PRACA DYPLOMOWA

Komentarze

Transkrypt

PRACA DYPLOMOWA
POLITECHNIKA KRAKOWSKA im. T. Kościuszki
Wydział Mechaniczny
Instytut Technologii Maszyn i
Automatyzacji Produkcji
Kierunek studiów: Automatyka i robotyka
Specjalność: Multimedia w systemach przemysłowych
PRACA DYPLOMOWA
Dominik Płonka, Krzysztof Zięba
(Imię i nazwisko)
Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego amortyzatora
(Tytuł pracy)
Promotor:
dr inż. Krzysztof Szybalski
Kraków 2005
POLITECHNIKA KRAKOWSKA
INSTYTUT TECHNOLOGII MASZYN I
Nr pracy
AUTOMATYZACJI PRODUKCJI
Zakład: Katedra systemów wytwarzania
Kierownik pracy
dr inż. Krzysztof Szybalski
Opiekun pracy
dr inż. Krzysztof Szybalski
Wykonawca (y) Dominik Płonka
Krzysztof Zięba
Data wydania tematu
Data przyjęcia pracy
Rok studiów
Semestr
2004/2005
dziewiąty
Temat: Wizualizacja działania wybranego
elementu hydraulicznego - amortyzatora
Dyrektor Instytutu
Kierownik pracy
Wytyczne do wykonania pracy
................................................................
Podpis Dyrektora Instytutu
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
Lp.
1
Treść konsultacji
Data
Podpis kierującego praca
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Opinia o pracy i ocena:
Kierownik pracy
Dyrektor Instytutu
3
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
OD AUTORÓW
Niniejsza praca powstała w oparciu o dokumenty i
opracowania które są wymienione w literaturze na końcu tej
pracy.
Serdecznie pragniemy podziękować naszemu promotorowi
Panu dr inż. Krzysztofowi Szybalskiemu za udzielenie
cennych wskazówek i pomocy w wykonaniu niniejszej pracy.
Autorzy: Dominik Płonka i Krzysztof Zięba
4
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
Spis treści.
1. WSTĘP ................................................................................. 7
2. CEL I ZAKRES PRACY ............................................................... 8
3. ANALIZA LITERATURY .............................................................. 9
3.1 ZARYS ROZWOJU TECHNIK MULTIMEDIALNYCH ZE SZCZEGÓLNYM
UWZGLĘDNIENIEM ZASTOSOWAŃ W TECHNICE. .............................................9
3.2 PRZEGLĄD PROGRAMÓW KOMPUTEROWYCH PRZYDATNYCH DO TWORZENIA
WIZUALIZACJI. .....................................................................................10
3.2.1 Modelowanie geometryczne w programie Solid Edge ................10
3.2.2 Modelowanie bryłowe w programie Solid Works .......................11
3.2.3 Modelowanie bryłowe w Pro Enginer.........................................12
3.2.4 Modelowanie bryłowe w Unigraphics ........................................13
3.3 PRZEGLĄD WYBRANYCH ROZWIĄZAŃ KONSTRUKCYJNYCH WYBRANYCH
AMORTYZATORÓW. ................................................................................19
3.3.1 Dźwigniowe amortyzatory hydrauliczne....................................19
3.3.2 Amortyzatory łopatkowe ............................................................19
3.3.3 Amortyzator dwułopatkowy.......................................................21
3.3.4 Amortyzator tłoczkowy ..............................................................23
3.3.5 Amortyzator jedno tłoczkowy.....................................................24
3.3.6 Amortyzator dwu tłoczkowy ......................................................26
3.3.7 Amortyzatory dwururowe bezciśnieniowe .................................34
3.3.8 Amortyzatory dwururowe niskociśnieniowe ..............................37
3.3.9 Amortyzatory jednorurowe wysokociśnieniowe.........................40
3.3.10 Amortyzatory jednorurowe bezciśnieniowe .............................42
3.3.11 Ograniczniki skoku tłoka .........................................................46
3.4 WNIOSKI Z PRZEGLĄDU LITERATURY ...................................................52
4. TEZA PRACY ........................................................................ 53
5
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
5 CHARAKTERYSTYKA CZYNNIKÓW MAJĄCYCH ISTOTNY WPŁYW NA
DZIAŁANIE AMORTYZATORÓW ...................................................... 54
5.1 RODZAJE CIECZY HYDRAULICZNYCH ...................................................54
5.2 RODZAJE CIECZY DO AMORTYZATORÓW ...............................................57
5.3 KLASYFIKACJA CIECZY HYDRAULICZNYCH ............................................60
5.4 CZYSTOŚĆ CIECZY ...........................................................................69
5.5 CIECZE W EKSPLOATACJI ..................................................................72
5.6 CHARAKTERYSTYKI TŁUMIENIA DRGAŃ AMORTYZATORA HYDRAULICZNEGO ..77
5.6.1 Wykresy charakterystyk tłumienia............................................78
6 ZARYS ZAGADNIEŃ TEORETYCZNYCH .......................................... 81
6.1 AMORTYZATORY Z REGULACJĄ ZEWNĘTRZNĄ ........................................82
6.2 AMORTYZATORY OLEJOWE I
OLEJOWO-GAZOWE....................................84
7 WNIOSKI Z PRACY .................................................................. 85
LITERATURA............................................................................ 86
ZAŁĄCZNIKI ............................................................................. 87
6
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
1. Wstęp
Obserwując współczesną technikę można zauważyć bardzo
burzliwy rozwój informatyki i jej zastosowań w różnych dziedzinach
techniki,
począwszy
od
telekomunikacji
poprzez
aparaturę
medyczną, automatykę i ogólnie pojętą budowę maszyn.
Znaczny obszar w budowie maszyn zajmuje sterowanie i napęd
hydrauliczny (SINH).
Układy
hydrauliczne
są
praktycznie
obecne
we
wszystkich
dziedzinach techniki począwszy od środków transportu (rakiety,
samoloty, pojazdy) poprzez obrabiarki, maszyny
budowlane. Coraz
technologiczne,
bardziej rozwija się współpraca teoretyków i
praktyków zajmujących się układami hydraulicznymi z lekarzami i
naukowcami
zajmującymi
się
problematyką
modelowania
przepływu płynów ustrojowych (krew, ślina, mocz) i budową
związanych z tymi płynami sztucznych organów wspomagających
organizm człowieka lub wręcz zastępujących te organy. Są to np.
sztuczna nerka czy płuco-serce.
Wszystkie wspomniane dziedziny wymagają, wysokokwalifikowanej
kadry inżynierskiej, która potrafi współpracować ze specjalistami z
innych dziedzin i jednocześnie potrafi rozwiązywać niezmiernie
trudne
zagadnienia
szeroko
pojętego
napędu
i
sterowania
płynowego.
Dlatego
w
procesie
dydaktycznym
szkolenia
na
poziomie
politechnicznym wprowadza się najbardziej nowoczesne techniki
nauczania między innymi wykorzystując techniki multimedialne.
Przeglądając techniki multimedialne można wyraźnie zauważyć
obszar wykorzystania ich w systemach przemysłowych a także w
zagadnieniach związanych z podnoszeniem jakości i intensyfikację
procesu dydaktycznego.
7
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
2. Cel i zakres pracy
Celem
pracy
jest
przedstawienie
związanych z napędem i sterowaniem
wybranych
zagadnień
hydraulicznym
przy
wykorzystaniu jednej z technik multimedialnych tj. wizualizacji.
Jako
element
układu
hydraulicznego
wybrano
dwa różne
rodzaje amortyzatorów samochodowych.
Wykorzystywanych
w
niezależnych
zawieszeniach
pojazdów
samochodowych.
Zakres pracy obejmuje:
-
wprowadzenie do technik multimedialnych
przegląd
programów
komputerowych
przydatnych
do
wizualizacji Solid Works, Solid Edge, PROEnginer, Unigraphics.
-
analiza
literatury
dotyczącej
teorii
układu
zawieszenia
hydraulicznego
-
analiza literatury opisującej rozwiązania konstrukcyjne
wybranych amortyzatorów
-
wizualizacja wybranych elementów.
8
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
3. Analiza literatury∗
3.1 Zarys rozwoju technik multimedialnych ze szczególnym
uwzględnieniem zastosowań w technice.
MULTIMEDIA - pojęcie to pojawiło się wśród pasjonatów
informatyki, twórców APPLE’A urządzenia które niemal od początku
(czyli od 1988r.) potrafiło generować obraz i dźwięk. Pierwszy
oficjalnie o multimediach wspomniał Bili Gates, założyciel firmy
Microsoft. Na międzynarodowej konferencji prasowej w 1986r.
zaprezentował on „kompaktowy dysk optyczny” zwany potem CDROM. Specjaliści w tej dziedzinie obejmującej dzisiaj między innymi
informatykę,
telekomunikację,
przemysł
elektroniczny,
media,
prasę, film. telewizję definiują dzisiaj multimedia jako pojęcie
technologiczne określające „zintegrowane media interaktywne" O
integracji można mówić, jeżeli przynajmniej dwa z nośników
informacji jakim są tekst, dźwięk, obraz, animacja graficzna i obraz
ruchowy jednocześnie znajduje się w programach profesjonalnych ,
użytkowych lub służących do celów twórczych pedagogicznych czy
rozrywkowych.
Informacje
natychmiast
odtworzyć
w
nim
a
zawartą
użytkownik
dysponując
może
odpowiednim
oprogramowaniem wpływa na sposób ich prezentacji- Definicja taka
tak jak niegdyś w przypadku kina określa jedynie perspektywy
rozwoju multimediów ich bogactw i potencjał twórczy. Multimedia
stały się synonimem wysoko rozwiniętej technologii łączącej
muzykę,
tekst,
fotografię
i
pozwalającej
na
interaktywne
korzystanie z niej. Zasobami multimedialnymi specjaliści zaczęli
nazywać różnego rodzaju działania przetworzone elektronicznie i
udostępnione on-line czyli przez media przesyłane z daleka przez
sieć kablową lub telekomunikacyjne do urządzeń odbiorczych np.
komputerów.
∗
Opracował D.Płonka.
9
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
3.2 Przegląd programów komputerowych przydatnych do
tworzenia wizualizacji.
3.2.1 Modelowanie geometryczne w programie Solid Edge
Solid Edge jest programem komputerowego wspomagania
przy projektowaniu CAD. przeznaczonym głównie do modelowania
geometrii elementów i zespołów maszyn i urządzeń Jest on
własnością firmy Unigraphics Solulkm, informacje na temat tego
programu można uzyskać na stronie internetowej solid-edge.com .
Firma ta oferuje ponadto inne programy, między innym system
CAD
o
nazwie
Unigraphics.
System
ten
jest
rozbudowany,
charakteryzują go duże możliwości w zakresie komputerowego
wspomagania procesu projektowania i wytwarzania Z uwagi na
Slopiefi złożoności i koszty adresowany jest on głównie do dużych
firm
Dla
mniejszych
przedsiębiorstw
firma
Unigraphics
przygotowała program Solid Edg. Jego możliwości są dużo mniejsze
w porównaniu z programem Unigraphics, jest on jednak dużo
tańszy i łatwiejszy do wdrożenia miedzy innymi z uwagi na
zastosowane rozwiązania graficznego interfejsu użytkownika.
Solid Edge oferowany jest jako pakiet podstawowych modułów: Part
(do modelowania części). Draft (do generowania rysunków 2D) i
Assembly (do modelowanie złożeń), dostępne są również inne
wyspecjalizowane
moduły,
jak:
do
modelowania
elementów
blaszanych - Sheel Metal, do konstrukcji spawanych -Weldmet, do
kinematyki - Motion. itp. Program jest ciągle rozwiany i ulepszany,
kolejne wersje ukazują się często, stąd też nie wszystkie firmy
nadążają z aktualizacją i w przemyśle można spotkać w użyciu
różne wersie (od 5 do 14) Nie stanowi, to jednak dużego problemu,
ponieważ w kolejnych wersjach konsekwentnie utrzymywane są
podstawowe zasady pracy z programem, a zmiany interfersu
użytkownika wprowadzane są ewolucyjnie. Na rynku polskim
dostępna jest również polskojęzyczna wersja Solid Edge.
10
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
Modele geometryczne wykonane w programie Solid Edge mogą być
czytane przez między innymi programy za pomocą formatów plików
DXF. IGES, Parasohd, AC1S. itp. Zdarza się również że podczas
konwersji modelu, podobnie jak w innych programach, mogą
wystąpić problemy związane z utratą pewnej ilości informacji o
modelu. Korzystając z formatu Parasolid uzyskiwano szczególnie
dobre wyniki.
3.2.2 Modelowanie bryłowe w programie Solid Works
SolidWorks jest programem komputerowego wspomagania
projektowania
CAD
przeznaczonym
głownie
do
modelowania
geometrii elementów I zespołów maszyn. Program SolidWorks Jest
produkowany i dystrybuowany Corporolion mającą siedzibę w USA.
Firma ta ma swoje przedstawicielstwa w rożnych krajach na całym
świecie. Informacje o rozwoju programu SoIidWorks można znaleźć
na
stronie
internetowej
www.solidworks.com.
Program
ten
oferowany jest z podstawowymi modułami: Part (modelowanie
części).
