WSTĘP TEORETYCZNY:
Sprawność działania urządzenia hydraulicznego zależy w pierwszym rzędzie od właściwego doboru i wykonania pompy. Pompa charakteryzuje się określoną wydajnością mierzoną w litrach oleju tłoczonego w ciągu minuty oraz maksymalnym ciśnieniem dopuszczalnym. Wydajność pompy zależy od jej wymiarów i prędkości obrotowej lub liczby skoków na minutę. Rzeczywista wydajność pompy jest mniejsza od wydajności teoretycznej wskutek nieszczelności i wskutek niecałkowitego zapełnienia olejem powiększającej się przestrzeni w czasie ssania. To ostatnie zjawisko nazywa się kawitacją. Przy kawitacji wynoszącej ponad 2% występuje niespokojna praca pompy (szum i drgania).
Wartość strat spowodowanych nieszczelnościami i kawitacją uwzględniana jest we współczynniku objętościowej sprawności pompy:
gdzie: - wydajność rzeczywista pompy,
- wydajność teoretyczna pompy.
Moc pobieraną przez pompę można wyliczyć z równania:
KM lub kW
gdzie: - wydajność rzeczywista pompy w l / min,
- ciśnienie oleju w obiegu w atn (kG / cm2 ),
- sprawność całkowita.
W sprawności całkowitej uwzględnione są oprócz sprawności objętościowej również opory przepływu oleju wewnątrz pompy (sprawność hydrauliczna) oraz opory mechaniczne spowodowane tarciem (sprawność mechaniczna).
W obrabiarkach stosowane są następujące rodzaje pomp: zębate, śrubowe, łopatkowe, wielotłoczkowe. Pompy zębate i śrubowe budowane są jako pompy o stałej wydajności, natomiast pompy łopatkowe i wielotłoczkowe mogą pracować jako pompy o stałej lub zmiennej wydajności.
Na poniższym rysunku (a) przedstawiono schemat działania pompy zębatej. Olej zasysany z kanału k1 przenoszony jest we wrębach międzyzębnych S zewnętrzną stroną pompy do kanału tłoczącego k2. Koła zębate są szczelnie pasowane w korpusie.
Łożyska pompy są obciążone siłą międzyzębną i ciśnieniem oleju. Poprzez zastosowanie kanałów odciążających k1, k2 (rys. b) można zmniejszyć siły promieniowe działające na koła, co wiąże się z możliwością podniesienia ciśnienia powyżej 50 atn, a nawet do 100 atn.
Pompy śrubowe składają się z dwu lub więcej współpracujących śrub. Lej przesuwany jest wzdłuż śrub. Z zewnątrz napędzana jest tylko jedna śruba. Druga śruba otrzymuje napęd od pierwszej śruby bądź to za pomocą kół zębatych, bądź też przez zwoje gwintu, które muszą być wówczas odpowiednio strome.
Zaletą pomp śrubowych w porównaniu z pompami zębatymi jest większa sprawność objętościowa oraz to, że mogą one pracować na wysokie ciśnienie (do 200 atn).
Wadą tych pomp jest trudność wykonania, dlatego stosowane są stosunkowo rzadko.
Poniższy rysunek (93) przedstawia zasadę działania pompy wielotłoczkowej osiowej.
Pompa ta umożliwia uzyskanie lepszej szczelności niż pompy zębate. Dlatego stosowana bywa w urządzeniach pracujących przy wyższych ciśnieniach.
Napęd przekazywany jest na pompę poprzez wałek 1. Podczas wirowania bloku cylindrowego 5 tłoki 8 wykonują ruch posuwisto-zwrotny. Podczas połowy obrotu występuje ssanie oleju, podczas następnej połowy obrotu bloku cylindrowego - tłoczenie oleju. Olej zasysany jest przez kanał k1 i tłoczony do kanału k2. W każdym cylinderku następuje ssanie podczas połowy obrotu bloku 5 i tłoczenie podczas następnej połowy obrotu bloku 5. Dla procesu ssania i tłoczenia wykonane są półksiężycowe kanały (niewidoczne na rysunku) w ramie 6.
Wydajność pompy zależy od jej wymiarów, prędkości obrotowej oraz od wartości kąta a. W przypadku gdy a = 0, wydajność pompy = 0.
Na rysunku 94 przedstawiono zasadę pracy wielotłoczkowej pompy promieniowej. Tłoczki 1 są umieszczone w promieniowych cylindrach wirnika 2. Wirnik obraca się dookoła nieruchomej osi rozdzielczej 3. Tłoczki 1 prowadzone są w obudowie 4 mimośrodowo osadzonej względem wirnika 2. Obudowa 4 osadzona w łożysku tocznym wiruje wraz z wirnikiem 2. Podczas połowy obrotu wirnika 2 następuje zasysanie oleju z kanału k1 do cylinderków pompy, podczas następnej połowy obrotu wirnika następuje tłoczenie oleju z cylinderków do kanału k2.
Poniższy rysunek obrazuje zasadę działania pompy łopatkowej.
W wirniku 1 osadzone są promieniowo łopatki 2. Wirnik wraz z łopatkami obraca się w obudowie 3.
Łopatki 2 dociskane są siłą odśrodkową do cylindra obudowy 3 . Wirnik jest mimośrodowo osadzony w obudowie (mimośrodowość e). Objętość pomiędzy sąsiednimi łopatkami, wirnikiem i obudową ulega zmianie: przez pół obrotu wirnika występuje zasysanie oleju, a przez następne pół obrotu wirnika - tłoczenie. Przy położeniu wirnika widocznym na rysunku powyższym rysunku olej zasysany jest z kanału k1 i tłoczony do kanału k2.
Wydajność pompy można zmieniać przez zmianę mimośrodowości e. Jeżeli e = 0, to wydajność pompy jest też równa zeru.
Zmiany kierunku przepływu oleju uzyskuje się przez zmianę mimośrodowości z +e na -e, co pokazuje poniższy rysunek.
SCHEMAT UKŁADU POMIAROWEGO:
WNIOSKI:
· Charakterystyki są często nierównomierne (pofałdowane), co wiąże się z tym, że układ jest stary oraz zauważalne są w nim wycieki. (widać to szczególnie na wykresach pojedynczych serii pomiarowych).
· W układzie pracuje pompa odciążona - na co wskazuje jej eliptyczny kształt.
· W przypadku charakterystyki przepływu od obrotów parametrem jest przyrost ciśnienia.
· W przypadku charakterystyki przepływu od ciśnienia parametrem są obroty.
· Charakterystyki pompy to rodziny linii uzyskiwane przez zmianę parametru odpowiedniego dla danej zależności.
· Z zależności przepływu od ciśnienia obserwujemy, iż wraz ze wzrostem ciśnienia maleje przepływ oraz, że przepływ osiąga odpowiednio większe wartości wraz ze wzrostem liczby obrotów (parametr). Zauważalny jest tutaj dość znaczny wzrost przepływu w wyniku zwiększenia obrotów. Wraz ze wzrostem napięcia prawie o połowę - również prawie o połowę zwiększają się wartości przepływu.
· Z zależności przepływu od obrotów widać, że wraz ze wzrostem obrotów rośnie przepływ. Jednak obserwujemy także, że linie zależności się prawie pokrywają z czego powinno wynikać, iż zmiana parametru ciśnienia bardzo mało wpływa na wartości przepływu. Widać jednak nieznaczne obniżenie charakterystyki o większym parametrze ciśnienia w stosunku do tej o parametrze mniejszym - można stąd wnioskować, że wzrost parametru ciśnienia powoduje spadek wartości przepływu.
Zywel