Acționări hidraulice și pneumatice

CAPITOLUL 1.1 Generalitati privind actionarile hidraulice si pneumatice

1.1.1. Elemente specifice acţionarilor hidraulice si pneumatice

Folosirea energiei mediului fluid în rezolvarea unor probleme tehnice importante, cum ar fi aprovizionarea cu apă, acţionarea navelor sau a mori lor, este cunoscută de mult timp.

Dificultatea de a transporta energia hidraulică la distanţe mari, din

cauza pierderilor însemnate care intervin, a determinat construirea centrelor populate, ca şi a unor ateliere prelucrătoare, în vecinătatea surselor de apă.

Dezvoltarea tehnicii de transport a energiei electrice a creat posibilitatea ca întreprinderile să fie construite în locuri mai convenabile şi din alte puncte de vedere, de exemplu apropierea de sursele de materii prime, de consumatori, ceea ce a necesitat un studiu mai sistematic al folosirii raţionale a energiei hidraulice şi a aburului, în funcţie de condiţiile nou create, punându-se astfel bazele teoretice ale hidraulicii.

Datorită proprietăţii de a transmite forţe mari de compresiune, energia hidraulică a fost folosită în primul rând pentru acţionarea preselor, domeniu care a cunoscut o dezvoltare importantă mai ales după 1846, când a fost întrebuinţat pentru prima dată acumulatorul hidraulic, care făcea posibilă o folosire mai economică a energiei hidraulice.

Etapa următoare a marcat folosirea energiei hidraulice în acţionarea unui mare număr de maşini de lucru: maşini-unelte, autovehicule, tractoare, maşini agricole, maşini pentru industria materialelor de construcţii, utilaj minier, utilaj pentru industria chimică.

Energia hidraulică şi-a găsit în paralel largi aplicaţii şi în tehnica mili¬tară (tancuri, nave, avioane) ceea ce a determinat o dezvoltare rapidă a sistemelor hidraulice de acţionare şi comandă.

Practica industrială a ultimelor decenii a consemnat introducerea echipamentelor de automatizare hidraulică şi pneumatică la reglarea unor procese din industria petrolieră, industria chimică, industria lemnului, în prezent dezvoltându-se componentele pneumatice cu piese mobile sub formă de module funcţionând cu semnale unificate, cu acţiune continuă sau discretă, ca şi echipamentele fluidice (componente pneumatice fără piese mobile), utilizate la maşinile-unelte cu comandă secvenţială, reglarea unor parametri tehnologiei etc.

În cazuri izolate, acţionările hidraulice şi pneumatice sunt folosite şi pentru realizarea mişcării circulare, de exemplu la rotirea buşteanului în cazul derulării sau la diferite mecanisme cu avans circular sau circular alternativ.

De asemenea, acţionările hidraulice şi pneumatice se pot utiliza la mecanismele de strângere, blocare şi sincronizare, deci la automatizare a proceselor de producţie.

Utilizarea largă a acţionărilor şi automatizărilor hidraulice se explică şi prin perspectiva oferită în privinţa creşterii productivităţii maşinilor, utilajelor şi instalaţiilor, a performanţelor lor statice şi dinamice, a fiabilităţii şi randamentului global. Preferinţa pentru astfel de sisteme este atestată de creşterile producţiei acestor echipamente înregistrate în ţările dezvoltate din punct de vedere industrial, cum sunt: S.U.A., Germania, Japonia, Rusia.

Tendinţa de dezvoltare a echipamentelor hidraulice se manifestă în direcţia creşterii presiunilor de lucru (concentrarea în spaţiu), creşterii frec¬venţei de rotaţie şi vitezelor de deplasare (concentrare în timp), asigurarea unei funcţii multiple pentru o anumită construcţie de element, modul (con¬centrare funcţională), creşterea indicatorilor energetici (concentrare de pu¬tere), creşterea fiabilităţii şi durabilităţii.

Extinderea utilizării acţionărilor hidraulice se explică şi printr-o calitate deosebită a acestora, apreciată în special de constructorii de maşini, şi, anume uşurinţa şi simplitatea cu care se realizează sinteza oricărei maşini sau instalaţii, precum şi a modificărilor şi trecerii de la o structură la alta în acord cu schimbările intervenite pe parcurs.