Drawing
(generowanie
rysunków
2D)
i
Awemoły
(modelowania złożoń). Oferowane są również wyspecjalizowane
moduły, jak: modelowanie instalacji rurociągowych - Piping,
Animacje – Animator, itp. ilość modułów uzupełniających program
podstawowy jest jednak niewielka i przy realizacji specjalistycznych
zadań
istnieje
programów.
konieczność
Modele
korzystania
geometryczne
dodatkowo
wykonane
w
z innych
pragramie
SolidWorks mogą być czytane przez inne programy za pomocą,
formatów plików DXF. IGES, Parasolid, SAT itp. Program ten, do
modelowania geometrycznego, wykorzystuje jądro modelowania
bryłowego Parasolid, stąd możliwości tworzenia złożonych geometrii
są zbliżone
do
programu
SolidEdge
który
został
omówiony
wcześniej. Korzystną cechą tego programu jest elastyczny interfejs
11
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
użytkownika,
dający
dwie
możliwości
wprowadzania
danych.
Początkującym użytkownikom może to sprawiać pewien kłopot, ale
umożliwia
szybką
budowę
modelu.
Dla
zaawansowanych
użytkowników posiadających umiejętność programowania istnieje
możliwość, przy wykorzystaniu technologii VBA (Visual Basic for
Application), tworzenie własnych programów, którymi można się
posłużyć w automatyzacji zadań projektowych. Możliwe jest również
wykorzystanie API (Application Programmer Interface), co pozwala
na rozbudowę programu o własne aplikacje pisane w innych
środowiskach programistycznych, jak: MS Visua1 Studio. Borland
Builder. Delphi, itp.
3.2.3 Modelowanie bryłowe w Pro Enginer
Program PRO/Engineer (Pro/E) to profesjonalny system
wspomagania
modelowych
CAD,
przeznaczony do
różnego
wyspecjalizowane
rodzaju
moduły
projektowania
maszyn
i
pozwalają
urządzeń.
na
i
badań
Liczne
skonfigurowanie
stanowiska roboczego do całkowitego wspomagania procesów
projektu,
tj.
począwszy
od
wstępnej
koncepcji,
poprzez
modelowanie części, ich złożenie, badanie kinematyczne, analizy
wytrzymałościowe, tworzenie dokumentacji technicznej, technologie
wytwarzania, itp.
Program Pro/E powstał w Stanach Zjednoczonych pod koniec lat
osiemdziesiątych. jest on produktem firmy Parametrk Technology
Corporation (PTC). Uważany jest za jeden z najbardziej znaczących
systemów CAD/CAM/CAE w świecie. Program jest wykorzystywany
w przedsiębiorstwach o bardzo różnym charakterze produkcji. Do
firm
stosujących
samochodowe,
to
oprogramowanie
branże
należą
mechaniczne,
firmy
lotnicze,
elektroniczne
i
elektrotechniczne, wojskowe, medyczne, przetwórstwa tworzyw
12
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
sztucznych, konstrukcji oprzyrządowania i wiele innych. Pełne
wykorzystanie możliwości tego programu wymaga znacznej wiedzy
inżynierskiej i teoretycznej z zakresu konstruowania, wytwarzania i
modelowania.
3.2.4 Modelowanie bryłowe w Unigraphics
Jedna z najważniejszych zalet systemu wynika z pracy w sieci
komputerowej przedsiębiorstwa. Model złożeniowy tworzony w
Unigraphics
nie
zawiera
w
sobie
wszystkich
danych
o
występujących w nim częściach składowych, a jedynie odwołania
do nich. Każda część modelu przechowywana jest w oddzielnym
pliku i za pośrednictwem wewnątrzzakładowej sieci udostępniana
wszystkim biorącym udział w projektowaniu. Nie dzieje się tak
przez przypadek. Ograniczenie złożenia tylko do listy odwołań do
wykorzystywanych
części
niezbędnejnej
do
przechowywania
najważniejsze
-
jeśli
nie
zachodzi
tylko
ogranicza
projektu,
taka
ilość
ale
potrzeba
-
pamięci
także,
co
umożliwia
natychmiastowe uaktualnienie wszystkich wykorzystujących daną
część podzespołów w przypadku wprowadzenia jakiejś zmiany
konstrukcyjnej. Daje to dużą swobodę modyfikowania nawet bardzo
złożonych projektów i gwarantuje, że raz wprowadzona modyfikacja
staje się ustalonym standardem do czasu jej zmiany na inną.
13
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
Drugą, bardzo istotną zaletą, jest fakt, że projektowanie
odbywa się w trzech wymiarach. Projektowany element nie jest
widziany pod postacią zbioru płaskich rysunków, ale niemal od
początku jest bryłą, którą można obejrzeć z dowolnej strony i
odległości. Jest to bardzo ważne, ponieważ wiele elementów ma
kształty utrudniające wyobrażenie ich sobie na podstawie rzutów.
Równocześnie z modelem trójwymiarowym tworzony jest rysunek
techniczny projektowanego elementu. W skład rysunku mogą
wchodzić rzuty prostokątne i izometryczne, przekroje oraz widoki
szczegółowe i pomocnicze. Rysunek jest zgodny z najważniejszymi,
stosowanymi w świecie, normami. Możliwe jest także samodzielne
rysowanie
dwuwymiarowych
szkiców,
bez potrzeby
tworzenia
modelu przestrzennego.
Analizując
rysunki
przenikania
się
złożeniowe,
części,
które,
system
wykrywa
nie
zauważone
ewentualne
w
porę,
uniemożliwiłyby zmontowanie zespołu. Dotychczas, dla wykrycia
podobnych
Podczas
niespodzianek,
prac
całkowicie
nad
konieczna
pierwszym
komputerowo,
była
budowa
samolotem
Boeingiem
makiety.
zaprojektowanym
777,
właśnie
dzięki
zobrazowaniu trójwymiarowemu udało się pominąć ten kłopotliwy
etap. Makietę zastąpił przestrzenny model kompletnego samolotu,
wygenerowany i przeanalizowany przez system CAD/CAM/CAE.
Specjalny moduł umożliwia przedstawienie animacji pokazującej
proces składania gotowego zespołu z elementów składowych. Dzięki
temu unika się sytuacji, gdy prototyp nowego urządzenia nie daje
się
złożyć.
Istnieje
także
możliwość
obserwacji
ruchu
zaprojektowanego mechanizmu. Umożliwia to sprawdzenie, czy
założona swoboda ruchów zostanie osiągnięta i czy np. chowające
się podwozie samolotu bojowego nie będzie na swej drodze
zawadzać o inne elementy, np. podwieszone uzbrojenie. Kolejny
14
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
moduł analizuje przyspieszenia i wynikające z nich siły działające
na elementy mechanizmu.
System zawiera moduł tworzący realistyczne wizje projektowanego
przedmiotu. Dzięki temu zamawiający może obejrzeć odpowiedź
projektanta już w początkowej fazie prac. Estetyka produktu jest
bowiem równie ważna, jak jego walory użytkowe. Oprócz możliwości
oceny
wyglądu
możliwe
jest
oczywiście
wykorzystanie
syntetycznych zdjęć do różnych akcji reklamowych i promocyjnych
- zdjęcie nowego, choć jeszcze nie istniejącego, samolotu w barwach
narodowych linii lotniczych, lądującego na jednym z krajowych
lotnisk, zamieszczone w folderze przewoźnika, może zwiększyć jego
prestiż. Można także ocenić zharmonizowanie np. projektowanej
wieży kontroli lotów z istniejącym już otoczeniem.
Ocena obsługi
W opanowaniu skomplikowanego systemu pomaga stosunkowo
prosty system ikon wywołujących poszczególne opcje. Zestaw ikon
jednorazowo pojawiających się na ekranie zmienia się w zależności
od sytuacji - każde narzędzie, każdy obiekt wstawiany do rysunku
ma swój zestaw ikon pozwalających wybrać sposób ich użycia.
15
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
O wszelkie potrzebne dane system prosi za pośrednictwem okienek
dialogowych. W każdej chwili można skorzystać z rozbudowanego
systemu pomocy.
Tworzenie obiektu może odbywać się poprzez edycję brył prostych,
jak prostopadłościany, kule, stożki itp. Bryły te można dowolnie
łączyć, odejmować od siebie lub wybierać ich część wspólną.
Dostępny jest także szereg rodzajów otworów, rowków, występów,
zaokrągleń i innych elementów modyfikujących. Chcąc uzyskać np.
model
skrzydła
samolotu
można
wprowadzić
do
komputera
współrzędne profilu, a mając jego kształt na ekranie wytłoczyć z
niego żebro, wykonać otwory ulgowe, okucia itp., a następnie
skopiować w odpowiedniej skali uzyskując komplet żeber, które
połączone z dźwigarem utworzą szkielet. Po dodaniu okuć i
pokrycia oraz zadeklarowaniu użytych materiałów skrzydło jest
gotowe do analizy wytrzymałościowej i modyfikacji.
Obliczenia wytrzymałościowe
Zestaw modułów do analizy inżynierskiej umożliwia zastosowanie
metody elementów skończonych (MES) do wyznaczenia naprężeń i
odkształceń elementu w zadanych warunkach. Wyniki obliczeń
przedstawiane są w postaci graficznej. Można także przyjrzeć się
drganiom elementu i naprężeniom powstałym w wyniku jego
nagrzewania się. Problematyką przepływu ciepła zajmuje się także
moduł wspomagający projektowanie form wtryskowych do odlewów
metalowych i z tworzyw sztucznych. Sprawdza on technologiczność
zaprojektowanej formy informując o ewentualnych możliwościach
powstania wad odlewu, określa zużycie tworzywa i dobiera
optymalne warunki procesu.
Przygotowanie wytwarzania
Bogaty
jest
wspomagania
zestaw
modułów
wytwarzania.
służących
Umożliwiają
do
komputerowego
one
opracowanie
oprogramowania dla obrabiarek sterowanych numerycznie. Możliwe
jest stosowanie toczenia, frezowania, wiercenia, cięcia palnikiem,
16
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
a także opracowanie czynności pomocniczych, jak np. podawanie
chłodziwa czy korekcja zużycia narzędzia. System przedstawia
symulację obróbki, a znając geometrię projektowanego przedmiotu i
większości
stosowanych
obrabiarek
umożliwia
wykrywanie
niepożądanych kolizji. Podczas symulacji obróbki podawana jest
aktualna objętość części i usuniętego materiału, co umożliwia
ocenę strat związanych z odpadami.
System zawiera także bazę danych produkcyjnych przechowującą
informacje
o
zamówieniach i zapasach oraz katalog części,
przydatną w planowaniu produkcji i zarządzaniu narzędziami i
oprogramowaniem obrabiarek.
Oddzielna grupa modułów zajmuje się wyrobami z blachy. Z
zaprojektowanego trójwymiarowego modelu części system tworzy
płaski wykrój, a zadaną przez użytkownika liczbę kopii wykroju
rozmieszcza na arkuszu blachy tak, by spowodować minimalne
straty.
Po
zatwierdzeniu
układu
system
opracowuje
oprogramowanie dla obrabiarki wycinającej elementy promieniem
lasera.
Istnieją moduły służące do określania wymagań technicznych
służących uzyskaniu najwyższej wydajności, efektywności i jakości.
Pozwalają one znacznie skrócić czas zużywany na analizę i
poprawki zaprojektowanago procesu technologicznego.
Szeroki wachlarz możliwości dostępnych modułów może być w razie
potrzeby uzupełniony o funkcje wprowadzone przez użytkownika.
Pozwala
to
m.
in.
zautomatyzować
najczęściej
wykonywane
czynności i dostosować system do indywidualnych upodobań.
Przyszłość
systemów
CAD/CAM/CAE
wiąże
się
z
rozwojem
wirtualnej rzeczywistości. Umożliwi ona m. in. próbną eksploatację
nie istniejącego jeszcze samolotu - pilot będzie mógł ocenić
widoczność z kabiny i jej ergonomię, mechanicy zaś - dostępność
poszczególnych zespołów podczas obsługi.
17
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
Łatwość wprowadzania zmian umożliwi dokładniejsze dopracowanie
konstrukcji w celu pełniejszego zaspokojenia potrzeb użytkownika.
Współpraca z każdym systemem
Mnogość formatów stosowanych do zapisu danych, wynikła z wielu
rodzajów systemów CAD/CAM/CAE nie jest problemem wobec
wbudowania w każdy system translatorów umożliwiających import
danych pochodzących z innego sytemu. Dzięki temu możliwa jest
wymiana informacji w postaci projektów między użytkownikami
różnego oprogramowania. Przesyłanie projektów między zakładami
za pomocą sieci komputerowej, technicznie możliwe, wymaga tylko
czasu niezbędnego do wypracowania niezawodnych metod ochrony
takich transmisji przed dostępem osób niepowołanych. Projekt
stworzony w systemie CAD/CAM/CAE zawiera bowiem pełną
informację o produkcie i technologii jego wytwarzania, przez co
stanowi łakomy kąsek dla konkurencji.
18
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
3.3 Przegląd wybranych rozwiązań konstrukcyjnych wybranych
amortyzatorów.
3.3.1 Dźwigniowe amortyzatory hydrauliczne
Amortyzatory te odznaczają się one przystosowaniem do
przejmowania obciążeń zewnętrznych poprzez element wykonujący
ruchy skrętne, funkcjonalnie stanowiący ramię korby lub dźwignię
jednostronną. Zależnie od rodzaju elementów wymuszających
przepływ
cieczy,
ogólnie
wśród
dźwigniowych
amortyzatorów
rozróżnia się łopatkowe oraz tłoczkowe.
3.3.2 Amortyzatory łopatkowe
Amortyzator łopatkowy ma dźwignię zewnętrzną osadzoną na
wałku ułożyskowanym w szczelnie zamkniętej obudowie wypełnionej cieczą. Zależnie od liczby łopatek zmuszających ciecz do
przepływania przez przewężenia dławiące rozróżnia się amortyzatory jednołopatkowe oraz amortyzatory dwułopatkowe.
