Układy hydrauliczne

I.        Wprowadzenie. 1

II.       Obieg hydrauliczny otwarty. 1

III.      Obieg hydrauliczny zamknięty. 2

 

I.  Wprowadzenie

 Głównymi elementami każdego układu hydraulicznego jest pompa oraz silnik, którym może być siłownik hydrauliczny lub silnik hydrauliczny obrotowy. W maszynach górniczych o skomplikowanej budowie, układy hydrauliczne są bardzo rozbudowane[1].

Obieg cieczy między pompą, a odbiornikiem nazywamy obiegiem hydraulicznym. Rozróżnia się dwa rodzaje obiegów hydraulicznych:

1 — obieg otwarty,

2 — obieg zamknięty.

W obiegu otwartym pompa zasysa ciecz roboczą ze zbiornika i tłoczy ją do odbiornika. Tam ciecz wykonuje pracę oddając zawartą w niej energię i wszystka wraca do zbiornika, skąd zasysana jest ponownie przez pompę.

W obiegu zamkniętym ciecz krąży bezpośrednio między pompa, a odbiornikiem, czyli po oddaniu swej energii odbiornikowi wraca do pompy, zasadniczo bez pośrednictwa zbiornika. W praktyce, wskutek występowania wycieków ilość cieczy krążącej w takim obiegu zmniejszałaby się, przeto dla uzupełnienia trzeba pobierać część cieczy ze zbiornika.

   Zaletą obiegu otwartego jest dobre chłodzenie cieczy roboczej, która wypływając z odbiornika miesza się z większą ilością cieczy chłodniejszej, znajdującej się w zbiorniku. Taki układ umożliwia również zastosowanie w łatwy sposób chłodzenia cieczy za pomocą specjalnej chłodnicy wodnej. Układ zamknięty wymaga ponadto większej liczby dodatkowych elementów sterowania potrzebnych do uzupełniania wycieków

Niedogodnością układu otwartego — szczególnie w odniesieniu do podziemnych maszyn górniczych — jest konieczność stosowania znacznie większej ilości cieczy roboczej, co w przypadku olejów mineralnych jest niekorzystne ze względu, na ich łatwopalność

II.  Obieg hydrauliczny otwarty

Na rys. 1 przedstawiono układ hydrauliczny otwarty zasilania siłownika jednostronnego działania. Na szkicu (rys.1a) przedstawiono obrazowo połączenie poszczególnych elementów układu. Pompa 1 zasysa ciecz roboczą ze zbiornika 2 przewodem ssawnym 3 i tłoczy ją przewodem tłocznym 4. Przewód tłoczny rozgałęzia się na gałąź 5 gdzie zainstalowany jest zawór przelewowy 6 łączący się z przewodem spływowym 7, przez który ciecz spływa do zbiornika 2. Przewód tłoczny 4 doprowadza również ciecz do rozdzielacza 8. Jest to rozdzielacz trójdrogowy dwupołożeniowy. Od rozdzielacza 8 odchodzi jeden przewód 9 do cylindra hydraulicznego (siłownika) 10, drugi zaś 11 — do spływu.

Rozdzielacz 8 ma dwa położenia I i II. W położeniu I ciecz robocza ma zamknięty dopływ do siłownika. Wskutek  ciśnienia jakie występuje w przewodzie 4 otwiera się zawór przelewowy 6 i ciecz spływa do zbiornika 2. Wskutek nacisku siłą F, wywieranego na tłok, ciecz z przestrzeni podtłokowej wypychana jest do zbiornika 2.

Po przełączeniu rozdzielacza 8 w położenie II , przewód tłoczny 4 łączy się z przewodem 9     i pompa tłoczy ciecz roboczą do przestrzeni podtłokowej siłownika 10, powodując ruch tłoka do góry. Zawór przelewowy 6, nastawiany na wyższe ciśnienie niż panujące w siłowniku, jest w tym czasie zamknięty. Jeżeli i jednak ciśnienie cieczy wzrośnie, np. wskutek nadmiernych oporów ruchu, jakie napotka siłownik 10, ciśnienie tłoczonej cieczy wzrośnie nadmiernie. Wtedy zawór przelewowy 6 otworzy się i pompa 1 będzie tłoczyć ciecz do zbiornika 2 przewodami 5 i 7, nie podając cieczy do siłownika 10. Zawór przelewowy 6 spełnia więc w tym układzie również funkcję zaworu bezpieczeństwa.

Układ hydraulicznego  zasilania siłownika   jednostronnego działania
 a  - szkic, b – schemat

 

Rys. 1. Układ hydraulicznego  zasilania siłownika   jednostronnego działania   a  - szkic, b – schemat

 

Rysunek 1.b przedstawia ten sam układ hydrauliczny narysowany jednak za pomocą ogólnie przyjętych, znormalizowanych symboli. Pozycje na rys. 1.b odpowiadają pozycjom na rys.1.a.

III. Obieg hydrauliczny zamknięty

Zasadę działania układu hydraulicznego o obiegu zamkniętym wyjaśnia rys. 2 a. Zaś na rys. 2 b przedstawiono schemat działania prostego układu.

 

Układ hydrauliczny o obiegu zamkniętym
a — zasada działania, 
b — schemat prostego układu

 

Rys.2  Układ hydrauliczny o obiegu zamkniętym

a — zasada działania,

b — schemat prostego układu

 

Silnik elektryczny 1 napędza pompę 2, która tłocz ciecz roboczą przewodem 3 do silnika hydraulicznego 4, obracając go. Silnik 4 oddaje swoją energię maszynie roboczej 5, a ciecz robocza z silnika hydraulicznego po oddaniu swej energii wraca przewodem 6 bezpośrednio do pompy 2 i w ten sposób obieg cieczy się zamyka się. W rzeczywistości układowi takiemu należy zapewnić uzupełnianie wycieków cieczy roboczej oraz zabezpieczenie przed przeciążeniem. W celu uzupełnienia przecieków przewód 6 doprowadzający ciecz roboczą z silnika hydraulicznego 4 do pompy 2 łączy się odgałęzieniem ze zbiornikiem cieczy 7 przez zawór zwrotny 8. W ten sposób pompa ma możliwość zasysania ze zbiornika brakującej cieczy, zawór zwrotny zaś nie dopuszcza do spływania cieczy roboczej z silnika 4 do zbiornika 8. Układ zabezpieczony jest zaworem bezpieczeństwa 9. W razie przeciążenia silnika hydraulicznego 4 rośnie nadmiernie ciśnienie w przewodzie tłocznym 3, otwiera się zawór bezpieczeństwa i ciecz robocza pomijając silnik 4 krąży tylko między pompą 2 i zaworem bezpieczeństwa 9. Symbol 10 oznacza odprowadzenie wycieków z silnika hydraulicznego do zbiornika cieczy.

W praktyce układy hydrauliczne o obiegu zamkniętym są bardziej złożone.

 

Zebrał i opracował: Czesław Zając 2012 r.

 

Bibliografia:

- Z. Korecki; Urządzenia hydrauliczne maszyn górniczych, Katowice 1981 r.

- J. Lipski; Hydrauliczne urządzenia, Warszawa 1968 r.

- W. Warchim, J. Maciejczyk: Ścianowe kombajny węglowe, Katowice

                    

 



[1] Np. jedna pompa i kilka odbiorników lub kilka pomp i więcej odbiorników,