Kon HYDRAULIIKKA JA PNEUMATIIKKA

Transkriptio

1 Kon HYDRAULIIKKA JA PNEUMATIIKKA

2 Päivän teemat Toimilaitteiden - liikesuunnan ohjaus? - liikenopeuden ohjaus? - voiman ohjaus? Mistä riittävästi voimaa ohjaukseen? Onko venttiileistä vain iloa?

3 VENTTIILIT Ohjaavat hydraulista tehoa (= q V p) Paineen ohjaus/säätö: - toimilaitteista saatavat voimat ja momentit Tilavuusvirran suuruuden ohjaus/säätö - toimilaitteiden nopeudet Tilavuusvirran suunnan ohjaus - toimilaitteiden liikesuunnat Paineventtiilit Virtaventtiilit Suuntaventtiilit

4 Rakenteet q V Keskitysurat q V q V q V Ohjausreuna Rengasurat q V Rakennetyypit: - istukka - luisti

5 Venttiilirakenteet Signaalirakennetyypit: - normaalisti avoin - normaalisti suljettu

6 Kokoluokat NS = nimelliskoko (Nominal Size) / NG (Nenngrö e) Ilmaisee venttiiliin kytkettävän poikkileikkaukseltaan pyöreän virtauskanavan (putki tai letku) likimääräisen sisähalkaisijan yksikössä [mm] Yleisimmät koot 6, 10, 16, 25 ja 32

7 Suuntaventtiilit Ohjaavat tilavuusvirran suuntaa Sulkuventtiilit Vastaventtiilit Varsinaiset suuntaventtiilit Sulkuventtiilit - joko sallitaan tai estetään virtaus Vastaventtiilit - sallitaan virtaus toiseen suuntaan ja estetään vastakkaiseen suuntaan Varsinaiset suuntaventtiilit - virtaustilanteiden monipuolisempi hallinta

8 Suuntaventtiilit Sulkuventtiilit Sulkuventtiilit a b Sallitaan tai estetään virtaus c d

9 Suuntaventtiilit Vastaventtiilit q V Vastaventtiilit Sallitaan virtaus yhteen suuntaan ja estetään toiseen suuntaan b f c d a e

10 Suuntaventtiilit Vastaventtiilit A X A X Ohjausmäntä B B p Kara X A B Ohjausmäntä qv Esiohjauskara qv Pääkara Ohjatut vastaventtiilit Sallitaan virtaus yhteen suuntaan ja estetään toiseen suuntaan, mutta voidaan sallia myös normaalisti estettyyn suuntaan p X Y A B q V q V

11 Suuntaventtiilit Vastaventtiilit Ohjatut vastaventtiilit b a

12 Suuntaventtiilit Vastaventtiilit Vaihtovastaventtiilit C A C B Virtausuunta määräytyy korkeimman tulolinjan paineen perusteella A B

13 Suuntaventtiilit Suuntaventtiilien nimeäminen A A AB P PT PT A B A B X P T Y P X Y T Liitäntöjen määrä / Kytkentäasentojen määrä

14 Suuntaventtiilit A B P T Karatyypit T A P B A P T T A P

15 Suuntaventtiilit Ohjaukset Mekaaninen Lihas Paine Sähkö a b c e f g d h Monostabiili Bistabiili

16 Suuntaventtiilit Kytkentäesimerkkejä a b c d e f

17 Suuntaventtiilit Kytkentäominaisuudet Positiivinen peitto Kytkentäaika Karan peitot Karan muotoilu T A P B Paine-esiavaus Paluu-esiavaus Negatiivinen peitto T A P B a b c Nollapeitto T A P B