Amortyzator jednołopatkowy ma wnętrze obudowy podzielone
przez jej stałą przegrodę oraz obracającą się łopatkę na dwie
przestrzenie, których łączna objętość jest niewielka ( rys. 4 ).
Łopatka i dźwignia amortyzatora są osadzone na wspólnym wałku i
zawsze obracają się o identyczne kąty. Zadania przewężenia
dławiącego
przepływ
cieczy
z
przestrzeni
zmniejszanej
do
przestrzeni zwiększanej (wskutek obrotu łopatki) spełniają odpowiednio dobrane przekroje zaworów płytkowych lub kanałów kalibrowanych.
Odpowiedni dobór przekrojów dla przepływu cieczy przez jednokierunkowe zawory dławiące lub kanaliki kalibrowane, decyduje
o różnej skuteczności działania w obu kierunkach obrotu łopatki
amortyzatora, to znaczy inna skuteczność działania będzie przy
ruchu kół jezdnych sprężających resor a inna przy ruchu
rozprężającym resor.
19
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
Rys 4. Amortyzator hydrauliczny obrotowy jednołopatkowy
1- zawór, 2- łopatka, 3 – obudowa, 4- zawór niskiego ciśnienia
5- komora wysokiego ciśnienia, 6- ścianka działowa, 7 – komora
niskiego ciśnienia
Amortyzator jednołopatkowy nie znalazł szerszego zastosowania
ze względu na małą zdolność pochłaniania energii drgań, i
wstrząsów
oraz brak
możliwości
kompensowania
nieznacznej
rozszerzalności cieczy wskutek wzrostu temperatury.
20
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
3.3.3 Amortyzator dwułopatkowy
Amortyzator dwułopatkowy różni się elementami konstrukcyjnymi od amortyzatora jednołopatkowego, ale jego działanie jest
podobne. Jego wnętrze obudowy podzielone jest przez stałą
przegrodę oraz piastę łopatek na dwie jednakowe komory. Każdą z
tych komór obracająca się łopatka dzieli na przestrzeń zmniejszoną
i przestrzeń zwiększoną (rys.5)
21
Rys 5. Schemat działania hydraulicznego obrotowego amortyzatora dwupłatkowego
1- łopatka, 2- przegroda, 3- zaworek pływakowy
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
22
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
Naprzeciwległe przestrzenie komór są stale połączone przez skośne
kanaliki w piaście łopatek. Kanaliki te spełniają zadania głównych
przewężeń dławiących przepływ cieczy. Wnętrze obudowy (obie
komory)
całkowicie
wypełnione,
są
cieczą.
Funkcjonalnie
amortyzator dwułopatkowy jest zespołem dwóch amortyzatorów
jednołopatkowych o wspólnej dźwigni.
Podczas odkształcania elementu sprężystego (ruch sprężenia) ciecz
przetłaczana przez obrotowy ruch łopatek przepływa przez skośne
kanały dławiące w piaście łopatek oraz przez zawory płytkowe,
wówczas opory hydrauliczne są umiarkowane i amortyzator działa z
ograniczoną skutecznością. Podczas ruchu rozprężenia elementu
sprężystego zawieszenia ciecz przetłaczana skutkiem obrotu łopatek
(ale w odwrotnym kierunku do poprzedniego) przepływa tylko przez
skośne kanały w piaście łopatek — zawory płytkowe są zamknięte. W
rezultacie opory hydrauliczne są zwiększone i amortyzator działa z
pełną skutecznością.
Proste konstrukcyjnie i tanie amortyzatory łopatkowe są jednak
ciężkie oraz łatwo tracą szczelność. Dlatego dla utrzymania dobrej i
trwałej szczelności w czasie eksploatacji wymagają dużej dokładności
w obróbce powierzchni współpracujących ze sobą obudowy i łopatek.
3.3.4 Amortyzator tłoczkowy
Amortyzatory
tego
rodzaju
charakteryzują
się
wykorzystaniem
skrętnego ruchu dźwigni do przemieszczania wzdłużnie tłoczka
wypychającego z cylinderka ciecz poprzez przewężenia dławiące.
Zależnie od liczby złożeń cylinderka i tłoczka zastosowanych w
amortyzatorze dźwigniowym, określa się go jako jedno tłoczkowy, lub
dwu tłoczkowy.
23
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
3.3.5 Amortyzator jedno tłoczkowy
Amortyzator jedno tłoczkowy ma tylko jeden cylinder i tłok (rys. 6),
dzięki
czemu
odznacza
się
prostą
budową,
lecz
działa
jako
jednostronny, gdy opór przetłaczanej cieczy występuje tylko przy
ruchu rozprężającym zawieszenia. Przy ruchu tym tłoczek jest
wpychany w głąb cylinderka przez popychacz osadzony na wałku
dźwigni amortyzatora i wówczas wypiera ciecz z cylinderka poprzez
zaworek dławiący oraz zwiększa napięcie sprężyny powrotnej.
Natomiast podczas odkształcania elementu resorującego
(ruch
sprężający), w miarę obrotu dźwigni amortyzatora i popychacza
rozprężająca się sprężyna powrotna wysuwa coraz bardziej tłoczek z
cylinderka, do którego napływa wtedy ciecz poprzez zaworek wlotowy
o dużym przekroju. Przy ruchu tym skuteczność działania amortyzatora jest minimalna.
24
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
Rys. 6 Jedno tłoczkowy amortyzator dźwigniowy
1-tłoczek, 2 zawór wlotowy, 3- popychacz, 4-cięgło, 5-dżwignia
6-wałek, 7-zawór dławicowy, 8- sprężyna powrotna
25
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
3.3.6 Amortyzator dwu tłoczkowy
Amortyzator dwu tłoczkowy z zasady jest dwustronnego działania i ma dwa złożenia cylinderka i tłoczka. Funkcjonalnie amortyzator dwu tłoczkowy stanowi zespół dwóch amortyzatorów jedno
tłoczkowych o wspólnej dźwigni. Ze względu na układ konstrukcyjny,
wśród amortyzatorów dwu tłoczkowych rozróżnia się amortyzatory o
cylinderkach współosiowych (rys.7) oraz amortyzatory o cylinderkach
równoległych.
Podczas
obrotu
dźwigni
amortyzatora
o
cylinderkach
współosiowych, oba jego tłoczki są przemieszczane w tym samym
kierunku. Wówczas tłoczek ustępujący pod naciskiem krzywki
osadzonej na wałku dźwigni wypycha ciecz ze swego cylinderka
poprzez zaworek dławiący do wnętrza przeciwległego cylinderka, w
którym tłoczek przemieszcza się pod naporem cieczy. Pomocnicze
zaworki wbudowane w tłoczkach umożliwiają przepływanie cieczy z
przestrzeni
środkowej
między
tłoczkami
do
obu
cylinderków,
zapewniając całkowite wypełnianie ich cieczą.
W amortyzatorze dwu tłoczkowym o układzie współosiowym (rys. 7),
cylinderki połączone są przez. układ dwóch zaworków dławiących,
których ciśnienie otwarcia reguluje się przez zmianę wstępnego
napięcia sprężyn za pomocą śrub regulacyjnych.
W obudowie amortyzatora 3 (rys. 7) osadzony jest obrotowo wałek 4,
na którego zewnętrznym końcu osadzona jest dźwignia 1. Cylinderki
z zewnętrznych stron szczelnie są zamknięte zakręcanymi pokrywami
2, pod które podłożone są fibrowe uszczelki 5 i stalowe podkładki 6
(rys. 7). Nad cylinderkami znajduje się zbiorniczek wyrównawczy, od
góry zamknięty hermetycznie pokrywą 14.
26
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
Ruchomą część amortyzatora stanowią dwa skojarzone ze sobą
tłoczki 7 rozmieszczone w współosiowych cylinderkach wykonanych
w obudowie amortyzatora.
Tłoczki są połączone ze sobą specjalnymi sworzniami i sprężynami w
taki sposób, że obejmują one wewnętrzną dźwignię amortyzatora
(inaczej nazywaną krzywką) zamocowaną na tym samym wałku co i
dźwignia
zewnętrzna.
Dzięki
temu
przy
wahaniach
dźwigni
zewnętrznej 1 w stosunku do obudowy amortyzatora tłoczki te
przemieszczane są w tym samym kierunku (w lewo lub w prawo).
Złączone ze sobą tłoczki stanowią podwójny tłok, który dzieli
wewnętrzną przestrzeń amortyzatora na trzy części. Pomocnicze
zaworki wbudowane w denka tłoczków umożliwiają przepływanie
cieczy z przestrzeni środkowej między tłoczkami do obu cylinderków
zapewniając całkowite wypełnienie ich cieczą.
27
7- tłok, 8-zawór zwrotny tłoka, 9-zawór ruchu odprężania, 10- zawór ruchu sprężania, 11-korki
5-uszczelka pokrywy amortyzatora, 6-płytka stalowa
Rys. 7.a. Dwu tłoczkowy amortyzator dźwigniowy o cylinderkach współosiowych
1 – ramię amortyzatora, 2 – pokrywa cylindra, 3 – obudowa amortyzatora, 4-wałek amortyzatora,
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
28
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
Rys. 7.b Dwu tłoczkowy amortyzator
29
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
Wahadłowy ruch dźwigni zewnętrznej wywołany sprężaniem i
rozprężaniem się resorów powoduje, że jeden z tłoczków ustępujący
pod naciskiem krzywki wypycha ciecz ze swego cylinderka poprzez
zaworek dławiący do wnętrza przeciwległego cylinderka, w którym
tłoczek
przemieszcza
się
pod
naporem
cieczy.
Przy
ruchu
przeciwnym rola tłoczków się zmienia. Zaworki dławiące 9 i 10 (rys.
7b) umieszczone są w otworach wykonanych w nadlewie obudowy
amortyzatora.
Schematy
przedstawione
na
rysunku
8
obrazują
działanie
omawianego amortyzatora.
Przy powolnym sprężeniu resorów ciecz przepływa przez małe
przekroje w zaworach 2 i 3, tzn. w zaworze 2 przez wycięcie na
trzonku zaworu, a w zaworze 3 przez luz pomiędzy występem a
ściankami kanału, następnie przez niewielki przekrój powstały
wskutek nieznacznego uniesienia grzybka zaworu do oparcia o
sprężynę zewnętrzną. Zawór ten ma dwie sprężyny: słabą wewnętrzną działającą w każdym położeniu zaworu i silną zewnętrzną
działającą dopiero wówczas, gdy zawór przesunie się o pewną
wielkość.
30
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
Rys. 8 Schemat działania dwu tłoczkowego amortyzatora
dźwigniowego o cylinderkach współosiowych
Przy nagłym ruchu sprężenia następuje szybki wzrost ciśnienia
cieczy pokonującej opór sprężyny zewnętrznej zaworu 3, wskutek
czego przekrój przepływu przez ten zawór zwiększa się. Ponadto ciecz
w dalszym ciągu nieznacznie przepływa przez zawór 2 (dzięki ścięciu
na jego trzonku), co przy dużym otwarciu zaworu 3 nie ma
praktycznego znaczenia.
W czasie ruchu odprężenia ciecz przepływa z przestrzeni A do
przestrzeni B przez zawór roboczy ruchu odprężenia 2 (rys. 8). Gdy
ramię dźwigni 1 (rys. 7) wykonuje powolny ruch, ciecz powoli
przepływa przez ścięcie na trzonku zaworu 2, a zawór 3 jest
dociśnięty do gniazda. Przy nagłym ruchu odprężenia ciśnienie
cieczy wzrasta, pokonując opór sprężyny zaworu, unosząc zawór od
płaszczyzny przylegania i przekrój przepływu cieczy szybko wzrasta.
31
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
Opór amortyzatora przy ruchu sprężenia jest znacznie mniejszy niż
opór przy ruchu odprężenia.
Detale amortyzatorów dźwigniowych poddawane są niekorzystnemu
układowi obciążenia na zginanie i skręcanie, ponadto ciśnienie
robocze niewielkiej ilości cieczy osiąga wartość 10 do 12 MPa; przez
to konstrukcje amortyzatorów dźwigniowych są masywne.
Ponadto
pojemność
energetyczna
amortyzatorów
dźwigniowych
szybko spada wskutek niedokładności wykonawczych, zwłaszcza
zaworów
i
przecieków
cieczy
między
powierzchniami
współpracujących par.
Do ujemnej właściwości amortyzatorów dźwigniowych należy zaliczyć
dość trudne wykonawstwo w procesie produkcji — jednolite lane
korpusy
amortyzatorów
poddawane
są
pracochłonnej
obróbce
mechanicznej, ponadto elementy lane i obrabiane mechanicznie są
przyczyną trudnych do dokładnego usunięcia zanieczyszczeń ze
względu na zamkniętą obudowę.
32
Rys. 9. Dwu tłoczkowy amortyzator dźwigniowy o cylinderkach współosiowych w
przednim zawieszeniu samochodu ciężarowego
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
33
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
3.3.7 Amortyzatory dwururowe bezciśnieniowe
Budowa amortyzatora
Amortyzator (rys. 10) składa się z cylindra mieszczącego
komorę robocza A, tłoka 1 zamocowanego u dołu tłoczyska 6, zaworu
dolnego i prowadnicy tłoczyska 8, w której znajduje się uszczelnienie
5 i która wraz z tłokiem 1 przejmuje występujące momenty gnące.
Pomiędzy cylindrem 2 a rurą zewnętrzna 3 znajduje się komora
wyrównawcza C, wypełniona mniej więcej w połowie olejem.
