primena klipno-aksijalne pumpe

8/19/2019 Primena Klipno-Aksijalne Pumpe

1/25

University of KragujevacFaculty of

EngineeringDepartment of Energy &

Process Engineering

Univerzitet uKragujevcu

Fakultet inženjerskihnauka

Katedra za energetiku i procesnu tehniku

PROJEKTN !"#"T"K ! PRE#$ET"

%&#ROPRENO'N( 'N")E%

Primena klipno-aksijalne pumpe savarijabilnim protokom kod utovarivača

Student: Predmetni nastavnik:Мiladin Radomirović 313/2014 Dr VanjaŠuteri! "#S$%P&

Kragujevac, 2015.god.


2/25

Sadržaj

1. UVOD - OPŠTE NAPOMENE O PUMPAMA......................................................................1

2. PRIMENA I PODELA HIDROPUMPI..................................................................................3

3. PRIMENA HIDROSTATIČKE TRANSMISIJE U PRAKSI KOD UTOVARIVAČA......5

4. IZBOR I ŠEMA HIDROSTATIČKE TRANSMISIJE KOD UTOVARIVAČA...............10

5. PRORAČUN KLIPNO- AKSIJALNE PUMPE..................................................................12

6. IZBOR KLIPNO AKSIJALNE PUMPE..............................................................................14

. ZAKLJUČAK.........................................................................................................................1

!. LITERATURA........................................................................................................................1!


3/25

University of KragujevacFaculty of

EngineeringDepartment of Energy &

Process Engineering

Univerzitet uKragujevcu

Fakultet inženjerskihnauka

Katedra za energetiku i procesnu tehniku

PROJEKTNI ZADATAK IZ PREDMETA "HIDROPRENOSNICISNAGE"

Primena klipno-aksijalne pumpe sa varijabilnim protokomkod utovarivača

'andidat: (((((((("iladin Radomirović(((((((((((((((( re)*+r* (((((313/2014((((((((((((

1* ,vod- o.te na.omene o .um.ama-2* Primena i .odela idro.um.i-3* Primeri i .rakse-4* vriti i+or- .rora!un i dati emu instalaije idrostati!ke transmisije sa

kli.no$aksijalnom .um.om-* aklju!ak*

Polani .odai:Radni .rotok .um.e 5 10 l/min"aksimalni radni .ritisak 5 300 +ar-"aksimalni +roj o+rtaja 2300 o/min-6stale neo.odne .odatke usvojiti*


4/25

Rok a .redaju domaće) adatka: 1*01*2017*)odDatum: Predmetni nastavnik:12*11*201*)od* Dr Vanja Šuteri!- vanr* .ro8*


5/25

1. Uvod - opšte npo!ene o p!p!

Poslednjih godina postignut je veliki napredak u razvoju i praktičnoj primenihidrostatičkog pogona i upravljanja u svim granama privrede. Posebno se iroko

primenjuju hidrostatički prenosnici u oblasti mobilnih maina u gradjevinarstvu, rudarstvu, poljoprivredi i umarstvu i to, kako za pokretanje radnih organa !manipulatora" koji izvodetehnoloke operacije, tako i za pogone kretanja. #vim radom prezentira$e se primenaklipno%aksijalne pumpe kod utovarivača, maine koja se koristi pre svega u gradjevinarstvui rudarstvu kao i načini izvodjenja glavnog pogona kod utovarivača. Princip rada hidrostatičke transmisije se sastoji od hidraulične pumpe, koja je

povezana sa primarnim pokretačem i stvara protok koji slu&i za pokretanje hidrauličnogmotora, koji je povezan sa optere$enjem.

P"#$%"&% '(&)*#+% ,%) /#",%#) "%&,$#,#+ je prenos energije od strane primarnog pokretača !obično motora '('", do optere$enja. ( toku rada hidrostatičkatransmisija uglavnom mora da regulie brzinu, obrtni moment, snagu ili, u nekimslučajevima smer obrtanja, i to je njena glavna prednost u odnosu na druge načine prenosaenergije.

