27. Hüdroajamite tüüpskeemid

Vastavalt hüdroajami põhikomonentidele (täiturmootorid, süsteemielemendid jne.) jagatakse hüdroskeemid avatud ja suletuteks. Avatud skeemide all mõeldakse hüdrosüsteeme, kus hüdrovedelikul on pidev kontakt väliskeskeskonnaga . Hüdropump võtab vedelikku avatud paagist ja töötanud vedelik täiturmootorist tuleb tagasi paaki (joonis 1.8 ja 1.9).

Suletud skeemi järgi töötav hüdroajamil ringleb töövedelik pump-täiturmootor-pump kinnises süsteemis surve all (joonis 1.10). Töövedelikul kokkupuude õhuhapnikuga ja keskkonna saastega puudub, mis suurendab töövedeliku kasutamisaega ja ajami komponentide tööiga.

1. Hüdrovedeliku paak

2. Filter

3. Hüdropump

4. Reduktsioonklapp

5. Hüdrolukk

6. Drossel

7. Ühesuunaline vasatuklapp

8. Hüdrojaoti

9. Hüdroliinid (torustik)

10. Jõusilinder

Joonis 1.8 Jõusilindriga avatud hüdroskeem

1. Hüdrovedeliku paak

2. Hüdropump

3. Filter

4. Rõhu piiramise klapp

5. Drossel

6. Soojusvaheti

7. Hüdrojaoti

8. Piiratud pöördeulatusega labahüdromootor

9. Hüdroliinid

Joonis 1.9. Pöördhüdromootoriga avatud hüdroskeem

1. Hüdropump (jõupump)

2. Hüdropump (süsteemi täitepump)

3. Täitepaak

4. Filter

5. Tagasivoolu rõhu piiramisklapp

6. Vastuklapid

7. Kaitseklapid

8. Reguleeritav pöördhüdromootor

9. Hüdroliinid (torustik)

Joonis 1.10 Reguleeritava labahüdromootoriga suletud hüdroskeem

28. Hüdrosüsteemide torustik ja hüdroliinid

Klassikalise hüdroajami korral on üksikud ajami komponendid omavahel ühendatud torude või voolikute abil.

Hüdroajami magistraaltorustik koosneb pealiinist ja haruliinidest, mis ühendavad hüdrosüsteemi komponendid ühtseks süsteemiks.

Kui hüdrosüsteem teenindab ainult ühte hüdromootorit (individuaalne hüdroajam), võib süsteemi magistraaltorustik koosneda ainult ühest liinist.

Skeemidel on hüdroliinid tähistatud rahvusvaheliselt tuntud tingmärkidega (joonis 1.11).

- pea- ja haruliinid ; - paindühendus

e. hüdrovoolik;

- juhtliinid - voolusuund

- liinide ühendused; - liinide ristumised

Kiirühenduse

T- ühendus „ Pime“ ühendus liitmik

Joonis 1.11. Hüdroliinide tingtähistus

Laeva hüdrosüsteemi võib peale individuaalse ajami olla lülitatud mitmest erinevat hüdroajamit või hüdroajamite gruppi. Sel juhul jaguneb magistraaltorustik vastavalt ajamite arvule pealiiniks ja haruliinideks.

Magistraaltorustikud võivad olla üles ehitatud liin-või ringmagistraalidena .

Liinmagistraal on suletud otstega peatorustik, mis on süsteemi teenindava mehhanismiga ühendatud ainult ühes suunas.

Ringmagistraal on peatorustik, mille mõlemad otsad ühendatud süsteemi teenindava mehhanismiga , mistõttu tarbija võib saada toite mõlemalt suunalt.

Hüdrotorustik töötab kõrge rõhu poolt tekitatud staatilistel ja dünaamilistel koormustel, samal ajal peab taluma nii mehaanilist kui hüdraulilist vibratsiooni,

mis esitab kõrgendatud nõuded materjali tugevusele ja montaazi kvaliteedile.

Vastavalt liini töö parameetritele (surve, läbivool, temperatuur) valitakse torustik.

Torustiku materjali ja seinapaksuse valimine põhineb süsteemi hüdraulilisele ja tugevusarvestusele .

Hüdro-pneumosüsteemides temperatuuriga < 673K kasutatakse reeglina õmbluseta süsinik- või madallegeeritud terastorusid. Värvilistest metallidest kasutatakse messingid (valgevased) temperatuuridel T< 473 K ja vasenikkelsulamid T< 573 K. Värvilistest metallidest torud on terastorudest väiksema tugevusega ja kallimad, kuid on kergemini painutatavad ja sobivad hästi kitsastes montaazitingimustes.

Plastiktorusid hüdro-pneomosüsteemides ei kasutata nende vähese tugevuse ja lubatud keskkonnatemperatuuri (T=22 K ) tõttu.

Erikonstruktsiooniga mitmekihilisi plasttorusid kasutatakse pumpade imemistorudena.

Toru seina paksus ja välisläbimõõt leitakse lubatud arvestusliku rõhu ja tingrõhu järgi.

Torude tingläbimõõt on torustiku standardiseeritud siseläbimõõt.

Torude tingrõhk on antud materjalist valitaval torul suurim lubatud töörõhk tehniliste tingimustega määratud temperatuuril.

Näiteks standardiga antud terastorude puhul on lubatud suurim töörõhk (tingrõhk) temperatuuril T<393K .

Temperatuuri tõusuga peab töörõhk olema väiksem tingrõhust.

T=393…575K töörõhk = 0,8 tingrõhku,

T> 573K töörõhk = 0,6 tingrõhku.

Torustiku vajalik siseläbimõõt määratakse sõltuvalt vedeliku voolukiirusest. Viimasest sõltuvad rõhukaod süsteemis ja vedeliku voolureziimi määrav Reynoldsi arv. Reinoldsi arvu (Re) keskmiseks ehk kriitiliseks suuruseks loetakse 2300.