Pozostała część służy do kompensacji objętości oleju zwiększonej na
skutek nagrzania ( możliwe jest występowanie temp. do 120°C, a
krótkotrwałe nawet do 200°C ) oraz objętości oleju wypieranego z
komory A przez tłoczysko wsuwające się do cylindra.
Poziom
oleju
wyrównawczej,
powinien
aby
w
sięgać
połowy
ekstremalnych
wysokości
przestrzeni
warunkach
zapobiegać
możliwości zasysania powietrza przez dolny zawór do komory
roboczej. Taka sytuacja mogłaby wystąpić w wypadku całkowitego
wysunięcia tłoczyska i jednoczesnego zmniejszenia się objętości oleju
przy silnym mrozie ( -40°C )
Należy
także
uwzględnić
pochyłe
ustawienie
amortyzatora
w
pojeździe, w wyniku czego poziom oleju z jednej strony przestrzeni
wyrównawczej może być obniżony.
Działanie
Podczas ruchu do góry następuje ściśniecie amortyzatora. Tłok
1 przesuwa się w dół cylindra, a cześć oleju przepływa przez zawór II
z
dolnej
komory
roboczej
do
górnej
(rys.10).
Olej
w
ilości
odpowiadającej objętości wsuwającego się do cylindra tłoczka jest
przy tym wypychany do przestrzeni wyrównawczej C przez zawór IV
umieszczony w dnie cylindra 4. W ten sposób te dwa zawory w
34
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
decydującym stopniu wpływają na wartość sił powstających przy
ściskaniu amortyzatora. Jeśli przekrój przepływu przez zawór II
okazuje się niewystarczający, to zawór ten może się otworzyć w
większym stopniu, aby zwiększyć ten przepływ.
W
trakcie
odciążenia
zawieszenia
powstaje
nadciśnienie
w
przestrzeni pomiędzy unoszącym się tłokiem 1 a prowadnicą
tłoczyska 8. Następuje przy tym przetłaczanie głównej objętości oleju
przez zawór I o zmiennym przekroju, decydujący o wielkości
tłumienia podczas rozciągania amortyzatora. Niewielka ilość oleju
przeciska się przez szczelinę pomiędzy tłoczyskiem a jego prowadnicą
oraz przez kanały w zestawie prowadząco uszczelniającym. Jeśli
tłoczysko wysuwa się z cylindra, w przestrzeni roboczej A brakująca
ilość oleju zasysana jest z przestrzeni C i przepływa prze zawór III,
który jest zwykłym zaworem zwrotnym. Olej przepływający z
przestrzeni roboczej do wyrównawczej i z powrotem chłodzi się
stykając się z rurą zewnętrzną 3.
Amortyzatory dwururowe muszą być odpowietrzane, ponieważ przy
takiej ich budowie nie do uniknięcia jest możliwość tworzenia się
pęcherzyków powietrza w przestrzeni roboczej. Zapowietrzenie może
nastąpić na skutek:
- poziomego transportu lub składowania amortyzatorów przed
montażem
- obniżenia się poziomu oleju w przestrzeni roboczej po długim
postoju pojazdu
- ochłodzenia się amortyzatora po zakończonej jeździe, w wyniku
czego olej w przestrzeni roboczej zmniejsza swą objętość.
Bez podjęcia specjalnych środków prowadziłoby to do tworzenia się
poduszki powietrznej, w wyniku, czego powstawałby nieprzyjemny
hałas.
Konstrukcja
amortyzatora
musi
być
taka,
aby
olej
wypełniający całkowicie komorę roboczą nie mógł w czasie postoju
35
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
samochodu wypływać z niej do komory wyrównawczej, a ponadto aby
wolna przestrzeń powstająca w wyniku zmniejszania objętości się
ochładzającego się oleju była ponownie wypełniona.
Rys. 10. Schemat amortyzatora dwururowego
1-tłok, 2-cylinder, 3-rura zewnętrzna
4-zestaw zaworów,5-uszczelnienie tłoczka
6-tłoczysko,7-osłona
8-prowadnica tłoczyska
9-otwór przelotowy, A-komora robocza
C-komora kompensacyjna
36
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
3.3.8 Amortyzatory dwururowe niskociśnieniowe
Najtańszym
rozwiązaniem
jest
amortyzator
pracujący
wg
zasady dwururowego amortyzatora bezciśnieniowego. Gdy szczególne
wymagania dotyczące pojazdu lub jego podwozia wskazują na
celowość
albo
wręcz
konieczność
zastosowania
amortyzatorów
gazowych wysokociśnieniowych, korzystnym rozwiązaniem mogą być
także amortyzatory dwururowe niskociśnieniowe. Ponieważ przy
wyższym ciśnieniu w komorze kompensacyjnej siła tłumienia jest
wzmacniana działaniem zaworu dolnego o stałym przepływie,
wystarczające jest ciśnienie około 0,4 do 0,8 MPa. Dzięki temu siła
wypychająca tłoczysko, Fpi, jest mała. Umożliwia to zastosowanie
tych amortyzatorów także w wypadku kolumn prowadzących z
odpowiednio grubszymi tłoczyskami.
Korzyści stosowania niskociśnieniowych amortyzatorów
dwururowych to:
- duża czułość zaworów przy małych amplitudach,
- lepsze tłumienie drgań wynikających z toczenia się kół,
- lepsza zdolność tłumienia w ekstremalnych warunkach (np.: na
wyboistej drodze),
- mniejsze szumy przepływu oleju,
- mniejsze długości i mniejsze tarcie niż w przypadku gazowoolejowych amortyzatorów jednorurowych, ponieważ wymagana
przestrzeń zajęta przez gaz znajduje się nie wewnątrz cylindra, lecz
pomiędzy cylindrem a rurą zewnętrzną,
-zachowanie zdolności do pracy także w razie ujścia gazu.
37
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
W
odróżnieniu
amortyzatora
od
opisanego
bezciśnieniowego
w
w
poprzednim
dwururowym
punkcie
amortyzatorze
niskociśnieniowym (rys.11) przestrzeń wyrównawcza jest w 1/3
wypełniona gazem o ciśnieniu 0,6 do 0,8 MPa. Ponieważ ta
przestrzeń wyrównawcza nie znajduje się wewnątrz cylindra - jak to
ma miejsce w jednorurowych amortyzatorach gazowych - istotną dla
zabudowy zaletą amortyzatorów dwururowych jest szczególnie mała
długość.
Na rysunku 11 przedstawiony jest niskociśnieniowy amortyzator
dwururowy firmy Sachs. W tym amortyzatorze wypełnionym gazem
ciśnieniu 0,6 do 0,8 MPa szczególne znaczenie ma uszczelnienie
tłoczyska, które musi zapewniać dobrą szczelność we wszystkich
stanach pracy. Na tłoczysko jest nasunięty ogranicznik ruchu
rozciągania
umieszczony
ponad
zaworem
tłoka,
który
przy
rozciąganiu amortyzatora opiera się o prowadzenie tłoczyska i w ten
sposób ogranicza skok.
Sztywność tego ogranicznika jest szczególnie ważna ze względu na
komfort jazdy, ponieważ zatrzymanie ruchu rozciągania nie powinno
odbywać się w sposób gwałtowny.
38
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
Rys.11. Niskociśnieniowy amortyzator
1- przegub mocujący, 2 - uszczelnienie tłoczyska. 3- prowadzenie
tłoczyska, 4 – przestrzeń z gazem, 5 – tłoczysko, 6 - komora
zewnętrzna, 7 - osłona,
8 - rura zewnętrzna, 9 - rura cylindra, 10 - zawór w tłoku, 11- zawór
dolny, 12 - przegub mocujący.
39
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
3.3.9 Amortyzatory jednorurowe wysokociśnieniowe
Za pomocą schematu przedstawionego na rysunku 12 można
wyjaśnić
działanie
amortyzatora
jednorurowego
z
tłokiem
rozdzielającym 1, będącego niemal wyłącznie stosowanym obecnie
rozwiązaniem. Umieszczona u góry przestrzeń wyrównawcza 3 ma za
zadanie,
podobnie
jak
w
amortyzatorach
dwururowych,
kompensować wynikające z ogrzewania zmiany objętości oleju oraz
zapewnić przejęcie oleju wypychanego przez tłoczysko wsuwające się
do cylindra. Gaz i olej są oddzielone od siebie tłokiem 1, który
zamyka właściwą przestrzeń roboczą 2.
W tłoku znajdują się zawory 6 i 7. Tłoczysko może wysuwać się
zarówno w dół -jak pokazano na rysunku -jak i w górę. Dzięki tłokowi rozdzielającemu możliwa jest dowolna zabudowa. Jeśli cylinder
amortyzatora jest mocowany do nadwozia lub ramy, jest wliczany do
masy nadwozia (tzw. masy resorowanej), a lekkie tłoczysko - do masy
kół (masy „nieresorowanej"). Z tego powodu zabudowa amortyzatora
w pozycji pokazanej na rysunku jest korzystniejsza.
Podczas odciążania kół olej przepływa przez zawór 6 z dolnej do
górnej części 2 przestrzeni roboczej. Ciśnienie gazu w przestrzeni 3
pozwala tłokowi obniżać się, aby wyrównać zwiększającą się objętość
cylindra (na skutek wysuwania się tłoczyska). Przy obciążaniu kół
otwiera się zawór
ściskania 7 i jednocześnie tłok rozdzielający
przesuwa się w górę. Przy ruchu ściskania do tłumienia jest
wykorzystywana cała powierzchnia tłoka, dzięki czemu jest ono
skuteczniejsze niż w wypadku amortyzatora dwururowego, a zawór 7
może
już
przy
niewielkim
ciśnieniu,
bez
pogorszenia
jakości
tłumienia, wytwarzać dużą siłę tłumienia. Jest to korzystne w
pojazdach z ciężką osią sztywną. Dzięki szybko powstającemu i
40
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
odpowiednio dużemu tłumieniu w ruchu ściskania można poprawić
przyczepność kół do jezdni.
Rys. 12. Schemat jedno rurowego amortyzatora
wysokociśnieniowego z tłokiem rozdzielającym 1.
41
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
3.3.10 Amortyzatory jednorurowe bezciśnieniowe
Jednorurowe amortyzatory bezciśnieniowe mają w ogólnym
wypadku tylko jeden tłok o średnicy 20 lub 22 mm, tłoczysko o
średnicy 8 do 9 mm i mogą przejmować odpowiednio mniejsze siły.
Stosowane są jako tłumiki drgań:
silnika, fotela kierowcy, układu kierowniczego
W wypadku dwóch pierwszych zastosowań tłumik jest ustawiony
pionowo i może być wyposażony jedynie w dolny zawór zamiast tłoka
rozdzielającego (rys. 12). Zawór ten zapewnia, podobnie jak w
amortyzatorze
przeciwnym
dwururowym,
do
kierunku
ciśnienie
działające
wsuwania
się
w
tłoka.
kierunku
Przestrzeń
wyrównawcza znajduje się ponad przestrzenią roboczą i jest w
połowie wypełniona olejem; resztę zajmuje powietrze. Olej i powietrze
nie są od siebie oddzielone i mogą się mieszać. Taka konstrukcja jest
stosowana przede wszystkim w tłumikach drgań silnika.
Tłumiki układu kierowniczego nie powinny dawać żadnej siły
wypychającej tłoczysko, gdyż układ byłby przy ściskaniu tłumika
obciążany tą siłą, co powodowałoby ściąganie układu kierowniczego
w jedną stronę. Tłumik jest montowany poziomo, z czego wynika, że
stosowany może być tylko bezciśnieniowy amortyzator jednorurowy,
w którym olej i powietrze są od siebie oddzielone.
Na rysunku 13 pokazano rozwiązanie, w którym rolę elementu
rozdzielającego pełni rura elastyczna 1, unieruchomiona przez
zagniecioną rurę zewnętrzną 3. Rura 3 jest obustronnie zakończona
wewnętrznym kołnierzem i w celu zapewnienia szczelności wciska
zakończenia rury elastycznej w trójkątne rowki na zewnętrznej
powierzchni
cylindra.
Zabezpiecza
to
jednocześnie
przed
przesunięciem w czasie jazdy. Jeśli tłoczysko 17 się wsuwa, olej
przepływa przez dwa kanały 4 zaworu 5 w ściance rozdzielającej i
42
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
odsuwa płytkę 6 dociskaną przez sprężynę 7, która stanowi część
zaworu ruchu ściskania.
Przestrzenią wyrównawczą jest przestrzeń między rurą zewnętrzną 3
a rurą elastyczną 1, która odkształca się, gdy olej przepływa przez
otwory 9. Jak we wszystkich amortyzatorach jednorurowych zespół
zaworów zapewniających tłumienie -składający się z zaworu ruchu
rozciągania i właściwego zaworu ruchu ściskania -znajduje się w
tłoku 10. Pierścień tłokowy 11 zapewnia szczelność między tłokiem a
ścianką cylindra 2. Między dwoma wgniecionymi w rurze cylindra
rowkami jest umieszczona prowadnica tłoczyska 12, uszczelnienie 13
i płytka zabezpieczająca 14. Osiowy kanał w prowadnicy służy do
wyrównywania ciśnień. Do mocowania tłumika służą przeguby
oczkowe 15 i 16.
Korzystna w tym rozwiązaniu jest mała długość tłumika. W celu
zwiększenia skoku należy tylko zwiększyć długość rury cylindra 2,
rury elastycznej 1 i rury zewnętrznej 3. Niekorzystne może być
zwiększenie długości rury 3. Jeśli ze względu na brak miejsca nie
daje
się
zastosować
tego
rozwiązania,
można
wykorzystać
konstrukcję z pierścieniem samouszczelniającym (rys.14), która co
prawda ma te same elementy robocze, ale różni się przyspawaną
komorą wyrównawczą 8 o średnicy powiększonej do 26 mm.