18 Suuntaventtiilit Suoraanohjaus / Esiohjaus Suoraanohjattu = yksiasteinen Esiohjattu = moniasteinen (yleensä 2 tai 3) Tarvittavat ohjausvoimat kasvavat tilavuusvirran kasvun myötä Esiohjaus = ohjaussignaalin hydraulinen vahvistaminen Nimelliskoko Normaali käyttöalue l/min Maksimi läpäisykyky l/min Ohjaustapa Rakenne NS suoraanohjattu istukka NS suoraanohjattu istukka NS suoraanohjattu luisti NS suoraanohjattu luisti NS esiohjattu luisti NS esiohjattu luisti NS esiohjattu luisti NS esiohjattu luisti

19 Suuntaventtiilit Esiohjaus, jousikeskitys

20 Suuntaventtiilit Esiohjaus, painekeskitys Keskityssignaalin vahvistaminen

21 Suuntaventtiilit Esiohjatun venttiilin kytkentäaika A B A e B e P X Y T

22 Suuntaventtiilit AB p [bar] PT P T B P P A T A B T Suuntaventtiilin käyttöalue q V Tilavuusvirta Painehäviö Ohjausteho [l/min] p [bar] q V [l/min]

23 PAINEVENTTIILIT Ohjaavat/säätävät painetta Ohjaavat järjestelmää painesignaalin perusteella Paineen ohjaus/säätö: - järjestelmän paineen rajoittaminen - osajärjestelmän paineen rajoittaminen Järjestelmän ohjaus paineen perusteella - toiminnan sekvenssointi - pumpun kuormituksen pienentäminen - kuorman hallinta

24 Paineventtiilit Rakenteet q V q V q V q V Rakennetyypit: - istukka - luisti

25 Paineventtiilit Signaalirakenne Signaalirakennetyypit: - normaalisti avoin - normaalisti suljettu

26 Paineventtiilit Suoraanohjaus / Esiohjaus Suoraanohjattu = yksiasteinen Esiohjattu = moniasteinen (yleensä 2 tai 3) Tarvittavat ohjausvoimat kasvavat tilavuusvirran kasvun myötä Esiohjaus = ohjaussignaalin hydraulinen vahvistaminen qv qv

27 Paineventtiilit Ohjaukset ja ohjausjousitilan paineettomuus Ulkoinen vuotokanava Sisäinen ohjauskanava Sisäinen vuotokanava Ulkoinen ohjauskanava

28 Paineventtiilit Paineenrajoitusventtiili Rajoittaa järjestelmän maksimipainetason m p Järjestelmän maksimipaine T Suojaa hydraulijärjestelmän ja siihen kiinnitetyt rakenteet 6 t

29 Paineventtiilit Paineenrajoitusventtiili Asetuspaine Avautumispaine p o p a p p o p c Ideaalisen paineenrajoitusventtiilin ominaiskäyrä Sulkeutumispaine p c q V p [bar] 45 p [bar] Suoraanohjattu paineenrajoitusventtiili q V [l/min] q V [l/min]

30 Paineventtiilit Paineenrajoitusventtiili p [bar] Esiohjattu paineenrajoitusventtiili q Voe q V 300 [l/min]

31 Paineventtiilit Paineenrajoitusventtiili Usean painetason toteuttaminen

32 Paineventtiilit Paineenalennusventtiili Rajoittaa osajärjestelmän painetason eli alentaa osajärjestelmän paineen pääjärjestelmän painetta matalammalle tasolle järjestelmän eri osiin mahdollista saada useita eri painetasoja 2-tieventtiili 3-tieventtiili - sisältää paineenrajoitustoiminnon

33 Paineventtiilit Paineenalennusventtiili 2-tieventtiili Ensiöjärjestelmään m p Järjestelmän maksimipaine Ensiöjärjestelmän paine Paineenalennusventtiilin asetuspaine t

34 Paineventtiilit Paineenalennusventtiili 3-tieventtiili Ensiöjärjestelmään m p Järjestelmän maksimipaine Ensiöjärjestelmän paine Paineenalennusventtiilin asetuspaine t

