se deschide
supapa se realizeaz ă cu ajutorul șurubului 3 ce comprim ă mai mult sau mai pu țin
resortul 2, respectiv, ce preseaz ă talerul 1 pe scaunul supapei de pilotare. Șurubul
de reglare a presiunii 3 este blocat de piuli ța 4 și protejat de scutul 5. Duzele 9 și
10, pe post de rezisten țe hidraulice, diminueaz ă efectul presiunii dinamice din
supapă. Duza 10 evită micșorarea oscila țiilor plunjerului 6 ca urmare a varia țiilor
de presiune sau a pulsa țiilor de debit din sistem. Ea are rolul unui amortizor
hidraulic. Supapa este prev ăzută și cu un filtru 11.
În scopul cre șterii performan țelor energetice ale sistemului hidraulic se
poate utiliza varianta de supap ă prezentat ă în figura 4.13. Aceast ă supapă prezintă
în plus distribuitorul D care face leg ătura între camera b a supapei și conducta c,
respectiv rezervorul R. Astfel c ă, pe pozi ția din dreapta a distribuitorului D,
camera b este scoas ă de sub presiune, iar plunjerul 6 se ridic ă de pe scaunul
supapei, conducta pompei P comunicând cu rezervorul R. Distribuitorul D are
drept scop, deci, s ă scurtcircuiteze supapa de pilotare I. Se asigur ă astfel
menținerea supapei principale II în stare deschis ă. Supapa din figura 4.13 este
utilizată pentru m ărirea randametului energetic al instala ției hidraulice. Dac ă
supapa este deschis ă, presiunea refulat ă de pomp ă scade foarte mult astfel încât
pompa debiteaz ă ulei, teoretic, f ără presiune, mic șorând puterea de antrenare a
pompei. Supapa se mai utilizeaz ă și în cazul în care pompele ac ționării hidraulice
trebuie pornite f ără sarcină, fără presiune. Dup ă ce acestea au fost pornite,
distribuitorul D trece pe pozi ția închis asigurând func ționarea normal ă a supapei.
Supapa mai poate fi folosit ă și în fazele inactive ale schemei hidraulice, când nu
este necesar ă administrarea unui debit pentru realizarea deplas ării organelor de
lucru, distribuitorul D, acționat de obicei electromagnetic, realizeaz ă descărcarea
89 presiunii din sistem, astfel c ă energia consumat ă pentru antrenarea pompei se
reduce substan țial.
2) Supape de cuplare – decuplare
Supapele de cuplare – decupalre sunt similare din punct de vedere al
principiului de func ționare cu supapele de limitare a presiunii, îns ă supapele de
cuplare–decuplare nu fac leg ătura dintre conducta pompei și conducta
rezervorului, diminuând presiunea în sistemul hidraulic, ci sunt subordonate unui
circuit hidraulic în care, atunci când se atinge presiunea de regim, se comand ă
alimentarea unui alt circuit hidraulic.
De asemenea, aceste supape pot fi nepilotate sau pilotate.
2a) Supape de cuplare – decuplare nepilotate
La supapa de cuplare – decuplare din figura 4.14 circuitul A este pus sub
presiune. Aceast ă condiție este îndeplinit ă doar atunci când aceast ă presiune
depășește valoarea nominal ă, ca atare, ini țial orificiile A și B sunt decuplate. Ele
vor fi cuplate numai atunci când presiunea din circuitul A depășește valoarea
impusă.
Fig. 4.14 Fig. 4.15
Uleiul sub presiune din conducta A pătrunde prin orificiile a și b în camera
c acționând asupra pistonului plunjer 1. Uleiul din camera c acționează totodată și
asupra pistonului principal 2. Când presiunea refulat ă de pomp ă prin conducta A
depășește valoarea nominal ă, atunci sub ac țiunea for ței de presiune, creat ă în
camera c, pistonul principal 2 se deplaseaz ă în sens contrar for ței din resortul 3,
făcând leg ătura dintre camera A și camera B.
Reglarea presiunii impuse, la care se realizeaz ă cuplarea camerelor A și B,
se efectueaz ă cu ajutorul șurubului de tarare 4. Acesta comprim ă mai mult sau mai
puțin resortul 3. Duza 5 evită efectul presiunii dinamice a agentului motor la
pătrunderea lui în camera c a supapei. Uleiul sc ăpat prin neetan șeități în camera
extremă d este drenat la conducta rezervorului R2. De asemenea, la conducta
rezervorului R1 se dreneaz ă și spațiul arcului 3.
90 În cazul presiunilor reduse de func ționare ale supapei, pistonul plunjer 1 se
scoate din supap ă, astfel încât uleiul refulat prin camera A pătrunde prin orificiile
a și b în camera d a supapei. El ac ționează cu întreaga presiune pe toat ă suprafața
camerei d. În acest caz, conducta rezervorului R2 este obturat ă.
De obicei aceste supape pot fi prev ăzute și cu supapele de sens unic 6.
Acestea din urm ă au drept scop s ă asigure returul uleiului din conducta B în
conducta A.
2b) Supape de cuplare – decuplare pilotate și nepilotate
Construc ția reală a supapelor de cuplare – decuplare d ă posibilitatea
funcționării acestora atât în variant ă nepilotat ă, cât și în variant ă pilotată.
În figura 4.15 este prezentat ă construc ția principal ă a supapelor de
cuplare – decuplare care pot func ționa fie pilotate, fie nepilotate.
Se prezint ă în cele ce urmeaz ă funcționarea în regim nepilotat a acestei
supape.
Uleiul sub presiune din conducta A poate pătrunde prin orificiul e și duza
6, în camera d, de deasupra supapei 4. Se asigur ă astfel echilibrul supapei 4 pe
scaunul acestuia. Totodat ă, uleiul din conducta A poate pătrunde prin conducta a,
acționând asupra plunjerului 1, în sens contrar for ței din resortul 2, tarat de c ătre
șurubul 3.
Când presiunea din conducta A a depășit valoarea nominal ă, atunci aceasta
creează o forță ce deplaseaz ă plunjerul 1, în sens contrar for ței din resortul 2,
deschizând leg ătura dintre conducta c și conducta b. Astfel, camera d se pune în
legătură prin conducta c, conducta b, cu camera B. Presiunea din camera d se va
reduce, iar supapa 4 se va ridica de pe scaunul ei. Se asigur ă cuplarea hidraulic ă a
camerelor A și B. Prin duza 6 se asigur ă diferența de presiune între conducta A și
camera d, diferen ță necesar ă menținerii deschise a supapei 4. Conducta f asigură
drenajul la rezervorul R, al spațiului arcului 2.
Pentru func ționarea supapei descris ă în figura 4.15 în regim de pilotare, se
obtureaz ă conducta a în dreptul sec țiunii S și alimentarea acestei conducte se
realizeaz ă de la o conduct ă de pilotare x. Ca atare, atunci când se trimite ulei sub
presiune prin conducta x, plunjerul 1 de deplaseaz ă spre dreapta asigurând
legătura camerei d, de deasupra supapei 4, prin conductele c și b, cu conducta B.
Se realizeaz ă astfel ridicarea supapei 4 și asigurarea cupl ării între camera A și B.
Ca atare, cuplarea se realizeaz ă atunci când conducta x (conducta de comand ă,
conducta de pilotare) realizeaz ă trimiterea uleiului sub presiune, asupra
plunjerului 1. Când conducta x nu este alimentat ă sub presiune, atunci camerele A
și B sunt decuplate.
Supapa de cuplare – decuplare pilotat ă poate avea în schema hidraulic ă
mai multe func țiuni:
• Supapă de blocare . Atunci când conducta B coincide cu
conducta rezervorului R, se realizeaz ă funcția de blocare a
91 trecerii uleiului de la conducta A la conducta T. Ca atare,
supapa poate func ționa pe post de supap ă de sens unic
• Supapă de succesiune . Este cazul prezentat anterior când,
în func ție de presiunea din camera A, se asigur ă
succesiunea comenzii dintre camera A și camera B. În
funcție de presiune se realizeaz ă cuplarea – decuplarea
dintre cele dou ă camere, respectiv succesiunea ac ționării a
două organe de lucru, mai întâi cel comandat prin conducta
A și apoi cel comandat prin conducta B.
• Supapă de ocolire . În acest caz, supapa func ționează în
regim de pilotare. Supapa asigur ă de fapt scurtcircuitarea
sau ocolirea unor elemente hidraulice în condi țiile în care
uleiul trece din camera A în camera B a supapei, f ără a mai
fi necesar s ă treacă prin elementul ocolit.
3) Supape de reducere a presiunii
Acest tip de supap ă are drept scop reducerea presiunii la o valoare mai
mică decât cea din sistem și menținerea ei constant ă indiferent de fluctua ția
presiunii principale.
Presiunea din circuitul secundar, de valoare redus ă, este de obicei folosit ă
pentru opera ții auxiliare în schema hidraulic ă sau în schema de func ționare a
instalației, ca de exemplu pentru alimentarea circuitelor de comand ă sau ungere.
3a) Supape de reducere a presiunii nepilotate
Supapa de reducere nepilotat ă (fig. 4.16) are drept scop s ă asigure în
circuitul A o presiune mai mic ă decât în circuitul P și să mențină constant ă această
valoare impus ă a presiunii. Astfel, supapa func ționează normal – deschis ă. Pompa
P refuleaz ă uleiul prin fanta f și conducta c în camera a a supapei. Plunjerul 1 se
va deplasa spre dreapta, în sens contrar for ței din resortul 2. Se va asigura astfel o
fantă f corespunz ătoare lamin ării uleiului, respectiv asigur ării unei c ăderi de
presiune corespunz ătoare, astfel încât în conducta A să se realizeze presiunea
impusă. Ca atare, conducta c și camera a asigură circuitul de reac ție al sistemului
de reglare automat ă a supapei. În func ție de presiunea din circuitul A se
autoregleaz ă fanta f, pentru men ținerea constant ă a presiunii din acest circuit.
Această supapă poate îndeplini și alte func ții. Spre exemplu, la cre șterea
excesivă a presiunii din circuitul secundar, alimentat de conducta A, plunjerul 1 se
deplaseaz ă spre dreapta f ăcând leg ătura dintre conducta A și conducta rezervorului
R1. Acest lucru se poate întâmpla când ac ționează o forță exterioar ă în sensul
măririi presiunii din circuitul secundar. Pentru protec ția acestui circuit, respectiv
pentru limitarea presiunii în circuitul A, acesta se scurtcircuiteaz ă la rezervor.
92 O altă funcție constă în aceea c ă dacă circuitul A nu preia lichid, respectiv
nu este necesar ă operația de comand ă sau de ungere în schema hidraulic ă, atunci
presiunea creat ă de pompa P în camera a va duce la închiderea fantei f. Ca atare,
arcul 2 se regleaz ă astfel încât, dac ă consumatorul alimentat de circuitul A nu
preia lichid, supapa s ă se închid ă, respectiv fanta f să fie anulat ă.
Fig. 4.16 Fig. 4.17
3b) Supapa de reducere a presiunii pilotat ă
În figura 4.17 se prezint ă o supap ă de reducere a presiunii pilotat ă, folosită
de obicei la debite mari și foarte mari de cuplare între camerele A și B.
La începutul func ționării supapei, aceasta este normal deschis ă, respectiv
agentul motor din camera A pătrunde în circuitul secundar prin orificiile a ale
plunjerului 1, racordat la conducta B. Uleiul din conducta B poate circula prin
duza 4 și conducta b acționând asupra supapei de pilotare 2. Presiunea necesar ă în
circuitul B, se regleaz ă cu supapa de pilotare 2, tarând corespunz ător arcul 3, cu
ajutorul șurubului 6. Supapa de pilotare 2 funcționează normal deschis ă, asemeni
fantei f din figura 4.16. Ca atare, presiunea din camera a, de deasupra plunjerului
1 al supapei, se va mic șora asigurând astfel ridicarea supapei 1 și închiderea
parțială a orificiilor a. Pe aceste orificii se realizeaz ă o cădere de presiune între
conducta A și conducta B asigurând astfel, în circuitul secundar al conductei B,
presiunea necesar ă.
Această supapă se autoregleaz ă, se autopiloteaz ă menținând într-un circuit
B o presiune de ie șire constant ă.
4.1.3 Aplica țiile practice ale supapelor de presiune în sistemele de
acționări hidraulice
Supapă de reducere a presiunii
Să consideram cazul unui circuit cu doi cilindri hidraulici dintre care unul
este obligat s ă producă o forță mai mic ă decât cel ălalt, așa cum se arat ă în figura
93 de mai jos (fig. 4.18). Aici cilindrul B este obligat s ă producă o forță mai mic ă
decât cilindrul A. Acest lucru este realizat dup ă cum urmeaz ă.
Fig. 4.18 Aplicarea unei supape de reducere a presiunii
O supap ă de reducere a presiunii este plasat ă în circuitul hidraulic chiar
înainte de cilindrul B, a șa cum este ar ătat. Acest montaj permite alimentarea
cilindrului B, pân ă când este atins ă valoarea reglat ă a presiunii din supap ă. În
acest moment, în cazul în care presiunea reglat ă este atins ă, supapa dirijeaz ă
lichidul în tanc, prevenind astfel orice acumulare suplimentar ă de presiune în
cilindrul hidraulic B.
Supapa de deversare
Supapele de deversare sunt aparate de control al presiunii normal închise,
care sunt de regul ă pilotate de la distan ță. Sunt utilizate pentru a dirija lichidul de
lucru direct la tanc când presiunea într-o anumit ă zonă a circuitului hidraulic
ajunge la o valoare prestabilit ă.
Un exemplu tipic de aplica ție a supapei de presiune este sistemul de
reglare prin maxim și minim care const ă din două pompe, o pomp ă de volum mare
și alta de volum mic, a șa cum se prezint ă în figura 4.19. Sistemul prezentat mai
sus este destinat s ă asigure o revenire rapid ă a cilindrului de lucru. În cadrul
acestui sistem, volumul total net al ambelor pompe este livrat cilindrului de lucru
până ce este atins ă sarcina. În acest punct, exist ă o creștere a presiunii sistemului,
iar acest lucru duce la deschiderea supapei de presiune. Ca urmare, curentul de
fluid din pompa de volum mare este direc ționat înapoi înspre rezervor, la o
presiune minim ă. Pompa de volum mic continu ă să livreze curent de lichid pentru
necesarul de presiune mai mare al cilindrului de lucru. Pentru a u șura revenirea
rapidă a cilindrului, curentul de lichid din ambele pompe este utilizat din nou.
94
Figura
Fig. 4.19 Sistem de reglare prin maxim și minim
Supapa de succesiune
Supapa de succesiune este în mod normal tot o supap ă de reglare a
presiunii normal închise, folosit ă pentru a asigura func ționarea în secven țe a unui
circuit hidraulic, bazat pe presiune. Cu alte cuvinte, supapele de succesiune fac
posibilă derularea unei opera țiuni înaintea alteia.
Să luăm în considerare un circuit hidraulic în care sunt folosi ți doi cilindri
pentru a executa dou ă operații separate, cum se prezint ă în figura 4.20.
Fig. 4.20 Func ționarea în succesiune a unui circuit hidraulic
Acum, s ă presupunem c ă cilindrul A trebuie s ă se destind ă complet
înaintea destinderii cilindrului B. Acest lucru se poate realiza prin montarea unei
supape de secven țiere chiar înaintea cilindrului B, dup ă cum se prezint ă în figură.
Valoarea presiunii din supap ă este stabilit ă la o valoare predeterminat ă, de
95 exemplu 28 bar. Acest lucru asigur ă ca opera ția în care este implicat cilindrul B s ă
intervină după operația în care este implicat cilindrul A sau, cu alte cuvinte,
cilindrul B nu se va destinde înainte de a se atinge o presiune de 28 bar în cilindrul A.
Supapa de echilibrare
Supapa de echilibrare este tot o supap ă de reglaj a presiunii normal închis ă
și este folosit ă în special în aplica ții ale cilindrului pentru a echilibra
supraînc ărcarea unei greut ăți sau sarcini.
În figura 4.21 este prezentat ă schematic func ționarea unei supape de
echilibrare tipice, iar în figura 4.22 simbolizarea acesteia în schemele de ac ționări.
Fig. 4.21 Func ționarea unei supape de echilibrare
Fig. 4.22 Simbolizarea unei supape de echilibrare
Canalul primar al acestei supape este legat la partea de jos a cilindrului, iar
canalul secundar este legat la distribuitor. Reglarea presiunii supapei de
echilibrare este men ținută mai sus decât este necesar, pentru a împiedica c ăderea
sarcinii cilindrului.
Când curentul de fluid al pompei este direc ționat înspre partea superioar ă a
cilindrului prin intermediul distribuitorului, pistonul cilindrului este împins în jos.
Acest lucru face ca presiunea în canalul primar s ă crească și să ridice sertarul. Din
această cauză se deschide o traiectorie a curentului de lichid pentru desc ărcarea
prin canalul secundar spre distribuitor și înapoi spre rezervor.
Când cilindrul este ridicat, o supap ă de sens integrat ă se deschide pentru a
permite curgerea liber ă pentru retragerea cilindrului. Figura 4.23 ilustreaz ă modul
în care func ționează supapa de echilibrare într-un circuit hidraulic. A șa cum este
prezentat în figur ă, supapa de echilibrare este plasat ă exact dup ă cilindru pentru a
96 se evita orice opera ție necontrolat ă. În cazul în care supapa de echilibrare nu este
eliberată, va exista o c ădere necontrolat ă a sarcinii, lucru care va îngreuna
sincronizarea curentului de lichid al pompei. Supapa de echilibrare este reglat ă la
o presiune pu țin mai ridicat ă decât presiunea indus ă de sarcin ă. Pe măsură ce
cilindrul se destinde, trebuie s ă existe o u șoară creștere de presiune pentru a putea
acționa sarcina în jos.
Fig. 4.23 Aplica ție practică cu supapă de echilibrare
Supapa de frânare
Supapele de frânare sunt de obicei supape de reglaj a presiunii normal
închise care se folosesc frecvent la motoarele hidraulice pentru frânarea dinamic ă.
Funcționarea acestor supape implic ă atât pilo ți direcți, cât și la distan ță legați
simultan. În timpul func ționării, supapa este men ținută deschisă prin pilotarea la
distanță, folosindu-se presiunea sistemului. Acest lucru duce la eliminarea oric ărei
contrapresiuni asupra motorului, care ar putea ap ărea din cauza rezisten ței în aval,
și a sarcinii ulterioare asupra motorului. Figura 4.24 prezint ă funcționarea unei
supape de frânare, într-un circuit de motor.
Fig. 4.24 Aplica ție practică a unei supape de frânare
97 Când distribuitorul este în pozi ția de zero (mers în gol), presiunea pilotului
scade ceea ce permite supapei s ă se închid ă. Apoi supapa este deschis ă prin
intermediul pilotului interior, de iner ția sarcinii, ceea ce duce la frânarea
dinamică.
4.2 Aparatajul de reglare a debitului
4.2.1 Reglarea debitului
Echipamentul de reglare debitului este destinat regl ării vitezei sau tura ției
motoarelor hidraulice, reglare realizat ă prin modificarea debitului administrat
acestora.
Reglarea debitului, în schemele hidraulice, se poate face în dou ă moduri:
• Reglare volumic ă
• Reglare rezistiv ă
Reglarea volumic ă este aceea în care se administreaz ă motorului hidraulic
un debit de agent motor modificat prin pompa instala ției hidraulice. La aceast ă
reglare, pompa este de tipul celor cu debit variabil. Debitul refulat de c ătre pomp ă
coincide cu debitul administrat hidromotorului, volumele de ulei refulate de
pompă fiind trimise direct la hidromotor. De aici provine no țiunea de reglare
volumică. La acest tip de reglare se asigur ă un randament energetic foarte bun,
pentru c ă pompa este racordat ă volumic cu hidromotorul. Randamentul cre ște, în
continuare, în condi țiile în care pompa este prev ăzută și cu regulator de putere. La
asemenea structur ă de reglare, în cadrul grupului de pompare, sunt prev ăzute
supape de siguran ță montate în paralel cu pompa, supape ce se men țin normal
închise și se deschid numai în caz de suprapresiune.
Reglarea rezistiv ă constă în montarea în circuitul de alimentare al
hidromotorului a unei rezisten țe hidraulice reglabile numit ă drosel. Acesta are ca
scop laminarea debitului de agent motor, frac ționându-l și administrându-l la
valoarea impus ă hidromotorului. La aceast ă reglare, de obicei, pompa instala ției
hidraulice este cu debit constant. Ea este înso țită de o supap ă de deversare ce se
menține normal deschis ă, deversând la rezervor diferen ța dintre debitul pompei și
debitul furnizat hidromotorului, reglat prin drosel. Sub aspect energetic, reglarea
rezistivă funcționează cu un randament mai sc ăzut deoarece, indiferent de viteza
organului de lucru, pompa instala ției hidraulice consum ă o cantitate de energie
teoretic constant ă, în condi țiile în care debitul ei se men ține constant.
Reglarea rezistiv ă a debitului are la baz ă legea lui Bernoulli:
22
2 12
121
21p v p v + =+ r r (5)
98 la care s-au considerat presiunile de pozi ție egale în cele dou ă secțiuni. În baza
ecuației de continuitate a curgerii:
2 11 SvvSQ == (6)
în care S1 este sec țiunea conductei pe care se monteaz ă droselul (fig. 4.25), iar S
este secțiunea de droselare. Rezult ă deci:
11SQv= ,
SQv=2 (7)
Fig. 4.25
Înlocuind (7) în (5), se ob ține:
1 2 22
2
12
21
21p p
SQ
SQ−= −r r (8)
) (2
1 2 2
122
12
2p p
S SSSQ −⋅⋅
−⋅=r (9)
1 2 2
122
1 2p p SS SSQ −⋅⋅⋅−=r (10)
Făcând nota țiile:
2
122
1
S SS
−=a – coeficientul de debit 7,0 ……..6,0=a ;
r2=K – constant ă în funcție de tipul agentului motor;
1 2p pp−=Δ – căderea de presiune pe drosel
99 Relația (10) devine:
pSK Q Δ⋅⋅⋅=a (11)
și poartă denumirea de ecua ția de debit a droselului.
Se observ ă teoretic c ă debitul reglat prin drosel variaz ă liniar cu m ărimea
suprafeței de droselare.
Ținând seama de curgerea real ă prin drosel și de frecarea vâscoas ă,
coeficientul de debit se coreleaz ă, rezultând ecua ția de debit a droselului:
p KSSC SSCQ
CV Δ⋅⋅⋅⋅−=2
12 22
1 (12)
sau:
p KS
SSCSSCQ
CV Δ⋅⋅⋅
⋅−=
21 21
)( 11 (12’)
în care: CV – coeficientul caracteristic de vitez ă, datorită forțelor de frecare
vâscoas ă și variației de vitez ă în zona de droselare;
CC – coeficientul de corec ție a vânei de lichid care se determin ă
experimental pentru fiecare tip de drosel.
Reglarea rezistiv ă asigură o sensibilitate mai mare în ce prive ște reglarea
vitezei de deplasare a organului de lucru în raport cu reglarea volumic ă.
Sensibilitatea regl ării vitezei și stabilitatea acesteia pot fi îmbun ătățite atașând
droselului un regulator de vitez ă. Totodat ă, reglarea rezistiv ă dă posibilitatea
ajustării ei la varia ția parametrilor agentului motor (vâscozitate, temperatur ă etc.).
4.2.2 Aparatajul de reglare a debitului. Drosele
4.2.2.1 Clasificare
Droselul este un dispozitiv care se folose ște la reglarea debitului de lichid
sau gaz dintr-o conduct ă. El se compune dintr-un canal cu sec țiune de trecere
reglabilă. Rolul unui drosel într-un circuit hidraulic este foarte important, iar
localizarea lui este esen țială pentru un randament optim al sistemului.
Funcția de baz ă al unui drosel este de a reduce debitul unui circuit
hidraulic. A șa cum s-a mai precizat, una dintre aplica țiile cele mai importante ale
droselelor, din domeniul sistemelor hidraulice, const ă în comanda debitului de
alimentare a motoarele hidraulice, pentru a le regla viteza acestora. Orice reducere
100 a debitului curentului de lichid va duce, la rândul ei, la o reducere a vitezei la
organul de ac ționare. Exist ă multe tipuri de drosele folosite pentru reglarea
debitului. Multe dintre aceste tipuri au fost create pentru a corespunde unor cerin țe
specifice.
De obicei, droselele produc cre șterea presiunii pe circuitul de intrare.
Principiul func țional este comun pentru toate tipurile constructive și se bazeaz ă pe
variația secțiunii active de strangulare. Constructiv, droselele se pot clasifica în
funcție de forma geometric ă a fantei de laminaj sau dup ă geometria traiectoriei
organului de manevr ă. Din acest punct de vedere, droselele pot fi: de tip rotativ
(fig. 4.26 a,..,d ); de tip rectiliniu (ventil) (fig. 4.26 e,f); de tip diafragmã (fig. 4.26
g,h). Unele dintre acestea sunt prezentate detaliat în cele ce urmeaz ă.
Fig. 4.26 Variante constructive de drosele
Câțiva dintre factorii care ar trebui lua ți în considerare în timpul etapei de
proiectare a unui drosel sunt:
– debitul maxim și minim, precum și densitatea fluidului, care influen țează
dimensiunea droselului;
– proprietatea lichidului de a coroda, care decide materialul utilizat la
construc ția droselului;
– căderea de presiune între intrarea și ieșirea din drosel;
– limita permis ă de scurgere pe partea cealalt ă a droselului în pozi ție
închisă;
– mijloacele de legare ale droselului în circuit, adic ă cu șuruburi, flan șe sau
sudare cap la cap.
