Sistem Hidraulic de Reglare a Vitezei folosind Servovalva

1.Consideraţii generale privind construcţia si funcţionarea motoarelor hidraulice cu pistoane axiale si bloc înclinat.

Motoarele hidraulice se folosesc ca elemente de execuţie în cadrul sistemelor hidraulice si electrohidraulice de acţionare şi formează partea finală, de putere, având un dublu rol:informaţional şi de vehiculare a unor puteri importante de la sursa de energie hidraulică de la sarcină.

Funcţionarea acestora se bazează pe transformarea energiei potenţiale a fluidului sub presiune în energie mecanică de deplasare rectilinie alternativă sau de mişcare re rotaţie a elementului acţionat.În cadrul sistemelor automate electrohidraulice, se adoptă pentru elementele de execuţie principii constructive şi funcţionale, care să le ofere următoarele caracteristici de bază:

• Să asigure un raport putere-greutate foarte mare;

• Să aibă o amplificare în presiune ridicată;

• Să dezvolte forţe sau cupluri şi viteze de acţionare compatibile cu cerinţele sarcinii;

• Să aibă caracteristici de accelerare şi decelerare cât mai apropiate şi constante pe tot domeniul de funcţionare;

Elementele de execuţie liniare asigură o mişcare de translaţie cu o viteză

constantă a sarcinii şi o mare frecvenţă de inversare a sensului de acţionare.

Elementele de execuţie rotative asigură o mare stabilitate a mişcării, într-un domeniu larg de variaţie a mărimilor de ieşire(0.1 rot/min – 3000 rot/min) şi un raport cuplu activ-moment de interţie superior acţionărilor electrice de aceeaşi putere.Din punct de vedere constructiv, elementele de execuţie hidraulice se realizează într-o gamă relativ largă de tipodimensiuni, pentru presiuni cuprinse intre 210 si 800 bar, debite până la 800 l/min şi puteri până la 3500 kW, asigurând cupluri cuprinse active până la 8000-9000 Nm.Datorită acestor calităţi elementele de execuţie hidraulice au o largă utilizare în aplicaţiile care necesită forţe sau cupluri mari, cum ar fi: construcţia de maşini unelte, tehnica aerospaţială şi navală, în industria siderurgică pentru acţionarea laminoarelor, în transport, maşini agricole, maşini de ridicat, robotică,reglarea turbinelor hidraulice şi termice,etc.Elementele de execuţie liniare se numesc motoare volumice liniare(cilindrii hidraulici).O reprezentare axonometrică a acestor motoare este dată în figura 1.

Principiul de funcţionare al acestora constă in transformarea energiei de presiune a lichidului, furnizat de o pompă volumică, în energie mecanică asociată unei mişcări de translaţie necesară pentru acţionarea sarcinii.

Fiind larg utilizaţi în diverse sisteme de acţionare, cilindrii hidraulici se produc în serie, cataloagele producătorilor furnizând informaţii privind: cursa,vitezele şi forţele ce pot fi dezvoltate la anumite debite şi respectiv presiuni de lucru.

Dacă nu este posibilă adoptarea unui cilindru tipizat(situaţie întalnită frecvent la utilaje mobile si aeronave), se va proiecta şi realiza un cilindru nou.Cilindrii hidraulici se execută current pentru presiuni cuprinse între 10 si 600 mm, în cazul preselor hidraulice atingând 1400 mm; cursele sunt cuprinse între 10 şi 6000 mm, în cazul instalaţiilor hidroenergetice atingând 18000 mm.

O problemă importantă care apare în funcţionarea cilindrilor, este frânarea acestora la cap de cursă.Aceasta apare atunci când viteza pistoanelor este mai mare de 20 mm/sec şi la acţionarea unor sarcini mari ,ducând la scoaterea din funcţiune prin lovirea repetată a capacelor. Acest proces poate fi evitat prin frânarea pistoanelor la cap de cursă prin mijloace mecanice sau hidraulice.Cele mai răspândite procedee de frânare se bazează pe introducerea unei rezistenţe hidraulice în circuitul de evacuare a lichidului din cilindru,având ca efect creşterea presiunii pe suprafaţa pasivă a pistonului şi frânarea acestuia.

Fig. 1 Secţiune printr-un cilindru hidraulic

(motor volumic liniar)

Motoarele hidraulice rotative transformă energia de presiune a lichidului furnizat de o pompă prin anumite camere de volum variabil relizatesub diferite forme.În practică se utilizează mai multe variante constructive(cu pistoane, angrenaje, palete şi pistoane rotative) în domenii specifice de momente si turaţii.

Clasificarea motoarelor rotative se poate face după mai multe criterii.Unul dintre acestea îl constituie mecanismul care creează camerele de volum variabil în funcţie de care se deosebesc:

• motoare rotative cu pistoane axiale;

• motoare rotative cu pistoane radiale;

• motoare rotative cu roţi dinţate;

• motoare rotative cu palete culisante;

• motoare orbitale.

Elementele de execuţie hidraulice cu mişcare de rotaţie cele mai raspândite în tehnica reglării automate sunt motoarele hidraulice cu pistoane axiale, care prezintă performanţe dinamice şi energetice superioare cumparativ cu alte variante constructive datorită distribuţiei simetrice a elementelor mobile faţă de axa de rotaţie.În figura 2 se prezintă schema de principiu a unui motor hidraulic rotativ cu pistoane axiale si bloc înclinat.