( zavisnosti od svoje konstrukcije hidrostatička transmisija mo&e da prenosiopterte$enje od maksimalne brzine u jednom smeru do maksimalne brzine u drugomsmeru, sa beskonačnim brojem varijacija brzina izmedju dva maksimuma, pri čemu za svevarijacije brzina "#$%" )"% "%# ,% )&,%&&$ "#&$.

K%"%)"#,#) %"$#&,)#/ /#""&,)% predstavljaju kontinualnu promenu pogonskih parametara)

%izlaznog broja obrtaja *

%izlaznog obrtnog momenta

%izlazne snage

%ukupnog stepena korisnosti

hmn ( )ψ , pn f

( )ψ ,2 phm M f M =

( )ψ η , f P hm

=

=

∗==

p p

hm

hm

p

hm

M M

P

P

η

η η

1


6/25

Postoje dva tipa hidrostatičke transmisije na osnovu )"(7% *#")(8%*#+. #ba tipa seodnose na to kako su hidraulične linije u sistemu povezane.

U "&$ )"(7(, +luid ulazi u regulacionu pumpu kroz rezervoar, koji je povezansa regulacionim motorom, posle čega se +luid ponovo vra$a u rezervoar, posle prolaskakroz regulacioni motor.

U %"&$ )"(7(, putanja +luida je neprekidna% +luid protiče stalnom putanjomod izlaza regulacione pumpe ka ulazu u regulacioni motor, zatim od izlaza iz regulacionogmotora nazad ka ulazu u regulacionu pumpu. Postoje slede$e )&'#7("%*#+ /#",%#)#/ "%&,$#,#+%) sa regulacionom pumpomi regulacionim motorom konstantne radne zapremine, sa regulacionom pumpom

promenljive radne zapremine i regulacioniom motorom konstantne zapremine, saregulacionom pumpom konstantne radne zapremine i regulacionim motorom promenljiveradne zapremine, sa regulacionom pumpom i regulacionim motorom promenljive radnezapremine.

P,+ #"# ,&& )&'#7("%*#+ /#",%#) "%&,$#,#+ dve kon+iguracijeotvorenog tipa cirkulacije i dve kon+iguracije zatvorenog tipa cirkulacije. H#",%# "%$,,#+ nude niz prednosti u odnosu na druge tipove prenosnikasnage. ( zavisnosti od svoje konstrukcije hidrostatiče transmisije)

% mogu da prenose veliku snagu,% izlo&ene su maloj inerciji,% rade e+ikasno u irokom opsegu odnosa obrtni moment - brzina,% odr&avaju kontrolisanu brzinu bez obzira na optere$enje u okviru konstrukcionihlimita,

% odr&avaju trenutnu brzinu tačnom nasuprot voznim ili kočionim optere$enjima,% mogu da prenose snagu od jednog primarnog pokretača do vie lokacija, čak iako se pozicije i orijentacije lokacija menjaju,% mogu da ostanu nepokretne i neote$ene pod punim optere$enjem pri malimgubicima snage,% ne klize pri brzini 0,% obezbeuju br&i odgovor u odnosu na mehaničke i elektromehaničke transmisije,% mogu da obezbede dinamičko kočenje.

2


7/25

'lika 1. Primeri hidrostatičke transmisije [1], [4]

#. P$%!en % pode& '%d$op!p%

( zapreminskim pumpama pretvaranje mehaničkog rada u strujnu energiju radnetečnosti ostvaruje se putem "##& "$& &+#/#/ "%/ %"$#&%. /adniorgani koji vre promene radnih zapremina ovih pumpi dejstvuju &% "#&*#( )8#&7$/%$%, a mogu biti konstrukcijski izvedeni kao klipovi, pokretne obrtne ploče,zupčanici i membrane. Pod radnom zapreminom zapreminske pumpe podrazumevaju se ograničeni, izolovani,

prostori koje obrazuju radni organi pumpe sa ostalim njenim nepokretnim konstrukcijskimdelovima, a koji se tokom rada pumpe periodično pove$avaju i smanjuju, omogu$avaju$iradnoj tečnosti da pri tom dolazi u kontakt sa usisnim, odnosno potisnim, kanalima pumpe.

