TÄITURID - HÜDRAULILISED JUHTIMISKOMONENDID JA TÄITURID

Hüdrojaotite klassifikatsioon

Hüdraulika süsteemides kantakse vedeliku energiat pumbast tarbivate seadmeteni vastava torustiku kaudu. Selleks, et säilitada vajalikke suurusi – jõudu, momenti, liikumiskiirust või pöörlemiskiirust, paigaldatakse torustikule hüdraulilised juhtkomponendid mille ülesanne on reguleerida rõhku ja voolukiirust. Iga jaoti mõjub torustikus takistusena. [21]

Tabel 4.1. Hüdrauliliste jaotite ja täiturite nominaalsuurused.

Nominaalsuurused	Hüdrauliliste täiturite nominaalsuurusi
Nominaalsuurus NW	Nominaalläbimõõt (mm) 4; 6; 10; 16; 20; 22; 25; 30; 32; 40; 50; 52; 63; 82; 100; 102
Nominaalrõhk NP: (töörõhk)	Rõhk (baarides), mille juures hüdroseadmed ja –süsteemid on mõeldud erinevates oludes töötama. Rõhud defineeritud VDMA 24312: 25; 40; 63; 100; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630
Nominaalne vooluhulk QTnT	Töövedeliku hulk (l/min) mis voolab läbi ventiili rõhukaoga Δp = 1 bar (töövedeliku viskoossus 35 mmT 2T/s temperatuuril 40 °C)
Maksimaalne vooluhulk QTmaxT	Suurim hulk töövedelikku (l/min), mis võrdlemisi suurte rõhukadudega saab läbi ventiili voolata.
Viskoossusvahemik	nt. 20 – 230 mmT 2T/s (cSt);
Töövedeliku lubatud temperatuurivahemik	nt. 10 – 80 °C;

Erinevat tüüpi Hüdrauliliste juhtkomponentide vahel tehakse valik vastavalt nende ülesandele hüdraulikakasüsteemis. (Joonis 4.34):

Joonis 4.34. Hüdrojaotite klassifikatsioon.[21]

Hüdrojaotid ja hüdroklapid

Mitte-tagasivooluklapid

Mitte-tagasivooluklappide ülesandeks hüdrosüsteemis on vältida vedeliku voolamist ühes suunas ja võimaldada seda minimaalse takistusega teises suunas (muuta vedeliku voolamine ühesuunaliseks). Mitte-tagasivooluklappides kasutatakse sulgeva elemendina kas kuul-, plaat või tihenditega varustatud koonusklappe (Tabel 4.2).

Tabel 4.2. Mitte-tagasivooluklappide eelised ja puudused.

Klapi tüüp	Läbilõige	Eelised/Puudused/Kasutusala
Kuulklapid		Lihtne toota; kuulil on kalduvus vedelikuvooluga vibreerima hakata ning müra põhjustada; Kasutatakse mitte-tagasivooluventiilides
Koonusklapid		Valmistamine vajab täpsust ja on keerukam, Head sulgemisomadused; Kasutatakse suunaventiilides
Plaatklapid		Kasutatakse väikestel rõhkudel

Klapi tüüp

Läbilõige

Eelised/Puudused/Kasutusala

Kuulklapid

Lihtne toota; kuulil on kalduvus vedelikuvooluga vibreerima hakata ning müra põhjustada;

Kasutatakse mitte-tagasivooluventiilides

Koonusklapid

Valmistamine vajab täpsust ja on keerukam,

Head sulgemisomadused;

Kasutatakse suunaventiilides

Plaatklapid

Kasutatakse väikestel rõhkudel

Rõhku reguleerivad klapid

Rõhku reguleerivate klappide ülesandeks on hoida ja reguleerida rõhku hüdrosüsteemis ja selle osades.

Rõhuregulaatorid vähendavad väljundrõhku, kui rõhk sisendis on suurem või varieerub. Rõhku tunnetatakse ventiili väljundi järgi.

Allpool on näha erinevate rõhku reguleerivate klappide sümboleid.

