Upload
boghian-gabriel-marcel
View
217
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/18/2019 AHP Laborator 09
1/6
Elemente fu inmaga:inare a energiei hidrostatice dimensionarea acumulatoarelor cu camerd elasticri
ELEMENTE DE INMAGAZINARE A ENERGIEI HIDROSTATICE
-
DIMENSIONAREA ACUMULATOARI,LOR CU CAMERA ELASTICA
l. Obiectivul ucririi
Funcliile acumulatoarelorn sistemele idrostatice unt egatede compensareanor
necesitali
nergetice
nstantanee.
Acest lucru
se
realizeazd
rin
trimiterea n sistema unui anumit volum de agent
hidraulic, a o anumitd
presiune, entru
un anumit imp. Acestul ucru rezultdclar dacdse are
in vedereci in timpul unui ciclu de
funclionare
l mui sistem,
debitul necesar ariazd,ntre
anumite
valori,
Qr*
-
Q,rin,
igura l. Pentru ealizarea cestui iclu, eoreticar fi necesar a
debitul
pompei,
brd regulatorde
putere,
sd asigure
permanent
ebitul
Q.o,,
degi
practic,
acest ebitnu estenecesar ecatDedurata ' a ciclului.
a
l l i
minl
ema\
Pe restul duratei ciclului
(t,,,tu-t')
debitul LQ=Qn*-Q,
Q
fiind debitul
instantaneu
necesar a consummator) e
pierde,
fapt ce diminuiazi
mult raudamentul
transmisieiidraulice.
Utilizdreaunui acumulator idrostatic ermite olosireapompelorcu debit pu redus,
diferen{aLQ
-
Qo,*
-
Q
necesard.
e
o anumiti
perioadd
in durataciclului,
fiind cedatd
sistemuluide
cdtreacumulator are
a inmagazinat-o tuncicdnd
necesitdlile istemului
erau
mai
reduse.
Esteevidentcd, n cazul
utilizdrii acumulatoarelore
anuleazd
i
pulsaliile
de debit
9i
presiune
le
pompelor,
apt ce conduce
a
un
regim stabilde
funclionare l motoarelor
idro-
statlce.
Lucrarea ?qi
propune
sa
prezinte
cdteva dintre
cele mai folosite
acumulatoare
hidrostatice,
recumqi
anumite
particularitdliegate e construcJia
i
calculul
acumulatoarelor
cu camerd lastici.
F i g . .
8/18/2019 AHP Laborator 09
2/6
Elementede inmaga:inare a energiei
hidroslatice dimensionareaacumulatoarelor cu c.lmerd
elasticd
2. Aspecte
eoretice
Dupd modul mecanic
sau
pneumatica
de realizare a acumuldrii
energetice,
acumulaloarelee mpart n doui categorii:mecano-hidraulice
i pneumatico-hidraulice.
in
prima
categode edistingurmdtoareleipuri: cu
greutdti gravitalionale) i
cu resorturi.
Acumulatoarele u
greutdli
nmagazineazdn anumitvolum de lichid
gi
il mentine a
presiunea
,
de o anumitd aloare,
e
cale
gravitalionald:
,
G 1 + G 7 m t + m )
r , I
-
p=__l-=
s
g
LDarJ
unde:
G1
gi
G2 sunt
ezultantele
reutdllor
1, respectiv suprastucturii,n daN;
,S
ariasecliunii
ransversale
pistonului
2, ce vine n contact u agentulhidraulic, n
cm2 .S
=xD2
14.
Acumulatoareleu resorturi
(cu
unul sau mai multe resorturi)
inmagazineazl, o cantitate de
energie hidrostatici exprimatd de
relalia
fig.
3):
L . - 2 - -
E
=
":-
l r l Q)
2"
unde:
ft este
igiditatea esortului,
t n t v
m:
-x
-
deformareaesortului n
stareancdrcatA acumulatorului,n
m.
Fig, 2. Acumuator u
greut[l:
1-
greutili;
z-pistona$e;
3-cilindru;4-conductd e racordare
a
sistem,
Fig. 3. Acumulator u resofi:
1-capac; -resort; -corp;
4
-piston;
5-agent idraulic.
(1)
8/18/2019 AHP Laborator 09
3/6
Elementede inmaga:inare a energiei hidrostatice dimensionareaacumulatoarelor cu cameni elaslicd
Fig. 4. Acumulator
pneumatic
implu: 1-
corp;2-agent idraulic;3-elemente e
racordarea sistem.
Fig,5. Acumulatoru
piston:
-
gaz.2-
piston;
3-corp;
-agent idraulic; -element
e
racordare.
Acumulatoarele
pneumohidraulice
simple
(fdrd
elementde separare
gazului
de
lichid) realizeazA acumuarea energiei
hidrostatice
prin
comprimareaaerului sau a
altui
gaz
din
incint5,
datoritd
presiunii
agentului idraulicdin instala{ie
fig
4).
Descdrcarea e datoreazdelasticiti{ii
agentului
neumatic.
Acumulatoarele
pneumohidraulice
imple au
urmitoareledezav ntaj
-
obligativitateamontdriicu orientare erticala;
-
pierderea,
n t imp, a agentului
neumatic rin
amestecareaa, n masa ichidului de ucru.
Acumulatoarecu
piston
au avantajul
unei fiabilitali ridicate la
presiuni qi
temperaturi
nalte.
Nu se
recomandd
a fi
folosite ca amortizoarede vibra{ii datoriti
freclrii elementuluide separare
pistonul)
cu
suprafala ilindrici a corpului
(conducdnd
a o
uzaremai rapidA).
Acumulatoorele cu membrand
prezint1,
avantajul histerezisului
qi
frecdrilor reduse.
