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
  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

    Elementy i układy hydrauliki siłowej

    Nasza oferta jest ciągle poszerzana o nowe typy produktów,
    a dotychczasowe komponenty są modernizowane o nowe odmiany funkcjonalne. Zapisz się do naszego newslettera aby na bieżąco
    otrzymywać informacje o naszych rozwiązaniach.

    Zapisz się do newslettera