101 Din punct de vedere al regl ării, droselele se clasific ă în:
1. Fixe sau nereglabile, reprezentate simbolic ca în figura 4.27(a)
Fig. 4.27(a) Drosel, nereglabil
2. Drosele, reglabile (fig. 4.27 b) reprezentate în circuitele hidraulice sub
forma:
Fig. 4.27(b) Drosel, reglabil
Ele se mai pot clasifica și astfel:
De strangulare (fără compensare de presiune) (fig. 4.28 a)
Fig. 4.28(a) Supap ă de reglaj al curentului de lichid, de strangulare (f ără
compensare de presiune)
și drosele cu compensare de presiune, reprezentate sub forma (fig. 4.28 b):
Fig. 4.28(b) Drosel, cu compensare de presiune
Să studiem în detaliu tipurile principale de drosele, folosite în circuite
hidraulice, din punct de vedere al modului de func ționare și al tipurilor de
aplicații.
1. Droselul rotativ cu ventil
Acesta este cel mai simplu tip de drosel. O vedere simplificat ă a unui
astfel de drosel este prezentat ă în figura 4.29.
102
Fig. 4.29 Sec țiune simplificat ă a unui drosel rotativ cu ventil
Curgerea lichidului prin drosel este în unghi drept fa ță de direc ția
curentului de lichid din conducte. Când acest drosel se deschide, întreaga
suprafață a ventilului se desprinde din scaun dintr-o dat ă. Datorit ă acestei mi șcări,
ventilul asigur ă un mijloc excelent de strangulare a curentului de fluid. În cadrul
unui sistem hidraulic, droselul rotativ cu ventil poate fi ac ționat fie manual, prin
intermediul unei ro ți de manevr ă, fie mecanic, prin intermediul unui organ de
acționare.
2. Droselul rotativ cu clapet
Acesta este un alt tip de drosel. El se compune dintr-un disc mare care se
rotește în interiorul unei conducte, restric ționarea trecerii curentului de lichid fiind
determinat ă de unghiul de rotire. Fig. 4.30 prezint ă un model simplu de drosel cu
clapet.
Avantajul acestui drosel const ă în faptul c ă poate fi construit în aproape
orice dimensiune. Aceste drosele se folosesc pe scar ă largă pentru comanda
debitului de gaz. Îns ă problemele majore legate de aceste supape sunt cantitatea
mare a scurgerilor în pozi ția închis și pierderile hidraulice mari pe clapet ă.
Fig. 4.30 Drosel rotativ cu clapet
3. Droselul rotativ cu bil ă
Acesta este un alt tip de drosel, prezentat în figura 4.31.
103
Fig. 4.31 Drosel rotativ cu bil ă
El se compune dintr-o bil ă cu un orificiu transversal, care se rote ște în
interiorul unui scaun prelucrat. Felul în care se face comanda curentului de lichid
poate fi în țeleasă mai bine cu ajutorul figurilor 4.32(a) și (b).
4. Droselul cu mi șcare rectilinie cu ventil
În figura 4.32 se prezint ă un drosel cu mi șcare rectilinie cu ventil.
Comanda curentului de lichid se face pe acela și principiu ca în cazul droselului
rotativ cu bil ă.
Din fig. 4.32(a), se poate vedea modul în care curentul de lichid ajut ă la
deschiderea droselului și împiedic ă închiderea acesteia. În schimb, din fig.
4.32(b), se observ ă cum curentul de lichid ajut ă la închiderea supapei și împiedic ă
deschiderea acesteia.
a) b)
Fig. 4.32 Reglajul debitului de lichid într-un drosel cu ventil
În figura 4.33 se prezint ă o versiune simetric ă a unui drosel rectiliniu cu
ventil. Supapa utilizeaz ă două ventile și două scaune prin care circul ă doi curen ți
de lichid opu și, rezultând o reac ție dinamic ă foarte mic ă asupra arborelui
organului de ac ționare, de și cu prețul unor pierderi volumice mai mari.
Fig. 4.33 Drosel rectiliniu simetric REGLAJUL DEBITULUI DE LICHID CU DROSE LUL
104 4.2.2.2 Caracteristicile droselului
Caracteristicile de debit ale droselului descriu rela ția dintre cursa sau
rotația elementului de reglare și modificarea coeficientului de debit:
– Liniară: caracteristica droselului este liniar ă atunci când modificarea
coeficientului de debit este direct propor țională cu modificarea cursei elementului
de reglare.
– Procentaj egal : în cazul acestei caracteristici, cre șterile egale ale cursei
elementului de reglare produc modific ări egale ale coeficientului de debit existent
(în procente).
– Deschidere rapid ă: această caracteristic ă duce la o cre ștere rapid ă a
coeficientului de debit, droselul atingând aproape capacitatea maxim ă în prima
parte de 50% din curs ă.
– Forma orificiului : această caracteristic ă este cauzat ă de o modificare a
formei canalului pe m ăsură ce cursa elementului de reglare se modific ă.
– Capacitatea : cu cât orificiul este mai mare, cu atât mai mare este
coeficientul de debit.
Prin urmare, la o curs ă maximă a elementului de reglare, caracteristica
procentajului egal va avea cel mai mic coeficient de debit.
Graficul de mai jos este o reprezentare grafic ă a caracteristicilor de mai
sus (fig. 4.34).
Fig. 4.34 Dimensionarea droselului
Când se alege un drosel, factori precum materialul, presiunea și
temperatura nominal ă sunt foarte importan ți, dar și alegerea dimensiunii corecte a
acestuia este la fel de important ă. Specificarea doar a unei dimensiuni a droselului
care să se potriveasc ă cu dimensiunea existent ă a conductei este un lucru
105 ineficient și poate duce la o func ționare inadecvat ă a întregului sistem. Evident, un
drosel care este prea mic nu va oferi debitul nominal, iar un drosel prea mare ar fi
destul de scump și ar duce la o comand ă inadecvat ă.
Folosind principiul conserv ării energiei, Daniel Bernoulli a descoperit c ă
la un lichid care curge printr-un orificiu, p ătratul vitezei lichidului este direct
proporțional cu diferen ța de presiune de deasupra orificiului și invers propor țional
cu greutatea specific ă a lichidului. Ca urmare, cu cât diferen ța de presiune este
mai mare, cu atât mai mare va fi viteza, în timp ce, pe de alt ă parte, cu cât
densitatea lichidului este mai mare, cu atât mai mic ă va fi viteza. În mod logic,
debitul lichidului se poate calcula prin înmul țirea vitezei acestuia cu sec țiunea de
trecere.
După ce se iau în considerare rela ția de propor ționalitate, pierderile de
energie datorate frec ării, turbulen ța și coeficientul de desc ărcare fluctuant pentru
orificii diferite, ecua ția de dimensionare poate fi scris ă astfel:
p RQKvΔ⋅⋅=j
6,31 (13)
undevKeste debitul în m3/h al apei la o diferen ță de presiune de o atmosfer ă. Este
cunoscut sub denumirea de coeficient de dimensionare a droselului și este o
funcție a lungimii, diametrului și coeficientului de frecare al materialului acestuia:
– Q este debitul în m3/h
– R este factorul de reduc ție. Acesta reflect ă raportul dintre c ăderea de
presiune din partea opus ă droselului și schema de recuperare a presiunii în cadrul
sistemului.
– j este densitatea în kg/m3
– pΔeste căderea de presiune în Pascal.
Pentru un debit dat, un vKridicat corespunde unei c ăderi de presiune pΔ
mai mici, totu și, dimensionarea droselului se face, de obicei, pe baza ecua ției
următoare:
GpCQvΔ= (14)
unde:
Q – debitul;
vC- coeficientul de dimensionare pentru lichide;
pΔ- căderea de presiune;
G – greutatea specific ă.
106 Pentru a dimensiona un drosel, este necesar s ă se calculeze valorile lui vK
și vC în condi ții de debit maxim folosind o valoare a c ăderii de presiune pΔ, care
este acceptabil ă. Selectarea ini țială a droselului se va face prin utilizarea unui
grafic sau a unei diagrame care permite o curs ă a elementului de reglare mai mic ă
de 90% la un debit maxim și nu mai pu țin de 10% la un debit minim.
4.2.2.3 Construc ția droselelor
Din punct de vedere constructiv și al pozi ției de montare în schema
hidraulic ă, droselele sunt de dou ă categorii:
• Drosele de traseu;
• Drosele de panou.
1) Droselele de traseu se monteaz ă direct pe conductele schemei
hidraulice. Ele pot fi cu sau f ără supapă de sens (fig. 4.35 și fig. 4.36).
Fig. 4.35 Fig. 4.36
La cele f ără supapă de sens (fig.4.35), debitul este droselat în ambele
sensuri de circula ție A – a – b – c – B sau B – c – b – a – A . Prin înfiletarea sau
desfiletarea man șonului 2 atașat pe corpul 1 prin inelele 3, 4 și 5, se modific ă
mărimea fantei b, fapt care duce la varia ția debitului.
În figura 4.36 se prezint ă un drosel de traseu cu supap ă de sens. Droselul
este format dintr-un corp și un man șon înfiletat pe exteriorul corpului și etanșat
față de acesta cu inele la fel ca în situa ția anterioar ă. În interiorul corpului este
prevăzută supapa 1 presată pe scaunul ei de resortul 2 sprijinit pe șaiba 3.
Circulația agentului motor în sensul de la A la B se face prin trecerea
acestuia prin orificiile a` ale supapei 1, orificiile a„ ale corpului, fanta b și apoi,
prin orificiile c, acesta ajunge spre utilizator. Man șonul droselului, înfiletându-se
pe corp, realizeaz ă deplasarea axial ă a acestuia, modificând fanta de curgere a
uleiului, b și corespunz ător, modificând sec țiunea de curgere, deci debitul uleiului
107 trimis spre utilizator. Circula ția agentului motor în sensul de la B la A se face liber
pentru întreg debitul, prin deplasarea supapei 1 în sens contrar for ței din resortul 2.
Droselul de traseu func ționează la presiuni mai mici de 200 bar , datorită
etanșării mai dificile între man șon și corp. Sensibilitatea regl ării vitezei e relativ
mică, fanta b a droselului având o lungime mai mare decât circumferin ța corpului.
Deplasările axiale foarte mici ale man șonului au ca efect regl ări de valori mari ale
debitului.
2) Droselele de panou sunt montate pe panoul de comand ă al instala ției
hidraulice.
Spre deosebire de droselele de traseu, droselele de panou asigur ă o reglare
mai sensibil ă a debitului ce trece prin conductele pe care acestea sunt montate.
De obicei, droselele de panou sunt înso țite de supape de sens unic.
Principiul de lucru const ă în laminarea debitului de agent motor ca urmare a
modificării secțiunii de curgere.
Droselele de panou, în func ție de forma sec țiunii de laminare, pot fi cu
secțiune circular ă, dreptunghiular ă sau inelar ă.
În figura 4.37 se prezint ă un drosel de panou cu sec țiune circular ă.
Plunjerul 1 al droselului se poate deplasa în interiorul corpului 2, cu ajutorul
rozetei 3. Prin înfiletarea rozetei în corp, plunjerul este deplasat axial.
Fig. 4.37 Fig. 4.38
În plunjer este practicat ă secțiunea de laminare de form ă circular ă, cu o
proeminen ță superioar ă a. Aceast ă secțiune este obturat ă parțial de buc șa 4,
presată pe scaunul inferior de resortul 5. Astfel, muchia superioar ă a bucșei 4
controleaz ă fanta a, respectiv, la deplasarea axial ă a plunjerului 1, această muchie
închide, mai mult sau mai pu țin, secțiunea de curgere. Laminarea agentului motor
se realizeaz ă la trecerea acestuia din conducta A în conducta B. La schimbarea
sensului de curgere, de la B la A, bucșa 4, pe post de supap ă de sens unic, se ridic ă
108 de pe scaunul ei în sens contrar for ței din resortul 5, dând posibilitatea vehicul ării
agentului motor f ără limitarea debitului.
În figura 4.38 se prezint ă droselul de panou cu fant ă dreptunghiular ă,
compus din plunjerul 1 ce se poate roti în interiorul cilindrului 2. Plunjerul are ca
suprafață de cap ăt o suprafa ță elicoidal ă, muchia acestei suprafe țe controlând
fanta a, de form ă dreptunghiular ă, plasată în peretele cilindrului 2. Rotirea
plunjerului se realizeaz ă cu rozet ă 4, blocată prin cheia 5. Circula ția agentului
motor în ambele sensuri este controlat ă de drosel. Acesta d ă posibiliatea ajust ării
debitului în func ție de vâscozitatea agentului motor, respectiv de temperatura lui.
Pentru ca indica țiile de pe rozeta 4 să fie reale, indiferent de vâscozitatea
agentului motor, cilindrul 2 poate fi ridicat sau coborât în corpul droselului cu
ajutorul șurubului 3. Acest șurub este obligat s ă se sprijine pe suprafa ța plană de
așezare a corpului. Ca atare, desfiletându-l din cilindrul 2 și fixând droselul pe
suprafața de așezare a corpului, cilindrul 2 are tendin ța de a urca în corp,
micșorând fanta de curgere. Acest reglaj este utilizat în cazul uleiurilor mai
vâscoase decât acela pentru care a fost gradat ă rozeta 4. La unele construc ții, fanta
de laminare din cilindrul 2 poate fi și de form ă triunghiular ă. Forma
dreptunghiular ă, însă, are marele avantaj al asigur ării propor ționalității
debit – unghi, respectiv dintre debitul care trece prin drosel și unghiul de rotire al
rozetei de reglare 4.
4.2.2.4 Aplica ții ale droselelor
După cum am mai spus, droselul este elementul de reglare rezistiv ă al
sistemelor de ac ționări hidraulice, cu ajutorul c ăruia se poate modifica viteza
motorului hidraulic.
Acest procedeu de reglare se aplic ă, de regul ă, pompelor cu debit constant,
dar în unele cazuri și pompelor cu debit variabil și constă în intercalarea pe circuit
a unui drosel. Acesta poate fi amplasat fie pe conducta de alimentare, fie pe
conducta de întoarcere, fie în paralel cu motorul.
Fig. 4.39 este un exemplu de reglare a debitului de lichid într-un circuit
hidraulic cu pompe cu debit constant care poate alimenta un motor hidraulic.
109
Fig. 4.39 Reglajul debitului de lichid la pompele cu debit constant
În cadrul acestui sistem, o parte a lichidului este deviat ă spre supapa de
golire pentru a reduce curentul de lichid în organul de ac ționare. Presiunea cre ște
în amonte întrucât supapa de reglaj, care în acest caz este o supap ă cu ac, este
închisă. Când se apropie valoarea presiunii de golire, supapa de golire începe s ă se
deschidă, deviind o parte din lichid spre rezervor.
Comanda debitului de lichid într-o pomp ă cu debit variabil, a șa cum se
prezintă în fig. 4.40, difer ă prin aceea c ă lichidul nu trece prin supapa de golire.
Când se apropie valoarea presiunii prestabilite conform regl ării, pompa începe
operațiunea de desc ărcare, reducându-se astfel curentul de lichid spre ie șire.
Fig. 4.40 Reglajul debitului de lichid la pompele cu debit variabil
Drosel cu supap ă de ocolire
Droselul cu supap ă de ocolire este un montaj format dintre un drosel și o
supapă de sens unic legate în paralel. El este pozi ționat într-un circuit hidraulic în
așa fel încât s ă existe o restric ție în ce prive ște cantitatea de lichid care curge spre Descărcare pomp ă
110 organul de ac ționare. Figura 4.41(a) prezint ă un drosel de acest gen care
funcționează într-un sistem hidraulic.
Dacă droselul n-ar fi fost amplasat, extensia și retracția organului de
acționare, care în acest caz este un piston, ar fi continuat la o vitez ă
nerestric ționată. Prezența droselului cu supap ă de ocolire permite o restric ționare a
curgerii lichidului spre cilindru, încetinind astfel extensia. În cazul în care direc ția
de curgere este inversat ă, curentului de lichid trece prin supapa de sens.
Fig. 4.41(a) Drosel cu supap ă de ocolire montat pe una din conductele de alimentare
ale motorului
În fig. 4.41(b) este prezentat ă varianta când droselul cu supap ă de ocolire
este montat pe cealalt ă conduct ă de alimentare a motorului. În acest caz, extensia
organului de ac ționare se produce la o vitez ă nerestric ționată, însă, dimpotriv ă,
curentul de lichid spre organul de ac ționare din timpul opera ției de retrac ție poate
fi restric ționat astfel încât opera ția să aibă loc mai lent.
Fig. 4.41(b) Drosel cu supap ă de ocolire montat pe cealalt ă conductă de alimentare a
motorului
111 Droselul cu supap ă de ocolire se poate monta și, așa cum se observ ă în
figura 4.42, când supapa este montat ă în sens invers. În acest fel, direc ția
curentului de lichid prin circuit este inversat ă. Această variantă este opusul primei
variante de montaj a droselului cu supap ă de ocolire prezentat ă în figura 4.41 (a).
Avantajul acestei variante de montaj, spre deosebire de celelalte, este c ă se
împiedic ă supraînc ărcarea cilindrului și, deci, cavita ția care poate rezulta.
Fig. 4.42 Drosel cu supap ă de ocolire montat ă în sens invers
O problem ă majoră în cazul variantei prezentat ă în figura 4.42 este
intensificarea presiunii din circuit, care la rândul ei poate s ă apară datorită
diferenței de presiune între piston și tijă. Intensificarea presiunii apare pe partea
tijei când opera ția este efectuat ă fără o sarcin ă pe partea ei și poate avea ca
rezultat o cedare a dispozitivelor de etan șare ale tijei. Prin urmare, se observ ă că
aceste variante de montaj ale droselului cu supap ă de ocolire au avantajele și
dezavantajele lor și doar aplica ția este cea care determin ă modul de amplasare a lor.
4.3 Aparataj de control și reacție. Servo-comenzi.
4.3.1 Servo-supape
4.3.1.1 Introducere
Sistemele și subsistemele hidraulice, precum și componentele hidraulice
despre care s-a discutat pân ă acum au avut comand ă în circuit deschis sau, cu alte
cuvinte, transfer de putere f ără feedback. Acum vom arunca o privire asupra unei
servo comenzi sau comenzi cu circuit închis legat ă la dispozitive de detectare a
feedback-ului, care asigur ă o comand ă foarte precis ă a pozi ției, vitezei și
accelerației unui organ de ac ționare.
112 O servo-supap ă este o supap ă de reglaj a direc ției, adică un distribuitor,
care are o capacitate de pozi ționare cu reglare continu ă. Astfel, ea comand ă nu
numai direc ția curgerii lichidului, ci și cantitatea. Într-o servo-supap ă, parametrul
controlat la ie șire este m ăsurat cu un traductor și trimis înapoi la un comparator
unde feedback-ul este comparat cu comanda. Diferen ța este exprimat ă sub forma
unui semnal de eroare care este folosit apoi pentru inducerea unei modific ări a
ieșirii sistemului, pân ă când eroarea este redus ă la zero sau aproape zero. Un
exemplu tipic este utilizarea unui termostat la un cuptor automat a c ărui funcție
este de a m ăsura temperatura camerei și, în consecin ță, de a cre ște sau descre ște
căldura pentru a o men ține constant ă. Să vedem acum pe scurt p ărțile componente
ale unui sistem servo.
Componente servo
1. Pompe de alimentare
În general, sistemele servo necesit ă o alimentare cu presiune constant ă.
Întrucât pompele cu debit constant elimin ă căldura în exces ceea ce duce la
pierderi de energie, se folosesc, de obicei, pompele cu debit variabil deoarece se
potrivesc foarte bine în sistemele servohidraulice.
2. Motoare hidraulice rotative
În general, motoarele hidraulice cu pistona șe sunt preferate în locul
celorlaltor tipuri de motoare hidraulice rotative datorit ă pierderilor hidraulice și
volumice mai mici.
3. Cilindri hidraulici
La selectarea unui cilindru hidraulic sunt luate în considerare dou ă
elemente importante și anume: presiunea de pornire și pierderile de debit.
Presiunea de pornire este de fapt o valoare a presiunii care se cere pentru
generarea for ței de intrare necesare. Tija este de obicei etan șată cu garnituri tip V
și garnituri tip inel de cauciuc în form ă de tor pentru c ă acestea asigur ă o etanșare
rezonabil ă la pierderile de lichid spre exterior.
4. Servo traductoare
Funcția unui traductor este de a converti o surs ă de energie dintr-o form ă
în alta (de exemplu, din cea mecanic ă în cea electric ă). Într-un servo sistem, un
traductor de feedback (leg ătură inversă), genereaz ă un semnal dup ă măsurarea
ieșirii sistemului de comand ă, care este trimis înapoi spre sistem pentru o
compara ție cu semnalul de intrare.
Traductoarele se mai folosesc în opera ții servo în scopul înregistr ării de date,
pentru a se m ăsura diver și parametri. În selectarea unui traductor importante sunt
următoarele: nivelurile de precizie necesare, descompunerea și repetabilitatea. În
general, traductoarele se clasific ă în digitale și analogice. Mai pot fi clasificate pe
baza func ției pe care o au, dup ă cum urmeaz ă:
– Traductoare de vitez ă
– Traductoare de presiune
– Traductoare de pozi ție
113 – Traductoare de debit
– Traductoare de accelera ție
Există două tipuri de baz ă de servo supape care se folosesc pe scar ă largă.
Acestea sunt:
1. Servo supapa mecanic ă
2. Servo supapa electro-hidraulic ă.
4.3.1.2 Servo supapa mecanic ă
În figura 4.43 se prezint ă construc ția unei servo supape mecanice tipice.
Această supapă este în esen ță un amplificator de for ță mecanic ă folosit pentru
comanda pozi ționării. La acest model, de exemplu, o mic ă forță deplaseaz ă
sertarul spre stânga pe o anumit ă cursă specificat ă. Lichidul intr ă prin canalul P1,
în cilindrul hidraulic deplasând pistonul spre dreapta. Ac țiunea mecanismului de
feedback deplaseaz ă manșonul culisant spre dreapta pân ă ce blocheaz ă curentul de
lichid spre cilindrul hidraulic. În acest fel, o anumit ă mișcare la intrare produce o
anumită mișcare la ie șire. Un astfel de sistem, în care ie șirea este trimis ă înapoi
pentru a modifica intrarea, este denumit sistem în bucl ă închisă.
Una dintre cele mai obi șnuite aplica ții ale acestui tip de servo supap ă
hidro- mecanic ă este la sistemul de servo-direc ție hidraulic al automobilelor și al
altor vehicule de transport.
Fig. 4.43 Servo supap ă hidro-mecanic ă
4.3.1.3 Servo supapa electro-hidraulic ă
În ultimii ani, servo supapa electro-hidraulic ă a ajuns s ă pătrundă cu
adevărat pe scena industrial ă. Principala caracteristic ă a unei supape
electro-hidraulice este aceea c ă amplitudinea debitului de ie șire hidraulic ă este
direct propor țională cu amplitudinea curentului continuu de intrare. Supapele Etanșare Cilindru
Legatură
inversă Ieșire
Intrare
Tanc Tanc Intrare
ulei
114 electro-hidraulice tipice folosesc un motor electric cu cuplu constant, o etap ă pilot
a duzei duble și o etapă secundar ă a sertarului culisant.
Motorul cu cuplu constant include componente precum bobine, piese
polare, magne ți și un indus. Indusul este sus ținut în scopul limit ării mișcării cu
ajutorul unei conducte flexibile.
Conducta flexibil ă asigură și o etan șare hidraulic ă între por țiunea
hidraulic ă și cea electromagnetic ă a supapei. Clapeta se ata șează de centrul
indusului și continu ă în jos, în interiorul conductei flexibile. O duz ă este
amplasat ă de fiecare parte a clapetei astfel c ă mișcarea clapetei modific ă
deschiderea duzei. Lichidul presurizat este furnizat spre fiecare duz ă printr-un
orificiu de intrare localizat la cap ătul sertarului. O sit ă de 40 microni care este
înfășurată în jurul corpului sertarului, filtreaz ă curentul de lichid din aceast ă etapă
pilot. Presiunea diferen țiată dintre capetele sertarului este modificat ă de mișcarea
clapetei între duze.
Sertarul supapei cu trei c ăi direcționează curentul de lichid de la
alimentare spre unul dintre canalele de comand ă C1 sau C2 într-o m ăsură
proporțională cu deplasarea sertarului. Sertarul con ține fante de m ăsurare a
debitului pe fa țetele de ghidare a comenzii care sunt neacoperite de mi șcarea
sertarului. Mi șcarea sertarului deviaz ă un fir de feedback care aplic ă un cuplu de
torsiune la indus/clapet ă. Curentul electric din bobina motorului cu cuplu produce
un cuplu de torsiune asupra indusului fie în sensul acelor de ceasornic, fie în sens
invers. Acest cuplu de torsiune deplaseaz ă clapeta între dou ă duze. Debitul
diferențiat al duzei mi șcă sertarul fie spre dreapta, fie spre stânga. Sertarul
continuă să se miște până ce cuplul de torsiune de feedback contracareaz ă cuplul
de torsiune electromagnetic. În acest moment, indusul/clapet ă revine la centru,
sertarul se opre ște și rămâne deplasat pân ă ce semnalul de intrare electric se
schimbă la un nou nivel, f ăcând astfel ca pozi ția sertarului supapei s ă fie
proporțională cu semnalul electric.