Opierająca się o dno komory sprężyna śrubowa 19 z drutu o
przekroju prostokątnym przy wsuwaniu się tłoczyska 17 ugina się
pod działaniem ciśnienia oleju. Napięcie sprężyny 19 jest tak
dobrane, aby wywierała niewielki nacisk na olej, nie powodując
jednak siły wypychającej tłoczysko. Szczelne rozdzielenie leju od
powietrza zapewnia pierścień samouszczelniający 21, osadzony w
tłoku Prowadzącym 20.
43
Rys.13. Przekrój stosowanego w samochodach osobowych i dostawczych tłumika
układu kierowniczego firmy Stabilus z przestrzenia wyrównawczą umieszczoną na
zewnątrz przestrzeni roboczej. Na przestrzeń wyrównawczą składa się przestrzeń pod rurą
elastyczną 1 i komora 8.
Średnica cylindra 10 wynosi 20 mm, a tłoczyska 8mm.
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
44
wyrównawczą 8 i dociskanym sprężyną pierścieniem samouszczelniającym 21.
przegubami trzpieniowymi z obu stron (22 i 23), czołowo przyspawana przestrzenią
Rys. 14. Zajmujący mało miejsca tłumik układu kierowniczego firmy Stabilus
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
45
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
3.3.11 Ograniczniki skoku tłoka
Ogranicznik skoku rozciągania
Sam amortyzator i elementy jego mocowania, a także
miejsca, w których jest on przymocowany do zawieszenia i
nadwozia, ewentualnie ramy lub ramy pomocniczej, są tak
skonstruowane, aby mogły trwale przenosić duże siły tłumienia. W
samochodach
osobowych
najkorzystniejsze
ze
i
dostawczych
względów
jako
ekonomicznych
rozwiązanie
stosuje
się
elastyczne ograniczniki skoku rozciągania - lub ograniczniki
hydrauliczne - umieszczone w amortyzatorach.
Dalszą korzyścią jest to, że niewielkie sprężyste działanie górnego i
dolnego mocowania amortyzatora jest włączone do przejmowania
skoku odbicia koła, dzięki czemu może być w zupełności
wystarczająca odpowiednio niższa i lżejsza poduszka 5 wykonana
z perbunanu, vitonu, poliamidu lub innego tworzywa sztucznego
(rys.15). Aby można było zamocować ogranicznik należy tylko w
tłoczysku 1 przewidzieć rowek obwodowy, w którym będzie
umieszczony zabezpieczający podkładkę oporową 4 pierścień
zagniatany lub pierścień sprężysty. W amortyzatorze dwururowym
przy wysuwaniu tłoczyska poduszka 5 opiera się o gładką
powierzchnię prowadnicy tłoczyska 6 (rys. 15) lub o płytkę
ochraniającą
zestaw
uszczelniający
jednorurowym.
Trwałość
elastycznych
w
amortyzatorze
ograniczników
ruchu
rozciągania zależy od kształtu i materiału poduszek. Powinien on
wytrzymywać
bez
zakłócających
pracę
ogranicznika
zmian
elastyczności temperaturę oleju od -40 do +140°C, a przy
obciążeniach udarowych nie powinien ulegać rozerwaniu ani
pękaniu. Oderwane części poduszek mogłyby dostawać się do
46
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
zaworów
i
powodować
zanik
tłumienia
lub
zablokowanie
amortyzatora.
Ogranicznik skoku ściskania
Ogranicznik skoku ściskania ma za zadanie ustalenie końca
ruchu
koła
w
górę
bez
wywoływania
uderzeń
i
hałasu.
Umieszczenie odbojnika w górnej osłonie amortyzatora (rys.15)
stanowi ze względu na koszty najkorzystniejsze rozwiązanie i ani
pod względem technicznym, ani ze względu na trwałość nie
stwarza obecnie problemów. Punkty mocowania amortyzatora są
kształtowane tak, że mogą przenosić stosunkowo duże siły i
zwykle wymagane jest i niewielkie ich wzmocnienie, aby mogły być
przez nie przenoszone także siły ogranicznika skoku ściskania lub
dodatkowego elementu sprężystego.
Rolę prowadzenia pokazanej na rysunku 15 poduszki odbojnika 2
pełni tłoczysko 1. Przy ściskaniu amortyzatora styka się ona z
pokrywą obejmującą rurę zewnętrzną i opiera się - po całkowitym
ściśnięciu
-
o
wykonaną
ze
stali
osłonę
3.
W
wypadku
niewłaściwego kształtu lub nie dość odpornej na rozrywanie
mieszanki kauczuku albo tworzywa sztucznego może powstawać
pył,
osadzający
się
następnie
w
uszczelnieniu
tłoczyska
i
uszkadzający je. Następstwem tego może być wyciek oleju,
zmniejszenie skuteczności tłumienia i zniszczenie (nie zawsze
odpornych na olej) elementów odbojnika.
47
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
Rys. 15. Amortyzator dwururowy S27 produkcji Sachs
z prowadzonym przez tłoczysko 1 ogranicznikiem skoku
ściskania 2. Ogranicznik skoku rozciągania 5 opiera się na tarczy
zagniecionej w pierścieniowym rowku tłoczyska.
Dodatkowo pokazane są wymiary i tolerancje górnego przegubu
oczkowego oraz rury zewnętrznej i osłony.
48
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
Rozwiązania kolumn prowadzących
Kolumna prowadząca, będąca najczęściej zestawem amortyzatora i
sprężyny, pełni dodatkowo rolę elementu prowadzącego koło.
Tłoczysko
amortyzatora,
którego
średnicę
zwiększono
w
samochodach osobowych i dostawczych z 11 mm na 18 do 28
mm, może przejąć siły wzdłużne i boczne i zastępuje górny wahacz
wraz z jego trzema przegubami. Rozwiązania określane ogólnym
pojęciem „kolumna prowadząca" można podzielić na dwie grupy:
-ze wspornikiem koła sztywno połączonym z zewnętrzną rurą
kolumny
- z demontowanym wspornikiem koła
Ze względu na element tłumiący rozróżnia się:
- kolumny prowadzące, w których elementy tłumiące znajdują się
bezpośrednio
w rurze zewnętrznej (obudowie kolumny), tzw. kolumny „mokre"
- kolumny prowadzące, w których elementy tłumiące są wkładane
jako niezależne
zespoły (wkłady tłumiące) do obudowy kolumny i do niej
przykręcane.
Korzyścią
ze
stosowania
mokrych
kolumn
jest
lepsze
odprowadzanie ciepła z amortyzatora, natomiast zaletą kolumn z
demontowanym
wspornikiem
koła
jest
to,
że
nie
trzeba
wymontowywać ich w całości, a w razie uszkodzenia amortyzatora
możliwa jest wymiana jedynie samej części tłumiącej. Taka
konstrukcja
umożliwia
ponadto
zamknięcie
kolumny
przez
wciśnięcie pokrywy na rurę zewnętrzną, jej zawinięcie lub
zespawanie.
49
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
Kolumny prowadzące z amortyzatorem dwururowym
niskociśnieniowym
Rozwój kolumn prowadzących z ciśnieniowymi amortyzatorami
napotykał przez dłuższy czas znaczne trudności. Przeniesienie w
nie
zmienionej
jednorurowych
postaci
było
znanych
niemożliwe
dotychczas
ze
względu
amortyzatorów
na
dużą
siłę
wypychającą tłoczysko. Rozwiązanie z krótkim tłoczyskiem i
przeniesieniem funkcji prowadzenia koła na rurę cylindra jest
możliwe, jednak kosztowne i obciążone dużym tarciem.
Dobrym rozwiązaniem kompromisowym są kolumny prowadzące z
amortyzatorem dwururowym niskociśnieniowym. Ciśnienie oleju
(w zależności od producenta) wynosi tu poniżej 0,6 do 1,0 MPa,
dzięki czemu siła wypychająca tłoczysko o średnicy 18 do 28 mm
nie jest zbyt duża.
Kolumny prowadzące bez sprężyn
Kolumny takie pełnią funkcję elementu prowadzącego koło, nie
przenoszą natomiast pionowych sił sprężystości. Nie mają talerza,
na którym opiera się sprężyna. Jest w nich natomiast, podobnie
jak
w
normalnych
kolumnach
prowadzących,
umieszczony
ogranicznik ruchu rozciągania i dodatkowy element sprężysty .
Zmienne tłumienie
Amortyzatory opisane w poprzednich podrozdziałach miały w
całym zakresie pracy niezmienną charakterystykę, niezależną od
prędkości tłoka, która była dobierana przez producenta do danego
typu pojazdu i pewnego stanu obciążenia - zwykle w samochodach
osobowych dla dwóch osób i 75 kg bagażu. Ta charakterystyka
50
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
była
rozwiązaniem
kompromisowym
pomiędzy
wymaganiami
dotyczącymi komfortu i bezpieczeństwa jazdy, tj. słabym i silnym
tłumieniem.
Zmienne warunki obciążenia i ruchu pojazdu wymagałyby do
uzyskania
idealnego
tłumienia
odpowiedniego
zmieniania
charakterystyki amortyzatora.
Na rysunku 16 pokazano amortyzator z wytłoczonymi w ściance
cylindra kanałami. Te kanały sprawiają, że w zakresie bliskim
normalnemu położeniu pojazdu, co odpowiada ruchowi przy
niewielkim obciążeniu i małych kątach przechyłu poprzecznego,
strumień oleju omija tłok, czego skutkiem jest zmniejszone
tłumienie
i
zwiększony
komfort.
Poza
tym
zakresem,
przy
większych skokach koła (w dół lub w górę), olej nie przepływa
przez te kanały, a siła tłumienia rośnie. Dobierając przekrój
kanałów, ich długość i położenie można indywidualnie dla danego
typu
pojazdu
znaleźć
kompromisowe
rozwiązanie
pomiędzy
wymaganiami komfortu i bezpieczeństwa.
51
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
3.4 Wnioski z przeglądu literatury
Analizując literaturę można stwierdzić intensywny rozwój
konstrukcji amortyzatorów a wykorzystana literatura w pracy
zawiera szeroki przegląd od najstarszych opracowań.
Należy zwrócić uwagę że wiele firm konkurencyjnych rozwija
problematykę zasady działania amortyzatorów.
Większość
rysunków
przedstawiających
rozwiązania
konstrukcyjne jest bardzo mała i może być mało zrozumiała dla
osoby odbiegającej od tematu.
W niniejszej pracy należy wyróżnić materiały dydaktyczno
szkoleniowe Delphi.
52
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
4. Teza pracy∗
Wykorzystując programy CAD/CAM (SolidWorks,
ProEngenier, Unigraphics) można przedstawić nawet bardzo
złożone działania wybranych elementów i układów hydraulicznych
jakimi są amortyzatory.
Będzie
to
przydatna
pomoc
w
szeroko
pojętym
procesie
dydaktycznym, jak również może stanowić podstawę do prac
związanych z niezależnymi układami zawieszenia samochodów
osobowych.
∗
Opracował K.Zięba.
53
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
5 Charakterystyka czynników mających istotny wpływ na
działanie amortyzatorów∗
5.1 Rodzaje cieczy hydraulicznych
Ciecze hydrauliczne nazywane płynami roboczymi, olejami
hydraulicznymi czy też płynami hydraulicznymi.
Wyróżnia się trzy podstawowe grupy cieczy hydraulicznych:
1. oleje mineralne,
2. ciecze hydrauliczne syntetyczne,
3. ciecze hydrauliczne trudnopalne.
Ze względu na specyficzne właściwości wyodrębnia się ciecze
hydrauliczne biodegradowalne.
Do produkcji hydraulicznych olejów stosuje się wyselekcjonowane
bazy
o
dużym
termooksydacyjnej
wskaźniku
i
lepkości,
korzystnych
dobrej
stabilności
innych
cechach
fizykochemicznych użytkowych.
Do najczęściej stosowanych olejów syntetycznych należą:
Oleje syntetyczne węglowodorowe (PAO i oleje typu XHVI), estry
syntetyczne i poliglikole.
Ciecze hydrauliczne trudnopalne produkowane SA głównie dla
górnictwa. Sklasyfikowano je wg tabeli1. Wytyczne ich stosowanie
podano w PN-93/M-73265 zgodnej z ISO 7745. W Polsce głównie
stosuje się ciecze typu HFA i HFC.
Ciecze biodegradowalne różnią się od pozostałych zarówno baza
olejowa, jak również rodzajem dodatków uszlachetniających. Do
ich produkcji używa się baz olejowych w postaci olejów białych,
syntetycznych estrów oraz pochodzenia roślinnego, najczęściej
oleju rzepakowego.
W trudnych warunkach eksploatacji stosuje się oleje estrowe ze
względu na lepszą stabilność chemiczna w stosunku do olejów
roślinnych.
∗
Opracował K.Zięba.
54
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
Okres użytkowania olejów estrowych jest dłuższy niż olejów
mineralnych, natomiast ciecze produkowane na bazie olejów
roślinnych są eksploatowane krócej.
