Hidraulikus rendszerek tervezése

SZERZŐ Bärnkopf Rudolf Kiss Pál Máté Sándor SZERKESZTŐ Ezer Rezső Cs. Pintér Péter LEKTOR Dr. Hantos Tibor Dr. Zsári Árpád 'Bärnkopf Rudolf: Hidraulikus rendszerek tervezése' összes példány Kiadó: Műszaki Könyvkiadó Kiadás helye: Budapest Kiadás éve: 1984 Kötés típusa: Fűzött keménykötés Oldalszám: 415 oldal Sorozatcím: Kötetszám: Nyelv: Magyar Méret: 25 cm x 17 cm ISBN: 963-10-5744-7 Megjegyzés: Fekete-fehér ábrákkal illusztrálva. Tankönyvi szám: 42 095. FÜLSZÖVEG Ma már alig található olyan korszerű gép, amelyen egyszerűbb vagy összetettebb hidraulikus rendszer ne lenne beépítve. A hidraulikus elemekből bőséges a választék, amelyekből a hidraulikus rendszer kialakítható. Viszont nincs olyan irodalom, amely a hidraulikus rendszer tervezéséhez útmutatást, irányelveket, megoldási vázlatokat adna, pedig sok esetben a felhasználónak kell megtervezni a hidraulikus rendszert. Ezt a hiányt igyekszik pótolni Bärnkopf-Ezer-Kis-Máté Hidraulikus rendszerek tervezése c. könyv, amely ismerteti a hidraulikus rendszerek tervezésével kapcsolatos alapfogalmakat, a hidraulikai elemeket (hidrosztatikus energiaátalakítókat, irányítókészülékeket). Majd részletesen tárgyalja a hidraulikus rendszerek körfolyamatait, a hidrosztatikus körfolyamat-építés rendszertechnikai ismérveit, elemzi a különböző megoldások előnyeit és hátrányait (különböző hidraulikai feladatok elvi megoldásain keresztül), és ezekhez bőséges megoldási, ill. kapcsolási vázlatokat közöl. Ismerteti a hidraulikus rendszer tervezésének munkafolyamatát, az egyes munkaszakaszok sorrendjét, a hidraulikus részegységek tervezésének, kialakításának szempontjait. A könyv fő fejezetei: 1. Hidraulikai szabványos mennyiségek, rajzok 2. Hidraulikus elemek 3. Hidraulikus rendszerek 4. A hidraulikus rendszertervezés munkamódszere 5. Függelék Vissza TARTALOM Előszó.................................................................11 1. Hidraulikai szabványos mennyiségek, rajzok ..........................15 1.1. A hidraulikus rendszerek tervezésével kapcsolatos szabványos mennyiségek 15 1.2. A hidraulikus rendszerek rajzaival kapcsolatos előírások..............19 1.2.1. Általános előírások................................................19 1.2. Blokkvázlat .......................................19 1.2.3. Elvi kapcsolási rajz................................................20 1.2.4. Csövezési rajz.............................................22 2. Hidraulikus elemek..................................................26 2.1. Hidrosztatikus energiaátalakítók ....................................27 2.1.1. Az energiaátalakítók csoportosítása és feladatuk .......................27 2.1.2. Az energiaátalakítók működése és jellemzői............................28 2.1.3. Nem ideális energiaátalakítók........................................31 2.1.4. Az energiaátalakítók szerkezeti felépítése..............................33 2.1.4.1. Forgómozgású energiaátalakítók......................................34 2.1.4.1.1. Fogaskerekes energiaátalakítók......................................34 2.1.4.1.2. Csúszólapátos energiaátalakítók......................................35 2.1.4.1.3. Radiáldugattyús energiaátalakítók...........36 2.1.4.1.4. Axiáldugattyús energiaátalakítók ....................................37 2.1.4.1.5. Orbit-rendszerű energiaátalakítók . ...................................40 2.1.4.2. Egyenes mozgású energiaátalakítók ..................................41 2.1.4.3. Ingamozgású energiaátalakítók......................................45 2.1.5. Változtatható munkatérfogatú energiaátalakítók........................45 2.2. Hidraulikus irányítókészülékek......................................52 2.2.1. A hidraulikus irányítókészülékek felosztása ..........................52 2.2.2. Nyomásirányítók..................................................52 