Część 2 - Elementy składowe agregatów hydraulicznych

autor:   mgr inż. Tobiasz Gola - inżynier ds. badań i rozwoju  |  dr inż. Piotr Rosikowski - dyrektor centrum badań i rozwoju

Każdy układ hydrauliczny zbudowany jest z elementów składowych, które pełnią odpowiednią funkcję w układzie a ich dobór zależy od zadania, które musi zrealizować dany układ. W większości przypadków agregaty hydrauliczne składają się z elementów, które przedstawiono poniżej. 

Zbiorniki cieczy roboczej

Elementem składowym każdej maszyny lub urządzenia hydraulicznego jest zbiornik medium roboczego (oleju hydraulicznego). Jego podstawowym zadaniem jest gromadzenie niezbędnej ilości oleju hydraulicznego z uwzględnieniem zmiennej objętości odbiorników podczas cyklu roboczego. Ponadto zadaniem zbiornika jest:

• chłodzenie oleju hydraulicznego,
• wytrącanie powietrza z medium roboczego,
• osadzanie zanieczyszczeń,
• oddzielanie komory czystej (ssawnej) od brudnej (spływowej),
• funkcja konstrukcji nośnej dla innych elementów hydraulicznych.

Na rys. 4 przedstawiono przykładowy zespół zbiornika oleju hydraulicznego wraz z wyposażeniem. W skład standardowego zespołu zbiornika wchodzi konstrukcja spawana zbiornika 1, wyposażona w co najmniej jeden właz rewizyjny 5, umożliwiający czyszczenie zbiornika, zawór spustowy 4, umożliwiający kompletne opróżnienie zbiornika, wskaźnik poziomu oleju 3, filtr wlewowy z filtrem powietrza 6 oraz filtr spływowy 7, zapobiegający przed dostawaniem się do zbiornika zanieczyszczeń pochodzących z układu. Dodatkowo w zależności od konstrukcji zespół zbiornika może być wyposażony w zespół pompowy (silnik elektryczny + pompa) 2, chłodnicę wodno-olejową 8, konstrukcję wsporczą 9, do której mogą być montowane dodatkowe elementy hydrauliczne 10 oraz szafę sterowniczą 11.

W większości przypadków konstrukcje spawane zbiorników są ustandaryzowane i charakteryzują się następującymi cechami:

• wykonane z blach stalowych,
• sztywna, regularna konstrukcja będąca podstawą do zabudowy zespołu pompa-silnik oraz elementów układu hydraulicznego,
• krawędzie boczne ścian tworzą wannę dla oleju wyciekającego przy wymianie zabudowanych elementów,
• pochylenie dna zbiornika, przez co cząsteczki brudu osadzają się w najniższym miejscu i nie są zasysane przez pompę,
• korek spustowy oleju brudnego jest usytuowany w najniższym miejscu,
• prześwit między zbiornikiem a podłożem umożliwia dobrą cyrkulację powietrza (dobre chłodzenie dnia zbiornika), a także transport zbiornika wózkiem widłowym.

 
Rys. 4. Zespół zbiornika oleju hydraulicznego wraz z wyposażeniem: 1 – zbiornik oleju, 2 – zespół pompowy, 3 – wskaźnik poziomu oleju, 4 – zawór spustowy, 5 – pokrywa rewizyjna zbiornika, 6 – filtr wlewowy z filtrem powietrza, 7 – filtr spływowy, 8 – konstrukcja wsporcza pod montaż elementów hydraulicznych, 9 – dodatkowe elementy hydrauliczne

W oleju hydraulicznym znajduje się powietrze w postaci rozpuszczonej, które musi być wytrącone w postaci pęcherzyków. W celu ułatwienia tego procesu należy tak konstruować zbiornik, aby miejsce powrotu oleju do zbiornika (z układu) było oddalone jak najdalej od miejsca zasysania oleju przez pompy. W przypadku kiedy, ze względu na ograniczoną ilość miejsca w maszynie, zbiornik hydrauliczny jest mały, a wyżej wymienione miejsca są stosunkowo blisko siebie, występuje duże prawdopodobieństwo zasysania przez pompę nieodgazowanego i wzburzonego oleju, co może prowadzić do jej niewłaściwej pracy.

Rys. 5. Wymiary gabarytowe standardowych zbiorników w zależności od wymaganej objętości

Przegrody wykonane są w formie wspawanych w środku zbiornika cienkich blach tworzących pewnego rodzaju labirynt. Często przegrody te są również wyposażone w siatki, które dodatkowo zatrzymują pęcherzyki powietrza. Ponadto w celu zapobiegnięcia przed pienieniem się oleju, wszystkie spływy do zbiornika muszą być kierowane pod lustro oleju, dlatego też wewnątrz zbiornika należy stosować rurki spływowe - widoczne na rys. 6.