Z%"$#&,) ($ se mogu podeliti na)% upčaste pumpe,

% Krilne,% /adijalne klipne pumpe,% ksijalne klipne pumpe,% avojne pumpe.

Z%"$#&,)# /#"$"# predstavlaju energetske maine za pretvaranje strujneenergije radne tečnosti u mehanički rad rotacionog kretanja svog vratila.Kao i kodzapreminskih pumpi, i u zapreminskim hidromotorima pretvaranje strujne energije radnetečnosti u mehanički rad vri se na račun periodične promene njihovih radnih zapremina,

samo to + ,$" &"7#+,)#/ "%&,'"$%*#+% #&"%&.

3


8/25

Po svojoj konstrukciji zapreminski hidromotori su, gotovo, identični, ili veoma slični,zapreminskim pumpama, pa su im, samim tim, identični i tipovi i klasi+ikacija. načajno je jo napomenuti da, najče$e, jedna %"$#&,)% ($% $9 "%## )%/#"$", ili, pak, obrnuto.

A),#+%8& )8#& ($ i hidromotori su, zbog niza izvanrednih svojstava, najče$ekori$eni agregati u hidrauličnim sistemima prenosa snage. #dlikuju se kompaktnomkonstukcijom, malim momentom inercije, visokim radnim pritiskom, velikim radnimzapreminama i pogodnim konstruktivnim mogu$nostima za ugradnju ureaja za regulacijuveličine radne zapremine i smera strujanja. N,%%) im je to zahtevaju tečnost !ule"visokog stepena čisto$e !10%20 4m". avisno od konstrukcije imaju radni vek 5.000 - 10.000 sati.

Prema konstrukciji se u osnovi dele na dve grupe)% aksijalne klipne pumpe i hidromotore ,% ),$ &%7#&$ 8$, !slika 2"% aksijalne klipne pumpe i hidromotore ,% ), ,%8:$ ;&%7#$<*#8#&%",)#$ 8)$ !slika 3".

'lika 2. Klipno aksijalna pumpa sa nagibnom pločom [3]


9/25

'lika 3. Klipno-aksijalna pumpa sa koso postavljenim ilindarskim blokom [3]

/azvoenje tečnosti u pumpi !od usisnog otvora pumpe do cilindara i od cilindara do potisnog otvora pumpe", odnosno u hidromotoru, konstruktivno se reava na vie načina.Prema razvodnom sklopu, koji je meu najva&nijim sklopovima pumpe, razlikuju se

pumpe i hidromotori sa čeonim razvoenjem, sa razvodnim rukavcem, sa razvoenjem preko cilindričnog razvodnika i sa ventilskim razvoenjem. 6eono razvoenje tečnosti, preko čeonog razodnika !čeone razvodne ploče" ,% % ,"%,%)%&%8%= &%& +&,%8+(+ )&,"()*#+(, smanjuje gabarite i masu, tako da seaksijalne klipne pumpe i hidromotori najče$e i izvode sa čeonim razvodnikom.

ksijalne klipne pumpe i hidromotori mogu biti sa konstantnom i promenlivomradnom zapreminom. Promena radne zapremine vri se "$&$ (78% &%7#& ),8, odnosno promenom ugla cilindarskog bloka, tako de se kapacitet pumpe mo&emenjati od nule do najve$e vrednosti. 7eutim, ukoliko se "$ "%%* &%7#% u

području uglova !8" i !%8", usisne strane pumpe postaju potisne, a potisne strane postajuusisne. 9a mogu$nost je iskori$ena za konstrukciju pumpi kod kojih + $7(> $&+%#) (8:%, odnosno usisnu sa potisnom i potisnu sa usisnom stranom.

(. P$%!en '%d$o)tt%*+e t$n)!%)%,e p$+)% +od tov$%v*

(tovarivači su gradjevinske maine koje se uglavnom koriste za utovar rastresitogmaterijala, ljunka, peska i zemlje sa deponija, kao i za utovar otpucanog i drobljenogkamena u kamenolomima. 7eutim, vrlo često se utovarivači koriste i za iskop zemljelakih kategorija uz istovremeni utovar. #va gradjevinska maina takodje je nala svoju

primenu i na deponijama za utovar e$erne repe, uglja, drveta i slično. :edan utovarivačmo&e da radi sa vie kaika različitih zapremina koje se koriste za raznorodne materijale, au cilju boljeg iskori$enja raspolo&ive snage utovarivača.