2.2.2.1. Nyomáshatárolók.............................................53 2.2.2.2. Nyomáscsökkentők................................................56 2.2.2.3. Nyomáskülönbség-állandósítók......................................57 2.2.2.4. Nyomásviszony-állandósítók........................................58 2.2.3. Áramirányítók ....................................................58 2.2.3.1. Fojtók................................59 2.2.3.2. Áramállandósítók.....................................60 2.2.3.3. Áramviszony-állandósítók (áramosztok) .......................62 2.2.4. Útirányítók........................63 2.2.4.1. Visszacsapószelepek........................64 2.2.4.2. Vezérelt visszacsapószelepek..........................................64 2.2.4.3. Útváltók ......................................................65 2.2.4.3.1. Ülékes útváltók .........................65 2.2.4.3.2. Tolattyús útváltók..................................................66 2.2.4.3.3. Csapos útváltók..........................66 2.2.5. Univerzális modulelemek ..........................................69 2.2.6. Arányos- és szervokészülékek ......................................71 2.2.6.1. Hidraulikus szervokészülékek ......................................72 2.2.6.2. Hidraulikus arányoskészülékek......................................76 2.3. Kiegészítőszerelvények ............................................79 2.3.1. Munkafolyadék-tárolók ............................................79 2.3.1.1. Tartályok............................................79 2.3.1.2. Hidroakkumulátorok................................................80 2.3.2. Hőcserélők ......................................................81 2.3.3. Szűrők..........................82 2.3.4. Mérő- és ellenőrzőelemek ..........................................84 2.3.4.1. Nyomásmérők (manométerek) ..............................84 2.3.4.2. Szintjelzők......................................85 2.3.4.3. Hőmérők ........................................85 2.3.4.4. Nyomáskapcsolók.................................85 2.3.5. Összetett hidraulikus elemek ................... . 87 3. Hidraulikus rendszerek..............................................88 3.1. A hidraulikus rendszerek alapfogalmai, alkalmazási lehetőségei..........89 3.1.1. Alapfogalmak ..................................89 3.1.2. Elvárások a hidraulikus rendszerrel szemben ..........................90 3.1.3. Hidraulikus körfolyamok..................................91 3.2. A hidraulikus körfolyamok alapkapcsolásai .........................92 3.2.1. Zárt körfolyamú alapkapcsolások....................................92 3.2.1.1. A megbízhatóság fokozása .............................92 3.2.1.2. A hajtás szabályozása..............................................94 3.2.1.3. Túlterhelés elleni védelem ....... ...........................95 3.2.1.4. Munkagépek egyidejű üzemeltetése .............................99 3.2.1.5. A hajtás hatásfoka ........................101 3.2.1.6. A rendszer automatizálhatósága...................102 3.2.1.7. A zárt körfolyamú rendszerek értékelése................103 3.2.2. Félig zárt körfolyamú alapkapcsolások................103 3.2.2.1. A megbízhatóság javítása......................103 3.2.2.2. A hajtás szabályozhatósága.....................104 3.2.2.3. Túlterhelés elleni védelem .....................105 3.2.2.4. Munkagépek egyidejű üzemeltetése....... .............105 3.2.2.5. A hajtás hatásfoka ....................................105 3.2.2.6. A rendszer automatizálhatósága...................106 3.2.2.7. A félig zárt körfolyamú rendszerek értékelése.....106 3.2.3. Nyitott körfolyamú alapkapcsolások........!!!!!!!!. 