O descriere simpl ă modului de func ționare de ansamblu al unui sistem
electro-hidraulic se poate face prin referire la schema bloc de mai jos (fig. 4.44).
Fig. 4.44 Schema bloc a unui servo sistem electro-hidraulic
115 Servo supapa electro-hidraulic ă funcționează de la un semnal electric c ătre
motorul electric cu cuplu constant, care pozi ționează sertarul unui distribuitor.
Semnalul c ătre motorul cu cuplu constant vine de la un dispozitiv electric cum ar
fi un poten țiometru. Semnalul de la poten țiometru este amplificat electric pentru a
acționa motorul cu cuplu constant al servo supapei. Debitul hidraulic al servo
supapei alimenteaz ă organul de ac ționare, care la rândul lui ac ționează sarcina.
Viteza sau pozi ția sarcinii este trimis ă înapoi sub forma unui semnal electric de
intrare c ătre servo supap ă prin intermediul unui dispozitiv de feedback cum ar fi
un generator tahometric sau un poten țiometru. Întrucât bucla se închide în urma
acestei ac țiuni, acest sistem este denumit cu bucl ă închisă.
Aceste servo supape sunt folosite eficient în aplica ții variate din domeniul
autovehiculelor și comenzilor industriale cum ar fi: autovehicule terestre,
dispozitive cu bra ț articulat, macarale de manevrare a m ărfurilor, c ărucioare și
elevatoare, echipamente pentru exploat ări forestiere, utilaje agricole, organe de
comandă în oțelării etc.
4.3.2 Siguranțe hidraulice
Siguranța hidraulic ă este asem ănătoare cu siguran ța electric ă și aplicația
acesteia într-un sistem hidraulic este foarte asem ănătoare cu aceea a unei siguran țe
electrice dintr-un circuit electric. O imagine schematic ă a unei siguran țe hidraulice
este prezentat ă în figura 4.45.
Siguranța hidraulic ă, atunci când este încorporat ă într-un sistem hidraulic,
împiedic ă presiunea hidraulic ă să depășească valoarea permis ă cu scopul de a
proteja componentele circuitului împotriva avariilor. Când presiunea hidraulic ă
depășește valoarea proiectat ă, discul sub țire de metal se rupe, pentru a elibera
presiunea, iar fluidul este dirijat înapoi spre rezervor. Dup ă ruptură, trebuie
introdus un nou disc metalic înainte de începerea opera ției.
Siguranța hidraulic ă este asem ănătoare cu siguran ța electric ă pentru c ă
ambele sunt dispozitive ‘one-shot’. Pe de alt ă parte, supapa reduc ătoare de
presiune este asem ănătoare cu un întrerup ător electric pentru c ă ambele sunt
dispozitive resetabile.
116
Fig. 4.45 Siguran ță hidraulică
4.3.3 Comutatoare de presiune și de temperatur ă
4.3.3.1 Comutatoare de presiune
Comutatorul de presiune este un instrument care sesizeaz ă automat o
modificare a presiunii și deschide sau închide un element de comutare electric ă, în
momentul când este atins ă o valoare a presiunii predeterminat ă. Elementul
sensibil la presiune este acea parte dintr-un comutator de presiune care se
deplaseaz ă datorită unei modific ări de presiune. În principal, exist ă trei tipuri de
elemente sensibile care se folosesc în mod obi șnuit la comutatoare de presiune:
1. Diafragm ă: Acest model (fig. 4.46) poate func ționa de la presiunea în
vid până la o presiune de 10,5 bar. El const ă dintr-o diafragm ă metalică etanșată
prin sudur ă care acționează direct asupra unui comutator cu clic.
Fig. 4.46 Comutator de presiune cu diafragm ă
Drenare spre tanc
Disc metalic subtire Admisie presiune
117 2. Element sensibil de tip tub Bourdon : Acest model (fig. 4.47) poate
funcționa la presiuni cuprinse între 3,5 bar și 1265 bar. Acesta prezint ă un tub
Bourdon etan șat prin sudur ă care acționează asupra unui comutator cu clic.
Fig. 4.47 Comutator de presiune cu tub Bourdon
3. Element sensibil de tip piston etan șat: Acest tip de element sensibil
poate func ționa la presiuni cuprinse între 1 bar și 844 bar. El se compune dintr-un
piston etan șat cu inel de cauciuc în form ă de tor care ac ționează direct asupra unui
comutator cu clic (fig. 4.48).
Fig. 4.48 Comutator de presiune cu piston etan șat
Elementul de comutare electric ă dintr-un comutator de presiune deschide
și închide un circuit electric ca r ăspuns la for ța de ac ționare primit ă de la
elementul sensibil la presiune.
Există două tipuri de elemente de comutare:
1. normal deschis
2. normal închis
Elementul de comutare normal deschis este acela în care curentul poate
trece prin elementul de comutare numai atunci când este ac ționat. Tija este ținută
în jos de un arc lamelar cu clic și trebuie aplicat ă o forță asupra tijei pentru ca
circuitul s ă se închid ă. Acest lucru este f ăcut de o bobin ă electrică care produce un
câmp electromagnetic atunci când trece curent prin ea. În cazul unui comutator
normal închis, curentul trece prin elementul de comutare pân ă când elementul este
acționat, moment în care acesta se deschide și întrerupe trecerea curentului.
118 4.3.3.2 Comutatoare de temperatur ă
Comutatorul de temperatur ă este un instrument care detecteaz ă automat o
modificare de temperatur ă și deschide sau închide un element de comutare
electrică în momentul în care este atins un nivel de temperatur ă prestabilit. În
figura 4.49 se prezint ă un tip obi șnuit de comutator de temperatur ă care are o
precizie de maxim ±1 șF.
Fig. 4.49 Comutator de temperatur ă
Acest comutator de temperatur ă este prev ăzut cu un șurub de reglare la
capătul superior pentru a modifica punctul de ac ționare. Pentru a u șura montarea
pe un sistem hidraulic la care trebuie m ăsurată temperatura, cap ătul inferior al
comutatorului este prev ăzut cu filet. La fel ca la comutatoarele de presiune,
comutatoarele de temperatur ă pot fi cuplate fie normal deschis, fie normal închis.
4.3.4 Amortizoare de șoc
Amortizorul de șoc este un dispozitiv care aduce u șor o sarcin ă în mișcare
la starea de repaus prin utilizarea unui lichid.
Aceste amortizoare de șoc sunt montate cu uleiul integrat. De aceea, ele se
pot monta în orice pozi ție sau unghi. Unit ățile arcului de revenire sunt unit ăți
complet autonome și extrem de compacte. Un acumulator celular încorporat
primește uleiul deplasat de tija pistonului când tija se mi șcă în interior. Întrucât
este tot timpul plin cu ulei, nu exist ă bule de aer care s ă provoace o ac țiune cu
goluri și turbulen țe.
Amortizoarele de șoc sunt dispozitive hidraulice cu multe orificii. Când o
sarcină în mișcare love ște tamponul amortizorului de șoc, el pune tija și pistonul
în mișcare. Pistonul în mi șcare împinge uleiul printr-o serie de g ăuri, din camera
interioar ă cu presiune mare spre camera exterioar ă cu presiune mic ă.
Rezisten ța față de curgerea uleiului cauzat ă de restric ții creeaz ă o presiune,
care acționează împotriva pistonului pentru a se opune sarcinii în mi șcare.
119 Orificiile sunt spa țiate geometric conform unei formule dovedite, ceea ce produce
o presiune constant ă pe partea pistonului opus ă sarcinii. Pistonul închide progresiv
aceste orificii pe m ăsură ce se mi șcă în interior. Ca urmare, suprafa ța totală
descrește continuu în timp ce sarcina se reduce uniform. La sfâr șitul cursei,
sarcina ajunge în repaus, iar presiunea scade la zero. Acest lucru duce la o
încetinire uniform ă și o oprire lent ă fără vibrații. Prin oprirea sarcinii în mi șcare,
amortizorul de șoc transform ă lucrul și energia cinetic ă în căldură, care este
împrăștiată în jur.
Una dintre aplica țiile amortizoarelor de șoc este folosit ă pentru disiparea
energiei macaralelor mobile. În acest caz, amortizoarele de șoc împiedic ă
vibrațiile podului sau a bra țului. Cele mai obi șnuite aplica ții ale amortizoarelor de
șoc sunt sistemele de suspensie ale autovehiculelor.
4.3.5 Debitmetre
Debitmetrele se folosesc la m ăsurarea debitului dintr-un circuit hidraulic.
După cum se arat ă în figura 4.50, acestea se compun în principal dintr-un con de
măsurare și un piston magnetic cu un arc pentru men ținerea pistonului magnetic în
poziția fără debit.
Fig. 4.50 Debitmetru
În mod normal, debitmetrele nu sunt bi-direc ționale. De fapt, ele joac ă
rolul unor supape de re ținere și blocheaz ă curgerea în direc ția invers ă. Inițial,
lichidul care intr ă în dispozitiv curge în jurul conului de m ăsurare, exercitând o
presiune asupra pistonului magnetic și arcului. Odat ă cu creșterea debitului în
sistem, pistonul magnetic începe s ă preseze arcul și prin aceasta indic ă debitul pe
o scară gradată.
4.3.6 Conectoare
Fitingurile cu pierderi de lichid sunt un motiv de îngrijorare în cadrul
circuitelor hidraulice, mai ales în cazul unui num ăr crescut de conexiuni. Un rol
foarte important îl joac ă aici conectoarele. Încorporarea lor într-un circuit Curent de lichid Scală gradată Arc
Piston magnetic Dispozitiv conic de m ăsurare
120 hidraulic ajut ă la o reducere important ă a num ărului de conexiuni externe
necesare. În figura 4.51 se prezint ă un conector simplu care se folose ște în mod
obișnuit în sistemele hidraulice.
Fig. 4.51 Conector
În cazul a șezării modulare a supapelor, conectoarele folosite sunt dotate cu
canalele obi șnuite de presiune și revenire, fiecare sta ție de supap ă fiind
încorporat ă cu canalele de lucru individuale A și B. Conectoarele sunt de obicei
cu specifica ții în func ție de presiunea sistemului, debitul total, num ărul stațiilor de
lucru și dimensiunea sau modelul supapei.
121CAPITOLUL 5
APARATAJUL AUXILIAR AL SISTEMELOR DE
ACȚIONĂRI HIDRAULICE
5.1 Rezervoare
Înmagazinarea mediului hidraulic se realizeaz ă: fără presiune, sub
presiune și sub presiune înalt ă.
Elemente constructive și funcționale.
Un rezervor cu înmagazinare liber ă a fluidului este constituit din
următoarele p ărți (fig. 5.1): a – camera de aspira ție; b – camera de deversare,
despărțită de camera de aspira ție printr-un perete 2; 3 – conducta de deversare;
4 – conducta de aspira ție; 5 – robinet de golire a rezervorului; 6 – filtru ecran;
1 – filtru grosier ecran de umplere.
Prezența celor dou ă camere a și b și a peretelui desp ărțitor 2 determin ă o
decantare a incluziunilor aflate în suspensie în fluidul evacuat prin conducta 3 din
instalație.
Prin introducerea mai multor pere ți despărțitori, ca în figura 5.1, se creeaz ă
condiții mai bune de separare a uleiului de aerul din el precum și de decantare a
impurităților. Aerul eliberat din ulei trebuie s ă fie evacuat printr-un orificiu de
drenaj montat în partea superioar ă; acest orificiu nu trebuie s ă permită intrarea
prafului și a altor impurit ăți din care cauz ă el este de fapt un filtru de aer.
Fig. 5.1 Rezervoare de lichid hidraulic
122Calculul volumului rezervorului
Se poate scrie a șadar echilibrul instantaneu al energiilor din rezervor sub
forma:
( ) ()dtTTKS dTcm cm dtPrr uu 0− + + =Δ (1)
În ecuație s-au notat prin:
PpP0=Δ – pierderea de putere a sistemului [J/s]; under p h−=10
(rh- randamentul rezervorului) și P – puterea pompei;
[]kgmmu r, – masele fluidului și a rezervorului;
ccu, [J/kgșC] – c ăldura specific ă a fluidului și a rezervorului;
K – coeficient de convec ție exprimat în [J/m2 s șC];
S [m2] – suprafa ța radiant ă a rezervorului;
T [oC] – temperatura instantanee a fluidului;
T0[oC] – temperatura mediului ambiant;
t[s] – timpul.
Se observ ă că ecuația diferen țială (1) este de forma:
DC BTdtdTA =++ (2)
care are solu ția general ă T, pentru condi țiile limit ă (t = 0; T = T0)
0TBCeBCTtAB
++ =− (3)
sau scris ă sub altă formă și revenind la nota țiile inițiale:
0 ) 1( T eKSPTt
Cm CmKS
rr uu + −Δ=+−
(4)
Pentru valorile uzuale întâlnite în practic ă și anume:
[ ] []C T V S ChmJ Ko o)25…..20( ; 065,0 😉 (/7,6203 2 1 2≈ = = și C To)60…..55(∈
relația (4) cap ătă o expresie cu care se poate determina în mod practic volumul de
ulei V al rezervorului cu r ăcire liber ă:
123[]3 33
1035mPV−⋅
Δ= (5)
Valoarea ob ținută prin calculul de mai sus poate fi diminuat ă cu
(25…30)% având în vedere faptul c ă un procent similar de c ăldură se
înmagazineaz ă în celelalte elemente ale instala ției și se degaj ă prin convec ție.
Unii autori recomand ă că volumul de ulei al rezervorului se poate calcula,
pentru o bun ă disipare a c ăldurii prin pere ți, cu rela ția:
[]lQ VP)5….3(= (6)
unde QP [l/min] este debitul pompei.
5.2 Acumulatoare
Înmagazinarea sub presiune a mediului hidraulic a ap ărut ca o necesitate în
unele sisteme de ac ționare. În scopul ridic ării randamentului de umplere (volumic)
al pompelor, acestea sunt puse s ă aspire din rezervorul cu fluid sub presiune
menținută la o valoare constant ă de un piston cu arc sau de un piston cu ac ționare
hidraulic ă proprie.
5.2.1 Acumulatoare hidro-pneumatice
Sunt aparate destinate înmagazin ării unei energii hidrostatice – pe o durat ă
de timp mai mic ă sau mai mare – dup ă transformarea acesteia într-o energie
pneumostatic ă. Lichidul sub presiune din instala ția hidraulic ă (de obicei ulei
mineral) comprim ă – în faza pasiv ă, de înc ărcare – gazul din acumulator (de
obicei azot), care, la rândul s ău, se destinde – în faza activ ă, de desc ărcare –
evacuând lichidul înmagazinat între cele dou ă faze. Procesul de acumulare –
descărcare se bazeaz ă pe înalta compresibilitate a mediului gazos.
Acumulatoarele hidro-pneumatice au utiliz ări diverse, care le grupeaz ă în:
• Generatoare de energie hidrostatic ă – destinate acumu ării într-
un timp relativ lung a unei energii relativ mici, în scopul restituirii într-un timp
scurt a unei energii relativ mari, pentru:
o generarea de debite momentan mari (evitând instalarea unor
pompe supradimensionate);
o menținerea în func țiune a instala ției pe o perioad ă de
securitate, dup ă defectarea sursei principale (pompa);
o asigurarea par țială sau integral ă a energiei de demarare (la
124vehicule mari, de ex.), men ținerea unei presiuni constante la
staționarea motorului alimentat, dup ă eliberarea pompei;
• Amortizare de pulsa ții ale debitului pompelor – pentru
uniformizarea acestuia;
• Amortizare de șocuri hidraulice sau mecanice – prin absorbirea
energiilor în exces.
5.2.1.1 Descrierea solu țiilor constructive
Criteriul principal de clasificare este cel care le diferen țiază în
acumulatoare cu și fără separarea mediului lichid de mediul gazos.
Acumulatoarele cu contact direct lichid-gaz au avantajul de a lucra
practic f ără inerție și fără uzură. Ele se folosesc totu și rar, din cauza pierderii
sistematice de gaz, antrenat de circula ția lichidului. Limitarea acestui inconvenient
costisitor prin folosirea aerului ca mediu elastic este posibil ă numai la presiuni
scăzute, dincolo de care cre șterea temperaturii aerului provoac ă pericol de
explozie prin efectul Diesel.
Acumulatoare hidro-pneumatice cu element de separare sunt de dou ă
tipuri principale:
• Cu piston
• Cu camer ă de cauciuc
Acumulatoarele cu piston (fig. 5.2.a) sunt robuste, pot func ționa cu
presiuni înalte ( 320 bar și uneori mai mult) dar au iner ții, frecări și uzuri mai mari
decât cele cu camer ă de cauciuc. Pistonul 1, din metal u șor, având garnitura 2
strânsă progresiv, prin intermediul arcului 3, pe măsura cre șterii presiunii
(a micșorării volumului de gaz) – separ ă camera A de lichid, de camera B umplută
cu gaz (prin intermediul supapei 4, de la priza de gaz 5, după montarea acesteia în
locul pieselor de închidere 6).
Acumulatoarele cu membrane (fig. 5.2.b) separ ă camera A de lichid de
camera B de gaz prin membrana 1 executat ă dintr-un cauciuc sintetic special
fixată în butelia 2, realizat ă prin sudarea a dou ă calote. Scaunul 3 evită uzarea
membranei prin p ătrunderea în orificiul de lichid. Umplerea cu gaz se face prin
orificiul superior, dup ă scoaterea piesei 4. Aceste acumulatoare se fabric ă de
obicei pentru capacit ăți mici (pân ă la 2 l) și presiuni pân ă la 210 bar . Au o
funcționare practic lipsit ă de inerție.
Acumulatoarele cu balon (fig. 5.2.c) utilizeaz ă o camer ă de cauciuc 1 în
locul membranei din cazul precedent. Pentru a evita distorsionarea camerei, care
conduce la uzuri mai rapide se utilizeaz ă, în ultima vreme, camere cu trese
metalice care împiedic ă deformarea pe în ălțime a cauciucului. Se fabric ă pentru
capacități de pân ă la 50 l și presiuni pân ă la 320 bar . Au, de asemenea, o
funcționare lipsit ă de inerție.
125
a) b) c)
Fig. 5.2
Gazul utilizat este de obicei azotul care evit ă apariția efectului Diesel și a
coroziunii pe suprafe țele fin prelucrate. Folosirea aerului trebuie f ăcută cu
prudență, iar cea a oxigenului este categoric interzis ă.
5.2.1.2 Descrierea solu țiilor de instalare hidraulic ă
Acumulatorul – generator de debite momentan mari, pozi ția 1 din fig.
5.3.a) este încârcat, la fazele pasive, de pompa 2, prin intermediul aparatelor 3, 4
și 5, după care, la fazele active, el se descarc ă prin aparatele 5, 6 pentru a trimite
debite sporite în cilindrul de ac ționare 7.
Acumulatorul – economizor de energie poziția 1 din fig. 5.3.b) men ține
o presiune aproximativ constant ă în cilindrul 2, deschizând totodat ă supapa de
presiune 3 care descarc ă liber, la rezervor, debitul pompei 4; de îndat ă ce
presiunea din acumulator scade sub valoarea corespunz ătoare arcului supapei 3,
aceasta se închide, iar pompa 4 se recupleaz ă la acumulatorul 1 pe care-l încarc ă,
după care pompa este din nou deconectat ă automat.
Acumulatorul – furnizor al energiei de demarare poziția 1 din fig.
5.3.c), poate fi încârcat de pompa manual ă 2 sau de electropompa 3 după care
acționează hidromotorul 4 de acționare a demarorului 5 la simpla comutare a
distribuitorului 6.
Acumulatorul – amortizor al pulsa țiilor debitului pompei, pozi ția 1 din
fig.5.3.d), se conecteaz ă în imediata vecin ătate a acestuia; droselul 2 transform ă
pulsațiile de debit în pulsa ții de presiune care activeaz ă acumulatorul.
Acumulatorul – amortizor al șocurilor hidraulice de pe o conduct ă A –
B se conecteaz ă ca-n exemplul din fig. 5.3.e), iar acumulatorul – avertizor al
șocurilor mecanice, ce se transform ă în șocuri hidraulice pe conducta A` – B` , se
monteaz ă ca în exemplul din fig. 5.3.f).
126
a) b) c)
d) e) f)
Fig. 5.3
5.3 Filtre
Filtrele sunt elemente ale ac ționărilor hidraulice care asigur ă puritatea
mediului hidraulic contribuind la men ținerea fiabilit ății instala ției. Condi țiile pe
care trebuie s ă le îndeplineasc ă filtrele sunt:
– capacitate bun ă de filtrare
– posibilitatea de cur ățire periodic ă
– capacitatea de func ționare timp îndelungat
Filtrele se construiesc într-o mare varietate de forme. Cele mai des
întâlnite în ac ționările hidraulice sunt filtrele:
– cu site metalice . De obicei, în structura filtrelor sunt prev ăzute dou ă sau
mai multe site metalice concentrice, care au dimensiunile ochiurilor dispuse
crescător în sensul de înaintare a curentului. Utilizarea sitelor metalice multiple
asigură un nivel ridicat fine ței filtrării. Filtrele de acest tip sunt prev ăzute cu
supape de scurtcircuitare montate în paralel cu elementul de filtrare și care au
127rolul de a șunta cartu șul filtrant atunci când acesta se colmateaz ă. Au fine țe de
până 0,04 mm.
– din elemente textile . Sunt asem ănătoare celor cu sit ă metalică numai c ă
nu au prev ăzute supape de presiune. În locul sitei metalice folosesc pâsl ă și uneori
mătase. Asigur ă o finețe a filtrării de pân ă la 2 mm.
– de hârtie (carton) . Sunt destinate filtr ării fine, posedând o suprafa ță
mare și o grosime mic ă a elementului filtrant. Prin folosirea mai multor straturi de
hârtie se pot ob ține filtrări foarte bune.
– magnetice . Aceste filtre constau dintr-un magnet permanent, c ămașa
magnetic ă și inelele colectoare fixate în pachet cu un anumit joc între ele, impus
prin intermediul unor distan țiere de alam ă.
Deși mai rar întâlnite, mai pot exista și:
– filtre din pulberi metalice și ceramice;
– filtre electrostratice;
– filtre centrifugale.
Contaminan ții cei mai întâlni ți, sintetiza ți în tabelul urm ător, sunt fie
agenți mecanici, proveni ți din mediul ambiant sau din interiorul componentelor
sistemului, fie agen ți chimici, proveni ți din degradarea uleiului prin reac ții
chimice cauzate de ap ă, aer, căldură sau presiune și care produc acizi și mâl.
Degradarea uleiului limiteaz ă și durata de via ță. În cursul exploat ării instala țiilor,
ponderea particulelor fine de contaminan ți dintr-un e șantion de ulei cre ște
continuu, datorit ă procesului de filtrare.
Pentru a avea o imagine sugestiv ă a mărimii particulelor care impurific ă
lichidul și pe care dispozitivele de filtrare au sarcina de a le re ține, iată
dimensiunile unor micro-corpuri obi șnuite: bacterii – 2 µm ; globule ro șii – 8 µm ;
globule albe – 25 µm; fum – 50 µm ; polen – 60 µm ; ceață industrial ă – 90 µm ;
sare de buc ătărie – 100 µm . Sub mărimea de 40 µm , particulele sunt invizibile cu
ochiul liber.
Contaminantul Caracterul Sursa contaminantului
Derivate acide Coroziv Descompunerea uleiului sau contaminarea cu ap ă a
fluidelor cu fosfa ți.
Mâl Obturant Descompunerea uleiului.
Apa Emulsie Existent în fluidul nou sau introdus prin defectarea
sistemului.
Aer Solubil Efectul lui poate fi st ăpânit prin aditivi anti-
spumanți.
Insolubil Exces de aer prin purjare improprie sau absorb ție de
aer.
Alte uleiuri Miscibile Utilizare de lichide necorespunz ătoare pentru
completarea volumului din rezervor.
Grăsimi Miscibile sau
nemiscibile De la punctele de lubrifiere.
128Tunder Insolubil, gripant De la țevi necur ățate bine înainte de montare.
Particule
metalice Însolubile, gripante Datorită prelucrării metalice sau oxid ării.
Particule de
vopsea Insolubile, gripante Vopseaua din rezervor veche sau incompatibil ă cu
uleiul.
Particule
abrazive Abrazive, gripante Praf din aer (rezervoarele în general nu sunt
capsulate).
Particule de
elastomeri Gripante Garnituri ciupite sau distruse.
Nisip Abraziv, gripant Nisip de turnare sau de la umplerea conductelor la
îndoire.
Particule
adezive Gripant Adezive folosite în îmbin ări.
Țesături Gripant Materiale de între ținere gre șit utilizate.
5.3.1 Descrierea solu țiilor constructive
Principalul criteriu de clasificare al filtrelor îl constituie caracterul ac țiunii
care determin ă reținerea corpurilor impurificate.
a) Filtre cu acțiune mecanic ă
• Cu sită – finețe uzuală 60 … 200 µm , folosite îndeosebi ca
sorburi montate pe aspira ția pompelor;
• Cu spalt inter-lamelar – fine țe 16 … 250 µm , folosite (din ce în
ce mai pu țin) pentru filtrarea circuitelor de înalt ă presiune;
• Cu hârtie impregnat ă (fig. 5.4 a) – fine țe 10 …25 µm , folosite
îndeosebi ca filtre montate pe circuitul general de evacuare a
uleiului din instala ție în rezervor. Pentru m ărirea suprafe ței de
filtrare și a rezisten ței mecanice, cartu șul filtrant 1 se execut ă
de obicei din hârtie gofrat ă;
• Cu metal sinterizat (fig. 5.4 b) – fine țe 2 …10 µm , folosite ca
filtre de evacuare dar, mai ales de presiune; cartu șul filtrant 1
se execut ă sub form ă de discuri suprapuse, expunând astfel o
mare suprafa ță de filtrare.
