Popis:
Hydraulické a pneumatické mechanizmy tvoria súčasť rôznych druhov strojov a zariadení. Bez týchto mechanizmov si vieme len ťažko predstaviť obrábacie stroje, manipulátory, automatické linky, priemyselné roboty, dopravné stroje a mnohé iné. Uplatnenie hydraulických a pneumatických mechanizmov ako podporných strojov a zariadení je zastúpené v širokom spektre ľudských činností. Vývoj strojov nahradzujúcich monotónne pracovné činnosti sa v súčasnej dobe uberá veľmi rýchlym tempom, kde jednotlivé prvky pneumatických, prípadne hydraulických systémov v spojení s prvkami riadenia a automatizácie tvoria neoddeliteľnú súčasť takýchto strojov. Z týchto dôvodov bol do učebných plánov študijného programu „Výrobné systémy“ zaradený predmet hydraulické a pneumatické systémy. Cieľom tohto predmetu je zoznámiť študentov s prednosťami a nevýhodami týchto mechanizmov, s možnosťami ich použitia, funkciami jednotlivých prvkov a ich zapojenia do obvodu. Pod pojmom hydraulický mechanizmus budeme mať na zreteli zariadenie, ktoré využíva kvapalinu alebo iné látky v tekutom stave k prenosu energie medzi hnacím a hnaným
členom. Pneumatický mechanizmus je zariadenie využívajúce vzduch alebo iný plyn na prenos energie medzi hnacím a hnaným členom. Mechanizmus predstavuje systém prenosu energie medzi dvoma, alebo viacerými definovanými miestami v priestore, umožňujúcimi riadenie parametrov prenášanej energie. Zvyčajne sa skladá zo vstupného prevodníka (generátora) a z výstupného prevodníka (motora), ktoré sú navzájom spojené prenosovým kanálom (vedením), v ktorom sa pohybuje nositeľ energie (kvapalina, vzduch). Riadenie parametrov prenášanej energie zaisťuje
regulačný blok (zoskupenie riadiacich prvkov). Skriptá sa vo svojej prvej časti venujú teoretickým základom hydraulických a pneumatických mechanizmov a nadväzne sú popísané jednotlivé prvky týchto mechanizmov a ich umiestnenie v jednotlivých obvodoch.
Kľúčové slová:
hydrostatika
hydrodynamika
prenos energie
prvky mechanizmov
Obsah:
- 1. Úvod, teoretické základy hydraulických a
Pneumatických mechanizmov -3-
1.1 Úvod -3-
1.2 Základné pojmy -4-
1.3 Fyzikálne vlastnosti tekutín -6-
1.3.1 Objemová hustota tekutín -6-
1.3.2 Tepelná rozťažnosť tekutín -8-
1.3.3 Stlačiteľnosť tekutín -9-
1.3.4 Viskozita kvapalín -11-
2. Hydrostatika -15-
2.1 Hydrostatický tlak -15-
2.2 Eulerove rovnice hydrostatiky -18-
2.3 Hladinové plochy -21-
2.4 Tekutina v poli zemskej príťažlivosti -22-
2.5 Pascalov zákon -23-
3. Hydrodynamika -25-
3.1 Rovnica kontinuity -25-
3.2 Eulerové rovnice hydrodynamiky -28-
3.3 Bernoulliho rovnice -29-
3.4 Prúdenie reálnej kvapaliny -31-
3.4.1 Bernoulliho rovnica pre reálnu kvapalinu -31-
3.4.2 Zložené potrubie -32-
3.5 Navierova-stokesova rovnica -35-
3.6 Laminárne prúdenie -38-
3.7 Turbulentné prúdenie -40-
3.8 Reynoldsovo kritérium -40-
3.9 Stratová energia hydraulické odpory - straty -42-
3.9.1 Trecie straty v kruhovom potrubí pri laminárnom
Prúdení -42-
3.9.2 Trecie straty v kruhovom priereze pre turbulentné prúdenie -43-
3.9.3 Trecie straty v potrubí nekruhového prierezu -45-
3.9.4 Miestne odpory (straty) -46-
3.9.4.1 Strata náhlym rozšírením prierezu -48-
3.9.4.2 Strata náhlym zúžením prierezu -49-
3.9.4.3 Zmena smeru prúdenia oblúk -50-
3.9.4.4 Armatúry -51-
4. Prenos tlakovej energie v tekutinových mechanizmoch -54-
4.1 Algebra prenosu -55-
4.1.1 Odpor proti zrýchleniu -59-
4.1.2 Odpor proti pohybu -60-
4.1.3 Riešenie reťazcov odporov rôzneho druhu -61-
4.2 Odpory posobiace pri prenose energie -58-
4.2.1 Odpor proti zrýchleniu -59-
4.2.2 Odpor proti pohybu -60-
4.2.3 Odpor proti deformácii -61-
4.3 Radenie odporov -62-
4.3.1 Sériové radenie odporov rovnakého druhu -62-
4.3.2 Paralelné radenie odporov rovnakého druhu -63-
4.3.3 Riešenie reťazcov odporov rôzneho druhu -66-
4.4 Odporové siete -67-
5. Prvky hydraulických a pneumatických mechanizmov -69-
5.1 Prevodníky -70-
5.1.1 Parametre a charakteristiky prevodníkov -73-
5.1.2 Zubové generátory (čerpadlá) -78-
5.1.3 Vretenové generátory (čerpadlá) -81-
5.1.4 Lamelové generátory (čerpadlá) -83-
5.1.5 Piestové generátory (čerpadlá) -89-
5.2 Rotačné motory -94-
5.3 Priamočiare motory -98-
5.4 Prvky pre riadenie tlaku -106-
5.4.1 Tlakové ventily -107-
5.4.2 Redukčné ventily -112-
5.5 Prvky pre riadenie prietoku -113-
5.6 Prvky pre riadenie smeru prietoku -119-
5.6.1 Jednosmerné ventily -119-
5.6.2 Rozvádzače -121-
5.7 Tekutiny používané v mechanizmoch ako nositeľ energie -131-
5.7.1 Vplyv obsahu vzdušniny v kvapaline -132-
5.7.2 Požiadavky na kvapaliny pre hydrostatické obvody -136-
5.7.3 Kvapaliny používané v hydrostatických obvodoch -138-
5.7.3.1 Hydraulické oleje -138-
5.7.3.2 Ťažko zápalné tlakové kvapaliny -142-
5.7.3.3 Ekologické kvapaliny -142-
5.7.3.4 Plyny.................... -143-
5.8 Pomocné prvky -144-
5.8.1 Zásobníky -144-
5.8.2 Akumulátory -147-
5.8.3 Čističe tekutín a maznice -149-
5.8.4 Vedenie tekutín a spojovacie prvky -152-
6. Riadenie parametrov tekutinových mechanizmov -155-
6.1 Riadenie tlaku -155-
6.2 Riadenie sily a momentu -156-
6.3 Riadenie prietoku -156-
6.4 Riadenie pohybovej frekvencie motoru -157-
6.5 Riadenie výkonu -160-
6.6 Riadenie smeru pohybu motora -161-
6.7 Blokovania pohybu motora -164-
6.8 Riadenie súslednosti pohybu motorov -167-
Zoznam bibliografických odkazov -170-
Obsah -181-