Rõhupiiraja
2-liiteavaga rõhuregulaator
3-liiteavaga rõhuregulaator

Rõhupiirajad hoiavad ja piiravad süsteemirõhku. Rõhku reguleeritakse sisendi (P) järgi. Need on enamasti klapp või siiberventiilide baasil tehtud. Normaalolekus surub survevedru sulgeva elemendi sisendkanalile või surutakse siiber tagasivoolupoolsele kanalile ette.

Rõhuregulaatorid vähendavad sisendrõhu ettemääratud väljundrõhuks. Kontrollrõhku tunnetatakse ventiili väljundist. Neid kasutatakse süsteemides, kus on erinevaid rõhkusid vaja.

Suunda reguleerivad hüdrojaotid

Hüdrojaotid on komponendid, mis muudavad, avavad ja sulgevad hüdrosüsteemides vooluteekondi. Neis kasutatakse täiturite liikumissuuna muutmiseks või peatamiseks.

Hüdrojaotid näidatud DIN ISO 1219 järgi. (Joonis 4.35)

$Kirjeldus: Kirjeldus: C:\Users\Eduard.Brindfeldt\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet Files\Content.Word\jaoti2.png$

Joonis 4.35. 5.2 ja 2/2-hüdrojaoti tingmärgid ja tööpõhimõte.[21]

Hüdrojaotiteks nimetatakse kõiki neid ventiile, mille abil hüdrosüsteemis toimub hüdroajamite käivitamine ning peatamine.

Hüdrojaoteid on kolme tüüpi:

siiberjaotid (kolviga)
klappjaotid
siiberjaotid (plaadiga, pöördsiibriga)

Hüdrojaoteid liigitatakse veel ka avade arvude järgi (Joonis 4.36), kus esimene arv näitab avade arvu ja teine arv näitab asendite arvu (Tabel 4.3).

Joonis 4.36. Hüdrojaotite klassifikatsioon.

Enim on kasutusel kolviga siiberjaotid, kuna neil on mitmeid eeliseid võrreldes teiste jaotitüüpidega:

lihtne konstruktsioon

hea jõudude tasakaalustus ja seetõttu ka väike võimsustarve juhtimisel

suur tüüritav võimsus

väikesed kaod

palju erinevaid juhtimismoodusi.

Hüdrojaotite esitamisel kehtivad järgmised reeglid:

Igat erinevat lülitusasendit tähistatakse ruuduga.
Voolusuundi näitavad nooled.
Suletud avasid näidatakse horisontaaljoontega.
Avasid näidatakse vastavalt voolusuunale joonte ja nooltega.

Tabel 4.3. Hüdrojaotite sümbolid

Igat erinevat lülitusasendit näidatakse ruudu sees
Voolusuundi näitavad kastis olevad nooled
Suletud positsioon
Kaks vooluteekonda
Kaks ava on ühendatud, kaks on suletud
Kolm ava on ühendatud, üks on suletud
Kõik avad on ühendatud

Joonis 4.37. Näide lülituspositsioonidest.

3/2 hüdrojaoti

3/2 hüdrojaotil (Joonis 4.38) on tööport (A), pealevoolu surve port (P) ja tagasivoolu port (T). See juhib töövedeliku järgnevate positsioonide kaudu:

Tavaolek: P on suletud ning A on avatud T suunas;
Rakendunud olek: Tagasivool T on suletud, vool on võimaldatud P-st A-sse.
3/2 jaoti võib olla ka normaalselt avatud, ehk normaalses olekus oleks vool P-st A-sse.

$Kirjeldus: Kirjeldus: C:\Users\Eduard.Brindfeldt\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet Files\Content.Word\Jaoti1.png$

Joonis 4.38. 3/2 hüdrojaoti.

Joonis 4.39. Ühepoolse toimega hüdrosilindri juhtimine.

Hüdraulilised täiturid

Hüdrosilinder muudab hüdraulilise energia mehaaniliseks energiaks. See tekitab lineaarliikumist ja seetõttu nimetatakse seda ka “lineaarsilindriks”.