5


10/25

'lika . !tovarivač "#$ [%]

;a&no je napomenuti to da su pogoni i kretanja, upravljanja i radnog uredjaja nezavisni,odnosno 3 hidraulična kola sa po jednom hidropumpom, dok su sve pumpe u sprezi samotorom. ( praksi su mogu$a i drugačija izvoenja.

H#"%(8# "&, ,&%7 od pogonskog motora do točkova mo&e se ostvariti na vienačina)

1. P7& ,% /#"($$ "$&8+#7 ")%= /#"$"$ )&,%&&%"$#& # $/%)#$ $&+%$ % % &% "(+%. #d hidromotora razvodna prednji i zadnji most je mehanički prema slici 5.


11/25

'lika 5. Pogon sa hidropumpom promenljivog protoka& hidromotorom konstantne 'apremine imehaničkim menjačem 'a dva vo'na područja [%]

2. P7& ,% /#"($$ "$&8+#7 ")% # /#"$"$ ,% ,&$

"$&$ "%& %"$#& koju je mogu$e mehanički regulisati !slika


12/25

@


13/25

'lika


14/25

N%+># &,%%) hidrostatičke transmisije je #?% *&% u odnosu na klasične mehaničke prenosnike snage. Cpak zbog svih prednosti ovog tipa pogona, svi proizvoači poloprivrednih maina su prihvatili generalni koncept hidrostatičkih transmisija za pogonsvojih maina. Didrostatička transmisija podrazumeva da se mehanička energija !snaga iobrtni momenat" pogonskog motora preko hidraulične pumpe pretvara u hidrauličnu!protok i pritisak" i putem cevovoda i crevovoda prenosi na izvrne radne organe!hidromotore" postavlene u točku maine. #vakav tip reenja predstavla najsavremeniju,ali i najskuplu transmisiju i koristi se uglavnom kod specijalnih poloprivrednih maina.Ea bi smanjili trokove, proizvoači poloprivrednih maina primenjuju /#" @ $/%) "%&,$#,#+ ,% $%&+$ #8# >$ ("$ "()"% # $/%)#/7&,)#/ $,%. 9renutno najče$e primenjivan tip transmisije je sa pogonom na samo

prednje točkove, ,% +&$ )8#& @ %),#+%8&$ ($$ "$&8:#7 ")% # +$ "$ ;#8# ""$< )8#& @ %),#+%8$ $"$ %$ %

$/%)# 7&,)# $,= slika @.a. Pogon na sva četiri točka mo&e se izvesti na dvanačina) dodavanjem dva klipno - radijalna hidraulična motora u zadnje točkove ilimehaničkim mostom koji prenosi hidrauličnu energiju motora na prednju i zadnju osovinu,slika @.b. #vakva reenje imaju mogu$nost postizanja $%),#$%8& "%&,"& "#& 65 )$/. Prednosti ovakvog sistema se ogledaju u malom broju hidrauličnih komponenti!ni&a cena", lakom odr&avanju i niskom nivou tehničkog znanja neophodnog za njegovoodr&avanje.

'lika @. Mehanički pogonski most [1]

Aajve$a mana ovog sistema je da se )$&%*#+% #&%$#)#/ (%"% 8#$#& "?#(&(%" $/%)7 $,%= to mo&e dovesti do ote$enja mnogobrojnih zupčanika iosovina./eenje prikazano na slici @ nije prihvatlivo za pogon specijalnih poloprivrednih maina,čiji su uslovi rada izuzetno teki i kojima je potreban to ve$i klirens.

10


15/25

. I/o$ % še! '%d$o)tt%*+e t$n)!%)%,e +od tov$%v*

Kao to je ranije napomenuto kod ovakvog reenja izmeu hidromotora i točkova ugrauje

se mehanički prenosnik !u mostu" sa prenosnim odnosom, pa je mogu$e primeniti brzohodni klipnoaksijalni hidromotor.