107 3.2.3.1. Megbízhatóság javítása ........................107 3 2.3.1.1. A munkafolyadék hűtése ................108 3.2.3.1.2. A hidraulikus rendszer védelme szűrőkkel . . .............109 3.2.3.1.3. A kavitáció megelőzése ......................114 3.2.3.2. A hajtás szabályozhatósága.....................115 3.2.3.2.1. Sebesség, ill. fordulatszám irányítása.................116 3.2.3.2.2. Átmeneti folyamatok irányítása...................126 3.2.3.3. Túlterhelés elleni védelem .....................133 3.2.3.4. Munkagépek egyidejű üzemeltetése..................145 3.2.3.5. A hajtás hatásfoka ........................151 3.2.3.6. A rendszer automatizálhatósága...................171 3.2.3.7. Nyitott körfolyamú rendszerek értékelése...............179 3.3. Egyedi követelmények a hidraulikus rendszerrel szemben ........ 181 3.3.1. Hidraulikus ütés és megelőzése a hidrosztatikus rendszerekben......181 3.3.1.1. Hidraulikus ütés .........................181 3.3.1.2. Hidraulikus ütés megelőzése.....................185 3.3.1.3. A hidraulikus ütés megelőzésének gyakorlata.............187 3.3.2. Zuhanásgátlás hidraulikus rendszerekben...............190 3.4. Hidraulikus rendszerek speciális feladatok megoldásához........196 3.4.1. Mozgások szinkronizálása .....................196 3.4.1.1. Mozgások szinkronizálása nyitott hatásláncú irányítással........198 3.4.1.2. Mozgások szinkronizálása zárt hatáslánci irányítással..........205 3.4.2. Hidraulikus tekercselés.......................214 3.4.2.1. A feltekercselés hidraulikus hajtásai..................216 3.4.2.2. Áttekercselés hidraulikus hajtásai..................220 3.4.3. A járva szóró gépek hidraulikus hajtásai...............228 3.4.4. Teleszkópos munkahengerek irányítása hidrosztatikus rendszerben .... 235 3.5. Hidrosztatikus hajtóművek. Önjáró gépek járókerékhajtásai.......241 3.5.1. Hidrosztatikus és hidrodinamikus hajtóművek összehasonlítása.....242 3.5.2. A hidrosztatikus hajtómű üzemi jellemzői ..............244 3.5.3. Haj tóműillesztés dízelmotor és munkagép jelleggörbéi alapján......246 3.5.4. Hidrosztatikus hajtómű munkatartománya különböző motorfordulatszámoknál ..............................248 3.5.5. Járókerékhajtás menetellenállásai..................249 3.5.6. Követelmények a hidrosztatikus hajtóművel szemben .........250 3.5.7. Önjáró gépek hidrosztatikus hajtóműveinek szerkezete.........251 3.5.8. A hidrosztatikus hajtómű felépítése, tervezési irányelvek........256 3.5.8.1. Primer rész............................258 3.5.8.1.1. Primer rész vezérlései........................260 3.5.8.1.2. Terhelési jelleggörbék .......................263 3.5.8.1.3. Dízelmotor - primer rész együttes üzeme, a dízelmotornagyság meghatározása ........................... ... 267 3.5.8.1.4. A hidrosztatikus hajtómű jellegzetes görbéi automatív vezérlésnél.....271 3.5.8.1.5. Automatív vezérlés összefoglaló értékelése ..............272 3.5.8.1.6. Primer rész kombinált vezérlése...................273 3.5.8.1.7. Primer rész kiegészítő vezérlései ..................275 3.5.8.1.8. Primer rész vezérlési módjának megválasztása............277 3.5.8.2. Szekunder rész......................... . 277 3.5.8.2.1. Szekunder rész vezérlései .....................277 3.5.8.3. Primer és szekunder rész külső vezérlőjel képzése ...........281 3.5.9. Hidrosztatikus hajtómű kiegészítő egységei..............284 3.5.10. Hidrosztatikus hajtóművek munkafolyadékai.............286 3.5.11. Hajtási lehetőségek hidrosztatikus hajtóművei.............286 3.5.11.1. Kerékhajtások...........................286 3.5.11.1.1. Jármüüzem kerékhajtásokkal ...................287 3.5.11.2. Hídhajtások...........................289 3.5.11.3. Vontatott gépek járókerékhajtása..................290 3.5.11.4. Járműhajtás lánctalpakon keresztül ................290 3.5.12. Hidrosztatikus hajtóművel ellátott jármű fékezése ..........290 3.5.12.1. A hidrosztatikus hajtómű fékhatása.................293 3.5.12.2. Fékezési módok megválasztása...................294 3.5.13. Hidrosztatikus hajtómű fő jellemzőinek meghatározása........295 3.5.13.1. A primer és a szekunder rész nagyságának meghatározása.......297 3.5.13.2. A hajtómű vontatási jelleggörbéje . ................297 3.5.13.3. Szükséges vonóerő meghatározása ................ . 299 3.6. Gépjárművek hidrosztatikus kormányozása .............300 3.6.1. A kormányzási kategóriák [3.23., 3.26.] ..............300 3.6.2. A hidrosztatikus kormányzás követelményei [3.25.]..........301 3.6.2.1. Hidrosztatikus kormányzás elemeire vonatkozó követelmények .... 301 3.6.2.2. Orbitrolvezérlésű hidraulikus gépkormányzás szükségkormányzással . . 303 3.6.2.3. Kormánymű fő jellemzőinek meghatározása.............304 3.6.2.4. A kormányzás jellegzetes, hidraulikus körfolyamai..........308 4. A hidraulikus rendszertervezés munkamódszere............309 4.1. A tervezési munka előkészítése...................311 4.1.1. A feladat tisztázása........................311 4.1.2. A tervezési adatok összegyűjtése...................311 4.1.2.1. A mozgások jellemzői.......................312 4.1.2.2. Az üzemelési körülmények jellemzői.................312 4.1.2.3. A hidraulikát vezérlő rendszer jellemzői ..............314 4.2. A rendszertervezés.........................314 4.2.1. A hajtóenergia-forrás vizsgálata ............Z.....314 4.2.1.1. Hajtás emberi energiával......................314 4.2.1.2. Elektromos hajtások.......................314 4.2.1.3. Belsőégésű motoros hajtások....................316 4.2.2. A tápnyomás meghatározása....................317 4.2.3. A munkavégző energiaátalakítók méretezése.............318 4.2.4. A térfogatáram-idődiagram meghatározása.............321 4.2.5. A táprendszer kiválasztása, méretezése................322 4.2.6. Energetikai számítások......................325 4.2.7. A kapcsolási vázlatok összeállítása.................330 4.2.7.1. A körfolyam típusának kiválasztása ................330 4.2.7.2. A sebesség irányítása (sebességszabályozás)..............331 4.2.7.3. Erő, nyomaték, nyomás irányítása.................333 4.2.7.4. Tehertartás ...............................334 4.2.7.5. Sebességváltoztatás .......................335 4.2.7.6. Sorrendvezérlés..........................337 4.2.7.6.1. Programvezérlésű sorrendvezérlés ..................337 4.2.7.6.2. Sorrendvezérlés nyomásjelről ...................337 4.2.7.6.3. Sorrendvezérlés helyzetről.....................338 4.2.7.7. Szinkronmozgatás ........................338 4.2.7.7.1. Mechanikus szinkronmozgatás ..................339 4.2.7.7.2. Alszinkronmozgatás........................340 4.2.7.7.3. Valódi szinkronmozgatás.....................341 4.2.7.8. Lefúvatás (dekompresszió).....................342 4.2.7.9. A munkaközeg kondicionálása............ . 343 4.2.7.10. A körfolyam teljessé tétele . .........344 4.2.8. Az elem jegyzék összeállítása.........345 4.3. Részegységek tervezése...........347 4.3.1. A szivattyúegységek ............347 4.3.2. Olajtartályok................348 4.3.3. Vezérlőegységek kialakítása.........349 4.3.4. Akkumulátoregységek kialakítása ......353 4.3.4.1. Biztonsági szerelvények...........355 4.3.5. Tápegységek kialakítása...........356 4.3.6. Csővezetékek kialakítása...........357 4.3.6.1. A csővezeték belső átmérője.........357 4.3.6.2. A csőfalvastagság meghatározása.......358 4.3.6.3. A csőkötések módja .............360 4.3.6.4. A csővezetékek elhelyezése .........363 4.3.7. Munkavégző egységek kialakítása ......365 4.4. Hidraulikus rendszerek zajosságának csökkentése.....366 4.5. Egyéb tervezői feladatok...........372 5. Függelék..................375 5.1. Képletek gyűjteménye........... .346 5.2. Nomogramok................384 5.2.1. Nomogramok alkalmazása .........385 Irodalomjegyzék 405 Tárgymutató 408