Põhiliselt eristatakse kahte tüüpi silindreid:

ühepoolse toimega silindrid
kahepoolse toimega silindrid

Nende kahte tüüpi silindrite läbilõiked on nähtavad allolevatel joonistel.

Ühepoolse toimega silinder

$Kirjeldus: Kirjeldus: C:\Users\Eduard.Brindfeldt\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet Files\Content.Word\Silinder.png$

Joonis 4.40. Ühepoolse toimega silinder.

otsakork
sisend
kolb
korpus
laager
tihend
pühkija

Ühepoolse toimega silindrites (Joonis 4.40) puutub töövedelikuga kokku vaid üks kolvi pooltest. Silinder suudab tööd teha vaid ühes suunas. Need silindrid töötavad vastavalt järgmisele põhimõttele:

Töövedelik voolab ühele poole kolbi. Vastujõu (kolvivarrele mõjuv koormus) tõttu tõuseb silindris rõhk. Kui töövedeliku rõhust tulenev jõud kolvipindalale ületab vastujõu, siis hakkab kolb silindris liikuma ning kolvivars väljub silindrist.

Tagasi liikumisel lülitatakse silindri sisend suunaventiili abil tagasivooluga paaki ning pealevool suletakse.

Kolvi tagasi liikumist mõjutab sellele mõjuv koormus vedru või välise koormuse raskuse näol. Kui need jõud ületavad torustiku ja klappide takistuse, hakkab töövedelik silindrist väljuma ning kolb tagastub.

Kahepoolse toimega silinder

$Kirjeldus: Kirjeldus: C:\Users\Eduard.Brindfeldt\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet Files\Content.Word\Silinder2.png$

Joonis 4.41. Kahepoolse toimega silinder.

1 kolb

2 kolvivars

3 laager

4 tihend

5 tihendikate

Kahepoolse toimega silindrite (Joonis 4.41) korral on võimalik kolbi töövedelikuga mõjutada mõlemalt poolt, seega on võimalik mõlemas suunas tööd teha. Need silindrid töötavad vastavalt järgmisele põhimõttele: Töövedelik voolab ühele poole kolbi ja avaldab kolvi pindalale survet. Sisemised ja välimised takistused võimaldavad rõhul tõusta. Järgneva seaduse järgi:

F = p * A, saavutatakse jõud F rõhu p ning kolvipindala A abil.

Lõpuks takistused ületatakse ning kolb hakkab liikuma, põhjustades kolvivarre väljumise. See on võimalik tänu energiamuundumisele hüdraulilisest energiast mehaaniliseks energiaks, mida saab juba tarbiv seade kasutada.

Hüdromootorid

Hüdromootorid muundavad hüdraulilise energia tagasi mehaaniliseks energiaks. Nagu pumpades on ka hüdromootorites kasutusel mitmeid erinevaid tööprintsiipe ja konstruktsioone. Kuna pole olemas sellist mootorit, mis sobiks kõikidesse rakendustesse tuleb igal konkreetsel juhul valida sobiv mootor (Joonis 4.42).

Pöörlemiskiirus

Vaid väga vähesed hüdromootorid on sobivad kasutamiseks juhtudel, kus on vajalik nii väike kui ka suur pöörlemiskiirus (n>1000 min-1). Seetõttu on hüdromootorid jaotatud kahte klassi:

kiired (n = 500 – 10000 min-1) ja

aeglased (n = 0,5 – 1000 min-1).

Pöördemoment

Hüdromootorite pöördemoment sõltub mootori töömahust ja mootorile mõjuvast rõhkude vahest. Väikese pöörlemiskiirusega hüdromootorid on projekteeritud nii, et nad arendavad suurt pöördemomenti ka väikestel pöörlemiskiirustel, näiteks LSHT mootorid (low speed – high torque)

Võimsus

Kuna mootori võimsus on vahetult sõltuv pöörlemiskiirusest, on suurte pöörlemiskiirusega mootorid sobivad seal, kus vajatakse suuri võimsusi. [21]

Joonis 4.42. Hüdromootorite klassifikatsioon [21]