• Cu împletitur ă din materiale sintetice, cu fibre de sticl ă ș.a.
b) Filtre cu acțiune magnetic ă (fig. 5.4 c) – pentru re ținerea particulelor
metalice de orice m ărime; cartu șul filtrant este de fapt un magnet
permanent 1, precedat de o coaj ă 2 de oțel, în spalturile c ăreia sunt
reținute particulele atrase de magnet. Se monteaz ă de obicei pe
circuitul de evacuare.
c) Filtre cu ac țiune electrostatic ă (fig. 5.4 d) – pentru re ținerea
particulelor de orice m ărime, electrizate în zona 1 de intrare în filtru și
reținute dup ă aceea pe pl ăcile ceramice 4 la trecerea lichidului prin
129câmpul electrostatic format de electrozii 2 și 3. Se utilizeaz ă montat pe
circuitul de evacuare.
d) Filtre cu acțiune centrifugal ă (fig. 5.4 e) – separarea compu șilor grei
din masa lichidului se datoreaz ă forței centrifuge provocate de rotirea
cartușului filtrant.
e) Filtre cu ac țiune mixtă – de exemplu sit ă + hârtie sau hârtie +
magnet.
a) b) c)
d) e)
Fig. 5.4
5.3.2 Descrierea solu țiilor de instalare hidraulic ă
În practic ă, se pot întâlni urm ătoarele variante de instalare a filtrelor pe
instalațiile hidraulice:
• Pe conducta de asipra ție în pomp ă (fig. 5.5 a) – filtre-sorb (de
obicei site), de fine țe 100 … 200 µm , pentru protejarea pompei, cu
Δp cât mai sc ăzut pentru a evita cavitarea pompei
• Pe conducta de presiune dintre pomp ă-motor (fig. 5.5 b) – filtre de
presiune (de obicei site sau filtre cu lamele și, mai ales, din metal
sinterizat), cu fine țe de 2 … 10 µm , pentru protejarea aparatelor
hidraulice de precizie (regulatoare de vitez ă, servo-valvule); sunt
scumpe și au gabarit relativ mare
130• Pe conducta de evacuare din motor (fig. 5.5 c) – filtre de retur (de
obicei, site cu filtre din hârtie) cu fine țe de 10 … 40 µm – soluția de
filtrare cea mai utilizat ă
• Pe conducta de evacuare din supapa de siguran ță (fig. 5.5 d) – filtre
de retur care purific ă un debit par țial de lichid, cel trecut prin
supapă.
• Pe un circuit special de filtrare (fig. 5.5 e) – filtre de retur montate
în serie cu o pomp ă ce recircul ă permanent lichidul din rezervor, în
scopul purific ării lui
• Filtre cu supape de ocolire (fig. 5.5 f) – colmatarea filtrului 1,
mărirea căderii de presiune care ar putea deteriora filtrul este
impiedicat ă prin deschiderea, la un moment dat, a supapei de
ocolire 2. Deoarece din acest moment filtrul este scos din
funcțiune, iar instala ția rămâne în continuare neprotejat ă,
dispozitivul 3 de indicare a colmat ării avertizeaz ă (de obicei, optic)
pe operator c ă trebuie s ă intervin ă pentru cur ățirea sau schimbarea
elementului filtrant.
a) b) c)
d) e) f)
Fig. 5.5
131CAPITOLUL 6
APLICAȚII ALE SISTEMELOR HIDRAULICE
6.1 Introducere
În principiu, sunt trei metode de transmitere a puterii:
– electric;
– mecanic;
– hidraulic.
Pentru a ob ține un sistem eficient, majoritatea aplica țiilor folosesc o
combina ție între cele trei metode. Pentru a determina care dintre aceste trei
metode se aplic ă mai bine la o anumit ă instalație, este important s ă se știe care
sunt caracteristicile predominante ale fiec ărei metode. De exemplu, sistemele
hidraulice pot transmite puterea mai economic decât cele mecanice și la o distan ță
mai mare. De asemenea, sistemele hidraulice nu sunt stânjenite de geometria
componentelor din sistem.
În zilele noastre, pentru a cre ște productivitatea, industria devine din ce în
ce mai dependent ă de automatizare.Puterea hidraulic ă este considerat ă „mușchiul”
automatiz ării și de aceea este folosit ă pe scară largă în diverse aplica ții. În cele ce
urmează, se vor trata avantajele relative ale sistemelor hidraulice și diferitele lor
aplicații.
6.2 Avantajele sistemelor hidraulice
Un sistem hidraulic are patru mari avantaje care îl fac s ă fie foarte eficient
în transmiterea puterii.
• Simplitatea și acuratețea controlului: prin simpla utilizare a pârghiilor
și a butoanelor de ac ționare, operatorul sistemului hidraulic îl poate u șor porni,
opri, accelera sau decelera.
• Mărirea forței: un sistem hidraulic (f ără a folosi echipamente greoaie,
scripeți sau pârghii) poate cre ște forțele simplu și eficient de la 1 N pân ă la câteva
mii de kN.
• Forță și cuplu constante: indiferent de schimb ările de vitez ă, doar
sistemele hidraulice sunt capabile s ă furnizeze o for ță și un cuplu constant.
• Simplu, sigur și economic: în general, sistemele hidraulice au pu ține
elemente de mi șcare, față de sistemele electrice sau mecanice. De aceea, ele sunt
simple și ușor de între ținut.
Cu toate aceste propriet ăți avantajoase, sistemele hidraulice au și anumite
dezavantaje, cum ar fi:
132
• Folosirea uleiurilor hidraulice, care duce la o murd ărire excesiv ă. De
asemenea, sunt foarte dificil de eliminat toate pierderile dintr-un sistem.
• Conductele hidraulice pot exploda, ducând la victime umane.
• Majoritatea lichidelor hidraulice au tendin ța de a se aprinde în cazul
scurgerilor, în special în zonele fierbin ți.
Este de asemenea, important ca fiecare aplica ție să fie studiat ă în amănunt,
înainte de a se alege un sistem hidraulic pentru ea. În continuare, se va discuta
despre principalele componente ale sistemelor hidraulice și despre cele mai
importante și comune aplica ții ale acestora.
6.3 Componentele sistemelor hidraulice
Teoretic, toate circuitele hidraulice sunt acelea și, indiferent de aplica ție.
Vom recapitula pe scurt componentele de baz ă ale sistemelor hidraulice. Acestea
sunt:
• Un rezervor pentru lichid (în general ulei hidraulic)
• O pompă pentru a refula lichidul în sistem
• Un motor electric sau o alt ă sursă de alimentare pentru pomp ă
• Aparate care controleaz ă direcția, presiunea și debitul lichidului;
• Un motor hidraulic care converte ște energia lichidului în energie
mecanică. Acesta poate fi un cilindru hidraulic pentru a furniza o mi șcare liniar ă
sau un motor rotativ sau oscilant pentru o mi șcare circular ă
• Conducte pentru transportul lichidului
Fig. 6.1 Sistem hidraulic de baz ă cu motor hidraulic liniar
Sistemul de ac ționare hidraulic ă din fig. 6.1 cuprinde:
A – rezervor; E – supap ă de control a direc ției;
B – motor electric; F – supap ă de control a curgerii;
C – pomp ă; G – supap ă de reținere în unghi drept;
D – supap ă de presiune maxim ă; H – cilindru hidraulic.
133
6.4 Aplicații ale sistemelor hidraulice
Folosirea pe scar ă largă a energiei hidraulice în aplica țiile de zi cu zi este o
mărturie a eficien ței acesteia. În continuare, se vor trata câteva aplica ții comune,
dar importante.
6.4.1 Telecabina de mare în ălțime acționată hidraulic
Majoritatea acestor telecabine au nevoie de cablu de trac țiune pentru a
urca și coborî pantele abrupte. O telecabin ă controlat ă și alimentat ă hidraulic de
22 de persoane, cu o mas ă de 5000 kg este reprezentat ă în fig. 6.2.
Telecabina este autopropulsat ă și se deplaseaz ă pe un cablu sta ționar.
Datorită faptului c ă se mișcă independent, operatorul poate u șor opri, porni sau
întoarce din drum o telecabin ă fără a le afecta pe celelalte.
Integrată în construc ția telecabinei este o pomp ă (acționată de un motor
clasic pe benzin ă, în 8 cilindri) care furnizeaz ă un lichid sub presiune la patru
motoare hidraulice. Fiecare din cele patru motoare ac ționează două roți motoare
cu transmitere prin fric țiune. Opt asemenea ro ți motoare, aflate deasupra cablului,
susțin și propulseaz ă telecabina. La pante abrupte se cere un cuplu mare de
tracțiune la urcare și un cuplu de frânare mare la coborâre. O compensare dubl ă a
celor patru motoare hidraulice este reparti ția eficient ă a puterii disponibile pentru
a satisface aceste cereri de cuplu.
Fig. 6.2 Telecabin ă
134
6.4.2 Servofrâna Bendix
Acest sistem a fost proiectat de Bendix Corporation ca o solu ție la tipicele
compartimente aglomerate ale motorului de la autovehicule. În fig. 6.3 este
prezentat ă o schem ă a acestui sistem.
Fig. 6.3 Servofrân ă Bendix
Sistemul de baz ă constă dintr-o valv ă centrală de declan șare și un cilindru
hidraulic, montate într-un singur ansamblu. Pompa servodirec ției furnizeaz ă
energia de operare. Sistemul de servofrân ă ajută la funcționarea u șoară și lină a
cilindrului principal al sistemului de frânare. De obicei, montat în compartimentul
de protec ție a motorului, este destinat s ă asigure anumite caracteristici de frânare,
indiferent de for ța cu care se ap ăsă pe pedal ă sau de cursa acesteia.
6.4.3 Servodirec ția
Servodirec ția este o alt ă aplicație auto dezvoltat ă de Bendix Corporation.
Este folosit ă în combina ție cu un mecanism de direc ție conven țional. Cilindrul
hidraulic este amplasat, oriunde poate fi conectat, în a șa fel încât s ă acționeze
direct asupra transversalei de direc ție sau asupra unui element echivalent din
sistem (fig. 6.4). Aceast ă putere hidraulic ă este aplicat ă în cel mai simplu și mai
direct mod, în linie dreapt ă, asupra leg ăturilor sistemului de direc ție existent.
135
Fig. 6.4 Leg ăturile servodirec ției Bendix
Valva de control a instala ției este amplasat ă la una din cele dou ă articulații
sferice, de obicei la levierul de direc ție. O mic ă mișcare a valvelor deschide sau
închide orificiile hidraulice, operând cilindrul cu ac țiune dubl ă. Instalarea
cilindrului și a valvei de control se poate realiza f ără a modifica geometria
legăturilor sistemului de direc ție existent.
Deoarece sistemul de direc ție existent este independent, el poate opera
doar pe for ță fizică, atunci când motorul nu este pornit sau când nu este presiune
hidraulic ă.
6.4.4 Folosirea în opera ții de sudare
Un sistem hidraulic poate fi folosit pentru a fixa dou ă părți pentru a fi
sudate (fig. 6.5). Este un exemplu tipic despre cum un sistem hidraulic poate fi
folosit în opera ții de produc ție, pentru a reduce costul și a crește productivitatea.
Aplicația cere un sistem secven țional pentru o fixare rapid ă și sigură.
Acest lucru se realizeaz ă prin amplasarea unui restrictor (valv ă secvențională) în
conducta care duce la al doilea cilindru. Primul cilindru hidraulic se extinde pân ă
la capătul cursei lui. Atunci, presiunea lichidului cre ște, trece peste pragul reglat al
restrictorului și cilindrul al doilea se extinde pentru a completa ciclul. Aceast ă
aplicație a fost conceput ă pentru a cre ște productivitatea.
136
Fig. 6.5
6.4.5 Sisteme hidraulice folosite în opera ții de întreținere a podurilor
De mult timp, sistemele hidraulice au fost folosite pentru a îndep ărta
sarcina de pe elementele structurale ale podurilor pentru a efectua repara ții eficace
sau pentru a înlocui lonjeroanele. Pentru a elibera sarcina din lonjeroanele ce
trebuiau înlocuite se foloseau câte patru-cinci pompe masive, sisteme complicate
de ridicare hidraulic ă. Costurile erau ridicate și nu existau metode sigure de
măsurare a presiunii.
În zilele noaste, au fost proiectate sisteme hidraulice cu capacitatea de a
determina locul de amplasare a cricurilor hidraulice, cu o putere de ridicare de
câteva sute de tone. Se poate folosi o singur ă pompă portabil ă care ac ționează
toate cricurile prin utilizarea unui distribuitor special, simplificând opera ția și
ușurând înlocuirea sarcinii din elementele ce trebuiesc înlocuite.
Cilindru 1
Cilindru 2 Comutator
de presiune
Distribuitor cu 4 c ăi
Manometru
Pompa Valvulă de secven țiere
Valvulă de
137CAPITOLUL 7
ANALIZA EFICIEN ȚEI SISTEMELOR DE AC ȚIONĂRI
HIDRAULICE
7.1 Avantajele și dezavantajele sistemelor de ac ționări hidraulice,
comparativ cu alte sisteme de ac ționări
Transmisiile hidraulice și pneumatice au câteva caracteristici specifice,
care le diferen țiază de alte tipuri de transmisii, explicând atât larga lor raspândire,
cât și restricțiile de utilizare.
Avantaje
Posibilitatea amplas ării motoarelor hidraulice volumice într-o pozi ție
oarecare fa ță de mașinile de for ță constituie un avantaj major al transmisiilor
hidraulice fa ță de cele mecanice, simplificând considerabil proiectarea ma șinilor
de lucru. Elementele de comand ă ale acestor transmisii solicit ă operatorilor, for țe
sau momente reduse și pot fi, de asemenea, amplasate în locuri convenabile,
conferind ma șinilor de lucru calit ăți ergonomice deosebite.
Cuplul realizat de motoarele electrice rotative este propor țional cu
intensitatea curentului absorbit, fiind limitat de înc ălzirea izola ției și saturația
circuitului magnetic. Cuplul dezvoltat de motoarele hidraulice volumice rotative
este propor țional cu diferen ța de presiune dintre orificiile energetice și este limitat
numai de eforturile admisibile ale materialelor utilizate. C ăldura generat ă de
pierderile interne, care limiteaz ă performan țele oricărei mașini, este preluat ă de
lichidul vehiculat și cedată mediului ambiant printr-un schimb ător de c ăldură
amplasat convenabil, astfel c ă aceste ma șini au în mod obi șnuit puteri specifice
mai mari de 1 kW/kg . În acela și timp, lichidele utilizate îndeplinesc și rolul de
lubrifiant, asigurând ma șinilor hidraulice volumice și transmisiilor realizate cu
acestea, o func ționare îndelungat ă.
Motoarele hidraulice volumice rotative pot func ționa într-o gam ă largă de
turații, valoarea tura ției minime stabile depinzând de tipul mecanismului utilizat,
de tipul sistemului de distribu ție și de precizia execu ției. Datorit ă valorii ridicate a
randamentului volumic, caracteristica de tura ție are o pant ă redusă, care confer ă
motoarelor hidraulice volumice rotative o mare rigiditate (sc ăderea vitezei la
creșterea momentului rezistent este mic ă). În sistemele de pozi ționare, aceast ă
calitate asigur ă o precizie deosebit ă și un grad sporit de invarian ță a
performan țelor staționare în raport cu varia ția mărimilor perturbatoare (momentul
rezistent etc.).
Motoarele electrice realizeaz ă o legătură proporțională între tensiune și
turație, iar raportul dintre momentul activ și cel de iner ție are valori reduse.
Motoarele hidraulice volumice rotative ofer ă o legătura liniar ă între debit și viteza
138unghiular ă cu o frecven ță naturală mare, care le permite s ă efectueze porniri,
opriri și inversări de sens rapide, datorit ă valorii mari a raportului dintre momentul
activ și cel de iner ție. În ansamblu, transmisiile hidraulice asigur ă o amplificare
mare în putere și un răspuns bun în frecven ță, corespunz ător aplica țiilor uzuale.
Motoarele hidraulice volumice liniare permit ob ținerea unor for țe
considerabile cu un gabarit redus. Raportul dintre for țele active și forțele de iner ție
ale părților mobile are valori ridicate, asigurând o vitez ă de răspuns mare,
obligatorie în sistemele de pozi ționare rapid ă; randamentul volumic apropiat de
unitate le asigur ă o mare rigiditate și o viteză minimă stabilă foarte redus ă.
Reglarea parametrilor func ționali ai motoarelor hidraulice volumice se
face relativ simplu, utilizând pompe și elemente de circuit reglabile. Prin
intermediul convertoarelor electrohidraulice, transmisiile hidraulice pot fi conduse
cu automate programabile sau calculatoare de proces. Acest avantaj major este
valorificat în prezent pe scar ă largă în domeniul ma șinilor-unelte, al robo ților
industriali, în tehnica naval ă și aerospa țială etc. Elaborarea semnalelor de
comandă se face optim pe cale electronic ă, iar executarea comenzilor pe cale
hidraulic ă.
Motoarele hidraulice volumice rotative le concureaz ă pe cele electrice
îndeosebi în cazul ma șinilor de lucru mobile, unde gabaritul și greutatea
componentelor trebuie s ă fie minime. Motoarele hidraulice volumice liniare sunt
de neînlocuit în toate cazurile care implic ă forțe importante.
Stocarea energiei hidraulice se realizeaz ă simplu, cu ajutorul
acumulatoarelor de lichid sub presiune.
Viteza și forța sau cuplul motoarelor pneumatice volumice pot fi reglate
simplu și în limite largi. Realizarea unor cicluri func ționale automate este posibil ă
cu ajutorul elementelor logice pneumatice sau a convertoarelor electropneumatice
discrete sau continue.
Fiind nepoluante, motoarele pneumatice volumice sunt larg utilizate în
instalațiile nepoluante sau antiexplozive specifice industriei alimentare, chimice,
miniere, petroliere etc.
Utilizarea pe scar ă largă a transmisiilor hidraulice și pneumatice creeaz ă
posibilitatea tipiz ării, normaliz ării și unificării elementelor acestora. Fabrica ția de
serie mare în întreprinderi specializate reduce costul asigurând în acela și timp o
calitate ridicat ă.
Dezavantaje
Deși transmisiile hidraulice ofer ă numeroase avantaje, câteva dezavantaje
tind să limiteze utilizarea lor.
Transmisiile hidraulice sunt scumpe deoarece includ, în afara pompelor și
motoarelor volumice, elemente de comand ă, reglare și protecție, elemente de
stocare, filtrare și transport al lichidului. Majoritatea acestor componente solicit ă o
precizie de execu ție ridicat ă, specific ă mecanicii fine, materiale și tehnologii
139neconven ționale necesare asigur ării etanșeității, preciziei, randamentului și
siguranței funcționale impuse.
Pierderile de putere care apar datorit ă transform ărilor energetice din
mașinile hidraulice volumice și din elementele de reglare și protecție, precum și
datorită curgerii lichidului între componentele transmisiilor, afecteaz ă
randamentul global al instala țiilor deservite.
Transmisiile hidraulice sunt poluante deoarece prezint ă scurgeri, existând
întotdeauna pericolul pierderii complete a lichidului datorit ă neetanșeității unui
element. Cea ța de lichid care se formeaz ă în cazul curgerii sub presiune mare prin
fante și fisuri este foarte inflamabil ă datorită componentelor volatile prezente în
hidrocarburile care constituie baza majori ății lichidelor utilizate în aceste sisteme.
Pericolul autoaprinderii lichidului sau pierderii calit ăților sale lubrifiante
limitează superior temperatura de func ționare a transmisiilor hidraulice. Acest
dezavantaj poate fi evitat prin utilizarea lichidelor de înalt ă temperatur ă sau a
celor ignifuge, concepute relativ recent.
Contaminarea lichidelor constituie principala cauz ă a ieșirii din
funcționare a transmisiilor hidraulice. Dac ă contaminantul este abraziv,
performan țele sistemului se reduc continuu. Înfundarea orificiilor de comand ă ale
elementelor de reglare furnizeaz ă semnale de comand ă false care pot provoca
accidente grave. P ătrunderea aerului în lichidul sub presiune genereaz ă oscilații
care limiteaz ă sever performan țele dinamice ale sistemelor hidraulice.
Întreținerea, depanarea și repararea transmisiilor hidraulice solicit ă
personal cu o calificare superioar ă celei necesare altor tipuri de transmisii.
Complexitatea metodelor de analiz ă a transmisiilor hidraulice nu permite
elaborarea unei metodologii de proiectare accesibil ă fară o pregătire superioar ă,
limitând astfel complexitatea acestor sisteme.
Transmisiile pneumatice au ca principal dezavantaj randamentul foarte
scăzut. Nivelul redus al presiunii de lucru limiteaz ă forțele, momentele și puterile
transmise. Compresibilitatea gazelor nu permite reglarea precis ă cu mijloace
simple ale parametrilor func ționali, îndeosebi în cazul sarcinilor variabile. Aerul
(gazul) nu poate fi complet purificat, contaminan ții provocând uzura și coroziunea
continuă a elementelor transmisiei. Apa, prezent ă întotdeauna în aer, pune în mare
pericol func ționarea sistemelor pneumatice prin înghe țare.
Transmisiile pneumatice le concureaz ă pe cele electrice la puteri mici,
îndeosebi în cazurile cînd sunt necesare deplas ări liniare realizate simplu, cu
ajutorul cilindrilor pneumatici.
Alegerea tipului optim de transmisie pentru condi ții concrete date
reprezint ă, în general, o problem ă de natur ă tehnico-economic ă, a cărei
soluționare corect ă presupune cunoa șterea detaliat ă a tuturor solu țiilor posibile.
1407.2 Avantajele și dezavantajele ac ționărilor hidraulice utilizate la
instalațiile navale de guvernare, ridicare sau stabilizare
Transmisiile hidrostatice, comparativ cu alte transmisii – mecanice,
electrice și hidromecanice – prezint ă următoarele avantaje:
• Variația continu ă a raportului de transmitere între motorul de
antrenare (electric, termic etc.) și organul ac ționat;
• Variația fără trepte a momentului face posibil ă pornirea la sarcin ă
maximă, fără decuplarea organului de execu ție;
• Transmiterea de for țe mari la gabarite relativ mici ale transmisiei;
• Modificarea tura ției de antrenare, f ără întreruperea for ței de
tracțiune (elimin ă ambreiajele și cutiile de vitez ă);
• Posibilitatea amplas ării motoarelor hidraulice la orice distan ță față
de pompa hidraulic ă;
• Ușurința inversării raportului de transmitere și realizarea aceleia și
viteze în ambele sensuri;
• Reducerea efectului iner ției maselor;
• Obținerea tura țiilor oricât de mici la sarcini mari, pân ă la starea de
repaus, f ără frânare mecanic ă;
• Utilizarea motoarelor de antrenare în zonele sale economice;
• Posibilitatea de automatizare, disipare u șoară a căldurii, protejarea
la suprasarcini, supravegherea u șoară, comand ă simplă și centralizat ă într-un
singur loc, ales dup ă dorință.
7.3 Măsuri constructive ce se pot lua pentru îmbun ătățirea eficienței
echipamentelor hidraulice
Analiza eficien ței curgerii fluidului de lucru prin elementele
echipamentului hidraulic
În structura tuturor componentelor sistemelor hidraulice se întâlnesc, în
mod invariabil, unele elemente comune:
• Orificii fixe sau variabile, singulare sau multiple;
• Fante fixe sau variabile ;
• Contacte hidraulice variabile, singulare sau multiple.
Orificii
Curgerea unui debit Q [cm3/s] printr-un orificiu singular de sec țiune A
[cm2] se datoreaz ă (fig. 7.1) unei tensiuni hidraulice numit ă cădere de presiune Δp
= p i – p e [daN/cm2] și este caracterizat ă, în general, printr-o lege de forma:
141m
e im
e i d p pk p p AcQ ) ( ) (2−= − ⋅=r (1)
în care: cd = 0,7 , ρ = densitatea lichidului, m = 1 pentru curgere laminar ă și
m = 0,5 pentru curgere turbulent ă.
a) b)
c) d)
Fig. 7.1
Pentru determinarea elementelor necunoscute ale curgerii unui lichid
printr-un num ăr n de orificii multiple (fig. 7.1), este necesar ă rezolvarea
sistemului de ecua ții:
1
2 1 11 1 ) (2 m
e i d p p Ac Q − ⋅ =r
2
2 2 22 2 ) (2m
e i d p p Ac Q − ⋅ =r (2)
nm
en in n dn n p p Ac Q1) (2− ⋅ =r
∑=n
Q
10
142
Fig. 7.2
În acest caz pi3 = p i2 = p e1. Cunoscute sunt pi1, pe2 și pe3, iar necunoscute
sunt Q1, Q2, Q3 și pe1.
Fante
Curgerea unui debit Q [cm3/s] printr-o fant ă de un profil oarecare se
datoreaz ă de asemenea, unei c ăderi de presiune Δp = p i – p e [daN/cm2], dar este
caracterizat ă, în general, printr-o lege liniar ă de forma:
) (e ip p Q − =d (3)
unde: reprezint ă un coeficient de pierderi prin neetan șeități.
