PRACA DYPLOMOWA
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