35 Paineventtiilit Paineenalennusventtiili Y 2-tie Suoraanohjatut paineenalennusventtiilit A B A B Y 3-tie

36 Paineventtiilit Paineenalennusventtiili p [bar] tie B T A B q V Suoraanohjattu paineenalennusventtiili Paineenrajoitustoiminto Paineenalennustoiminto [l/min] Asetuspaine

37 Paineventtiilit Paineenalennusventtiili 2-tie p [bar] q V 3-tie [l/min] Esiohjatut paineenalennusventtiilit

38 Paineventtiilit Paine-eroventtiili ja painesuhdeventtiili A A B Vakio paine-ero liitäntöjen välillä B Vakio painesuhde liitäntöjen välillä A Y A Y B B

39 Paineventtiilit Paineohjausventtiili Ohjaa järjestelmän toimintaa painesignaalin perusteella Sisäisesti ohjattu venttiili Ulkoisesti ohjattu venttiili

40 Paineventtiilit Paineohjausventtiili Sisäisesti ohjattu venttiili p Järjestelmän maksimipaine Plusliike 2.2 Venttiilin 2.2 asetuspaine t

41 Paineventtiilit Paineohjausventtiili Ulkoisesti ohjattu venttiili p Järjestelmän 2 maksimipaine Plusliike Järjestelmän 1 maksimipaine 3.2 Venttiilin 2.2 avautumispaine t

42 Paineventtiilit Paineohjausventtiili Suoraanohjattu paineohjausventtiili Esiohjattu paineohjausventtiili

43 Paineventtiilit Kevennysventtiili Ohjaa pumpun tuoton suuntaa painesignaalin perusteella eli keventää (vähentää) järjestelmän käyttötehoa m p Järjestelmän maksimipaine 4.1 Paine pumpun 1.1 lähtöliitännässä Paine pumpun 2.1 lähtöliitännässä t

44 Paineventtiilit Kevennysventtiili A X B Suoraanohjattu kevennysventtiili X A B Esiohjattu kevennysventtiili

45 Paineventtiilit Kevennysventtiili Esiohjattu paineenrajoitusventtiili - Kevennysventtiili A B A B

46 Paineventtiilit Kevennysventtiili Esiohjattu paineakun latausventtiili

47 Paineventtiilit Kevennysventtiili Paineakun latausventtiili m p Järjestelmän maksimipaine Plusliike Paine sylinterissä Latausventtiilin asetuspaine Paine pumpun lähtöliitännässä t

48 Paineventtiilit Vastapaineventtiili Tuottaa negatiiviselle kuormalle hydraulisen vastakuorman ja mahdollistaa kuorman hallinnan Sisäisesti ohjattu venttiili Ulkoisesti ohjattu venttiili Sisäisesti ja ulkoisesti ohjattu venttiili

49 Paineventtiilit Vastapaineventtiili Sisäisesti ohjattu venttiili

50 Paineventtiilit Vastapaineventtiili Ulkoisesti ohjattu venttiili

51 Paineventtiilit Vastapaineventtiili Sisäisesti ja ulkoisesti ohjattu venttiili M

52 Paineventtiilit Vastapaineventtiili Suoraanohjattu vastapaineventtiili

53 VIRTAVENTTIILIT Ohjaavat/säätävät tilavuusvirtaa Tilavuusvirran ohjaus/säätö: - toimilaitteiden liikenopeuksiin vaikuttaminen - komponenttien omiin sisäisiin toimintoihin vaikuttaminen

54 Virtaventtiilit Kuristus Toimintaperiaate p1 2 - p = p qv qv p1 p2 q V q V p p

55 Virtaventtiilit Toimintaedellytys q V [l/min] 12 q V q V2 6 q V2 4 2 q V Tilavuusvirran venttiiliohjaus edellyttää vaihtoehtoisen virtauskanavan olemassaoloa q V1 t [s] q V3