Contacte hidraulice (spa ții de curgere cuprinse între piesele mobile și
cele fixe ale aparatelor)
Contactul hidraulic singular se caracterizeaz ă printr-o lege de curgere de
forma (1), în care, de data aceasta aria de curgere A este în func ție de deschiderea
x a contactului, iar debitul nu mai este o func ție numai de Δp, ci și de x:
m
dm
e i d p xA c p p xAcQ )()(2) (2)( Δ⋅ ⋅= − ⋅ =r r (4)
Ecuația (4) exprim ă o legătură neliniară între Q, x, și Δp chiar dac ă m ar fi
egal cu 1, datorită produsului dintre variabilele A(x) și Δp. Într-un domeniu îngust
de variație a deschiderii x, relația (4) poate fi adus ă la una din urm ătoarele forme
liniarizate:
pkkx kQ
pQ
Q Δ⋅+Δ⋅=Δ (5)
pEcAx cA Q Δ⋅⋅+Δ⋅⋅=Δ
002
0
143în care:
t conspQxQ
cms cmk
tan3/
=
∂∂=
– gradient de debit
t consQpxp
cmcmNk
tan2/
=
∂∂=
– gradient de presiune
t conspQ
xQ
A Ak
cm cms cmc
tan23
01 1 /
=
∂∂==
⋅ – coeficient de amplificare a debitului
t consQpxpA kA cmcmcm daNE
tan22
0/
=
∂∂=⋅=
× – coeficientul de amplificare a for ței
[]2cmA – suprafa ța pistonului ac ționat
Contactul hidraulic multiplu caracterizeaz ă în fapt distribuitoarele
hidraulice (cu sertar sau clapet ă ajutaj) folosite în sistemele hidraulice de ac ționare
sau reglare automat ă. Spre deosebire de contactul singular, în acest caz intervin,
într-o func ționalitate unic ă, curgeri simultane printr-un ansamblu de contacte,
conectate între ele în serie și/sau în paralel. Pentru determinarea rela ției de interes
Q = f(x, Δp), în care Δp = p i – p m (iar pm este căderea de presiune în motorul
hidraulic ac ționat), trebuie luate în considerare curgerile posibile nu numai prin
contactul (distribuitorului) care face leg ătura dintre pomp ă și intrarea motorului, ci
și prin toate contactele ce se modific ă solidar (cu aceea și variație a deschiderii x)
cu contactul men ționat, aflate în amonte sau în aval de acestea. Situa țiile întâlnite
în practic ă sunt numeroase, ele depinzând de urm ătorii factori principali: tipul
sursei de alimentare (cu presiune constant ă sau cu debit constant), tipul
distribuitorului (cu sertar – cu 1, 2, 4 muchii active – sau cu clapet ă ajutaj), tipul
motorului ac ționat (diferen țial sau nediferen țial), tipul de sertar (cu acoperire
pozitivă, nulă sau negativ ă, simetric ă sau asimetric ă).
Ecuația caracteristic ă neliniarizat ă a distribuitoarelor cu acoperire
negativă, alimentate la presiune constant ă, poate fi exprimat ă în forma general ă:
[ ][ ] )( )(2 1 5 4 5 4 31 5 4 5 4 21 m m m m m m m m m pfx pf pcc pccxcc pcc pcccc Q m m =++− +−− = (6)
în care: xo [cm] – reprezint ă acoperirea negativ ă a sertarului;
D [cm] – reprezint ă diametrul sertarului, la muchia activ ă.
În figura 7.3 sunt sintetizate șase dintre cele mai importante distribu ții cu
sertar utilizate în practica industrial ă:
144
Denumirea Schița Ecuația regimului sta ționar Diagrama
Distribuitor cu 4
căi, cu centru
închis (acoperire
pozitivă)
zQpm
m⋅−=21
Distribuitor cu 3
căi cu centru
închis
m m p y Q 21−⋅=
Distribuitor cu 4
căi; cu centru
deschis
(acoperire
negativă)
21)1(21)1(
mm
m
pypy Q
+−−−=
mm
Curbele depend de
gradul de descoperire
Distribuitor cu 3
căi; cu centru
deschis
mm m
pyp y Q
) 1(1) 1(
−−−+=
Fig. 7.3
Relația (6) exprimat ă pentru cazul sertarului cu patru muchii active
alimentat în presiune constant ă pi (conform datelor din tabelul urm ător) se poate
aduce la forma (7):
Nr. de
muchii active
c1
c2
c3
c4
c5
4 1 1
2 1 1
1 1 1
14521)1(21)1(pxpx Q+±−−=m (7)
în care trebuie s ă se țină seama c ă variabilele sunt exprimate sub form ă
adimensional ă:
im
ppp= ;
im
d pQ
x DcQ ⋅ =
0/21
r p ;
0xxxm=
În cazul sertarului cu patru muchii active, alimentat în debit constant Qi,
ecuația caracteristic ă neliniarizat ă este:
xp xx x xQ2])1 ( [4) 1( ) 1(2 2 22 2
±−−± +±+−=m (8)
în care trebuie s ă se țină seama c ă variabilele sunt exprimate sub form ă
adimensional ă:
im
QQQ= ; 22
0) /2 (
im
dQpx Dc p ⋅ = r p ;
0xxxm=
Ca și în situa ția contactului singular, în practic ă este deseori necesar s ă se
aducă ecuația (6) sau (7) la o form ă liniarizat ă, pentru func ționarea într-un
domeniu îngust de varia ție a deschiderii x. Această necesitate apare în leg ătură cu
modelarea matematic ă a sistemelor hidraulice (mai ales a celor de reglare
automată), în scopul analiz ării lor în regim dinamic. Prin deriv ările parțiale ale
ecuației generalizate (6), în conformitate cu defini țiile date ale coeficien ților de
amplificare co¸ Eo, se ajunge la substituirea ecua ției neliniarizate (6) cu una
liniarizat ă de forma:
m m pEcAx Ac Q Δ +Δ=Δ
002
0 (9)
Valorile coeficien ților de amplificare co și Eo sunt determinate în func ție
de construc ția distribuitorului.
Pentru exemplificare vom considera distribuitorul 4/3 prezentat în figura 7.4.
146
Fig. 7.4
În figura 7.5 sunt prezentate cele 3 poziții de comutare ale distribuitorului.
Poziția 1 Poziția 2 Poziția 3
Fig. 7.5
Ne propunem s ă studiem c ăderea de presiune între dou ă poziții de trecere
distruibuitorului, pentru trei solu ții constructive de distribuitor, dup ă cum
urmează:
• Distribuitor la care sertarul este cu muchie dreapt ă, fig. 7.6 a)
• Distribuitor la care sertarul este cu muchie u șor conică, fig. 7.6 b)
• Distribuitor la care sertarul este cu muchie rotunjit ă, fig. 7.6 c)
a) b) c)
Fig. 7.6
147Consider ăm distribuitorul aflat în pozi ția 3. Fluidul de lucru va curge de la
pompa P spre conducta A (fig. 7.7) cu un debit constant de 4.5 m3/h. Distribuitorul
are dimensiunile sertarului prezentate în figura 7.8, diametrul orificiilor prin care
circulă fluidul fiind de 10 mm .
Fig. 7.7
Fig. 7.8
Cu ajutorul programului COSMOS FloWorks 2005 analizăm curgerea
fluidului prin distribuitorul prezentat anterior. Domeniul de analiz ă cuprinde
volumul intern prin care circul ă fluidul încadrat într-un cub ca în figura 7.9
Condițiile limit ă sunt: la intrare, prin orificiul pompei, este introdus un debit de
fluid reprezentat prin s ăgeți roșii în figura 7.9, iar la ie șire fluidul va întâmpina o
presiune static ă reprezentat ă prin săgeți albastre.
148
Fig. 7.9
A. Pentru modelul din figura 7.6 a) se ob țin următoarele rezultate grafice:
• Curgerea pe o sec țiune din volumul de lichid dispus ă pe planul
frontal:
o Reprezentarea pe contur, fig. 7.10 a)
o Reprezentarea pe contur împreun ă cu vectorii de vitez ă, fig.
7.10 b)
• Reprezentarea liniilor de fluid:
o În plan frontal, fig. 7.10 c)
o Pe partea inferioar ă a sertarului (partea opus ă orificiilor),
fig. 7.10 d)
o Pe partea superioar ă a sertarului, fig. 7.10 e)
o În perspectiv ă, fig. 7.10 f)
• Graficele de varia ție a parametrilor fluidului pe o curb ă din
interiorul distribuitorului, paralel ă cu sertarul:
o Variația vitezei, fig. 7.10 g)
o Variația presiunii, fig. 7.10 h)
149
a)
b)
150
c) d)
e) f)
151
g)
h)
Fig. 7.10
B. Pentru modelul din figura 7.6 b) se ob țin următoarele rezultate grafice:
• Curgerea pe o sec țiune din volumul de lichid dispus ă pe planul
frontal:
o Reprezentarea pe contur, fig. 7.11 a)
o Reprezentarea pe contur împreun ă cu vectorii de vitez ă, fig.
7.11 b)
• Reprezentarea liniilor de fluid:
o În plan frontal, fig. 7.11 c)
152o Pe partea inferioar ă a sertarului (partea opus ă orificiilor),
fig. 7.11 d)
o Pe partea superioar ă a sertarului, fig. 7.11 e)
o În perspectiv ă, fig. 7.11 f)
• Graficele de varia ție a parametrilor fluidului pe o curb ă din
interiorul distribuitorului, paralel ă cu sertarul:
o Variația vitezei, fig. 7.11 g)
o Variația presiunii, fig. 7.11 h)
a)
153
b)
c) d)
154
e) f)
g)
155
h)
Fig. 7.11
C. Pentru modelul din figura 7.6 c) se ob țin următoarele rezultate grafice:
• Curgerea pe o sec țiune din volumul de lichid dispus ă pe planul
frontal:
o Reprezentarea pe contur, fig. 7.12 a)
o Reprezentarea pe contur împreun ă cu vectorii de vitez ă,
fig. 7.12 b)
• Reprezentarea liniilor de fluid:
o În plan frontal, fig. 7.12 c)
o Pe partea inferioar ă a sertarului (partea opus ă orificiilor),
fig. 7.12 d)
o Pe partea superioar ă a sertarului, fig. 7.12 e)
o În perspectiv ă, fig. 7.12 f)
• Graficele de varia ție a parametrilor fluidului pe o curb ă din
interiorul distribuitorului, paralel ă cu sertarul:
o Variația vitezei, fig. 7.12 g)
o Variația presiunii, fig. 7.12 h)
156
a)
b)
157
c) d)
e) f)
158
g)
h)
Fig. 7.12
Se observ ă că în urma celor trei seturi de analize efectuate s-au ob ținut
rezultate diferite. Analiza a avut ca scop determinarea solu ției constructive optime
159din punctul de vedere al curgerii fluidului prin fantele, orificiile și contactele
hidraulice.
Cel mai dezavantajos distribuitor este cel prezentat în cazul B, în care
liniile de fluid se distribuie inegal pe suprafa ța tijei cuprins ă între dou ă pistoane
ale distribuitorului hidraulic. Aceast ă distribu ție neuniform ă determin ă solicitări
diferite asupra sertarului în planuri diferite care vor duce la deteriorarea rapid ă a
mecanismelor de centrare și acționare a distribuitorului, vor crea uzuri inegale ale
suprafețelor sertarului și vor duce la apari ția scurgerilor de fluid.
160CAPITOLUL 8
PROIECTAREA ȘI ANALIZA CIRCUITELOR
HIDRAULICE
8.1 Introducere
În capitolele anterioare, ne-am ocupat de fundamentele de baz ă ale
sistemelor hidraulice, de componentele sistemului hidraulic și aplicațiile lor. S ă
analizăm acum câteva circuit e hidraulice și terminologiile asociate cu acestea.
După cum am v ăzut mai devreme, un circuit hidraulic cuprinde un grup de
componente, cum ar fi pompe, elemente de ac ționare, supape de control și țevi,
aranjate într-un sistem astfel încât acesta s ă poată efectua un lucru mecanic. Când
analizăm și proiect ăm un circuit hidraulic, trebuie s ă luăm în considera ție
următoarele aspecte:
• Siguranța operațiunilor
• Performan ța funcțiilor dorite
• Eficiența operațiunilor
8.2 Circuite hidraulice
În aceast ă secțiune vom arunca o privire asupra modului în care diferitele
tipuri de circuite hidraulice sunt concepute pentru o func ționare eficient ă. Vom
examina urm ătoarele circuite hidraulice:
• controlul ac țiunii unui cilindru hidraulic cu dublu sens;
• circuitul de regenerare;
• circuitul de desc ărcare al pompei;
• aplicația supapei contrabalans;
• circuitul secven țial al cilindrului hidraulic;
• circuitul de siguran ță în caz de avarie;
• controlul vitezei unui motor hidraulic;
• servo sistemul mecano-hidraulic.
8.2.1 Controlul ac țiunii cilindrului hidraulic cu dublu sens
Circuitul unui astfel de sistem este conceput cum se arat ă în figura 8.1.
Când distribuitorul cu patru c ăi este în pozi ția central ă, cilindrul hidraulic este în
repaus și fluidul debitat de pomp ă se întoarce în rezervorul aflat la presiunea
atmosferic ă.
161.
Fig. 8.1 Controlul dublei ac țiuni a cilindrului hidraulic
Atunci când sert ărașul distribuitorului cu patru c ăi are activ ă poziția din
stânga, pistonul se destinde, adic ă se deplaseaz ă spre exteriorul cilindrului (de la
stânga la dreapta), lichidul de lucru de la pomp ă trecând din orificiul P în orificiul
A spre cilindru. Uleiul de pe fa ța cealalt ă a pistonului este împins de acesta și
curge înapoi în rezervor trecând prin orificiile B și T ale distribuitorului. În cazul
în care sert ărașul distribuitorului este din nou în pozi ția central ă (poziția de
așteptare), pistonul hidraulic este din nou blocat. Când sert ărașul distribuitorului
are activ ă poziția din dreapta, pistonul se retrage deplasându-se spre interiorul
cilindrului (de la dreapta la stânga). Fluxul de ulei de la pomp ă circulă din
orificiul P c ătre orificiul B al distribuitorului. Uleiul din partea cealalt ă a
pistonului este împins de acesta și curge spre rezervor prin orificiul A și orificiul
T al distribuitorului. La sfâr șitul cursei, întrucât nu se mai solicit ă ulei, debitul
pompei trece prin supapa de siguran ță, cu excep ția cazului în care distribuitorul
este în pozi ția de așteptare. În orice caz, sistemul este protejat la suprasarcinile
cilindrului hidraulic.
Supapa cu bil ă previne ca sarcina s ă retragă pistonul, în timp ce acesta este
în cursa de destindere, când sert ărașul se găsește în partea sâng ă a distribuitorului.
8.2.2 Circuit cu regenerare
Figura 8.2 prezint ă un circuit cu regenerare utilizat pentru a accelera viteza
de destindere a cilindrului hidraulic.
162În acest sistem, ambele capete ale cilindrului hidraulic sunt conectate în
paralel și unul din orificiile distribuitorului este blocat. Func ționarea cilindrului în
timpul retragerii pistonului, a cursei inverse, este aceea și cu cea a unui cilindru
hidraulic obi șnuit.
Fig. 8.2 Circuitul regenerativ
Dacă este activ ă poziția din dreapta a distribuitorului, fluidul de lucru
curge pe ramura din dreapta distribuitorului și produce retragerea pistonului c ătre
capătul din stânga al cilindrului. În acest mod, lichidul de la pomp ă ocolește
distribuitorul și intră în partea pistonului cu tij ă. Fluidul din capatul cel ălalt, fără
tijă, se întoarce în rezervor prin distribuitor la fel ca la retragerea normal ă a
pistonului cilindrului hidraulic.
Când pozi ția activă a distribuitorului este schimbat ă către partea stâng ă,
pistonul cilindrului hidraulic se destinde.Viteza de destindere este mai mare decât
pentru un cilindru hidraulic obi șnuit cu dublu sens. Acest lucru este posibil pentru
că debitul de pe conducta de întoarcere (Q R) amplific ă (se însumeaz ă cu) debitul
pompei (Q P) pentru a se ob ține debitul total (Q T) care este mai mare decât debitul
pompei ce alimenteaz ă partea pistonului f ără tijă al cilindrului hidraulic.
Ecuația pentru calculul vitezei de destindere se poate ob ține astfel: debitul
care intr ă în capătul fără tijă al cilindrului Q T este egal cu debitul pompei Q P plus
debitul a șa numit regenerator Q R , care provine din cap ătul celălalt al cilindrului,
cel cu tij ă, QT = QP + Q R .
Debitul regenerator este egal cu diferen ța dintre aria sec țiunii pistonului și
aria secțiunii tijei ( AP – AR), înmulțită cu viteza de destindere a pistonului ( VPext).
163QP = A P VPext – (A P – AR)VPext
Rezolvând ecuația, obținem viteza de destindere a pistonului:
VPext = Q P / A R
Viteza de retragere a pistonului (la deplasarea în sens invers) este egal ă cu
debitul pompei împ ărțit la diferen ța dintre aria sec țiunii pistonului și tijei.
VPret = Q P / (A P – AR)
De asemenea, trebuie s ă amintit c ă la circuitul regenerator al cilindrului
hidraulic, înc ărcarea în timpul cursei de destindere este mai mic ă decât cea
obținută pentru un cilindru hidraulic obi șnuit cu dublu sens ( vezi paragraful 8.2.1).
8.2.3 Circuitul pompei cu desc ărcare
Figura 8.3 descrie un circuit folosit pentru o pomp ă cu desc ărcare prin
intermediul unei supape de desc ărcare.
Fig. 8.3 Circuitul pompei cu desc ărcare
În acest circuit, supapa de desc ărcare se deschide atunci când pistonul
ajunge la sfâr șitul cursei de destindere. Acest lucru se datoreaz ă faptului c ă
supapa de sens men ține uleiul la presiune înalt ă în linia pilot a supapei de
descărcare. Când pozi ția distribuitorului este schimbat ă pentru a retrage pistonul
cilindrului hidraulic, mi șcarea acestuia reduce presiunea în linia pilot a supapei de
descărcare. Astfel supapa de desc ărcare se închide pân ă când pistonul este
164complet retras. La sfâr șitul cursei de retragere, presiunea cre ște din nou și astfel se
deschide supapa de deversare. Prin urmare, se observ ă că supapa descarc ă pompa
la sfârșitul cursei de destindere și retragere, precum și în pozi ția central ă a
distribuitorului .
8.2.4 Aplicarea supapei de compensare
Figura 8.4 arat ă utilizarea unei compens ări sau a unei supape de
contrapresiune ca s ă păstreze un cilindru montat pe vertical ă cu pistonul în urcare
în timp ce pompa este în ralan ți.
Supapa de compensare este reglat ă să se deschid ă la o presiune u șor mai
ridicată față de presiunea cerut ă ca să susțină pistonul în sus. Acest lucru permite
pistonului s ă fie forțat în jos, când presiunea este aplicat ă pe partea de sus. Pompa
se descarc ă astfel prin distribuitor.
Fig. 8.4 Aplicarea supapei de compensare
1658.2.5 Secven țierea circuitului unui cilindru hidraulic
Într-unul din capitolele anterioare, am prezentat cum o supap ă secvențială
poate fi folosit ă pentru a crea opera țiuni secven țiale într-un circuit hidraulic.
Circuitul descris în figura 8.5 con ține un sistem hidraulic în care dou ă supape
secvențiale sunt utilizate pentru a controla secven ța de func ționare a doi cilindri
hidraulici cu dubl ă acțiune.
Fig. 8.5 Secven țierea circuitului unui cilindru hidraulic
Când pozi ția activă a distribuitorului este stânga, pistonul cilindrului
hidraulic din stânga se destinde complet și apoi urmeaz ă și cilindrul hidraulic din
dreapta. Când pozi ția activă a distribuitorului este schimbat ă spre dreapta, pistonul
cilindrului din dreapta se retrage deplin, fiind urmat de pistonul cilindrului din
stânga. Aceast ă succesiune a opera țiunilor cilindrilor hidraulici este controlat ă de
supape de secven țiere. Pozi ția din mijloc a distribuitorului men ține ambii cilindrii
în poziție de repaus.
166Aceste tipuri de circuite sunt utilizate frecvent în industria constructoare
de mașini. Exemplific ăm cazul în care pistonul cilindrului hidraulic din stânga
trebuie s ă se destind ă, în scopul realiz ării opera țiunii de prindere a unei piese de
lucru cu ajutorul unei menghine, iar pistonul cilindrului din dreapta conduce un ax
care trebuie s ă realizeze un orificiu în piesa respectiv ă. După ce orificiul a fost
realizat, pistonul cilindrului dreapta se retrage primul și apoi cel din stânga.
Supapa de secven țiere instalat ă în circuit asigur ă ca aceste opera țiuni să aibe loc
în ordinea prestabilit ă.
8.2.6 Circuitul de siguran ță în caz de avarie
Circuitele de siguran ță în caz de avarie sunt de fapt proiectate pentru a
evita rănirea operatorului sau deteriorarea echipamentelor. În general, acestea
previn orice c ădere sau supraînc ărcare accidental ă a echipamentelor.
Figura 8.6 arat ă circuitele de siguran ță în caz de avarie în care pistonul
cilindrului hidraulic este împiedicat s ă cadă în cazul avariei conductei hidraulice.
Fig. 8.6 Circuitul de siguran ță în caz de avarie a conductei hidraulice
Pentru a reduce presiunea-pilot de la cap ătul liber al pistonului cilindrului
hidraulic trebuie ca supapa de control de la cap ătul tijei s ă se deschid ă automat,
pentru a permite uleiului s ă se reîntoarc ă în rezervor prin distribuitor.
Acest lucru se întampl ă atunci când butonul de împingere distribuitorului
este ac ționat pentru a permite presiunii pilot deplasarea sert ărașului
distribuitorului pilot sau prin ac ționarea manual ă directă.
Distribuitorul operat automat permite curgerea liber ă în direc ția opusă
pentru a retrage pistonul cilindrului hidraulic.
167Figura 8.7 este un alt exemplu de circuit de siguran ță în caz de avarie, în
care este prev ăzută protecția la suprasarcin ă pentru componentele sistemului.
Distribuitorul cu sertar cilindric 1 este controlat de un buton de comand ă
cu trei supape mod, 2.
Când distribuitorul de suprasarcin ă 3 este în modul oprit, este drenat ă
conducta pilot a supapei 1.
Dacă pistonul cilindrului hidraulic întâmpin ă o rezisten ță excesiv ă în
timpul destinderii, secven ța supapei 4 împinge distribuitorul de suprasarcin ă 3.
Aceste canale de scurgere ale liniei pilot a supapei 1, produc întoarcerea la modul
oprit.
Dacă butonul de împingere supapei 2 este apoi utilizat, nu se va mai
întâmpla nimic, cu excep ția cazului în care distribuitorul pilot 3 este operat
manual sau blocat.
Aceasta asigura protec ția componentelor sistemului împotriva presiunii
excesive datorit ă încărcării excesive a cilindrului în timpul destinderii pistonului.
Fig. 8.7 Circuit de siguran ță cu protec ție la suprasarcin ă Distribuitor 3
Distribuitor 2
Distribuitor 1 Supapa 4
1688.2.7 Controlul vitezei motorului hidraulic
Figura 8.8 ne arat ă un circuit în care controlul vitezei în circuitul hidraulic
este realizat folosindu-se o supap ă de control a fluxului prin compensarea
presiunii.
Fig. 8.8 Sistem cu controlul vitezei motorului hidraulic
Operarea circuitului se face dup ă cum urmeaz ă:
• În poziția central ă a distribuitorului, motorul hidraulic este blocat.
• Atunci când distribuitorul se afl ă în poziția stângă, motorul se rote ște
într-o singur ă direcție (în sensul acelor de ceasornic). Viteza sa poate varia prin
reglarea droselului.
• Atunci când distribuitorul este dezactivat, din nou în pozi ția central ă,
motorul hidraulic se opre ște și se blocheaz ă.
• Atunci când distribuitorul se afl ă în poziția dreapt ă, motorul
hidraulic se rote ște în direc ția opusă (în sens invers acelor de ceasornic).
8.2.8 Servosistem mecano -hidraulic – servodirec ția la autovehicule
Figura 8.9 ne arat ă un servosistem mecano-hidraulic de putere, condus
automat prin opera ție secven țială, care are loc dup ă cum urmeaz ă:
• Admisia sau comanda semnalului se realizeaz ă prin acționarea
volanului.
• Rezultă mișcarea sert ărașului distribuitorului, care permite accesul
uleiului la servomotor.
169
Fig. 8.9 Servosistem mecano-hidraulic
• Tija pistonului servomotorului deplaseaz ă roțile prin mecanismul cu
pârghii conduc ătoare .
• Carcasa distribuitorului este ata șată de mecanismul cu pârghie și, în
consecin ță, îl poate mi șca.
Când carcasa distribuitorului s-a deplasat destul de departe, întrerupe
fluxul uleiului prin acesta. Astfel se opre ște mișcarea servomotorului. Este a șadar,
destul de clar c ă reacția mecanic ă inversă recentreaz ă sertarul distribuitorului
pentru a opri mi șcarea la punctul dorit, care în schimb este determinat ă de poziția
volanului. Mișcarea adi țională a volanului cauzează mișcarea roților
autovehiculului. Volan
Punct de
pivotare Roată
Axul roții
Manșon
culisant
Distribuitor Cilindru Tija
pistonului Timonierie
Legătură
170CAPITOLUL 9
ÎNTREȚINEREA ȘI REPARAREA SISTEMELOR DE
ACȚIONĂRI HIDRAULICE
9.1 Introducere
În primii ani de utilizare a sistemelor de ac ționări hidraulice, mentenen ța
acestora a fost frecvent efectuat ă cu stâng ăcie, neprofesionist, de multe ori f ără
succes. Apoi, atitudinea predominant ă a fost de a rezolva problemele ivite, adic ă
după ce sistemul s-a defectat, f ără a lua m ăsurile ce se impun pentru a
preîntâmpina eventualele posibile defec țiuni printr-o între ținere corespunz ătoare.