Rys. 6. Rurki spływowe w zbiorniku

Zespół silnik-pompa

Podstawowym elementem każdego agregatu jest pompa wyporowa. Jej zadaniem jest zamiana energii mechanicznej dostarczonej z zewnątrz na energię ciśnienia cieczy roboczej. Zasada działania pompy wyporowej polega na przetłaczaniu dawek cieczy z przestrzeni ssawnej do tłocznej za pomocą elementów wyporowych. Wielkość dawki określona jest wymiarami komory wyporowej. Warunkiem koniecznym działania pomp wyporowych jest szczelne oddzielenie przestrzeni ssawnej i tłocznej oraz szczelność między komorą a elementem wyporowym.

We współczesnych układach hydrostatycznych spotyka się różnorodne rozwiązania konstrukcyjne pomp wyporowych.

W zależności od rodzaju ruchu elementów wyporowych można pompy sklasyfikować w następujący sposób:

Pompy o ruchu obrotowym elementów wyporowych
(rotacyjne).

1. Pompy zębate
   • o zazębieniu zewnętrznym
     • o zębach prostych
     • o zębach skośnych
   • o zazębieniu wewnętrznym
     • o zębach prostych
     • o specjalnym zazębieniu i zębach prostych – gerotorowe
2. Pompy śrubowe
3. Pompy łopatkowe
   • z łopatkami wirującymi
   • z łopatkami niewirującymi

Pompy o ruchu posuwisto-zwrotnym elementów wyporowych
(wielotłoczkowe).

1. Pompy rzędowe
2. Pompy promieniowe
   • z tłoczkami wirującymi
   • z tłoczkami niewirującymi
3. Pompy osiowe.
   • z wychylnym (wychylonym) wirnikiem
   • z wychylną (wychyloną) tarczą
     • z tarczą wirującą
     • z tarczą niewirującą

Pełną ofertę pomp dostępnych w PONAR Wadowice S.A. znajdziecie Państwo na naszej stronie internetowej.

W zależności od możliwości zmiany wydajności podczas pracy możemy dokonać następującego podziału pomp:

1. Pompy o stałej wydajności.
2. Pompy o zmiennej (nastawialnej) wydajności.

Możliwość zmiany wydajności podczas pracy pompy związana jest z jej rozwiązaniem konstrukcyjnym i rozpatrywana jest wyłącznie przy stałej prędkości obrotowej wałka napędowego. Z tych względów pompy zębate i śrubowe oraz wielotłoczkowe rzędowe budowane są wyłącznie jako jednostki o stałej wydajności, natomiast pozostałe typy pomp mogą być budowane w obu wariantach, a więc o stałej lub o zmiennej (nastawialnej) wydajności. Na rys. 7 pokazano podstawowe symbole graficzne pomp: o stałej i o zmiennej wydajności. Jak już wspomniano, symbole graficzne nie precyzują cech konstrukcyjnych, a tylko właściwości funkcjonalne elementów hydraulicznych, w tym wypadku rzecz dotyczy stałości lub zmienności kierunku tłoczenia oraz stałości lub zmienności ich wydajności.

Rys. 7. Podstawowe symbole graficzne pomp: po lewej – symbol pompy o stałej wydajności i stałym kierunku tłoczenia, po prawej – symbol pompy o zmiennej wydajności i zmiennym kierunku tłoczenia; opracowanie własne

Rys. 8 Zespoły  pompowe z pompami łopatkowymi

Ramy oraz tablice czołowe do mocowania
elementów hydraulicznych

Każdy z agregatów posiada zabudowane na sobie elementy hydrauliczne (omówione szczegółowo w innych artykułach Kompendium Hydrauliki Siłowej PONAR Wadowice). Poniżej przedstawiono wybrane sposoby montażu tych elementów na agregatach produkcji PONAR Wadowice.

Rys. 10 Agregat z wieżą do mocowania zaworów

Rys. 11. Agregat hydrauliczny z zespołem pompowym zabudowanym na zbiorniku, zintegrowany z chłodnicą powietrzno-olejową i baterią akumulatorów hydraulicznych

Zapraszamy do zapoznania się z kolejnymi artykułami dotyczącymi projektowania układów hydraulicznych:

Projektowanie układów hydraulicznych »

Część 1 - Proces projektowania układów hydraulicznych »

Część 3 - Obliczenia »

Pełną ofertę układów hydraulicznych znajdziecie Państwo na naszej stronie internetowej.

Kontakt z naszym Zespołem:

mgr inż. Tobiasz Gola
Inżynier ds. Badań i Rozwoju
Działu Badań i Rozwoju Układów Hydraulicznych
tel. 32 323 34 00 | e-mail: tobiasz.gola@ponar-wadowice.pl

dr inż. Piotr Rosikowski
Dyrektor Centrum Badań i Rozwoju
Działu Badań i Rozwoju Układów Hydraulicznych
tel. 32 323 34 00 | e-mail: piotr.rosikowski@ponar-wadowice.pl

DZIAŁ HANDLOWY - systemy hydrauliczne
tel. +48 32 323 34 00 | e-mail: systemy@ponar-wadowice.pl

DZIAŁ HANDLOWY - elementy hydrauliki siłowej
tel. +48 33 488 26 00 | e-mail: dok@ponar-wadowice.pl