Lp
Rodzaj (zastosowanie)
1 Rafinowane oleje mineralne do najprostszych
zastosowań
2 Jak grupa HH + dodatki przeciwkorozyjne i
przeciwutleniające
3 Jak grupa HL + dodatki przeciwcierne (dla
układów wysokoobciążonych)
4 Jak grupa HL + dodatki lepkościowotemperaturowe
5 Jak grupa HM + dodatki lepkościowotemperaturowe dla maszyn budowlanych i
urządzeń żeglugowych
6 Jak grupa HM + dodatki typu antystick-slip
7 Ciecze syntetyczne bez wymagań
trudnopalności
8 Ciecze trudno palne:
Emulsja oleju w wodzie (powyżej 80% wody)
Roztwory wodne substancji chemicznych
Emulsja wody w oleju
Wodne roztwory polimerów (poniżej 80%
wody)
Bezwodne estry fosforanowe (zagrożenie
zatruć !!!)
Chlorowcopochodne węglowodorów
(zagrożenie zatruć !!!)
Mieszane ciecze syntetyczne: HFDR + HFDS
Syntetyczne bezwodne ciecze różnych
rodzajów
9 Płyny do układów hydrokinetycznych:
Do przekładni automatycznych
Do sprzęgieł i przemienników
Oznaczenie
HH
HL
HM
HR
HV
HG
HS
HFAE
HFAS
HFB
HFC
HFDR
HFDS
HFDT
HFDT
HFDU
HA
HN
Biodegradowalność cieczy jest najczęściej określona metodami:
CEC-L-33-A-94 i OECD 301 B.
55
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
Biodegradowalność cieczy hydraulicznych w zależności od ich
składu chemicznego jest zróżnicowana i tak dla olejów roślinnych
wynosi 90%, a dla estrów i poliglikoli powyżej 80%.
Ciecze hydrauliczne stosowane w środowisku wodnym mają atest
biodegradowalności na poziomie WKD-O, czyli w całości bez
zagrożeń dla wody.
56
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
5.2 Rodzaje cieczy do amortyzatorów
Shock Absorber Oil 5045
Określenie
Shock Absorber Oil 5045 to wysokiej jakości olej, zestawiony przy
udziale mineralnych olejów bazowych o niskiej lotności,
posiadający optymalną charakterystykę lepkościową w niskich
temperaturach oraz wysoką odporność na ścinanie, przeznaczony
do napełniania nisko-tarciowych amortyzatorów.
Zalety
Olej Shock Absorber Oil 5045 posiada następujące cechy
użytkowe:
•
bardzo wysoki wskaźnik lepkości
•
duża odporność na ścinanie
•
bardzo dobre właściwości w niskich temperaturach
•
bardzo mała odparowalność
•
bardzo dobra ochrona przed korozją
•
bardzo niska skłonność do pienienia nawet po starzeniu
termicznym
•
niski poziom zużycia kawitacyjnego
57
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
Shock Absorber Oil AP
Określenie
Shock Absorber Oil AP to wysokiej jakości olej hydrauliczny do
amortyzatorów opracowany specjalnie na żądanie firmy Armstrong
Patents w Wielkiej Brytanii.
Olej Shock Absorber Oil AP został skomponowany przy
wykorzystaniu głęboko rafinowanych mineralnych olejów
bazowych i pakietu dodatków uszlachetniających z myślą o
uzyskaniu produktu o wyjątkowych zaletach eksploatacyjnych.
Zalety
Olej Shock Absorber Oil AP odznacza się następującymi walorami
użytkowymi:
•
niezwykle niskie tarcie
•
mała skłonność do tworzenia piany
•
bardzo dobra ochrona przed zużyciem
•
niski poziom zużycia kawitacyjnego
•
bardzo skuteczna ochrona przed korozją
58
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
Shock Absorber Oil 1579A
Określenie
Shock Absorber Oil 1579A to wysokiej jakości hydrauliczny olej
przeznaczony do różnego rodzaju amortyzatorów samochodowych.
Shock Absorber Oil 1579A został zestawiony z wykorzystaniem
głęboko rafinowanych mineralnych olejów bazowych
wzbogaconych pakietem dodatków uszlachetniających
wykonywanych według najnowszej technologii.
Zalety
Olej Shock Absorber Oil 1579A posiada
następujące cechy użytkowe:
•
wysoki wskaźnik lepkości
•
duża odporność na ścinanie
•
dobre właściwości w niskich temperaturach
•
mała odparowalność
•
skuteczna ochrona przed korozją
•
niski poziom zużycia kawitacyjnego
59
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
5.3 Klasyfikacja cieczy hydraulicznych
OLEJE HYDRAULICZNE
Nazwa
produktu
Hydrol LHL
10
15
22
32
46
68
100
150
Zastępują
oleje:
Hydrax
HL- RC
S.A.
L-HL- RT
S.A.
Hydrol LHM
10
15
22
32
46
68
100
150
Zastępują
lepk.
kin.
w
40°C,
mm2/
s
wskaźni
k
lepkości
temp.
płynięci
a
°C
9,011,0
13,516,5
19,824,2
28,835,2
41,450,6
61,274,8
90,0110,0
135,0
165,0
min.
min.
min.
min.
min.
min.
min.
min.
95
95
95
95
95
95
90
90
max.
max.
max.
max.
max.
max.
max.
max.
-33
-33
-33
-27
-24
-24
-18
-12
9,011,0
13,516,5
19,824,2
28,835,2
41,450,6
61,2-
min.
min.
min.
min.
min.
min.
min.
min.
95
95
95
95
95
95
90
90
max.
max.
max.
max.
max.
max.
max.
max.
-33
-33
-33
-27
-24
-24
-18
-12
odporność
na pienienie
(25°C)150/0
(95°C)75/0
(25°C)150/0
(25°C)150/0
(95°C)75/0
(25°C)150/0
temp.
zapłon
u
°C
Informacje
uzupełniające
min.
135
min.
150
min.
170
min.
190
min.
190
min.
190
min.
210
min.
210
Oleje hydrauliczne
HYDROL L-HL
przeznaczone są do
stosowania w
układach
przeniesienia siły
oraz układach
napędu i sterowania
hydraulicznego.
Stosowane są w
urządzeniach
hydraulicznych z
napędem
hydrostatycznym, w
których nie
występują wysokie
temperatury pracy,
wymagane są dobre
własności przeciw
zużyciowe i wskutek
dostępu wody może
wystąpić proces
korozji.
Spełniają wymagania
normy DIN 51524
cz.1 jak również
posiadają
dopuszczenia
Wyższego Urzędu
Górniczego nr GM303/99.
min.
135
min.
150
min.
170
min.
190
min.
190
min.
Oleje hydrauliczne
HYDROL L-HM
przeznaczone są do
stosowania w
układach
przeniesienia siły
oraz układach
napędu i sterowania
hydraulicznego.
Stosowane są w
urządzeniach
60
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
oleje:
Hydrax
HM- RC
S.A.
L-HM- RT
S.A
Hydrol LHV
15
22
32
46
68
100
150
74,8
90,0110,0
135,0
165,0
13,516,5
19,824,2
28,835,2
41,450,6
61,274,8
90,0110,0
135,0
165,0
min.
min.
min.
min.
min.
min.
min.
140
140
140
140
140
120
120
max.
max.
max.
max.
max.
max.
max.
-39
-36
-30
-27
-24
-21
-18
(25°C)100/1
0
(95°C)100/1
0
(25°C)100/1
0
190
min.
210
min.
210
hydraulicznych z
napędem
hydrostatycznym, w
których na wskutek
wysokiej
temperatury pracy i
dużej wilgotności
wymagane są
podwyższone
własności przeciw
zużyciowe.
Oleje tej klasy
spełniają
specyfikacje DIN
51524 cz.2 oraz
posiadają atest
Wyższego Urzędu
Górniczego nr GM298/99
min.
140
min.
160
min.
180
min.
190
min.
190
min.
200
min.
200
Oleje hydrauliczne
HYDROL L-HV
stosuje się głównie w
wysokociśnieniowyc
h pompach
tłokowych stałego i
zmiennego wydatku,
pracujących przy
prędkościach ok.
2500 o./min. i
ciśnieniu ok. 35MPa
oraz w pompach
łopatkowych (ciśn.
do 20MPa) gdzie
wymagany jest
wysoki poziom
własności przeciw
zużyciowych oleju.
Spełniają wymagania
normy DIN 51524
cz.2.
61
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
TRUDNOPALNE CIECZE HYDRAULICZNE. KONCENTRATY EMULGUJĄCE DLA
GÓRNICTWA
Nazwa
produktu
temp.
temp. emulsja emulsja
krzepnięcia zapłonu
pH
°C
°C
ochrona
przed
korozją
na stali
i miedzi
g/m2
Emulkop Eko
max. 0
min.
160
7,010,0
(0,5%owa)
Alkop Q-10
max. -5
niepalny
7,010,0
(1,0%owa)
š 0,15
(1,0%owa)
-
š 0,15
Koncentrat
dezynfekującomyjący
17 IG
max. 0
-
š 0,15
(0,5%owa)
Informacje
uzupełniające
Olej w postaci wodnej
emulsji stosowany jest
w górnictwie w
obudowach
zmechanizowanych i
stojakach zasilanych
centralnie lub
indywidualnie jako
trudnopalne ciecze
hydrauliczne typu
HFAE. Zalecane
stężenie emulsji- 0,5%
na wodzie o twardości
do 40°N.
Olej posiada
dopuszczenie Wyższego
Urzędu Górniczego.
Olej w postaci wodnej
mikroemulsji
stosowany jest w
górnictwie w
obudowach
zmechanizowanych i
stojakach zasilanych
centralnie lub
indywidualnie jako
trudnopalne ciecze
hydrauliczne typu
HFAE. Zalecane
stężenie emulsji- 0,50,7% na wodzie o
twardości do 10°N.
Olej posiada
dopuszczenie Wyższego
Urzędu Górniczego.
Koncentrat
dezynfekująco-myjący
stosuje się w postaci
1% trudnopalnej cieczy
hydraulicznej przy
użyciu wody o
twardości do 25°N.
Przeznaczony jest do
napełniania układów
hydraulicznych
obudów
62
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
zmechanizowanych i
stojaków zasilanych
centralnie lub
indywidualnie w celu
dezynfekcji układów.
Olej posiada
dopuszczenie Wyższego
Urzędu Górniczego.
Hydrokop
25HFA
max. +5
(t. płynięcia)
-
7,0-9,0
š 0,15
(0,5%owa)
Olej w postaci wodnej
emulsji stosowany jest
w górnictwie w
obudowach
zmechanizowanych i
stojakach zasilanych
centralnie lub
indywidualnie jako
trudnopalne ciecze
hydrauliczne typu
HFAE. Zalecane
stężenie emulsji- 0,40,8% na wodzie o
twardości do 25°N.
Olej posiada
dopuszczenie Wyższego
Urzędu Górniczego.
Hydrokop
Mikro HFA
max. +5
(t. płynięcia)
-
7,0-9,0
š 0,15
(0,5%owa)
Olej w postaci wodnej
mikroemulsji
stosowany jest w
górnictwie w
obudowach
zmechanizowanych i
stojakach zasilanych
centralnie lub
indywidualnie jako
trudnopalne ciecze
hydrauliczne typu
HFAE. Zalecane
stężenie emulsji- 0,40,8% na wodzie o
twardości do 40°N.
Olej posiada
dopuszczenie Wyższego
Urzędu Górniczego.
63
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
OLEJE HYDRAULICZNO-PRZEKŁADNIOWE
Nazwa
produktu
Gerokop
100
150
Zastępują
oleje:
Galkop
100 i 150
RJ S.A
Lubrokop
100 i 150
RT S.A.
lepk. Wskaźnik
temp.
kin.
lepkości płynięcia
w
°C
40°C,
mm2/s
90-110
135165
min. 95
min. 90
max. -18
max. -15
odporność
na
pienienie
temp.
zapłonu
°C
(25°C)60/10
(95°C)80/10
(25°C)60/10
min.
210
min.
220
Informacje
uzupełniające
Oleje
przeznaczone są
do stosowania w
następujących
urządzeniach:
układy
hydrauliczne
maszyn i
urządzeń, zespoły
przeniesienia siły,
napędu i
sterowania
hydraulicznego, w
przekładniach
walcowych z
zębami prostymi i
skośnymi oraz w
przekładniach
stożkowych,
eksploatowanych
na powierzchni i w
podziemnych
wyrobiskach
górniczych.
Spełnia
wymagania
specyfikacji: DIN
51524 cz.2-HLP,
DIN 51517 cz. 3CLP oraz posiada
dopuszczenie
Wyższego Urzędu
Górniczego.
64
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
OLEJE PRZEKŁADNIOWE
Nazwa
produktu
lepk. wskaźnik
temp.
kin.
lepkości płynięcia
w
°C
40°C
mm2/s
Transol
SP
68
100
150
220
320
460
680
1000
min.
min.
min.
min.
min.
min.
min.
min.
95
95
95
95
90
90
85
85
max. -27
max. -21
max. -21
max. -18
max. -12
max. -9
max. -6
max. -6
Transol
CLP
68
100
150
220
320
460
680
1000
min.
min.
min.
min.
min.
min.
min.
min.
95
95
95
95
90
90
90
85
max. -27
max. -21
max. -21
max. -18
max. -12
max. -9
max. -6
max. -6
61-75
90-110
135165
198242
288352
414506
612Zastępują
oleje:
748
900Gerax SP1100
RC S.A.
Lubrimol
SP- RT
S.A.
61-75
90-110
135165
198242
288352
414506
Zastępują
612oleje:
748
Gerax
900CLP- RC
1100
S.A.
odporność
na
pienienie
dla SP 68460
(25°C)50/0
(95°C)50/0
(25°C)50/0
dla SP 6801000
(25°C)100/0
(95°C)100/0
(25°C)100/0
-
temp.
zapłonu
°C
Informacje
uzupełniające
min.
200
min.
220
min.
220
min.