Cu tehnica de ast ăzi, de diagnosticare, de m ăsurare, între ținere și reparare, extrem
de sofisticat ă, industria nu- și mai poate permite un sistem de mentenan ță dificil,
ineficient care s ă le scoat ă din uz o perioad ă mare de timp, deoarece costul de
nefunc ționare este foarte mare. În cele ce urmeaz ă vom încerca s ă identific ăm
cateva din posibilele cauze ale defec țiunilor la sistemele hidraulice și, de
asemenea, s ă examin ăm diferite practici de între ținere pentru a fi urmate în timpul
mentenan ței acestora, împreun ă cu mijloacele de depanare eficiente.
9.1.1 Cauze frecvente ale defec țiunilor la sistemele de ac ționări
hidraulice
Cele mai frecvente cauze din pricina c ărora apar defec țiuni la sistemele de
acționări hidraulice sunt:
1. filtre de ulei înfundate;
2. nivelul sc ăzut al uleiului din tanc;
3. garnituri de etan șare necorespunz ătoare (uzate sau îmb ătrânite);
4. înr ăutățirea condi țiilor de aspira ție pompei care poate duce la apari ția
cavita ției și eventual la deteriorarea pompei;
5. folosirea unui agent hidraulic necorespunz ător;
6. cre ștera excesiv ă a temperaturii uleiului;
7. cre șterea excesiv ă a presiunii uleiului.
Marea majoritate a acestor probleme pot fi dep ășite printr-un regim
planificat de între ținere preventiv ă. Configura ția sistemului de ac ționare hidraulic ă
este un alt aspect crucial al proiect ării mentenan ței. Fiecare component ă din
sistem trebuie s ă fie în mod corespunz ător dimensionat ă și să formeze o parte
integrant ă a sistemului.
De asemenea, este necesar s ă se asigure un acces facil la componentele
care necesit ă o inspec ție periodic ă, monitorizare și între ținere cum ar fi filtrele
dopurile de umplere și de scurgere și diversele indicatoare de temperatur ă și
171presiune. Toate conductele hidraulice de leg ătură nu trebuie s ă aibe fitinguri
restrictive deoarece acestea duc la pierderi de presiune în instala ție.
Cele trei procedee de între ținere, care au cel mai mare efect asupra
fiabilit ății, performan ței și eficien ței sistemului de ac ționare hidraulic ă sunt:
1. Folosirea tipului de agent hidraulic specificat de fabricant, într-o
cantitate suficient ă și cu calit ăți corespunz ătoare în ceea ce prive ște puritatea și
vâscozitatea.
2. Cur ățarea și schimbarea periodic ă a tuturor filtrelor.
3. Asigurarea unor îmbin ări etan șe între toate elementele sistemului de
acționare pentru a nu patrunde aer în sistem.
O mare parte din problemele întâlnite în sistemele hidraulice au fost
semnalate la fluidul hidraulic, de unde rezult ă necesitatea prelev ării frecvente de
probe și testarea calit ăților fluidului de lucru. Propriet ăți, cum ar fi vâscozitatea,
greutatea specific ă, aciditatea, con ținutul de ap ă, nivelul de contaminan ți și
coeficientul de mas ă necesit ă o testare periodic ă. Un alt aspect foarte important
este preg ătirea personalului de între ținere pentru recunoa șterea primelor semne ale
defec țiunilor. Registrele de exploatare trebuie, de asemenea, s ă men ționeze
defec țiunile din trecut, iar opera țiunile de între ținere, ini țiate s ă conțină detalii
cum ar fi: testele de ulei, schimb ările de ulei, înlocuirea filtrelor etc.
Oxidarea și coroziunea sunt fenomene care diminueaz ă în mod grav
calitățile fluidului hidraulic. Oxidarea, care este cauzat ă de o reac ție chimic ă între
oxigenul prezent în aer și particulele prezente în lichid, poate duce la reducerea
substan țială a duratei de via ță a fluidului. În natur ă majoritatea produselor de
oxidare sunt, de asemenea, și solubile în lichid, provocând astfel coroziunea
diverselor componente. Cu toate c ă rugina și coroziunea sunt dou ă fenomene
distincte, ambele au contribu ții mari la contaminarea și uzura agentului hidraulic.
Rugina este rezultatul unei reac ții chimice între fier și oxigen, și se produce din
cauza prezen ței apei. Coroziunea, pe de alt ă parte, este o reac ție chimic ă între un
metal și un acid. Coroziunea și rugina au tendin ța de eroziune a materialelor din
care sunt confec ționate elementele sistemului de ac ționare, cauzând o func ționare
defectuoas ă și pierderi excesive de lichid.
9.1.2 Fenomene de uzur ă datorită contaminării lichidului
Contaminan ții excesivi din fluidul de lucru au efecte negative asupra
lubrifierii corespunz ătoare a elementelor sistemului de ac ționare cum ar fi: pompe,
motoare, supape, distribuitoare etc. Acest lucru poate produce uzur ă și distrugerea
garniturilor de etan șare care afecteaz ă performan ța și durata de via ță a acestor
componente, ducând în final la defectarea lor. Un exemplu tipic este uzura
mecanic ă a sistemului de etan șare cilindrului hidraulic, cauzând pierderi interne
mari și ducând la defectarea prematur ă a cilindrului.
1729.1.3 Probleme cauzate de gazele antrenate în agen ții hidraulici
Formarea bulelor de gaz în lichidul hidraulic este cauzat ă de fenomenul de
cavita ție ce se produce în timpul curgerii fluidului, atunci când presiunea scade
sub presiunea de vaporizare a fluidului. Presiunea de vaporizare este acea presiune
la care lichidul începe s ă se transforme în vapori. Aceast ă presiune a vaporilor
crește odat ă cu cre șterea temperaturii. Fenomenul de cavita ție duce la crearea de
vapori în fluxul de lichid care pot genera probleme în func ționarea elementelor de
acționare. Prezen ța acestor gaze antrenate reduce coeficientul de mas ă efectiv al
lichidului, cauzând instabilitatea în func ționare a elementelor de ac ționare.
Fenomenul de cavita ție const ă de fapt în vaporizarea lichidului de lucru și
ulterior condensarea bulelor de vapori. Aceast ă condensare a bulelor de vapori are
loc în condi ții de înalt ă presiune la ie șirea din pomp ă, ducând local la cre șterea
excesiv ă a vitezei lichidului care are impact asupra suprafe țelor interne ale
pompei. Aceste for țe mari de impact provoac ă exfolierea sau ciupirea suprafe țelor
unor componente ale pompei cum ar fi din ții angrenajelor, supapele, pistoanele și
care duc la avaria prematur ă a pompei. În plus, particulele minuscule de metal,
desprinse din cauza acestui fenomen și intrate în masa de lichid aflat ă în mi șcare,
au tendin ța de a avaria și alte componente ale sistemului hidraulic. Cavita ția poate
duce, de asemenea, la cre șterea uzurii pe seama capacit ății reduse de lubrifiere.
Cavita ția este semnalizat ă de zgomotul produs la func ționarea pompei și,
de asemenea, de sc ăderea debitului, ca rezultat al presiunii devenit ă neregulat ă.
Aerul tinde s ă rămână blocat în pomp ă, datorit ă unui curent în sensul aspira ției
sau pe seama unei deterior ări a garniturii axului. În plus, trebuie s ă se asigure c ă
aerul iese prin supapa de aerisire în timp ce lichidul este în rezervor, altfel el tinde
să intre pe linia de aspira ție a pompei. Pentru a evita fenomenul de cavita ție în
pomp ă, produc ătorii recomand ă următoarele:
1. Viteza de aspira ție sa fie ținută sub 1,5 m/s
2. Lungimea conductei de admisie a pompei sa fie, pe cât posibil, mic ă
3. Pompa s ă fie montat ă, dacă este posibil, cât mai aproape de rezervor
4. Filtrele de joas ă presiune s ă fie folosite la tubulaturile de aspira ție
5. Utilizarea unui rezervor corect proiectat, care va ajuta la eliminarea
aerului din lichid
6. Utilizarea unui lichid hidraulic recomandat de produc ător
7. Men ținerea temperaturii uleiului hidraulic în limitele prev ăzute, în
funcție de tipul s ău, (în general circa 65°C).
9.2 Măsuri de siguran ță
Sistemele electrice sunt, în general, recunoscute ca fiind periculoase în
timpul exploat ării și din aceast ă cauz ă toate întreprinderile care exploateaz ă astfel
de sisteme trebuie s ă dispun ă de proceduri de izolare a echipamentelor și să
173adopte m ăsuri de siguran ță a lucrului. Sistemele hidraulice și pneumatice nu sunt
mai pu țin periculoase și din aceast ă cauz ă, și pentru ele trebuie întocmite m ăsuri
de exploatare în siguran ță, materializate într-un document oficial.
Un sistem hidraulic poate prezenta în exploatare urm ătoarele riscuri pentru
operator:
1. Aerul sau uleiul sub presiune, eliberat brusc, poate atinge viteze foarte
mari ce pot duce la accidentarea operatorului
2. Manevrarea brusc ă și aleatoare a componentelor sub presiune ale
sistemelor de ac ționări hidropneumetice, cum ar fi buteliile de aer comprimat,
poate fi periculoas ă.
3. Uleiul hidraulic sc ăpat jos este foarte alunecos și poate provoca
accidente.
Enumer ăm mai jos câteva principii de care trebuie s ă ținem cont în timpul
operării sistemelor de ac ționări hidropneumatice:
1. Implica țiile ce decurg din orice ac țiune trebuie s ă fie luate în
considerare înainte de a fi efectuat ă adic ă, cu alte cuvinte, trebuie anticipate
urmările a tot ceea ce întreprindem
2. Toate elementele care modific ă presiunea, ca rezultat al ac țiunilor
operatorului, trebuie s ă fie automatizate
3. Conductele sau componentele sub presiune nu se deconecteaz ă. Întregul
sistem ar trebui s ă fie depresurizat înainte de a deconecta oricare dintre acestea
4. Este necesar s ă existe un avertisment scris pentru a interzice operarea
sistemului de ac ționări de c ătre persoane neautorizate
5. Se verific ă dacă acumulatorii din sistemul hidraulic sunt pe deplin
goliți;
6. Se verific ă etanșeitatea sistemului, pentru a preveni scurgerile de ulei pe
podea
7. În cazul în care exist ă o interfa ță electric ă la un sistem hidraulic (de
exemplu: solenoizi, traductoare de presiune și temperatur ă sau alte aparate
electrice), circuitul de control ar trebui s ă fie izolat, pentru a reduce riscul de
electrocutare și posibilitatea izbucnirii unui incendiu
8. Dup ă încetarea lucrului, p ăstrați zona îngrijit ă și curat ă. Verifica ți orice
scurgere și confirma ți func ționarea corect ă a sistemului
9. Multe componente ale sistemelor de ac ționări hidropneumatice con țin
arcuri tensionate. În cazul în care sunt eliberate într-un mod necontrolat, ele pot
cauza leziuni operatorului. Arcurile ar trebui s ă fie îndep ărtate cu cea mai mare
atenție.
În SUA, Administra ția Sănătății și Siguran ței Profesionale din cadrul
Departamentului Muncii descrie și aplic ă standardele de siguran ță în locații
industriale unde este utilizat echipamentul hidraulic . Pentru informa ții
detaliate, despre standardel OSHA poate fi men ționată publica ția 2072 OSHA. De
asemenea, Ghidul industriei generale de aplicare a standardelor de siguran ță
174și de sănătate, 29 CFR 1910, ne ofer ă, un set de standarde de siguran ță a oper ării
echipamentelor hidraulice.
Aceste standarde se refer ă la urm ătoarele categorii:
• Standarde la locul de munc ă
• Standarde de ma șini și echipamente
• Standarde de material
• Standarde de operator
• Standardele surselor de alimentare
• Standarde de proces
Regula de baz ă este aceea c ă ar trebui s ă nu existe niciun fel de compromis
atunci când vine vorba de s ănătatea și siguran ța persoanelor la locul de munc ă.
9.3 Curățenia
Cele mai multe defecte la sistemele de ac ționări hidraulice și pneumatice
sunt cauzate de impurit ăți. Particule foarte mici pot cresta etan șările, uza
suprafe țele, bloca orificiile și chiar pot cauza blocarea supapalor. În mod normal,
componentele nu trebuie demontate dac ă la fața locului nu este cur ățenie. Acestea
ar trebui duse la un atelier de lucru curat, dotat cu bancuri speciale. Componentele
și furtunele vin de la produc ători cu orificiile sigilate, cu dopuri din plastic pentru
a preveni p ătrunderea murd ăriei în timpul transportului. Acestea ar trebui s ă fie
lăsate a șa cum sunt în timpul depozit ării și îndepartate numai când componentul
urmeaz ă să fie montat.
Filtrele au rolul de a elimina particulele de praf, dar func ționeaz ă până
când acestea se înfund ă. Un filtru murdar poate cauza bypassarea fluidului și
poate agrava situa ția prin acumularea de particule și eliberarea brusc ă a acestora.
Filtrele ar trebui verificate și curățate regulat sau schimbate când este necesar.
Calitatea uleiului într-un sistem hidraulic este, de asemenea, crucial ă
pentru men ținerea fiabilita ții. Uleiul care este murdar, oxidat sau contaminat,
formeaz ă un n ămol lipicios care blocheaz ă orificiile mici și provoac ă blocarea
supapelor. Calit ățile uleiului ar trebui verificate regulat și uleiul suspect, schimbat
înainte s ă apară probleme.
9.4 Întreținerea preventiv ă
O mare parte a personalului de exploatare las ă impresia c ă un departament
de între ținere exist ă în primul rând pentru a remedia erorile umane care apar. Dar
nu este a șa. Cea mai important ă parte a responsabilit ății departamentului de
întreținere este de a efectua între ținerea de rutin ă planificat ă, altfel cunoscut ă sub
numele de între ținere preventiv ă.
175Întreținerea preventiv ă se refer ă în principal la:
• Deservirea regulat ă a echipamentului
• Verificarea func ționării corecte
• Identificarea poten țialelor defecte și rectificarea sau corec ția lor
imediat ă.
Ca un beneficiu, adesea trecut cu vederea, al intre ținerii preventive
planificate este preg ătirea tehnicienilor de între ținere în opera ții specifice
sistemelor de ac ționări hidropneumatice pentru care sunt responsabili. Cele mai
multe dintre problemele comune enumerate în sec țiunea introductiv ă a acestui
capitol pot fi eliminate în cazul în care este întreprins un program planificat de
întreținere preventiv ă.
Mai mult de 50% din problemele constatate la sistemele hidraulice se
datoreaz ă agentului hidraulic. Acesta este motivul pentru care este necesar ă
prelevarea regulat ă de probe și de testare a lichidului hidraulic. Un kit portabil de
testare a fluidului hidraulic este disponibil cu u șurință în zilele noastre. Acesta
ajută la efectuarea testelor de baz ă la fa ța locului. Testele care pot fi efectuate
includ: stabilirea vâscozit ății, con ținutul de ap ă și de particule de contaminare.
Este vital ca personalul de între ținere s ă fie instruit pentru a efectua
activit ăți de între ținere în mod eficient. Un tehnician ar trebui s ă fie, de asemenea,
în măsură să recunoasc ă rapid simptomele poten țialelor probleme hidraulice. De
exemplu, o pomp ă poate fi zgomotoas ă atunci când apare cavita ția din cauza unui
filtru înfundat de pe aspira ție. Ar putea fi, de asemenea, din cauza neetan șeității
tubulaturii de aspira ție care permite p ătrundere de aer în pomp ă. În cazul în care
cavita ția se datoreaz ă pătrunderii de aer în pomp ă, uleiul din rezervor are tendin ța
de a face spum ă. Atunci când aerul este antrenat în ulei, provoac ă o func ționare
necorespunz ătoare a elementelor de ac ționare hidraulic ă. Mișcarea lent ă a unui
mecanism de ac ționare se poate datora, de asemenea, vâscozit ății ridicate a
fluidului.
Tehnica de între ținere preventiv ă este cu adev ărat eficient ă, atunci când
are un sistem de raportare și de înregistrare. Aceste rapoarte ar trebui s ă includ ă
următoarele:
• Tipurile de simptome întâlnite, precum și modul în care acestea au fost
detectate, la un moment dat, specificat
• Descrierea opera țiunilor de între ținere efectuate. Acest lucru ar trebui s ă
includ ă data, înlocuirea de piese, precum și timpul de nefunc ționare
• Înregistrarea datelor atunci când uleiul a fost testat, ad ăugat sau înlocuit
• Înregistrarea datelor în cazul în care filtrele au fost cur ățate sau înlocuite.
Procedurile de între ținere corespunz ătoare cu privire la pierderile externe
de ulei sunt, de asemenea, esen țiale. Pericolele din cauza scurgerilor de ulei pe
podea ar trebui s ă fie prevenite. Șuruburile și șaibele sistemelor de prindere ar
176trebui s ă fie strânse de îndat ă ce se observ ă slăbirea lor pentru c ă acestea pot
provoca necoliniaritatea (descentrarea) cuplei pompei cu arborele de ac ționare.
9.4.1 Dispozitive de etan șare
Pierderile de ulei dintr-un sistem hidraulic reduc eficien ța acestuia și duc
la scăderea puterii sistemului. Pierderea intern ă nu duce la mic șorarea cantit ății de
lichid din sistem pentru c ă lichidul se întoarce înapoi în rezervor. Pierderile
externe reprezint ă însă o mic șorare a cantit ății de lichid din sistem. Montarea unei
conducte necorespunz ătoare este cea mai frecvent ă cauz ă de pierdere extern ă.
Garniturile de etan șare ale axului pompei, precum și garniturile cilindrilor
hidraulici pot suferi deterior ări, datorit ă unui centraj incorect, conducând la
scurgeri din sistem.
Etanșările sunt utilizate în echipamentele hidraulice pentru a preveni
pierderile excesive interne și externe și, de asemenea, pentru a preveni
contaminarea lichidului. Etan șările pot fi de tip pozitiv sau negativ și sunt
proiectate, în general, pentru aplica ții statice sau dinamice. Etan șările pozitive nu
permit pierderi nici interne, nici externe. Etan șările negative permit pierderi
interne mici.
Etanșările statice sunt folosite între piesele conjugate, care nu au o mi șcare
relativ ă una fa ță de cealalt ă. Figura 9.1 prezint ă unele dintre etan șările statice,
inclusiv garniturile cu flan șe. Etan șările statice sunt comprimate între dou ă părți
rigid conectate. Ele reprezint ă o îmbinare simpl ă și non-uzabil ă, care ar fi lipsite
de probleme dac ă ar fi corect asamblate. Etan șările dinamice sunt asamblate între
părțile conjugate care se mi șcă una fa ță de cealalt ă. Ele sunt supuse uzurii și
ruperii, astfel c ă una din piesele conjugate freac ă în etan șare. Cele mai utilizate
tipuri de etan șări sunt:
– Inele tip O
– Garnituri de compresie
– Segmen ți de piston
– Inele piston
– Inele racloare
177
Fig. 9.1 Etan șări statice
Etanșare inel în V
Asamblare V- inel sunt tipuri de etan șări compresibile, care sunt folosite în
aproape toate aplica țiile mi șcărilor alternative. Acestea includ tijele și cilindrii,
precum și pistoanele pompelor și ale motoarelor hidraulice. Aici, ajustarea corect ă
este esen țială, deoarece o strângere excesiv ă va accelera uzura și ruperea acestora.
Etanșarea pistonului
Etanșările pistonului se proiecteaz ă special pentru pistoanele din pompele
cu pistoane, cu mi șcare alternativ ă și cilindrii hidraulici. Ele trebuie s ă oferă cele
mai bune condi ții de func ționare și fiabilitate ridicat ă pentru acest tip de aplica ție.
În figura 9.2 se prezint ă o etan șare tipic ă de piston pentru cazurile când acestea
sunt cu simpl ă sau dubl ă acțiune.
178
Fig. 9.2 Etan șarea pistonului cu simpl ă acțiune și cu dublă acțiune
Etanșări ale pistonului cu inele nemetalice
Aceste etan șări sunt confec ționate, de regul ă, din tetraflorur ă etilen, un
material inert și dur. Coeficientul lor de frecare este extrem de sc ăzut și permite s ă
funcționeze complet uscat și, în acela și timp, poate preveni cr ăparea pere ților
cilindrului. Acest tip de inel al pistonului este ideal pentru aplica ții unde prezen ța
lubrifian ților poate fi d ăunătoare sau chiar periculoas ă.
Cele mai frecvente tipuri de materiale folosite pentru etan șări sunt
următoarele:
1. Pielea : aceast material este dintr-o singur ă bucat ă și este ieftin. Totu și,
tinde s ă se deterioreze când se usuc ă și nu poate suporta temperaturi de peste
93° C. De asemenea, pielea nu poate rezista corespunz ător la temperaturi de sub
-50° C.
2. Cauciucul : acest material este robust, ieftin și suport ă uzura. Are o
funcționare corespunz ătoare într-un interval larg al temperaturilor, între – 45°C și
121° C și, de asemenea, men ține caracteristicile de etan șare bune în acest interval.
3. Siliconul : acest elastomer poate func ționa corespunz ător într-o gam ă
extrem de larg ă de temperatur ă (între -68° C și 232° C). A șadar, acesta este
utilizat pe scar ă largă la etan șările axului de rota ție și etan șările statice. Siliconul
nu este folosit în aplica țiile cu etan șări dinamice cu mi șcare alternativ ă pentru c ă
are o rezisten ță scăzută la uzur ă.
4. Neoprenul : acest material este utilizat cu success în interval de
179temperatur ă de la -54°C la 120°C. El are tendin ța de a se vulcaniza dincolo de
aceast ă temperatur ă.
5. Vitonul : acest material con ține aproximativ 65% fluor. El a devenit un
standard de material pentru garnituri de tip elastomeri pentru a fi utilizate la
temperaturi ridicate de pân ă la 260°C. Temperatura minim ă la care aceste etan șări
opereaz ă este de aproximativ -29° C (-20° F).
6. Tetrafloretilen : este un tip de material plastic, utilizat pe scar ă largă la
etanșări. Este inert din punct de vedere chimic, având o rezisten ță excelent ă până
la temperaturi de 370°C. În plus, posed ă un coeficient de frecare extrem de sc ăzut.
Un dezavantaj major al acestui tip de material este tendin ța lui de a curge la
presiune, formând pelicule sub țiri. Acest lucru poate fi neutralizat în mare m ăsură,
utilizând unele materiale de umplere, cum ar fi grafitul, azbestul și fibra de sticl ă.
9.5 Diagnosticarea defec țiunii
Diagnosticarea defec țiunii și remedierea acesteia sunt de multe ori,
efectuate accidental sau într-un mod întâmpl ător, conducând la schimbarea unui
produs f ără niciun motiv logic. O astfel de abordare poate fi în cele din urm ă cel
mai rapid și mai ieftin mod de a repune un sistem defect în func țiune. Totu și,
trebuie s ă existe o abordare mai bun ă, mai sistematic ă pentru a corecta acea
problem ă. Pentru diagnosticarea defec țiunilor, se parcurg urm ătoarele etape:
1. Analiza informa țiilor legate de func ționarea necorespunz ătoare a
sistemului
2. Stabilirea testelor ce trebuiesc efectuate pentru a identifica cauzele
defec țiunii
3. Efectuarea și analiza testelor
4. Identificarea și localizarea defec țiunii pe baza informa țiilor și
rezultatelor testelor efectuate
5. Stabilirea tipului de repara ție precum și a tehnologiei ce se va utiliza;
6. Efectuarea repara ției
7. Probarea instala ției dup ă efectuarea repara ției
8. Consemnarea în cartea tehnic ă a defec țiunii și repara ției efectuate
9.5.1 Recuno șterea semnelor defec țiunii sau func ționării
necorespunz ătoare
Înainte de a intra în specifica țiile g ăsirii defec țiunii, s ă discut ăm câteva
indica ții generale de func ționare defectuoas ă în sistemul hidraulic.
1. Căldură excesivă
Căldura excesiv ă într-un sistem hidraulic este un indiciu serios al
existen ței unor probleme, iar cauzele ar putea fi urm ătoarele:
1.1 Un dispozitiv de cuplare aliniat gre șit sau o centrare necorespunz ătoare a
180mașinilor de rota ție, care duc la o solicitare excesiv ă a rulmen ților, generând
căldură.
1.2 O conduct ă de retur neobi șnuit de cald ă, care ar putea fi determinat ă de
funcționarea defectuoas ă a unor supape.
1.3 Fenomene de cavita ție și frecare în pompe ce pot genera, de asemenea,
cantit ăți excesive de c ăldură.
1.4 Cre șterea pierderilor interne în componentele sistemului, ca urmare a
utilizării fluidelor hidraulice cu vâscozitate mic ă, ducând la generare de c ăldură.
