Praca dyplomowa inżynierska

Praca dyplomowa inżynierska
PROWADZĄCY PRACĘ:
prof. dr hab. inż. Edward Palczak, prof. zw.PWr.
AUTOR:
Maciej Durko
Wrocław 2010
Temat pracy dyplomowej inż.
Projekt wstępny rozdzielacza
serwomechanizmu hydraulicznego
z przekryciem ujemnym.
Dane wejściowe:
3
•
dm
Q n=6 [
]
min
•
P n=16 [ Mpa ]
Wstęp
Celem pracy jest zaprojektowanie rozdzielacza hydraulicznego
suwakowego z przekryciem ujemnym w układzie zminiaturyzowanego
serwomechanizmu hydraulicznego.
Rozdzielacze suwakowe z przekryciem ujemnym mają zastosowanie np.
w układach wspomagania skrętu i mechanizmach podnoszenia.
Rozdzielacz suwakowy w serwomechanizmie występuje z jednostkowym
sprężeniem zwrotnym.
Przekrycie dodatnie – długość tłoczków suwaka jest większa od szerokości kanałów
cylindra. Konstrukcja taka zapewnia szczelność pomiędzy sąsiednimi kanałami, w których
przeważnie panują różne ciśnienia. Przesunięcie suwaka z położenia roboczego na
neutralne powoduje gwałtowne odcięcie dopływu z pompy. Skutkuje to chwilowym
uderzeniem cisnienia w przewodzie tłocznym pompy zanim otworzy się zawór
bezpieczeństwa. Powoduje przeciążenia układu i może prowadzić do uszkodzeń pompy i
innych elementów [4].
Rys. Schemat rozdzielacza suwakowego z przekryciem dodatnim
i charakterystyka przepływu w funkcji przesunięcia.
Przekrycie ujemne – tłoczki są krótsze niż szerokości kanałów cylindra.
W położeniu zerowym pomiędzy sąsiednimi kanałami są szczeliny na tzw. krawędziach
sterujących. Podczas przesterowania nie występują gwałtowne odcięcia połączeń.
Zaletą jest brak przeciążeń układu, ale ma taką wadę, że położenie neutralne nie jest
ustalone [4].
Rys. Schemat rozdzielacza suwakowego z przekryciem ujemnymi
charakterystyka przepływu w funkcji przesunięcia
Przekrycie zerowe – krawędzie tłoczka i kanałów pokrywają się ze sobą.
Wykonanie takiej konstrukcji wiąże się z trudnościami technologicznymi, więc wiąże się
to z wyższą ceną. Przekrycie takie jest stosowane w serwomechanizmach jeżeli
wymagana jest odpowiedź układu na nawet minimalne przesterowanie rozdzielacza [4].
Rys. Schemat rozdzielacza suwakowego z przekryciem zerowych
icharakterystyka przepływu w funkcji przesunięcia
Przesterowanie rozdzielacza może być dokonywane różnymi sposobami:
•
ręcznie – siłą mięśni, przyciskiem, dźwignią, pedałem,
•
mechanicznie – popychaczem, zderzakiem, sprężyną, rolką z dźwignią,
•
elektrycznie – elektromagnesem z jedną cewką, elektromagnesem z dwoma cewkami,
silnikiem elektrycznym,
•
hydraulicznie – ciśnieniem lub podcisnieniem,
•
sposobem mieszanym – elektryczno-hydraulicznym, elektryczno-pneumatycznym.
Symbole graficzne sterowania zawarte są w normie PN-ISO 1219-1:1994
•
•
•
3000
Re
2500
2000
1500
1000
500
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
2
v[
m
]
s
Podsumowanie
Zaprojektowany rozdzielacz suwakowy z przekryciem ujemnym ma średnicę nominalną
przepływu 6 [mm^2] i przepływ 6 [dm^3/min] ciśnienie nominalne wynosi 16 [Mpa].
Założone parametry techniczne zostały spełnione.
Przepływ o wielkość 6 [dm^3/min] bliski granicy minimalnej przepływów w hydraulice
klasycznej. Takie wielkości określa się hydrauliką zminiaturyzowaną. Miniaturyzacja
wpływa za zmniejszenie gabarytów i masy. Umożliwia budowę prototypów
i modelów funkcjonalnych do badań. Zmniejszenie wymiarów zwiększa trudność
wykonania i wymagana jest większa dokładność. Hyraulika zminiaturyzowana i
mikrohydraulika są na etapie badań i rozpoznawania zastosowań takich elementów.
Wyżej wymieniony rozdzielacz sprawia trudności projektowe, ze względu na
miniaturyzację elementu. Zachodzi konieczność zastosowania minimalnych przekrojów
przepływu. Może to wpływać na zwiększone występowanie kawitacji w układzie, co
negatywnie wpływa na stabilną pracę serwomechanizmu. Kawitacja może również
powodować podwyższenie poziomu głośności. Wytworzenie elementu również sprawia
trudności ze względu na dokładność wykonania, która zawiera się w granicach
od 1 do 5[μm]. Znalezienie optymalnych rozwiązań konstrukcyjnych zminiaturyzowanych
rozdzielaczy sprawia liczne trudności projektowe.
Bibliografia
[1] Baszta T. M.: Urządzenia hydrauliczne :konstrukcja i obliczanie,
WNT, Warszawa 1697.
[2] Guillon M.: Teoria i obliczanie układów hydraulicznych, WNT, Warszawa 1967.
[3] Lipski J., Zwolak E., Balas W.: Hydrauliczne urządzenia srodków transportu,
WKŁ, Warszawa 1980.
[4] Osiecki A.: Hydrostatyczny napęd maszyn, WNT, Warszawa 1998.
[5] Palczak E.: Dynamika elementów i układów hydraulicznych, Ossolineum,
Wrocław 1999.
[6] Stryczek S.: Napęd hydrostatyczny. Elementy i układy, WNT, Warszawa 1984.
[7] Szydelski Z.: Napęd i sterowanie hydrauliczne, WNT, Warszawa 1970.
[8] Zieliński A.: Napęd i sterowanie hydrauliczne obrabiarek, WNT, Warszawa 1972.