220
min.
220
min.
230
min.
230
min.
230
Stosuje się w
przekładniach
przemysłowych, w
których wymagane
jest użycie oleju o
wysokiej
wytrzymałości
warstwy smarnej na
obciążenie, dobrej
stabilności
termooksydacyjnej
przy zastosowaniu
w wyższych
temperaturach (do
120 ° C) i dobrych
właściwościach
przeciwkorozyjnych.
Spełniają
wymagania
specyfikacji: US
Steel 224, Agma
250.04 i również
DIN 51517 cz. 3CLP,
min.
200
min.
220
min.
230
min.
230
min.
230
min.
230
min.
200
min.
230
Stosuje się w
przekładniach
przemysłowych
pracujących w
temperaturach do
120 ° C, w których
zachodzi
koniczność
stosowania oleju o
podwyższonej
wytrzymałości filmu
smarowego (oleje z
dodatkami EP),
dobrej stabilności
termooksydacyjnej i
dobrych
własnościach
przeciwkorozyjnych.
Spełniają
wymagania normy
DIN 51517 cz. 3CLP.
65
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
Transol
68
100
150
220
320
460
680
61-75
90-110
135165
198242
288352
414506
Zastępują
612oleje:
748
Lubrimol RT S.A.
min.
min.
min.
min.
min.
min.
min.
90
90
90
90
90
90
90
max. -27
max. -21
max. -21
max. -18
max. -12
max. -9
max. -9
(25°C)75/0
(95°C)75/0
(25°C)75/0
min.
200
min.
220
min.
220
min.
220
min.
220
min.
230
min.
230
Stosuje się w
przekładniach
przemysłowych,
pracujących w
temperaturach do
90 ° C, w których
wymagane jest
użycie oleju o
zwiększonej
wytrzymałości
warstwy smarnej na
obciążenie, dobrej
stabilności
termooksydacyjnej,
dobrych
właściwościach
przeciwkorozyjnych.
Spełniają
wymagania normy
DIN 51517 cz. 3CLP
66
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
OLEJE SPRĘŻARKOWE
Nazwa
produktu
L-DAA
32
46
68
100
150
220/320
Zastępują
oleje:
L-DAA RJ S.A.
L-DAB
32
46
68
100
150
lepk.
kin.
w
40°C
mm2/s
temp.
płynięcia
°C
temp. pozostałość
po
zapłonu
°C
spopieleniu
%m/m
28,835,2
41,450,6
61,274,8
90,0110,0
135,0165,0
18-22
(w
100°C)
max. -9
max. -9
max. -9
max. -9
max. -9
max. -12
min.200
min.200
min.200
min.210
min.210
min.
220
max.
max.
max.
max.
max.
max.
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
0,01
Oleje przeznaczone do
smarowania sprężarek
tłokowych oraz
rotacyjnych łopatkowych,
smarowanych kroplowo, o
lekkich warunkach pracy.
min.200
min.200
min.200
min.210
min.210
max.
max.
max.
max.
max.
0,03
0,03
0,03
0,03
0,03
Oleje przeznaczone do
smarowania sprężarek
tłokowych oraz
rotacyjnych łopatkowych,
smarowanych kroplowo, o
średnich warunkach
pracy.
28,835,2
41,450,6
61,274,8
90,0110,0
135,0165,0
max.
max.
max.
max.
max.
-9
-9
-9
-9
-9
WZ
TZ
13
19
28
28-36
(w
20°C)
max. -45
(t.
krzepnięcia)
min.
145
max. 0,005
13-17
19-28
28-36
(w
50°C)
max. -50
max. -30
max. -30
(t.
krzepnięcia)
min.
155
min.
170
min.
180
max. 0,005
max. 0,005
max. 0,005
Informacje
uzupełniające
Oleje przeznaczone do
smarowania sprężarek
chłodniczych
amoniakalnych i
kwasowęglowych, w
których temperatura
pracy w parowniku
dochodzi do -45°C, np. do
sprężarek
jednostopniowych,
leżących
wolnoobrotowych. Olej WZ
można stosować również
jako płyn do
amortyzatorów.
TZ-13- stosuje się do
sprężarek chłodniczych
amoniakalnych, w których
temp. w parowniku
dochodzi do -50°C, np. do
sprężarek
dwustopniowych z
obiegowym systemem
smarowania.
67
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
TZ-19- stosuje się do
sprężarek chłodniczych
amoniakalnych, w których
temp. w parowniku
dochodzi do -30°C, np. do
sprężarek przelotowych z
obiegowym systemem
smarowania.
TZ-28- stosuje się
podobnie jak TZ-19 lecz
tylko w przypadkach, gdy
olej narażony jest na
rozcieńczenie czynnikiem
chłodzącym np. chlorkiem
metylu.
Freol
16
27
16-19
27-30
(w
50°C)
max. -45
max. -45
(t.krzepnięcia)
min.
170
min.
170
max. 0,008
max. 0,008
Freol 16- przeznaczony do
smarowania sprężarek
chłodniczych pracujących
z czynnikiem chłodniczym
freon 12.
Freol 27- przeznaczony do
smarowania sprężarek
chłodniczych pracujących
z czynnikiem chłodniczym
freon 22.
68
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
5.4 Czystość cieczy
Klasy czystości według NAS 1638 (styczeń 1964)-liczba
cząstek w 100 cm3 cieczy
Przyczyny zużycia układu hydraulicznego
zużycie
ścierne
spowodowane
przez
cząstki
o
wymiarach
zbliżonych do wielkości luzów technologicznych
erozja
powierzchni
spowodowana
uderzeniami
cząstek
poruszających się z dużym przyspieszeniem
zużycie
na
skutek
kontaktów
powierzchniowych
w
wyniku
przerwania filmu smarnego
zużycie zmęczeniowe materiału (łożyska ślizgowe)
zużycie kawitacyjne wywołane zastosowaniem zbyt lepkiego oleju,
zaciśnięciem
przewodu
ssącego,
niewłaściwą
zamianą
oleju
mineralnego na ciecz trudnopalną o większej gęstości
zużycie korozyjne
Pamiętać należy także, że zanieczyszczenia mechaniczne mogą
powodować zatykanie i zamulanie układów hydraulicznych, co
wiąże się z wydłużeniem czasu odpowiedzi układu.
Warunki prawidłowej eksploatacji układu
filtracja, czystość, zanieczyszczenia
wymiana filtrów, odpowiedni typ użytkowanego filtru
przegrzewanie i chłodzenie
zapowietrzanie
odpowiednia jakość filtra powietrza w układzie odpowietrzania
zbiornika
kawitacja
dobór, montaż i konserwacja uszczelek
ścinanie
dokładne przepłukiwanie układu przy pierwszym uruchamianiu
zapewnienie środków bezpieczeństwa podczas napełniania układu.
69
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
Temperatura pracy cieczy hydraulicznej
Jest
bardzo
ważnym
czynnikiem,
gdyż
w
wysokich
temperaturach ciecz hydrauliczna starzeje się (ulega rozkładowi).
Najczęstszymi powodami przypadkowego przegrzewania układów
są:
niewłaściwie dobrana ciecz hydrauliczna pod względem lepkości
zbyt duży przepływ (źle wyregulowany zawór bezpieczeństwa)
zanieczyszczona chłodnica
zanieczyszczenia zbiornika (brak odprowadzania ciepła)
zbyt niski poziom cieczy hydraulicznej
zanieczyszczone lub wygięte przewody
zużycie pompy hydraulicznej
zapowietrzenie układu
Dobór cieczy hydraulicznej
temperatura
pracy
ciągłej
i
szczytowej
-
dla
urządzeń
pracujących w pomieszczeniu ogrzewanym można stosować ciecze
o
naturalnym
wskaźniku
lepkości
(95-105),
poza
kilkoma
szczególnymi przypadkami urządzeń o bardzo dużej dokładności.
Dla maszyn samojezdnych i pracujących na zewnątrz należy
dobierać ciecze o wysokich wskaźnikach lepkości.
temperatura
rozruchu
-
układ
nigdy
nie
powinien
być
uruchamiany poniżej temperatury płynięcia cieczy hydraulicznej.
obecność wody - wymaga od cieczy hydraulicznej właściwości
przeciwrdzewnych, odporności na emulgowanie i hydrolizę
zastosowanie metali wrażliwych na korozję - może wykluczyć
stosowanie niektórych dodatków
niebezpieczeństwo pożaru - konieczność stosowania cieczy
trudnopalnych
Ciecze hydrauliczne trudnopalne
70
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
HFA (E i S) oraz HFC - stosowane są w układach przy znacznej
groźbie przecieków (kopalnie).
HFC - stosowane są w przemyśle (prasy do odlewania aluminium
pod ciśnieniem), pod warunkiem, że układ nie posiada miejsc
gorących o temperaturze przekraczającej 55-60°C. Konieczne jest
częste
sprawdzanie
zawartości
wody
w
pracującej
cieczy
hydraulicznej.
HFD (R, S, U) - stosowane są w układach gorących (piece
stalownicze). Wymagane są specjalne środki bezpieczeństwa przed
zastosowaniem
zwłaszcza
wobec
uszczelek.
Konieczne
jest
zwłaszcza przestrzeganie zaleceń producenta w zakresie ciśnienia
użytkowania,
filtracji,
uszczelek
i
lakierów
stosowanych
w
układzie.
Kontrola parametrów cieczy hydraulicznej w czasie pracy w
układzie stopnia starzenia się cieczy hydraulicznej poprzez
kontrolę lepkości cieczy. Pamiętać należy, że zmiana lepkości może
być także spowodowana zmieszaniem z innym olejem, który
przypadkowo dostał się do układu, lub przez odparowanie wody
(ciecze HFC)
zużycia korozyjnego układu
zawartości wody (max. 0,1%)
liczby kwasowej (max. 0,5mgKOH/g)
występowania produktów procesów zużycia metali stanu czystości
cieczy.
71
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
5.5 Ciecze w eksploatacji
Ciecze w napędach hydraulicznych odgrywają główną role
mianowicie ich zadaniem jest przekazanie ruchu, jak również
podczas
pracy
ciecz
spełnia
funkcje
konstrukcyjne
i
eksploatacyjne (przekazywanie energii, chłodzenie smarowanie
czyszczenie itp.)
Głównym zadaniem cieczy hydraulicznej jest:
▪ smarowanie,
▪ odprowadzanie ciepła,
▪ przenoszenie energii,
▪ uszczelnianie systemu hydraulicznego.
Ponadto wymaga się od cieczy właściwości ochrony przed korozją
czy też ochrony przed zużywaniem układu hydraulicznego dlatego
podstawowymi właściwościami takich cieczy są:
▪ odpowiednia lepkość
▪ zdolność do wydzielania powietrza,
▪ mała zdolność do wchłaniania powietrza,
▪ dostateczna pompowalność przy najniższej temperaturze pracy,
▪ mała ściśliwość
▪ dobre właściwości przeciwzużyciowe,
▪ dobre właściwości przeciwkorozyjne,
▪ dobre właściwości przepływowe przez filtry
▪ dobrą przewodność cieplną
▪ dobra stabilność w czasie pracy (odporność na utlenianie,
degradację termiczną i ścinanie.)
72
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
Wraz z rozwojem hydrauliki cieczom roboczym stawia się coraz to
większe
wymagania
w zakresie
toksyczności bezpieczeństwa
przeciwpożarowego czy też biodegradowalności. Ze względu na
dużą
różnorodność
konstrukcyjną
układów
hydraulicznych
istnieje problem właściwego doboru cieczy, dlatego też doboru
dokonuje
producent
instalacji
hydraulicznej.
Podstawowym
kryterium doboru cieczy jest jej lepkość, im większy wskaźnik
lepkości tym lepsze właściwości smarowe i uszczelniające jak
również zwiększone tarcie cieczy co powoduje opóźnienia pracy w
układzie. Trzeba również pamiętać o tym że o doborze lepkości
cieczy
do
układu
amortyzatora
hydraulicznego
decyduje
temperatura
poza
rodzajem
pracy.
Dobór
i
typem
lepkości
hydraulicznej przedstawiono w tabeli.
73
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
Lepkość kinematyczna cieczy hydraulicznych zalecana przez niektórych producentów
Podczas pracy Przy rozruchu
Urządzenia
mm2/s
mmax. m2/s,
10 ... 160
1620
10 ... 100
860
50 ... 100
1620
21 ... 73
300
20 ... 40
2000
9 ... 100
500
10 ... 300
300
10 ... 36
1000
12 ... 600
1000
13 ... 54
860
13 ... 54
860
13 ... 54
220
13 ... 54
860
13 ... 54
110
10 ... 75
1000
8 ... 80
850
DENISON HYDRAULICS
Pompy o tłokach osiowych
Pompy łopatkowe
COMMERCIAL HYDRAULICS
Pompy zębate
DANFOSS
Silniki zębate wewnętrzne
HYDROPERFECT INTERNATIONAL
Pompy zębate
POCLAIN HYDRAULICS
Pompy tłokowe osiowe
REXROTH SIGMA
Pompy zębate
Pompy tłokowe (Hydromatik)
SAUER/SUNDSTRAND
Pompy tłokowe
VICKERS
Pompy zębate
Pompy łopatkowe
Pompy tłokowe rzędowe promieniowe lub osiowe
Pompy tłokowe o osi łamanej
Silniki wolnobieżne
VOLVO HYDRAULIQUE
Pompy tłokowe rzędowe promieniowe lub osiowe
Pompy tłokowe o osi łamanej
74
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
Podstawowe charakterystyki jakościowe cieczy hydraulicznych ELF LUBRIFIANTS
Gatunek cieczy
hydraulicznej
ELFTRANSMISSA
ELFPOLYTELIS
ELFOLNA DS
ELFOLNA HMD
HYDRELF DS
HYDRELF XV
POCLAIN PPT
PYRELF HFC
Klasa
jakościowa
wg ISO
6743/4 i
(DIN
51524)
Charakterystyka składu
chemicznego
Podstawowe
przeznaczenie
Aprobata
VOITH
Olej mineralny z
dodatkami
przeciwzużyciowymi i
smarnościowymi
Wszystkie typy
przekładni
hydraulicznych oraz
hydromechaniczne
skrzynie biegów
HL
Olej mineralny z
inhibitorami utlenienia i
korozji oraz dodatkami
przeciwpiennymi
Łożyska wałeczkowe,
łożyska oporowe,
przekładnie
hydrauliczne, pompy,
sprężarki, obrabiarki
HM (HLP)
Olej mineralny o
naturalnym wskaźniku
lepkości z dodatkami
przeciwzużyciowymi i
przeciwutleniającymi
Pompy i silniki
hydrauliczne. Układy ze
smarowaniem
obiegowym i
rozbryzgowym
(przekładnie redukcyjne,
panewki, łożyska itp.)