Se constată extinderea mijloacelor de comandă şi reglare automată cu utilizarea echipamentelor hidraulice şi pneumatice, în special a sistemelor de urmărire automată şi a servo sistemelor electrohidraulice de reglare automată. Conducerea numerică, cu calculatorul şi cu microprocesoare, reprezintă mijloace modeme actuale de perfecţionare continuă a echipamentelor hidrau¬lice.

Aparatura proporţională cunoaşte o importantă extindere în ultima vreme, preluând în multe situaţii funcţiile servovalvelor ca elemente de interfaţă, fiind mai simplă şi mai sigură în exploatare.

O altă direcţie importantă de perfecţionare a acţionărilor hidraulice o constituie ameliorarea indicatorilor energetici, având în vedere că, atât la servovalve cât şi la aparatura proporţională, funcţionarea are loc pe baza metodei rezistive de reglare (deci prin deversarea permanentă a unei cantităţi de lichid şi deci prin pierderi energetice apreciabile).

Ca o concluzie ce se desprinde din cele prezentate anterior la folosirea sistemelor hidraulice şi pneumatice se va ţine seama de avantajele şi dezavantajele ce le prezintă aceste sisteme de acţionare sub aspect economic, constructiv şi al exploatării.

1.1.2. Consideratii privind avantaje si dezavantaje A.H.P.

1.1.2.1. Avantajele actionarilor hidraulice

Dacă în ceea ce priveşte transportul la distanţă, energia hidraulică a cedat locul energiei electrice, care este mult mai economică şi mai eficace, în schimb, în ceea ce priveşte utilizarea în acţionarea diverselor utilaje şi maşini, aceasta prezintă o serie de avantaje faţă de acţionarea electrică, cum ar fi:

Densitate mare de energie - avantajul constă în obţinerea unor forţe şi momente mari de acţionare cu elemente hidraulice de gabarit mic.

Raportul între momentul de torsiune şi momentul de inerţie la motoarele hidraulice ajunge până la 1000. Acelaşi raport la motoarele electrice este de 4 6, întrucât are loc efectul de saturare magnetică a polilor, care permit densităţi relativ mici ale fluxului magnetic.

Greutatea pe kilowatt a generatorului hidrostatic este de 8 10 ori mai mică ca a unui generator electric. Datorită dificultăţilor de miniaturizare acţionarea hidrostatică se preferă începând de la puteri mai mari de 0,5 kW.

Comandabilitate şi reglabilitate - acţionarea hidraulică permite obţinerea unor variaţii continue a vitezelor liniare şi unghiulare ale organului acţionat. În plus reglarea vitezei poate fi efectuată chiar în timpul lucrului, asigurând condiţii optime de funcţionare a instalaţiei.

Inversarea sensului de mişcare se realizează uşor, fără efecte dinamice, frecvenţa inversărilor fiind relativ mare.

Sistemele hidraulice pot fi comandate local, uşor şi comod, având totodată şi posibilitatea de telecomandă.

Automatizare şi robotizare - sistemele hidraulice pot asigura cicluri semiautomate sau automate de lucru ale instalaţiei acţionate.

Automatizarea hidraulică a unei acţionări hidraulice prezintă siguranţă şi fiabilitate. Robotica beneficiază de avantajele acestor acţionări hidraulice.

Fiabilitate - funcţionarea silenţioasă, fără efecte dinamice asigură o durabilitate ridicată sistemului hidraulic, cât şi utilaj ului sau maşinii acţionate. În plus, agentul motor, de obicei uleiul, este şi agent lubrificator. Utilajele acţionate hidraulic pot beneficia de sisteme de ungere ramificate din sistemul de acţionare.

Siguranţă şi control - presiunea agentului motor este reglată uşor şi sigur prin supape. Se asigură astfel protecţia instalaţiei şi a organelor acţionate faţă de suprasarcini. Se poate asigura pe cale hidraulică oprirea la cotă fixă a organului acţionat. Controlul presiunii (al forţelor şi momentelor) poate fi realizat comod şi simplu prin intermediul manometrelor. Căldura dezvoltată de elementele hidraulice este disipată prin transportul ei în schema hidraulică de către agentul

motor.