2. Zgomot excesiv
Zgomotele excesive pot rezulta din:
2.1 Probleme legate de uzuri și centr ări necorespunz ătoare.
2.2 Cavita ția pompei sau prezen ța de aer în agentul hidraulic.
2.3 Prezen ța impurit ăților în agentul hidraulic care pot provoca vibra ții ale
supapelor și implicit pot genera zgomote.
2.4 Nivelul lichidului din rezervor este sc ăzut și filtrele sunt murdare sau
înfundate.
2.5 Viteza excesiv ă și conducte de admisie sl ăbite.
2.6 Vâscozitate mare a agentului hidraulic.
2.7 Cuplaje deteriorate sau uzate.
3. Debit necorespunz ător
În cele ce urmeaz ă este prezentat ă o list ă de cauze comune care pot
conduce la condi ții de presiuni incorecte într-un circuit hidraulic:
3.1 Nivelul necorespunz ător al uleiului din rezervor.
3.2 Filtre murdare sau înfundate.
3.3 Conducta de aspira ție înfundat ă.
3.4 Pomp ă deteriorat ă.
3.5 Conexiuni neetan șe și prezen ța aerului în instala ție.
3.6 Cuple deteriorate sau nealiniate.
3.7 Supape de control deteriorate.
4. Presiune necorespunz ătoare
Condi țiile de presiune necorespunz ătoare pot rezulta din:
4.1 Agen ții hidraulici contamina ți cu impurit ăți și filtre înfundate.
4.2 Nivelul necorespunz ător al uleiului din rezervor și prezen ța aerului.
Atunci când depan ăm sistemele hidraulice, ar trebui s ă ținem seama de
faptul c ă pompa produce fluxul de lichid. Totu și, trebuie s ă existe și o rezisten ță la
curgere, în scopul de a avea presiune. În cele ce urmeaz ă, vom prezenta o list ă de
probleme opera ționale ale sistemului hidraulic și cauzele probabile care ar trebui
investigate în timpul depan ării.
181Defecte Cauze Probabile
1. Pompa este
zgomotos ă (a) Aer p ătruns în aspira ția pompei
(b) Centrajul incorect al pompei
(c) Vâscozitate excesiv ă a uleiului
(d) Filtru de pe aspira ție murdar
(e) Vibra ția supapei
(f) Pomp ă deteriorat ă
(g) Tura ția excesiv ă a pompei
(h) Admisie neetan șă sau deteriorat ă
2. Presiune sc ăzută
sau
necorespunz ătoare (a) Aer în lichid
(b) Supapa de desc ărcare reglat ă la valori mici
(c) Supapa de desc ărcare nu este a șezată corect
(d) Pierderi în linia hidraulic ă
(e) Pompa defect ă sau uzat ă
(f) Ac ționare defect ă sau uzat ă
3. Lipsa presiunii (a) Rota ția pompei în sens invers
(b) Tubulaturi cu pierderi
(c) Nivel sc ăzut de ulei în rezervor
(d) Func ționarea defectuoas ă a supapei de desc ărcare
(e) Întreg debitul pompei bypassat în tanc datorit ă unei valvule
defecte
4. Motor hidraulic
blocat (a) Pompa defect ă
(b) Distribuitorul nu reu șește să schimbe direc ția
(c) Presiunea sistemului prea mic ă
(d) Motor hidraulic defect
(e) Supap ă de desc ărcare blocat ă deschis
(f) Motor hidraulic înc ărcat excesiv
(g) Supapa de re ținere instalat ă greșit (invers)
5. Mi șcarea u șoară
sau accidental ă a
supapei (a) Aer în sistem
(b) Vâscozitate mare a fluidului
(c) Pompa uzat ă sau deteriorat ă
(d) Pompa cu tura ție prea mic ă
(e) Pierderi excesive prin elementele de ac ționare
(f) Distribuitor defect sau murdar
(g) Aerisirile din rezervor, blocate
(h) Nivelul sc ăzut al lichidului din rezervor
(i) Supapa de re ținere defect ă
(j) Supapa de desc ărcare defect ă
6. Supraînc ălzirea
lichidului hidraulic (a) Schimb ător de c ăldură oprit sau înfundat
(b) Componentele sau conductele sistemului sunt subdimensionate
(c) Lichidul de lucru, inadecvat
(d) Func ționarea continu ă a supapei de desc ărcare
(e) Sistem suprasolicitat
(f) Lichid murdar
(g) Rezervor prea mic
(h) Furnizarea inadecvat ă de ulei în rezervor
(i) Tura ția excesiv ă a pompei
(j) Aerisire înfundat ă sau de m ărime inadecvat ă
182Acum c ă am în țeles conceptele de baz ă ale diagnostic ării defec țiunilor la
componentele unui sistem hidraulic, s ă ne familiariz ăm în continuare cu tehnicile
de depanare clasificate în cinci categorii principale. Efectele care indic ă
disfunc ționalit ăți ale sistemului sunt în form ă de diagrame de flux, în timp ce
remedierile sunt enumerate în trepte, pentru a facilita în țelegerea u șoară.
1. Zgomot excesiv
Defecțiunea Cauze Mod de remediere
A.
Pomp ă zgomotoas ă Cavita ție Remediu (a)
Aer în agentul hidraulic Remediu (b)
Centraj incorect Remediu (c)
Pomp ă uzată sau deteriorat ă Remediu (e)
B.
Motor zgomotos Centraj incorect Remediu (c)
Motor sau cupl ă uzată sau deteriorat ă Remediu (e)
C.
Supap ă zgomotoas ă Reglarea la minim sau închiderea supapei Remediu (d)
Supap ă uzată Remediu (e)
Remedieri:
(a) Oricare sau toate dintre urm ătoarele opera ții:
1. Înlocuirea filtrelor murdare, conductelor de admisie înfundate și
aerisirea rezervorului.
2. Înlocuirea lichidului, comutarea pe viteza specific ă a pompei și
repararea/înlocuirea organului de comprimare a pompei.
(b) Oricare sau toate dintre urm ătoarele:
1. Umplerea rezervorului la nivelul necesar, aerisirea sistemului și
verificarea etan șării conductei de admisie.
2. Înlocuirea etan șărilor axului pompei.
(c) A se verifica starea rulmen ților, etan șărilor cuplelor și centrajul.
(d) Valoarea presiunii s ă fie corectat ă.
(e) Revizie și înlocuire.
2. Căldură excesivă
Defecțiunea Cauze Mod de remediere
A.
Pomp ă supraînc ălzită
Fluid supraînc ălzit Remediu: vezi la D
Cavita ție Remediu (a)
Aer în lichidul hidraulic Remediu (b)
Supap ă de desc ărcare reglat ă la valori
superioare Remediu (d)
Supraînc ărcarea pompei Remediu (c)
Pomp ă uzată sau defect ă Remediu (e)
B. Fluid supraînc ălzit Remediu: vezi la D
183Motor supraînc ălzit Supap ă de desc ărcare reglat ă la valori
superioare Remediu (d)
Supraînc ărcarea motorului hidraulic Remediu (c)
Motor uzat sau deteriorat Remediu (e)
C.
Supap ă supraînc ălzită Fluid supraînc ălzit Remediu: vezi la D
Reglarea incorect ă a supapei Remediu (d)
Supap ă defect ă sau deteriorat ă Remediu (c)
D.
Agent hidraulic
supraînc ălzit Presiune prea mare în sistem Remediu (d)
Supap ă de desc ărcare, reglat ă la valori
superioare Remediu (d)
Agentul hidraulic murdar sau cu presiune
mică Remediu (f)
Vâscozitate incorect ă Remediu (f)
Sistemul de r ăcirea a agentului hidraulic
defect Remediu (g)
Pomp ă, motor, supap ă sau alte
componente hidraulice sunt uzate Remediu (e)
Remedieri:
(a) Oricare sau toate dintre urm ătoarele opera ții:
1. Înlocuirea filtrelor murdare, a conductelor de admisie înfundate și
aerisirea rezervorului.
2. Schimbarea lichidului, comutarea pe viteza specific ă a pompei și
repararea/înlocuirea organului de comprimare a pompei.
(b) Oricare sau toate dintre urm ătoarele opera ții:
1. Umplerea rezervorului la nivelul necesar, aerisirea sistemului și
verificarea etan șării conductei de admisie.
2. Înlocuirea etan șărilor axului pompei.
(c) A se verifica starea rulmen ților, etan șărilor cuplelor și centrajul. Piesele
gripate mecanic s ă fie identificate și înlocuite.
(d) Valoarea presiunii s ă fie corectat ă.
(e) Revizia și înlocuirea.
(f) Filtrele s ă fie înlocuite și lichidul hidraulic s ă fie schimbat în cazul
vâscozit ății improprii a acestuia.
(g) Cur ățarea r ăcitorului, înlocuirea supapei de control a r ăcitorului
repararea sau înlocuirea r ăcitorului.
1843. Debit incorect
Defecțiunea Cauze Mod de remediere
A. Debit lips ă Pompa nu prime ște lichid Remediu (a)
Pompa nu func ționeaz ă Remediu (e)
Cuplă uzată sau centraj incorect Remediu (e)
Sensul de rota ție a pompei este gre șit Remediu (c)
Controlul direc țional în pozi ție gre șită Remediu (f)
Trecerea lichidului prin supapa de desc ărcare Remediu (d)
Pomp ă deteriorat ă Remediu (c)
Pomp ă asamblat ă incorect Remediu (e)
B. Debit
insuficient Reglarea debitului la valori mici Remediu (d)
Reglare necorespunz ătoare a supapei de
descărcare Remediu (d)
Bypassarea lichidului prin supapa par țial
deschis ă Remediu (e) sau (f)
Scurgeri externe din sistem Remediu (b)
Mecanismul de modificare a debitului pompei
este defect Remediu (e)
Turația pompei insuficient ă Remediu (h)
Pompa, motorul hidraulic, supapa sau alte
componente uzate Remediu (e)
C. Debit
excesiv Reglarea debitului la valori mari Remediu (d)
Mecanismul de modificare a debitului pompei
este defect Remediu (e)
Turația pompei insuficient ă Remediu (h)
Pomp ă de m ărime necorespunz ătoare Remediu (h)
Remedieri:
(a) Oricare sau toate dintre urm ătoarele opera ții:
(1) Înlocuirea filtrelor murdare ale conductelor de admisie înfundate și
aerisirea rezervorului;
(2) Înlocuirea lichidului, comutarea pe viteza specific ă a pompei și
repararea/înlocuirea organului de comprimare a pompei.
(b) Strângerea conexiunilor neetan șe și golirea sistemului.
(c) Verificarea pompei sau a defec țiunii. Înlocuirea și centrarea
cuplajului.
(d) Ajustare.
(e) Revizie sau înlocuire.
(f) Verificarea pozi ției controlelor operate manual, verificarea
circuitului electric al controlelor solenoidului. Repararea sau înlocuirea supapei de
presiune a pompei;
(g) Înversarea sensului de rota ție.
(h) Înlocuirea cu unitatea corespunz ătoare.
1851. Presiunea incorect ă
Defecțiunea Cauze Mod de remediere
A. Lips ă presiune Lipsa debitului Remediu: vezi punctul 3A,
din tabelul anterior
B. Presiune mic ă Existen ța unei c ăi de desc ărcare a presiunii Remediu: vezi punctul 3A și
B din tabelul anterior
Supapa de reducere a presiunii reglat ă la
valori mici Remediu (d)
Supapa de reducere a presiunii defect ă Remediu (d)
Pompa sau motorul hidraulic defecte Remediu (e)
C. Presiune
neregulat ă Aer în lichid Remediu (b)
Supap ă de desc ărcare uzat ă Remediu (e)
Lichid contaminat Remediu (a)
Acumulatorul defect sau i și pierde
încărcarea Remediu (c)
Pomp ă sau motorul hidraulic uzate Remediu (e)
D. Presiune
excesiv ă Supapa de reducere a presiunii sau de
descărcare reglate necorespunz ător Remediu (d)
Mecanismul de modificare a debitului
pompei este defect Remediu (e)
Supapa de reducere a presiunii sau de
descărcare uzate sau defecte Remediu (e)
Remedieri :
(a) Înlocuirea filtrelor murdare. Înlocuirea lichidului hidraulic.
(b) Strângerea conexiunilor neetan șe, umplerea rezervorului la nivelul
specificat și purjarea sistemului.
(c) Verificarea supapei de gaz în vederea identific ării pierderilor prin
neetan șeități și corectarea presiunii dac ă nu este cea normal ă.
(d) Reglarea.
(e) Revizia și înlocuirea.
1865. Funcționarea defectuoas ă
Defecțiunea Cauze Mod de
remediere
Lipsă
funcționare Fără curgere sau presiune Remediu: vezi
punctul 3
Aparatele de limitare sau secven țiere mecanice,
electrice sau hidraulice defecte sau reglate gre șit Remediu (e)
Legătura mecanic ă Remediu (b)
Lipsa semnalului de comand ă Remediu (f)
Amplificatorul servomecanismului este inactiv sau
reglat gre șit Remediu (c)
Servo-supap ă inactiv ă Remediu (f)
Motor hidraulic defect Remediu (e)
Funcționare
lentă Curgere lent ă Remediu: vezi
punctul 3
Vâscozitatea lichidului prea mare Remediu (a)
Presiunea de comand ă insuficient ă pentru supape Remediu: vezi
punctul 4
Lipsa ungerii ma șinii sau cuplajului Remediu (g)
Amplificatorul servomecanismului func ționeaz ă cu
întreruperi sau este reglat gre șit Remediu (c)
Blocarea servo-supapei Remediu (d)
Motor hidraulic uzat sau defect Remediu (e)
Funcționare
neregulat ă Presiune neregulat ă Remediu: vezi
punctul 4
Aer în lichidul hidraulic Remediu: vezi
punctul 1
Lipsa ungerii ma șinii sau cuplajul Remediu (g)
Semnal de comand ă întâmpl ător Remediu (f)
Amplificatorul servomecanismului func ționeaz ă cu
întreruperi sau este reglat gre șit Remediu (c)
Traductorul de reac ție invers ă funcționeaz ă neregulat Remediu (e)
Blocarea servo-supapei Remediu (d)
Motor hidraulic uzat sau defect Remediu (e)
Funcționare
rapidă Curgere excesiv ă Remediu: vezi
punctul 3
Traductorul de reac ție invers ă funcționeaz ă neregulat Remediu (e)
Amplificatorul servomecanismului func ționeaz ă cu
întreruperi sau este reglat gre șit Remediu (c)
Cu prioritate mers în gol Remediu (h)
Remedieri:
(a) Fluidul este în stare rece. De asemenea, se verific ă vâscozitatea
fluidului și dac ă se g ăsesc nereguli, se înlocuie ște cu un fluid cu vâscozitate
corespunz ătoare.
(b) Localizarea problemelor și repararea.
187(c) Reglarea, repararea sau înlocuirea.
(d) Curățarea, reglarea sau înlocuirea. Verificarea st ării fluidului din
sistem și de asemenea verificarea st ării filtrelor.
(e) Revizia și înlocuirea.
(f) Repararea consolei de comand ă/cablurile interconectoare.
(g) Gresarea.
(h) Reglarea, repararea sau înlocuirea supapei de contrabalansare.
Instrumente de diagnosticare
Sistemele hidraulice depind de debitul și presiunea corespunz ătoare
produs ă de pomp ă, pentru a furniza mi șcarea mecanismului de ac ționare, necesar ă
producerii lucrului mecanic. De aici debitul și presiunea sunt doi parametri
importan ți de diagnosticare a defec țiunilor unui sistem hidraulic. Temperatura este
al treilea parametru important m ăsurat periodic, deoarece afecteaz ă vâscozitatea
lichidului de lucru. Utilizarea debitmetrelor poate ajuta pentru a stabili dac ă
pompa produce sau nu debitul necesar. De asemenea, manometrele pentru a vedea
dacă avem presiune suficient ă în sistem și termometrele pentru a m ăsura
temperatura lichidului de lucru.
9.6 Proceduri de montare
Punerea incorect ă în func țiune a componentelor hidraulice în perioada
inițială de func ționare poate duce la deteriorare, datorit ă ungerii inadecvate,
cavita ției și aerului p ătruns în sistem, care poate nu apar nici dup ă sute sau chiar
mii de ore de serviciu. Pentru a evita deteriorarea sistemului și a componentelor în
timpul fazei de pornire, procedurile de montare ale produc ătorului trebuie
respectate.
Pentru montarea sistemelor hidraulice, dup ă ce componentele sistemului
au fost înlocuite, sau în cazul în care opera țiunile de mentenan ță au fost efectuate,
sunt utilizate urm ătoarele proceduri generale prezentate mai jos. Acelea și
proceduri pot fi aplicate atunci când se monteaz ă sisteme noi.
9.6.1 Premontarea
În cazul în care sistemul are defec țiuni la o component ă major ă, cum ar fi
o pomp ă:
• Golirea și cur ățarea rezervorului pentru a se verifica eventuala
existen ță a particulelor metalice și a altor impurit ăți.
• Înlocuirea tuturor filtrelor.
188• Înlocuirea lichidului. În sistemele mari la care costul de schimbare
a lichidului de lucru este mare, lichidul ar trebui s ă fie circulat printr-un filtru 10 μ
(fără by-pass) înainte de reînc ărcarea în sistem.
• Când se monteaz ă pompele și motoarele hidraulice, se verific ă
centrajul cuplei cu axele acestora.
• La sistemele cu bucl ă închis ă, se verific ă îndeaproape furtunele și
țevile de presiune înalt ă și se înlocuiesc tubulaturile suspecte. Un furtun sau o
țeavă spart ă pot distruge pompa sau motorul hidraulic prin cavita ție.
• După montarea fiec ărui cilindru hidraulic, se umple fiecare cilindru
cu ulei curat, ori de câte ori este posibil, înainte de a monta tubulaturile. Acest
lucru reduce riscul de comprimare a aerului în cilindri în timpul fazei de pornire,
care în final poate duce la deteriorarea etan șărilor sau a cilindrilor în sine;
• După montarea motorului și a altor linii de conectare: la cilindrii
hidraulici, se umple motorul cu ulei curat din orificiul cel mai de sus și se
conecteaz ă linia de scurgere.
• Se deschide supapa liniei de aspira ție de la rezervor și se ventileaz ă
tot aerul din sistemul liniei de aspira ție de la pomp ă. Acest pas nu este necesar
pentru pompa de tip piston.
9.6.2 Montarea
• Se verific ă dacă toate conexiunile de conducte și furtune din cadrul
sistemului sunt strânse.
• Se verific ă dacă nivelul lichidului din rezervor este peste nivelul
minim.
• Se verific ă dacă sistemul va porni într-o condi ție nesolicitant ă,
adică în gol, f ără sarcin ă. Se iau m ăsuri de precau ție, de siguran ță, pentru a
preveni mi șcarea ma șinii atunci când sistemul este activat în faza ini țială de
demarare.
• În cazul în care motorul hidraulic are un echipament electric se va
confirma dac ă direc ția de deplasare sau de rota ție a motorului este corect ă, prin
impulsuri la motor.
• Se porne ște motorul la cea mai mic ă vitez ă posibil ă (rot/min).
• La sistemele cu bucl ă închis ă, se monitorizeaz ă presiunea de
descărcare. În cazul în care presiunea specificat ă de produc ător nu se stabilizeaz ă
în 20-30 s, se opre ște motorul și se cerceteaz ă cauza. Nu se porne ște sistemul, f ără
presiune adecvat ă.
• La pompele cu debit variabil și motoarele cu linii pilot de joas ă
presiune, se ventileaz ă aerul din liniile pilot și se asigur ă că liniile sunt pline cu
ulei. Aten ție! Nu se gole ște lichidul din liniile pilot de înalt ă presiune – poate
rezulta r ănirea personalului. Dac ă exist ă dubiu nu se golesc linile pilot.
189• Se permite sistemului s ă ruleze în modul inactiv și desc ărcare
pentru 5 min. Se monitorizeaz ă pompa pentru orice zgomote neobi șnuite sau
vibrații, se inspecteaz ă sistemul pentru depistarea eventualelor pierderi și se
verific ă nivelul lichidului din rezervor.
• Se opereaz ă sistemul f ără sarcin ă. Se face o curs ă ușoară a
cilindrilor, având grij ă să nu dezvolte presiune la cap ătul cursei pentru a evita
compresia aerului blocat care poate deteriora etan șarea. Se continu ă să se opereze
în acest mod, pân ă când tot aerul este evacuat și sistemul de ac ționare
funcționeaz ă fără probleme.
• Se testeaz ă funcționarea sistemului cu sarcina corespunz ătoare.
• Se inspecteaz ă sistemul pentru depistarea eventualelor pierderi.
• Se opre ște motorul primar. Se elimin ă toate aparatele de masur ă
montate în timpul asambl ării și se verific ă nivelul lichidului din rezervor și partea
de sus a acestuia, dac ă este necesar.
• Se pune ma șina la mers înapoi.
9.7 Prevenirea defect ării premature a componentelor hidraulice
Defectarea prematur ă a componentelor hidraulice mic șoreaz ă
productivitatea și măresc costurile opera ționale ale sistemului hidraulic. Aceast ă
defectare poate fi pur și simplu definit ă ca defectarea componentei înainte de
atingerea perioadei estimate de via ță a acestuia. Durata de via ță probabil ă a
fiecărui component în cadrul sistemului hidraulic variaz ă și este influen țată de un
număr de factori cum ar fi:
• Tipul de component.
• Proiectarea circuitului.
• Sarcina de func ționare.
• Regimul nominal de exploatare.
• Condi țiile de func ționare.
Din perspectiva exploat ării și între ținerii, factorul care are cel mai mare
impact asupra duratei de via ță a unei componente este modul în care acesta este
exploatat. Urm ătoarele situa ții vor avea un impact negativ asupra func ționării
sistemului și, în cazuri extreme, pot duce la o defectare prematur ă.
9.7.1 Lichidele cu temperatur ă înaltă
O temperatur ă a fluidului peste 82°C d ăuneaz ă etanșărilor și reduce durata
de via ță a fluidului. La temperaturi mai ridicate, lubrifierea inadecvat ă datorit ă
scăderii vâscozit ății lichidului poate produce daune la componentele sistemului.
Pentru a evita deteriorarea sistemului datorit ă supraînc ălzirii, este important a se
monta în sistem un avertizor de temperatur ă.
1909.7.2 Vâscozitate incorect ă a lichidelor
În general, o eficien ță optim ă de func ționare este realizat ă cu vâscozitatea
lichidului cuprins ă intre 16-36 cSt. Durata de via ță maxim ă a rulmentului este
realizat cu o vâscozitate de minimum 25 cSt. Un lichid cu o vâscozitate foarte
mare poate deteriora componentele sistemului, prin cavita ție, în timp ce lichidele
cu vâscozitate mic ă pot duce la deteriorarea prin lubrifiere insuficient ă.
9.7.3 Contaminarea fluidelor
Contaminarea lichidului hidraulic poate s ă apar ă pe seama influen ței
aerului, a apei, a particulelor solide sau oric ăror alte probleme care afecteaz ă
funcția unui fluid. Contaminarea cu aer poate duce la deteriorarea componentelor
sistemului, prin pierderea de lubrifiere, supraînc ălzirea și oxidarea etan șărilor.
Contaminarea cu aer se produce, în general, datorit ă vârtejului de la pompa de
aspira ție (ca urmare, a nivelului de ulei sc ăzut din rezervor) sau etan șării
defectuoase. Pentru a evita acest lucru, nivelul de ulei din rezervor trebuie s ă fie
întotdeauna men ținut în limitele prescrise.
Contaminarea lichidului hidraulic cu ap ă poate duce la deteriorarea
componentelor sistemului prin coroziune, cavita ție și modificarea vâscozit ății
fluidului. Pentru a evita acest lucru, se asigur ă că toate punctele posibile de
penetrare a apei în spa țiul rezervorului de ulei sunt obturate. De asemenea, se
asigur ă că nivelul maxim de ulei este men ținut pentru a reduce condensarea în
rezervor.
Contaminarea cu particule solide poate duce la deteriorarea componentelor
sistemului prin uzur ă abraziv ă. Aceasta poate fi generat ă și pe plan intern.
Punctele de intrare comun ă a particulelor contaminate sunt prin spa țiul de aer al
rezervorului și de pe suprafa ța tijei cilindrului. Pentru a evita acest lucru și pentru
a reduce sarcina de contaminare pe filtrele sistemului, ar trebui s ă fie întreprinse
următoarele m ăsuri:
• Toate punctele de penetrare în spa țiul rezervorului trebuie s ă fie
etanșate și, de asemenea, trebuie instalat la aerisire un filtru de aer de 5 μ.
• Filtrele ar trebui s ă fie înlocuite în mod regulat și nivelul de
contaminare din fluid monitorizat prin prelevarea de probe regulate.
9.7.4 Incorect ă inițiere sau ajustare
Incorecta punerea în func țiune a sistemului hidraulic poate duce la
deteriorarea componentelor sistemului prin lubrifiere inadecvat ă, cavita ție și
aerare. În plus, regl ările incorecte din sistemul hidraulic pot duce la deteriorarea
componentelor prin suprapresiune, cavita ție și aerare.
1919.7.5 După producerea defec țiunii
Atunci când are loc o defec țiune prematur ă, ar trebui s ă fie efectuat ă o
investiga ție aprofundat ă, pentru a în țelege cauza principal ă a acesteia. Dac ă este
necesar se consult ă un specialist hidraulic. De și, analiza defec țiunii nu este
concludent ă în toate cazurile, ea poate furniza indicii valoroase la identificarea
cauzei probabile. Acest lucru este esen țial pentru a desf ășura o ac țiune de
remediere, menit ă să previn ă o reapari ție a ei.