56 Virtaventtiilit Kuristustyypit Laminaarinen Turbulenttinen q V p 1 d p 2 q V d p1 p2 l l q V D 4 H 128 l p 1 p 2 q V C q D 4 2 H 2 p 1 p 2

57 Virtaventtiilit Venttilien kuristusmuotoja q V q V x x A A max 1,0 0,8 q V x 0,4 0,2 q V 0, ,2 0,4 0,6 0,8 1,0 x x max max

58 Virtaventtiilit Toimilaitteen nopeuden ohjaus c a b Kuristuksen vaihtoehtoiset sijoituspaikat d f e Esim. plusliikkeen mukaisesti nimettynä a, d = tulokanava b, e = paluukanava c, f = rinnakkaiskanava

59 Virtaventtiilit Toimilaitteen eri liikesuuntien nopeuksien erillinen ohjaus Plusliike Miinusliike c c a b a b

60 Virtaventtiilit Vastusventtiilit p 2 v F a) c) F p b) p q V v p p p 2 p 1 Toimilaitteen liikenopeus riippuu kuormituksesta t

61 Virtaventtiilit Vastusventtiilit

62 Virtaventtiilit Vastusventtiilit

63 Virtaventtiilit Virransäätöventtiilit 2-tieventtiili 3-tieventtiili - sisältää paineenrajoitustoiminnon

64 Virtaventtiilit Virransäätöventtiilit 2-tieventtiili p 2 p 3 v F a) F b) p p 2 -p 3 p p 2 1 p 3 p 1 c) q V v t Toimilaitteen liikenopeus ei riipu kuormituksesta

65 Virtaventtiilit Virransäätöventtiilit 2-tieventtiili Painekompensaattori Mittakuristin A Täydellinen piirrosmerkki B A p 1 p p 2 3 B Yksinkertaistettu piirrosmerkki A B

66 Virtaventtiilit Virransäätöventtiilit 2-tieventtiili

67 Virtaventtiilit Virransäätöventtiilit Säätötoiminnon reunaehdot q V 0 p min p max p

68 Virtaventtiilit Virransäätöventtiilit 3-tieventtiili p 3 v F a) F p 2 p p1 -p 3 p 1 b) p 1 p 3 c) q V v Toimilaitteen liikenopeus ei riipu kuormituksesta t

69 Virtaventtiilit Virransäätöventtiilit 3-tieventtiili Mittakuristin A p 1 Painekompensaattori p 3 B Täydellinen piirrosmerkki A T B p 2 T Yksinkertaistettu piirrosmerkki A T B

70 Virtaventtiilit Virransäätöventtiilit 3-tieventtiili

71 Virtaventtiilit Virransäätöventtiilit 3-tieventtiili Esiohjattu

72 Virtaventtiilit Virranjakoventtiilit Yksitoimiset - virtaus vain yhteen suuntaan Yksitoimiset - säädetty virtaus yhteen suuntaan, vapaa virtaus vastakkaiseen suuntaan Kaksitoimiset - säädetty virtaus molempiin suuntiin

73 Virtaventtiilit Virranjakoventtiilit Yksitoiminen p 4 Painekompensaattori A p 5 B Täydellinen piirrosmerkki A B p 3 P p 2 p 1 Yksinkertaistettu piirrosmerkki A B Mittakuristimet P P

74 Virtaventtiilit Virranjakoventtiilit F A A B F B Toimilaitteiden nopeudet yhtäsuuret

75 Virtaventtiilit Virranjakoventtiilit Säätötarkkuuden tilavuusvirtariippuvuus q V [%] q Vmax [%]

76 Päivän teemat kerraten Toimilaitteiden - liikesuunnan ohjaus? - liikenopeuden ohjaus? - voiman ohjaus? Onko venttiileistä muiden ohjaustoimintojen toteuttajiksi? Tarvittavan ohjausvoiman tuottaminen? Virtaventtiileissäkö haittapuolia? Karatyyppien ominaisuudet?