HM (HLP)
Olej mineralny o
naturalnym wskaźniku
lepkości z pakietem
dodatków
uszlachetniających
Obwody hydrauliczne w
których możliwy jest
kontakt oleju z wodą
HV (HLP)
Olej mineralny o
wysokim wskaźniku
lepkości. Zawiera
dodatki:
przeciwzużyciowe
inhibitory utlenienia i
hydrolizy
Wszystkie typy układów
hydraulicznych,
zwłaszcza pracujące w
zmiennych
temperaturach
HV (HLP)
Olej mineralny o
wysokim wskaźniku
lepkości posiadający
bardzo dobre właściwości
przeciwzużyciowe
Układy hydrauliczne
pracujące w szerokim
przedziale temperatur,
zwłaszcza urządzeń
mobilnych
HV ( HLP)
Mineralny olej
hydrauliczny o bardzo
wysokim wskaźniku
lepkości
Układy hydrauliczne:
hydrostatyczne i
hydrokinetyczne maszyn
budowlanych
HFC
Trudnopalna,
biodegradowalna ciecz
hydrauliczna, na bazie
glikolu, z dodatkami
przeciwzużyciowymi
Układy
hydrodynamiczne
pracujące w warunkach
zagrożeń pożarowych
75
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
PYRELF DR
PYRELF HFDU
HYDRELF BIO
NATURELF HYD
ELF AVIATION
HYDRAULIC OIL
20 H 515 i H 520
NETELF HC
HFDR
Trudnopalna ciecz
hydrauliczna na bazie
estrów fosforanowych
odpornych na hydrolizę
Układy hydrauliczne
pracujące w warunkach
zagrożeń pożarowych,
szczególnie w
kopalnictwie i na
statkach
HFDU
Trudnopalna,
biodegradowalna ciecz
hydrauliczna o wysokim
wskaźniku lepkości, na
bazie glikolu. Dobre
właściwości
przeciwzużyciowe
Układy hydrauliczne
pracujące w warunkach
zagrożeń pożarowych i
wymaganej
biodegradowalności oraz
dobrej stabilności
-
Biodegradowalna ciecz
hydrauliczna na bazie
estrów organicznych,
wykazująca dobre
właściwości
przeciwzużyciowe,
wysoki wskaźnik
lepkości oraz dobre
właściwości
niskotemperaturowe
Wszystkie typy układów
hydraulicznych
wymagające cieczy
hydraulicznych o
dobrych właściwościach
przeciwzużyciowych,
pracujące w warunkach
wymagających oleju
biodegradowalnego
-
Biodegradowalna ciecz
hydrauliczna na bazie
oleju rzepakowego
Układy hydrauliczne
pracujące w warunkach
gdzie jest wymagana
biodegradowalna ciecz
hydrauliczna
-
Olej mineralny z
inhibitorami korozji i
utlenienia oraz
poprawiającymi
właściwości
niskotemperaturowe i
wskaźnik lepkości.
Hydrauliczne układy
statków powietrznych i
innych urządzeń
pracujących w
podobnych warunkach.
Olej: H-515 mikrofiltrowany, H-520 normalny
Syntetyczny płyn myjący
Stosowany w stężeniu
5%, w płynie normalnie
stosowanym, do mycia
układów
hydraulicznych,
układów smarowania i
olejowych wymienników
ciepła
-
76
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
5.6 Charakterystyki tłumienia drgań amortyzatora
hydraulicznego
Tłumienie to przeciwstawianie tarcia ruchowi (ds/dt). Im
większa prędkość tym większe tarcie. Mówiąc inaczej jest to strata
energii, wynikająca z tarcia, wewnętrznych oporów, albo z
przepływu
oleju
przez
zawory.
Tłumienie
ma
za
zadanie
powstrzymywać ruch. Tłumienie kompresji działa, gdy amortyzator
jest ściskany, natomiast tłumienie odbicia - gdy powraca do stanu
wyjściowego. W większości systemów amortyzacji używa się
osobnych zaworów dla tłumienia kompresji i osobnych dla
tłumienia odbicia. Zwiększenie tłumienia kompresji zmniejszy
ilość dobić, ale zwiększy ilość wstrząsów, przekazywanych dalej
przez zawieszenie. Przy zbyt małym tłumieniu odbicia pojazd
wpada w rezonans drgań i zaczyna zachowywać się jak odbijająca
piłka, co pogarsza kontrolę nad jazdą, a przy za dużym seria
szybkich
powtarzających
się
wstrząsów
może
sprawić,
że
amortyzator dobije do końca. Za rodzaj jakości tłumienia drgań
odpowiadają min. rozwiązania konstrukcyjne zaworów ruchu
rozciągania i ściskania.
A. Zestaw zaworów stosowany w
amortyzatorach dwururowych.
A. 1-tłok, 2- tłoczysko, 3- nakrętka, 4- rura
cylindra, 5- pierścień tłokowy, 6- talerz zaworu,
7- sprężyna śrubowa, 8- nakrętka, 9, 10 i 11zawór zwrotny (9- płytka zaworu, 10- sprężyna
gwiaździsta, 11- tarcza oporowa), 12ogranicznik skoku rozciągania.
K1- krawędź uszczelniająca 1, K2- krawędź
uszczelniająca 2, K3- krawędź uszczelniająca 3,
B1- otwór, Z1- trzpień.
77
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
B. Dolny zawór amortyzatora
dwururowego.
B. 1- korpus zaworu, 2- sprężyna stożkowa, 3płytka, 4- płytki sprężyste, 5- zawór
rozdzielający, B1- otwór, B2- otwór, S4- płytka
5.6.1 Wykresy charakterystyk tłumienia.
1. Punkty szczególne amortyzatora hydraulicznego.
78
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
2. Charakterystyka amortyzatora hydraulicznego
(w kształcie zamkniętej pętli).
79
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
3.Charakterystyki tłumienia: progresywna, liniowa, degresywna.
4. Silnie progresywna
charakterystyka tłumienia.
5. Silnie degresywna
charakterystyka tłumienia
80
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
6 Zarys zagadnień teoretycznych∗
Nie zawsze charakterystyka tłumienia amortyzatorów jest
przedmiotem dostatecznej uwagi mimo , iż amortyzator jest
odpowiedzialny za komfort, trzymanie się drogi, stabilność i
bezpieczeństwo.
Obok przedstawiono wykres siły tłumienia w zależności od
prędkości
ruchu
amortyzatorów
SPECIAL
tłoka
KONI
i
przeznaczonych
dla
serii
SPORT
do
tego
samego samochodu. Wykres
ilustruje zakres regulacji obu
rodzajów amortyzatorów.
Obszar różowy ilustruje zakres regulacji , w którym wartości
tłumienia obu amortyzatorów są równe.
Obszar czerwony to charakterystyka dostępna tylko dla serii
SPECIAL, podczas gdy obszar żółty ilustruje charakterystykę
dostępną tylko w serii SPORT. Prędkości tłoka typowe dla
wymuszeń spowodowanych hamowaniem, przyspieszaniem lub
innymi manewrami samochodu zawierają się w części A wykresu,
podczas gdy część B wykresu zawiera prędkości charakterystyczne
dla wymuszeń od nierówności nawierzchni. Amortyzatory KONI
SPECIAL mają charakterystykę z ukłonem w kierunku komfortu,
podczas gdy charakterystyka KONI SPORT zdecydowanie preferuje
optimum kierowalności. Przebieg charakterystyki ma bardzo duże
znaczenie
∗
i
jest
przedmiotem
badań
i
prac
rozwojowych
Opracował K.Zięba.
81
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
6.1 Amortyzatory z regulacją zewnętrzną
Są
to
regulowane
amortyzatory
bez
wysokiej
demontażu
z
jakości
samochodu,
które
a
mogą
zatem
być
poziom
tłumienia może być dopasowany do indywidualnych wymogów,
charakteru
jazdy
i
rodzaju
drogi
w
dowolnym
momencie.
Amortyzator firmy KONI z regulacją zewnętrzną poprzez pokrętło
założone na wierzchołek amortyzatora.
82
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
Legenda:
Olej pod ciśnieniem
Zawory i nakrętka regulacyjna
Gaz
A, B, C, D, E, F, G, H, J, K i L - różne zawory
1. Tłoczysko
2. Tłok
3. Prowadzenie tłoczyska
4. Uszczelnienie tłoczyska
5. Cylinder roboczy
6. Rura zewnętrzna
7. Zespół zaworowy denny
8. Zawór przepustowy
9. Sprężyna
10. Nakrętka regulacyjna
11. Przycisk regulacji
12. Przesuwka
13. Górny zespół zaworowy
14. Dolny zespół zaworowy
15. Tłok pływający
16. Osłona przeciwkurzowa
17. Pręt regulacyjny
18. Pokrywa
19. Zawór jednokierunkowy
20. Zawór jednokierunkowy
21. Zawory
22. Zawory
Amortyzator dwururowy z zewnętrzną regulacją.
83
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
6.2 Amortyzatory olejowe i olejowo-gazowe
Obecnie produkowane są dwa, podstawowe rodzaje
amortyzatorów: olejowe i olejowo-gazowe, często zwane po prostu
gazowymi (choć nie jest to do końca prawidłowa nazwa). Stosowany
jest jeszcze inny podział na amortyzatory dwururowe i jednorurowe.
Pierwsze to właśnie amortyzatory olejowe, w których w jednej rurze
(obudowa) umieszczono drugą z tłokiem i zaworami. Obudowa jest
tylko zbiornikiem na olej, który jest czynnikiem tłumiącym. Całą
pracę amortyzator olejowy wykonuje w wewnętrznej rurze. Jednak
wadą amortyzatora olejowego jest to, że podczas gwałtownego
najechania koła na przeszkodę olej nie zdąży przepłynąć z obudowy
do
rury
wewnętrznej.
Tej
niedoskonałości
jest
pozbawiony
amortyzator olejowo-gazowy.
Konstrukcja takiego amortyzatora składa się tylko z jednej rury,
w której zainstalowano tłok. Poza olejem czynnikiem tłumiącym jest
jeszcze sprężony gaz, który jest stłoczony w dolnej części rury
i oddzielony od oleju ruchomą przegrodą. W takim przypadku
amortyzator cały czas zachowuje kontrolę nad kołem.
Charakterystyka amortyzatorów olejowo-gazowych jest bardziej
utwardzona niż amortyzatorów olejowych.
Dlatego ten pierwszy rodzaj amortyzatorów jest polecany
kierowcom, którzy mają szybkie auta i jeżdżą dynamicznie. Cena
amortyzatora olejowo-gazowego jest o ok. 20 proc. wyższa od ceny
amortyzatora olejowego.
Amortyzator od lewej: olejowo gazowy, olejowy
84
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
7 Wnioski z pracy
Wizualizacja jaką przedstawiamy umożliwia przedstawienie
złożonych konstrukcyjnie elementów hydraulicznych w sposób
zrozumiały dla osoby studiującej napęd i sterowanie hydrauliczne.
Amortyzatory nie są łatwymi elementami hydraulicznymi pod
względem konstrukcyjnym.
Do wyjaśnienia ich działania został dobrany profesjonalny program
Unigraphics przy pomocy którego stworzono wizualizacje.
Zaprezentowana wizualizacja może służyć w celach dydaktycznych
jak również być wstępem do Tworzenia innych wizualizacji
związanych z nie tylko hydraulicznym układem zawieszenia.
85
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
Literatura
[1] Jornsen Reimpell i Jurgen W. Betzler - „Podwozia samochodów
Podstawy Konstrukcji".
Wydawnictwo Komunikacji i Łączności – Warszawa.
[2] Józef Sikorski - „Amortyzatory pojazdów samochodowych
budowa badania naprawa".
Wydawnictwo Komunikacji i Łączności – Warszawa.
[3] Materiały firmy SACHS.
[4] Materiały generalnego dystrybutora amortyzatorów KONI
www.koni.com.pl.
[5] Materiały firmy Texaco http://www.texaco.i-g.pl
[6] Materiały firmy Fulltech http://www.fulltech.pl
[7] Poradniki.
86
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
Załączniki
Wybrane elementy wizualizacji amortyzatora wykonane w systemie
Unigraphics.
87
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
Amortyzator dwururowy firmy Sachs
88
D. Płonka, K. Zięba – Wizualizacja działania wybranego elementu hydraulicznego - amortyzatora
Kolumna Mc Persona firmy Delphi
89

Podobne dokumenty