192ANEXĂ
SIMBOLURI UTILIZATE ÎN CADRUL SISTEMELOR DE
ACȚIONĂRI HIDRAULICE
La noi în țară se aplic ă regulile STAS 7145-86 pentru ac ționările
hidrostatice și pneumostatice și regulile STAS 6755-81 pentru simbolurile
automatiz ărilor. În Marea Britanie se utilizeaz ă standardul BS 2917-93 .
Echivalentul interna țional pentru simbolurile sistemelor de ac ționări hidraulice
este ISO 1219-91 .
Nr. crt. Denumire Explicații și
indicații de
utilizare Semne conven ționale
1. Semne conven ționale constructive.
1.1 Linie. Grosimea liniilor nu
se stabile ște, fiind în
funcție de m ărimea
schemei și constant ă
în cadrul acesteia.
1.1.1 Linie continu ă. Se utilizeaz ă în
reprezentarea
conductelor și
canalelor, precum și
pentru desenarea
diferitelor semne
conven ționale ale
elementelor.
1.1.2 Linie întrerupt ă cu
segmente lungi.
1.1.3 Linie întrerupt ă cu
segmente scurte.
1.1.4 Linie continu ă dublă. Legături mecanice.
1.1.5 Linie punct. Conturul unui grup
de elemente reunite
într-un ansamblu
(bloc, unitate de
montaj).
1.2. Cerc.
1.2.1
Rolă, articula ție etc.
193Nr. crt. Denumire Explicații și
indicații de
utilizare Semne conven ționale
1.2.2 Organul de
închidere al supapei
de sens.
1.2.3 Aparat de m ăsură.
1.2.4 Elemente pentru
transformarea
energiei (pompe,
compresoare,
motoare).
1.2.5 Motor oscilant.
1.3 Pătrat, dreptunghi. Aparatura,
exceptând supapele
de sens unic.
1.4 Romb. Elemente de
condi ționare (filtre,
ungătoare, separatoare,
schimb ătoare de
căldură).
1.5 Semne diverse.
1.5.1 Intersec ții de canale
sau conducte.
1.5.2 Arc.
1.5.3 Secțiuni droselizate
(sensibile la varia ția
vâscozit ății
fluidului).
1.5.4 Secțiuni droselizate
(insensibile la
variația vâscozit ății
fluidului).
2. Semne conven ționale funcționale
2.1 Triunghi echilateral. Natura și sensul
curentului de fluid.
2.1.1 Curent hidraulic.
2.1.2 Curent pneumatic
sau evacuarea sa în
aer liber.
2.2 Săgeată.
2.2.1
Sens de deplasare.
194Nr. crt. Denumire Explicații și
indicații de
utilizare Semne conven ționale
2.2.2 Sens de rota ție.
2.2.3 Calea și sensul
curentului de fluid
prin aparate.
2.2.4 Săgeată oblic ă. Posibilitate de reglaj
sau variabilitate
progresiv ă (săgeata
trebuie s ă
intersecteze conturul
semnului
conven țional
respectiv).
3. Transformarea energiei.
3.1 Pompe și compresoare.
3.1.1 Pomp ă cu cilindree fix ă.
3.1.1.1 Sens unic de curgere
a fluidului.
3.1.1.2 Cu dou ă sensuri de
curgere a fluidului.
3.1.2 Pomp ă cu cilindree
variabil ă.
3.1.2.1 Sens unic de curgere
a fluidului.
3.1.2.2 Cu dou ă sensuri de
curgere a fluidului.
3.1.3 Compresor cu cilindree
fixă.
3.2 Motoare rotative.
3.2.1 Motoare cu cilindree fix ă.
195Nr. crt. Denumire Explicații și
indicații de
utilizare Semne conven ționale
3.2.1.1 Sens unic de curgere
a fluidului.
3.2.1.2 Cu dou ă sensuri de
curgere a fluidului.
3.2.2 Motor cu cilindree
variabil ă.
3.2.2.1 Sens unic de curgere
a fluidului.
3.2.2.2 Cu dou ă sensuri de
curgere a fluidului.
3.3 Motor oscilant.
3.4 Pomp ă-motor.
3.4.1 Pomp ă-motor cu cilindree
fixă.
3.4.1.1 Sens unic de curgere
a fluidului.
3.4.1.2 Cu dou ă sensuri de
curgere a fluidului.
3.4.1.3 Sensul de curgere a
fluidului poate fi
inversat.
3.4.2 Pomp ă-motor cu cilindree
variabil ă.
3.4.2.1 Sens unic de curgere
a fluidului.
3.4.2.2 Cu dou ă sensuri de
curgere a fluidului.
3.4.2.3 Sensul de curgere a
fluidului poate fi
inversat.
196Nr. crt. Denumire Explicații și
indicații de
utilizare Semne conven ționale
3.5 Variatoare.
3.6 Cilindri
3.6.1 Cilindri cu simpl ă
acțiune
3.6.1.1. Simbol general. Se utilizeaz ă atunci
când se precizeaz ă
mijlocul prin care se
realizeaz ă cursa de
revenire. Detaliat Simplificat
3.6.1.2 Cilindru cu resort.
3.6.1.3 Cilindru cu readucere
gravita țională (cu
plunjer).
3.6.2 Cilindri cu dubl ă
acțiune.
3.6.2.1 Cilindru cu tij ă
unilateral ă.
3.6.2.2 Cilindru cu tij ă bilateral ă.
3.6.3 Cilindru diferen țial.
3.6.4 Cilindru cu frânare.
3.6.4.1 Nereglabil ă, la un singur
capăt.
3.6.4.2 Nereglabil ă, la ambele
capete.
3.6.4.3 Reglabil ă, la un cap ăt.
3.6.4.4 Reglabil ă, la ambele
capete.
3.6.5 Cilindri telescopici.
197Nr. crt. Denumire Explicații și
indicații de
utilizare Semne conven ționale
3.6.5.1 Cu simpl ă acțiune.
3.6.5.2 Cu dubl ă acțiune.
3.6.6 Cilindri cu membran ă.
3.6.6.1 Cu simpl ă acțiune.
3.6.6.2 Cu dubl ă acțiune.
3.7 Multiplicator de presiune.
3.7.1 Monofluid. Detaliat Simplificat
3.7.2 Bifluid.
3.8 Transformator de presiune
pneumohidraulic ă.
4. Distribuția și reglarea energiei
4.1 Principii de reprezentare
a aparaturii. Reprezentarea
aparatelor se realizeaz ă
prin combinarea
diferitelor semne
conven ționale de baz ă
ținând cont de
următoarele: aparatul se
reprezint ă în starea lui
de repaus; exceptând
supapele de sens unic
și robinetele de
închidere –
deschidere,
reprezentarea se
realizeaz ă printr-o
căsuță; în interiorul
căsuței se reprezint ă
orificiile și căile
aparatului iar în
exteriorul ei
conductele de legare
a aparatului în
instala ție.
198Nr. crt. Denumire Explicații și
indicații de utilizare Semne conven ționale
4.1.1 O căsuță. Indicarea unui aparat
de presiune sau debit,
susceptibil de a avea
între pozi țiile sale
extreme de
funcționare o
multitudine de pozi ții
care s ă asigure – prin
varietatea condi țiilor
de curgere a fluidului
– valoarea dorit ă a
presiunii sau
debitului.
4.1.2 Mai multe c ăsuțe. Indicarea unui aparat
de distribu ție
susceptibil de a avea
mai multe pozi ții de
funcționare distincte,
fiecare pozi ție fiind
reprezentat ă printr-o
căsuță. Conductele
(canalele) de leg ătură
se reprezint ă pe
exteriorul c ăsuței
corespunz ător
poziției de repaus a
aparatului. Celelalte
poziții se determin ă
prin deplasarea
imaginar ă a căsuțelor
până când orificiile
acestora corespund
cu conductele
(canalele) de leg ătură
respective.
4.1.3 Simbol simplificat pentru
aparate, în caz de
reprezentare multipl ă. Schema instala ției
trebuie prev ăzută cu
o legend ă, în care s ă
se reprezinte
simbolul detaliat al
aparatului indicat
prin num ărul „n”
(n=1, 2, 3…).
4.2 Distribuitoare.
4.2.1
Orificii și căi.
199Nr. crt. Denumire Explicații și
indicații de utilizare Semne conven ționale
4.2.1.1 – o cale.
4.2.1.2 – două orificii închise.
4.2.1.3 – două căi.
4.2.1.4 – două căi și un orificiu.
4.2.1.5 – două/trei c ăi legate
transversal (pozi ție de
descărcare complet ă).
4.2.1.6 – una/dou ă căi de
descărcare și două orificii
închise (pozi ție cu centru
deschis).
4.2.1.7 – patru/cinci orificii
blocate (pozi ție cu
centrul închis).
4.2.2 Semne de baz ă. Indică pozițiile
distincte de lucru.
4.2.2.1 Distribuitoare cu dou ă
poziții.
4.2.2.2 Distribuitoare cu trei
poziții.
4.2.3 Semn cu indicarea
poziției (pozi țiilor) de
trecere. Indică pozițiile
distincte de lucru și
poziția (pozi țiile)
intermediar ă de
scurtă durat ă, de
trecere între dou ă
poziții distincte de
lucru. Pozi ția de
trecere se reprezint ă
cu linie întrerupt ă.
4.2.3.1 Distribuitoare cu dou ă
poziții distincte și o
poziție de trecere.
4.2.3.2 Distribuitoare cu trei
poziții distincte și două
poziții de trecere.
200Nr. crt. Denumire Explicații și
indicații de utilizare Semne conven ționale
4.2.4 Simbol numeric. Simbolizarea
distribuitoarelor se
face prin dou ă cifre
separate printr-o bar ă
oblică: prima cifr ă
indică numărul
orificiilor principale
(presiune, rezervor,
consumatori), iar a
doua cifr ă numărul
pozițiilor distincte de
lucru.
4.2.4.1 Distribuitoare 2/2. Distribuitoare cu
două orificii și două
poziții distincte de
lucru.
4.2.4.2 Distribuitoare 3/2. Distribuitoare cu trei
orificii și două poziții
distincte de lucru.
4.2.4.3 Distribuitoare 4/2. Distribuitoare cu
patru orificii și două
poziții distincte de
lucru.
4.2.4.4 Distribuitoare 5/2. Distribuitoare cu
cinci orificii și două
poziții distincte de
lucru.
4.2.4.5 Distribuitoare 4/3. Distribuitoare cu
patru orificii și trei
poziții distincte de
lucru.
4.2.4.6 Distribuitoare 5/3. Distribuitoare cu
cinci orificii și trei
poziții distincte de
lucru.
4.2.5 Distribuitoare cu
comand ă direct ă. De exemplu , comand ă
electric ă, prin
intermediul unui
electromagnet care
acționeaz ă direct asupra
elementului mobil.
4.2.6 Distribuitoare cu
comand ă pilotat ă. De exemplu, comand ă
electrohidraulic ă prin
intermediul unui
distribuitor pilot cu
comand ă electric ă.
201Nr. crt. Denumire Explicații și
indicații de utilizare Semne conven ționale
4.2.6.1 Cu arc de revenire în
poziția inițială atât la
distribuitorul pilot, cât și
la cel principal.
4.2.6.1.1 Distribuitor 4/2.
4.2.6.1.2 Distribuitor 4/3.
4.2.6.2 Cu arc de revenire numai
la distribuitorul pilot.
4.2.6.3 Fără arc de revenire
(poziție reținută).
4.2.6.4 Cu revenire prin
presiune.
4.2.7 Distribuitoare cu curs ă
reglabil ă.
4.2.8 Distribuitoare cu
droselizarea sec țiunii de
trecere.
4.2.8.1 Semn de baz ă. Provine din semnul
de baz ă al
distribuitorului
obișnuit la care se
adaug ă două linii
paralele de-a lungul
căsuțelor.
4.2.8.2 Distribuitoare cu dou ă
orificii. De exemplu,
distribuitor cu
comand ă mecanic ă
prin tachet cu arc de
revenire.
4.2.8.3 Distribuitoare cu trei
orificii. De exemplu,
distribuitor cu
comand ă hidraulic ă,
cu arc de revenire.
4.2.8.4 Distribuitoare cu patru
orificii. De exemplu,
distribuitor cu
comand ă mecanic ă
prin tachet cu arc de
revenire.
202Nr. crt. Denumire Explicații și
indicații de utilizare Semne conven ționale
4.2.8.5 Servovalvule de debit.
4.2.8.5.1 Amplificator.
4.2.8.5.2 Servovalvul ă direct ă.
4.2.8.5.3 Servovalvul ă pilotat ă.
4.2.8.5.3.1 Semn general.
4.2.8.5.3.2 Cu reac ție mecanic ă.
4.2.8.5.3.3 Cu reac ție hidraulic ă.
4.2.8.5.3.4 Distribuitor propor țional.
4.3 Supape de sens.
4.3.1 Supape de sens unic.
4.3.1.1 Fără arc de revenire.
4.3.1.2 Cu arc de revenire.
4.3.2 Supape deblocabile.
4.3.2.1 Prin comand ă se
deschide supapa.
4.3.2.2 Prin comand ă se închide
supapa.
203Nr. crt. Denumire Explicații și
indicații de utilizare Semne conven ționale
4.3.2.3 Supap ă deblocabil ă
dublă.
4.3.3 Supap ă selectoare.
4.3.4 Supap ă de evacuare
rapidă.
4.4 Aparatura pentru reglarea
presiunii.
4.4.1 Semn de baz ă.
4.4.1.1 Supape normal închise
(NI).
4.4.1.1.1 Cu o restric ție.
4.4.1.1.2 Cu dou ă restric ții.
4.4.1.2 Supape normal deschise
(ND).
4.4.1.2.1 Cu o restric ție.
4.4.1.2.2 Cu dou ă restric ții.
4.4.2 Supape de siguran ță.
4.4.2.1 Directe.
204Nr. crt. Denumire Explicații și
indicații de utilizare Semne conven ționale
4.4.2.2 Pilotate local. Poziționarea duzelor
pe circuitele interne
ale supapei este
informativ ă. În
cadrul semnului, ele
se vor pozi ționa
conform solu ției
constructive a
supapei.
4.4.2.3 Pilotate de la distan ță.
4.4.2.3.1 Revenire cu arc.
4.4.2.3.2 Revenire hidraulic ă.
4.4.2.4 Supape de siguran ță
propor ționale.
4.4.3 Supape de succesiune.
4.4.3.1 Directe.
4.4.3.2 Pilotate local. Poziționarea duzelor
pe circuitele interne
ale supapei este
informativ ă. În
cadrul semnului ele
se vor pozi ționa
conform solu ției
constructive a
supapei.
205Nr. crt. Denumire Explicații și
indicații de utilizare Semne conven ționale
4.4.3.3 Pilotate de la distan ță.
4.4.3.4 Supape de succesiune
propor ționale.
4.4.4 Supape de deconectare.
4.4.4.1 Directe.
4.4.4.2 Pilotate. Poziționarea duzelor
pe circuitele interne
ale supapei este
informativ ă. În
cadrul semnului ele
se vor pozi ționa
conform solu ției
constructive a
supapei.
4.4.5 Supape de conectare.
4.4.5.1 Directe.
4.4.5.2 Pilotate.
206Nr. crt. Denumire Explicații și
indicații de utilizare Semne conven ționale
4.4.6 Supap ă conjunctoare-
disjunctoare
4.4.7 Supap ă de frânare.
4.4.8 Supap ă de diferen ță de
presiune.
4.4.9 Supap ă de raport de
presiune.
4.4.10 Supape de
cuplare/decuplare
electric ă Supapa poate avea
funcția de baz ă
siguran ță sau
succesiune. În
exemplul al ăturat
este prezentat ă
supapa de
succesiune.
4.4.11 Supape de reduc ție.
4.4.11.1 Directe.
4.4.11.2 Pilotate local.
4.4.11.3 Pilotate de la distan ță.
207Nr. crt. Denumire Explicații și
indicații de utilizare Semne conven ționale
4.4.11.3.1 Revenire cu arc.
4.4.11.3.2 Revenire hidraulic ă prin
presiune.
4.4.11.4 Supap ă de reduc ție
propor țională.
4.4.12 Servovalvul ă de
presiune.
4.5 Aparatura pentru reglarea
debitului.
4.5.1 Diafragma.
Secțiunea 1.5.4.
4.5.2 Drosel. Drosel reglabil.
4.5.2.1 Drosel cu supap ă de
ocolire.
4.5.2.2 Drosel de frânare.
4.5.2.2.1 Acționat manual.
4.5.2.2.2 Acționat mecanic cu rol ă.
4.5.3 Regulatoare de debit.
4.5.3.1 Regulatoare de debit cu
două căi.
208Nr. crt. Denumire Explicații și
indicații de utilizare Semne conven ționale
4.5.3.1.1 Nereglabile.
4.5.3.1.2 Reglabile.
4.5.3.2 Regulatoare de debit cu
trei căi.
4.5.3.2.1 Nereglabile.
4.5.3.2.2 Reglabile.
4.5.4 Divizor de debit.
4.6 Robinet pentru
închidere/deschidere Semn general.
5. Elemente de condi ționare și transfer.
5.1 Filtru. Semn general.
5.1.1 Sorb.
5.2 Decantor.
5.2.1 Manual.
5.2.2 Automat.
5.3 Filtru cu decantor.
5.3.1 Manual.
5.3.2 Automat.
209Nr. crt. Denumire Explicații și
indicații de
utilizare Semne conven ționale
5.4 Uscător.
5.5 Ungător.
5.6 Grup de preparare a
aerului.
5.7 Rezervoare.
5.7.1 Rezervoare cu aerisire.
5.7.1.1 Semn general.
5.7.1.2 Conducta de retur a
instala ției deasupra
nivelului de lichid.
5.7.1.3 Conducta de retur a
instala ției imersat ă în
lichid.
5.7.1.4 Conducta de retur a
instala ției sub sarcina
coloanei de lichid.
5.7.2 Rezervor presurizat.
5.8 Acumulator.
5.8.1 Hidraulic.
5.8.2 Pneumatic.
5.9 Schimb ătoare de c ăldură.
5.9.1 Răcitoare.
5.9.1.1 Fără reprezentarea
conductelor prin care
trece fluidul de r ăcire.
5.9.1.2 Cu reprezentarea
conductelor prin care
trece fluidul de lucru.
5.9.2 Încălzitor.
5.9.3 Regulator de temperatur ă.
210Nr. crt. Denumire Explicații și
indicații de
utilizare Semne conven ționale
6. Conducte, orificii și racorduri.
6.1 Conducte rigide.
6.1.1 Conducte de alimentare,
aspira ție, retur, de lucru.
6.1.2 Conducte de comand ă.
6.1.3 Conducte de drenaj,
purjare.
6.2 Conduct ă flexibil ă.
6.3 Cablu electric.
6.4 Legături între conducte și
canale.
6.5 Întret ăieri de conducte sau
canale.
6.6 Purjă de aer.
6.7 Orificiu de evacuare a
aerului.
6.7.1 Neted, neracordabil.
6.7.2 Filetat, racordabil.
6.8 Priză.
6.8.1 Obturat ă.
6.8.2 Cu ramifica ție.
6.9 Racorduri rapide.
6.9.1 Normal deschise.
6.9.1.1 Fără supap ă de sens.
6.9.1.2 Cu supap ă de sens. Supap ă de sens cu
deschidere
mecanic ă.
6.9.2 Normal închis.
6.9.2.1 Fără supap ă de sens.
6.9.2.2 Cu supap ă de sens. Supap ă de sens cu
deschidere
mecanic ă.
6.10 Racorduri rotitoare.
6.10.1 Cu o cale.
6.10.2 Cu trei c ăi.
6.11 Amortizor de zgomot.
6.12 Sursă de presiune.
6.12.1 Semn general.
211Nr. crt. Denumire Explicații și
indicații de
utilizare Semne conven ționale
6.12.2 Sursă hidraulic ă de
presiune.
6.12.3 Sursă pneumatic ă de
presiune.
6.13 Motoare de antrenare.
6.13.1 Electric.
6.13.2 Termic.
6.13.3 Electric pas cu pas.
7. Comenzi.
7.1 Componente mecanice.
7.1.1 Arborii ro ților.
7.1.1.1 Într-un singur sens.
7.1.1.2 În ambele sensuri.
7.1.2 Dispozitiv de men ținere în
poziție.
7.2 Tipuri de comenzi. Semnalele care
reprezint ă tipurile de
comenzi fac parte
din semnul
conven țional al
aparatului la care se
referă. La aparatele
simbolizate prin mai
multe c ăsuțe,
comanda permite
realizarea pozi ției de
lucru reprezentate în
căsuța adiacent ă.
7.2.1 Comanda manual ă.
7.2.1.1 Semn general.
7.2.1.2 Prin împingere cu buton.
7.2.1.3 Prin manet ă.
7.2.1.4 Prin pedal ă.
212Nr. crt. Denumire Explicații și
indicații de
utilizare Semne conven ționale
7.2.2.2 Cu arc.
7.2.2.3 Cu rol ă.
7.2.3 Comand ă electric ă.
7.2.3.1 Cu electromagnet cu
simpl ă acțiune.
7.2.3.2 Cu electromagnet cu
dublă acțiune.
7.2.3.2.1 Bobinele permit
acționarea în sensuri
opuse.
7.2.3.2.2 Bobinele permit
acționarea în acela și sens.
7.2.3.3 Cu electromagnet
propor țional cu simpl ă
acțiune.
7.2.3.4 Cu electromagnet
propor țional cu dubl ă
acțiune.
7.2.3.4.1 Bobinele permit
acționarea în sensuri
opuse.
7.2.3.4.2 Bobinele permit
acționarea în acela și sens.
7.2.3.5 Cu motor electric cu
turație variabil ă/continu ă.
7.2.3.6 Cu motor pas cu pas.
7.2.4 Comand ă prin presiune.
7.2.4.1 Comand ă direct ă.
7.2.4.1.1 Prin cre șterea presiunii.
7.2.4.1.2 Prin sc ăderea presiunii.
7.2.4.1.3 Prin diferen ță de
suprafe țe. Dreptunghiul mai
mare reprezint ă
suprafa ța de
comand ă mai mare,
respectiv comanda
prioritar ă.
7.2.4.2 Comand ă pilotat ă.
213Nr. crt. Denumire Explicații și
indicații de
utilizare Semne conven ționale
7.2.4.2.1 Prin cre șterea presiunii.
7.2.4.2.2 Prin sc ăderea presiunii.
7.2.4.3 Comand ă intern ă. Căile de comand ă se
află în interiorul
aparatului.
7.2.5 Comand ă combinat ă.
7.2.5.1 Comenzi dependente.
7.2.5.1.1 Electrohidraulic ă. Cu pilot ac ționat
electric.
7.2.5.1.2 Pneumohidraulic ă. Cu pilot ac ționat
pneumatic.
7.2.5.2 Comenzi independente.
7.2.5.2.1 Comand ă electric ă sau
prin presiune.
7.2.5.2.2 Comand ă electric ă
manual ă.
7.2.6 Revenire în pozi ția inițială
7.2.6.1 Cu arc.
7.2.6.2 Cu presiune.
8. Aparate de m ăsură.
8.1 Manometru.
8.2 Manometru cu contact.
8.3 Manometru diferen țial.
8.4 Termometru.
8.5 Termometru cu contact.
8.6 Debitmetru.
215B I B L I O G R A F I E
1. LUNGU Adrian – Mașini și acționări hidraulice navale , Editura Tehnic ă,
București, 1999.
2. PETRE P ătruț, NICOLAE Ionel – Acționări hidraulice și automatiz ări,
Editura Nausicaa Bucure ști, 1998
3. IONESCU Dan și alții – Mecanica fluidelor și mașini hidraulice, Ed. D.P.
București, 1983.
4 DODDANNAVAR Ravi , BARNARD Andries – Hydraulic System ,
Operation and Troubleshoting for Engineers&Technicians, Elsevier ,
Burlington, 2005.
5. OPREAN A. și alții. Acționări și automatiz ări hidraulice , Ed. Tehnic ă,
București, 1989
6. VASILIU Nicolae , CATAN Ă Ilie – Transmisii hidraulice și
electrohidraulice , Editura Tehnic ă, Bucure ști, 1988
7. CONSTANTIN E., CIOCAN T . – Proiectarea și construc ția acționărilor
hidropneumatice . Editura Universitatea din Gala ți, 1988
8. IONIȚĂ I.C. APOSTOLACHE J . – Instalații mecanice de bord –
construc ție și exploatare . Ed. Tehnic ă București, 1986
9. ȚURCANU C., GANEA N. – Pompe volumice pentru lichide , Ed. Tehnic ă
București, 1987.
10. GANEA N. Alegerea, exploatarea, între ținerea și repararea pompelor , Ed.
Tehnică, 1981.
11. MARIN V., MOSCOVICI R., TENESLAV D . Sisteme hidraulice de
acționare și reglare automat ă. Probleme practice, proiectare, execu ție,
exploatare, Ed. Tehnic ă, 1981
12. ALI B eazit . – Mașini și acționări hidraulice , Editura Academiei Navale
„Mircea cel B ătrân” Constan ța, 1999
13. *** ADSTRUCT – General Service Hydraulics
14. *** Loyd`s Register Rules and Regulations
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Editura Academiei Navale “Mircea cel B ătrân” Constanța, 2010 Referenți științifici: Prof. univ. dr. ing. Florea TRAIAN Prof. univ. dr. ing. Ionel… [604456] (ID: 604456)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.