11


16/25

Aa kraju se mora naglasiti da se sva izvedena reenja koja su do&ivela serijsku proizvodnju, %,%+( &% )$#&%*#+# /#",%#)#/ # $/%)#/ "&,)%.a sadase odustalo od hidromotora za pogon svakog točka posebno, ne samo zbog skupogizvoenja, ve$ i zato to se u toku radnog ciklusa raspodela optere$enja na srednji i zadnjimost znatno menja, a samim tim i veličina vučnih sila koje mogu da se prenesu bez

proklizavanja. Problem je u tome to je kod utovarivača za vrlo male brojeve obrtaja točka potrebanveliki obrtni moment, čemu )8#&"%#+%8 /#"$"# za sada ne udovoljavaju, ili bi

pak trebalo iste predimenzionisati, to je opet skopčano sa problemom ugradnje i porastom proizvodnih trokova.

'lika B. Prika' funkionalne hidraulične *eme 'a pogon utovarivača sa hidropumpom ihidromotorom sa regulaijom protoka[)]

Aa slici B. je dat prikaz +unkcionalne hidraulične eme za pogon utovarivača sahidropumpom i hidromotorom sa regulacijom protoka. Didromotor ima mogu$nost

regulacije protoka na dve vrednosti radne zapremine. (ključivanje se izvodi preko jednog3F2 razvodnika. (lje za upravljanje oduzima se od napojnog kruga pumpe na priključkuGH i dovodi se hidromotoru na priključak GIH. Didromotor radi sa najve$om radnomzapreminom kada je priljučak GIH bez pritiska. Kod regulacije na malu radnu zapreminu!transportno područje" potrebno je na priključak GIH dovesti pritisak od 15 bara.

7inimalna radna zapremina se regulie pomo$u jednog vijka za podeavanje. asprečavanje suvie velikih ubrzanja i usporenja treba izmedju ostalog predvideti mere za

podeavanje vremena upravljanja.

P($% "$&8+#7 ")% je opremljena regulacioni ventilom koji ograničavaoduzimanje snage od pogonskog motora. Kao regulacioni signal slu&i razlika izmeu

12


17/25

regulacione potrebne i stvarne veličine broja obrtaja motora. Jlektromagnetnimrazvodnikom F3 odreuje se pravac kretanja komandnog klipa, a time i smer potiskivanja+luida hidropumpe.

'lika 10. +ema ra'voda snage utovarivača sa hidrostatičkom transmisijom [%]

'lika 11. ema razvoda hidrauličkog upravljača [%]

13


18/25

0. P$o$*n +&%pno- +)%,&ne p!pe

P8% %*# 3C= 2C

Q=150 l /min−radni protok pumpe

p=300 ¿̄30 ∙106 Pa−maksimalni radni pritisak

z=7−brojklipova

m=2300o /min−maksimalni broj obrtaja

U,+ %*#

m= Dd , zavisiod broja klipova i za z=7 iznosi m=3,1

ηv=0.9

ηmeh=0.85

γ =20 °

T",)# ") ($

QT =150l /min=0.15 m3/min

Q=QT ∙ ηv=150 l

min ∙0.9=

135 l

min =0.135m

3/min

q=QT

m =

0.15

2300=6.52 ∙10

−5m

3/o

R%&% %"$#&% )8#&-%),#+%8& ($ , "(+ # #"%%

q= A ∙ h∙ z ,

1


19/25

7 + A "?#&% "&7 ",)% +&7 )8#%

q=d

2π

4∙ h ∙ z

q=d

2π

4∙ D ∙ t γ ∙ z

E%prečnik podeonog kruga cilindra u kome su smeteni klipovi)

D=m ∙ d

q=m∙ d

3π

4∙ tγ∙z

QT =q ∙ n=m ∙d

3π

4∙tγ ∙ z ∙n

d=3√ 4 ∙QT

3.1∙π ∙ tγ ∙ z ∙n

d=3

√ 4 ∙0.15

3.1∙ π ∙ t 20 ∙7 ∙2300=

3

√ 0.6

57040,45=

3

√ 1.05 ∙10−5=0.02189m=21.9mm

D=m ∙ d=3.1∙21.9=67.89mm

H )8#%

h= D∙ t20°=67.89∙0.363=24 ,


20/25

K"#,&% ,&%7% ($ ;/#"%(8#&% ,&%7% &% #8%(<

" $ = p ∙ Q

60=30 ∙10

6∙0.135

60=¿


21/25

Slika 12. Odabir klipno aksijalne pumpe PV140R1KT1NMFC [5

1?