Corpul
poate
avea ormd cilindricd,sferici sau
sfericl
incomoletd.
Fig. 6, Acumulator
u membran5:-semicorp
superior;
-membrand;-semicorp
nferior; -
supape
entru
az .
Acumulatorul
u camerdelasticd
este semendtorelui
cu membranl,camera
lasticd
fiind sub forma unei
incinte inchise, situatl
in interiorul corpului.
Are avantajul unei
sensibilitdii
idicate,
qi
a uneiconstructii imple
qi
compacte.
8/18/2019 AHP Laborator 09
4/6
Elementede inmaga:inare a energiei hidrostatice
-
dimensionueq acumulatoarelor
cu cameld elasticd
Fig. 7. Acumulator u camera lastici: 1-camerlelastic[din cauciuc;
2-corp1'3-
lement e
proteclie;
-element e racordare; - resortulsupapei;
6
-bild;7 -
scaun
upapi;
8
-
capac; -
garnituri;
1O-capace nchidere;1 -
piuli 6
nelar6.
3. Dimensionareacumulatoareloru
membranl
elastici
Acest tip de acumulatoare, e folosesc aer sau azot comprimat ca agent de
inmagazinare energiei
potenliale,
unclioneazd
e
bazalegiiBoyle-Mariotte:
ptv
=
ptri
unde:
pi, pf
suntpresiunileniliald
9i
finald
ale
gazului,
n bar;
V,, Vf
-
volumele nilial
gi
final ale
gazului,
n litri;
n=cof c,
-
exPonentul
olitroPic;
cp, cr
-
cdldurile specificeale
gazului,
a
pesiune
constanta
constant
in
cazurile ealen= 1,25).
Principalelemirimi - presiunea i volumul - ce caracterizeazdn acumulator, unt
figurate
n
cele
trei faze operatoriiale sale n
figura 8
(a
-
acumulator
preincdrcat;
b
-
acumulator
ncdrcat;
-
acumulator escdrcat).
Volumul Z7
al acumulatorului ecalculeazi
u relalia:
, t ln
v,
=
WslPtl '
_ v,
l irr i l
I
- (p3l
p2) ' / '
"
'
unde:
Z, estevolumul
luidului descircat in acumulator,
n litri;
p7
-
presiunea
e
preincdrcare
acumulatorului,
n bar;
(3)
respectiv a volum
(4)
8/18/2019 AHP Laborator 09
5/6
Elementede inmagazinore
q
energiei hi&ostatice
-
dimensionarea
qcurnulatoarclor
cu camerd elasticd
pz
,
ps
-
presfunea
iximt respectivminimi
din sistem,
n
bar;
V2
-
volumul
azului
omprimat
a
presiunea2,1nlitti,
- f , ^
m t
^ ^ \ I
v,
=;LZDisryt
>,\oj
a',
P,w,l-Qot"
m care:
Dr,, estediametrul cilindrului oarecare , j, ln m;
d,
-
diametrul tilei
pentru
motoarelediferenliale, n m;
si,;
-
cursamotoarelor,
n m;
Ni,;
-
num[rul de curse
pe
ciclu;
tc
-
durata ciclului,
ln minute.
Presiuneade
preincdrcare
rebuie aleasI astfel
ca
presiunea
de lucru sd
fie folositd c61
mai eficient.
in
condi{ii
politropice,
ncdrcareamaxim[ se calculeazd u rela{ia:
p,
=
pl-t/')pl'
fn"rf
in cazul n care ransformarea
steadiabaticd, elatia devine:
p, =po;2ototToenarl
Fig.8.
Volumul lichidului descfucat e acumulator
volumelorcerutede
motoarele
istemului" in carese
durata iclului, conform elatiei:
sau
n
cazulunei
ransform[ri
politropice:
p,
=
p 2p 6
ltarl
Jin6nd
cont
gi
de volumul
lichidului,
relalia:
4=
LI33.4Vi tu i l
C
se calculelnzdca o sumd a tuturor
scade
volumul refulat de
pomp6"pe
(6)
(7)
(8)
volumul total al acumulatorului
a fi dat de
(e)
(5)
in literatura
de specialitate sunt
date metode
grafo-analitice
de calcul
a
acumulatoarelor,metode
ce utilizeazd anumite curbe
caracteristice,
permiland determinarea
8/18/2019 AHP Laborator 09
6/6
Elementede inmagazinarea energiei hidrostatice
-
dimensiohareaacwnulqloarelor cu camerd elqsticd
-
-
oricdror
parametri
ai ecualiilor
de mai
sus,
n ipoteza
ransformdrii
diabatice
g
zului
i
'
.
considerande
pt
i
pz
sunt
pentru
aceasiemperatur{
gazului.
4.
Desl?isurarea
ucrilrii
Utilizand o
schemi
din
figura
9, ou o alegerearbitrarda
numdrului
de
motoare
hidraulice, doptindanumite alori pentruparametriide lucru din sistemulp,
Q)
si pentru
dimensiunileunctionale lemotoarelor, eva face
calcululde dimensionareacumulatorului
A.
Vor fi alese,
e
dnd,diferite ipuri constructive
enfu
acumulatoare.
.
Vor fi reprezentateecven{ele igclrii
gi
va fi trasatiidiagrama ebitului conform
figurii
10.
Se
vor
calculadebitele
ecesareiecdruimotorhidraulic
pentru
ealizarea
ecvenlelor
micsc[rii sale
(apropierg
etragere) a ln figura 10.a.Acestea or fi reprezentate
rafic
tn
diagramadebitului cumulat
fig.
10.b),
pe
baza cdreiase va stabili
necesarul
e
debit
ce
trebuieasigurat
e
pompi
respectiv eacumulator.