22/25

Slika 13. Karak!eris!ike aksijalno" klipne pumpe PV140R1KT1NMFC [5

1@


23/25

Slika 14. Karak!eris!ike aksijalno klipne pumpe PV140R1KT1NMFC [5]

Usvojena je aksijalno klipna pumpa serije PV140R1KT1NM! i" ka#alo$a

proi"vo%a&a P'RK(R )ani*in i" Nema&ke .

1B


24/25

2. Z+&,*+

Prednost hidrostatičke u odnosu na ostale transmisije je to to je eliminisano menjanje brzina !ne postoje stepenaste promene", to mo&e operacije na putu, a pogotovu u poljuučiniti mnogo lakim. Kontinualno promenljivi transmisioni sistem ima dve prednosti kojemehanički menjač ne mo&e da pru&i. (tovarivač sa kontinualno promenljivim menjačemradi bli&e maksimumu izlazne snage i odgovara na svako pove$anje ili smanjenjeoptere$enja, bez menjanja brzina ili stepena prenosa. (tovarivač sa kontinualno

promenljivom transmisijom mo&e meke i osetljivije da odgovori na promene optere$enja,nego bilo koji uporedivi utovarivač sa mehaničkom transmisijom. Praktični uspeh se uvelikoj meri odnosi na činjenicu da maksimalan stepen iskori$enja transmisije dobijamoautomatskim usklaivanjem broja obrtaja motora i prenosnog odnosa transmisije, toomogu$ava da se pri velikim transportnim brzinama smanjuje broj obrtaja motora, u

oblasti konstantne snage, a time se smanjuje potronja goriva i pove$ava stepeniskori$enja transmisije. Aedostaci hidrostatičke u odnosu na ostale transmisije su to toutovarivač sa M;9 transmisijom ima cenu uve$anu za 10 do 15N od ukupne vrednostiutovarivača.

'ama ugradnja kontinualno varijabilne transmisije nije cilj za sebe, ve$ i ostalekomponente na utovarivaču, pre svega motor, koji mora odgovarati ovakvom re&imu radakoji je automatski i +leksibilan. Kontinualno promenljivi menjači za razliku od standardnihmenjača zahtevaju posebno rukovanje i odr&avanje, kao i specijalno obučene i

kvali+ikovane mehaničare za to. ko transmisija utovarivača radi u najviem rangu brzine,e+ikasnost hidrostatičkog elementa sistema značajno opada, pa je va&no te&iti da se radi u

20


25/25

srednjem ili ni&em rangu brzine, da bi se redukovali gubici snage. to je manji udeo radahidrauličkog motora !sve do nivoa gde on prestaje da radi i snaga se prenosi mehanički",manji $e biti gubici snage u manje e+ikasnoj hidrostatičkoj sekciji. Kod poslova koji tra&eče$e menjanje brzina, kao to su poslovi sa puno operacija, kontinualno promenljivatransmisija, u odnosu na druge transmisije, mo&e predstavljati mnogo bolji izbor.

9rend proizvoača savremene mehanizacije i njihov cilj za to boljim i revolucionarnijimreenjem, u oblasti traktorskih transmisija, jasno ukazuje na porast hidromehaničkih !M;9"transmisija.

!. L#"%("%

[1] uteri$ ;.) Didrostatički prenosnici snage, Oakultet in&enjerskih nauka, skripta, 2010.

[2] :anoevi$ E.) Projektovanje mobilnih maina, 7ainski +akultet, (niverzitet u Aiu,

200

primena klipno-aksijalne pumpe

Documents