Kui Re > 2300, on tegemist turbolentse (keeriselise)voolamisega

(v_max = 1,2 v_kesk),

Kui Re < 2300 , on tegemist laminaarse(kihilise) voolamisega (v_max = 2v_kesk ).

Vedeliku voolu keskmiseks kiiruseks (v_kesk) loetakse sellist vedeliku kõigi osakeste ühesugust kiirust, millega liikudes annavad nad tegelikule vooluhulgale vastava vooluhulga.

Vooluhulka arvutatakse valemiga Q = Av_kesk [m³/sek], kus A on voolu ristlõike pindala A=πD²/4[m²].

Tugevusarvestusega määratakse vastavalt maksimaalsele töörõhule torude arvestuslik seina paksus.

Vastavalt leitud siseläbimõõdule, seina paksusele ja tehniliste tingimustega antud töörõhule võib teatmikust leida vajaliku standardiseeritud välisläbimõõduga toru

Terastorud on standardiseeritud välisläbimõõdu järgi:

Tabel 2.1

Välis- läbimõõt [mm]	Seina paksus [mm]	Arvutuslik lubatud rõhk [bar]		Välis- läbimõõt [mm]	Seina paksus [mm]	Arvutuslik lubatud rõhk [bar]
4	1	600		18	3	365
5	1	400		20	2	193
6	1	300		20	3	313
6	2	1200		22	1,5	122
8	1	226		22	3	273
8	2	686		25	2	147
10	1	172		25	3	230
10	2	458		28	1,5	92
12	1	137		28	3	199
12	2	343		30	2,5	119
14	1	128		30	4	265
14	2	309		35	2	100
15	1,5	192		35	4	216
15	2,5	365		38	3	136
16	1,5	177		38	5	261
16	2,5	331		42	2	81
18	1,5	154

Laeva hüdrosüsteemide komplitseeritud siseehitus eeldab paratamatult torustike raadiuste muutmist, vibratsioonikindlaid ühendusi jne., mida torustike abil on raske saavutada. Seda nišši täidavad suure elastsusega paindvoolikud, mis sobituvad pea kõigi geomeetriliste parameetritega ja funktsioneerivad ka võnkesummutitena, mis vähendab oluliselt vibratsiooni edasikandumist.

29. Paind- ehk hüdrovoolikuid ja toruühendused (joonis 1.12). on valmistatud mitmekordsest üksteisega vaheldumisi paigutatud vastupidavast armeeritud sünteetilisest kummist, kangasmaterjalist ning painduvast metalltraadist manteltorudest.

1. Sise- ja väliskiht

2. Kummeeritud kangasmaterjal

3. Suure tõmbetugevusega terastraadist

põimik

Joonis 1.12 Paindvoolik

Vooliku sise- ja väliskiht peab vastama keskkonna agressiivsusele.

Sisekihiks võib olla sünteetiline õli- ja kuumuskindel kumm või lihtsalt õlikindel kumm.

Eriti hea paindega voolikutel on sisekihiks gofreeritud PTFE toru, mis on vastupidav peaaegu kõikidele kemikaalidele, gaasidele ja lahustitele. Samal ajal ei ole need eriti sobilikud pulseerivates hüdraulilistes rakendustes.

Väliskihiks on tavaliselt sünteetiline õli-, ilmastiku- ja kulumiskindel kumm

Metallpunutisega vahekihte võib olla 1...4, mis annavad voolikule tugevuse ja tagavad töökindluse hüdrosüsteemi elementide omavahelisel liikumisel.

Imi- ja äravoolu elementide ühendamisel kasutatakse madalasurve paindtorusid, surveliinides kõrgsurvetorusid (hüdrovoolikud).

Kõrgsurvetorud võivad töötada rõhul kuni 40…45 MPa.

Survevoolikute valimisel ja ekspluateerimisel tuleb jälgida lubatud nimimõõte ja normeeritud rõhku vastavalt normidele DIN 20021, 20022 ja 20023 .

Tootekataloogides antakse hüdrovoolikud erinevate sise- ja välisdiameetri, töösurve, painderaadiuse , konstruktsiooni ja kasutusalade iseloomustuse järgi.

Kõrgsurvetorude põhinäitajad:

• purustav rõhk on katseliselt määratud maksimaalne rõhk, mille juures voolik ei tohi veel puruneda ega lekkida

• maksimaalne lubatud rõhk arvestab süsteemi staatilist ja dünaamilist rõhku. Lubatud staatiline rõhk on 25% purustavast rõhust

• rõhu testimine toimub kahekordsel töörõhul 30 ... 60 sekundi jooksul.Täpsemad testimise juhendid on antud DIN 20024

Toruühendused

Torude ühendamisel kasutatakse erinevaid toruühendusi, mis võivad olla :

- lahtivõetavad toruühendused (keermesliited , äärikliited);

- mittelahtivõetavad ühendused ( keevis ja jooteühendused )

Lahtivõetavad toruühendused on keermes-, äärik -, lõdvik- ja kiirlahtivõetavad e. bajonettühendused.

Torude ühendamiseks tutsidega nõuded on normeeritud standardis DIN 3850.

Keermesliiteid kasutatakse reeglina torudel välisläbimõõduga kuni 38 mm. Peenmeeterkeermega liide tagab nõutava tihedusega kergesti lahtivõetava ühenduse ka keskmistel ja kõrgetel rõhkudel süsteemis.

Hüdraulikaseadmeid tootvad firmad pakuvad spetsiaalseid ühendusliitmikke väga erinevateks otstarbeks, mis on reeglina valmistatud hüdraulikas nõutud tingimustele süsinikterasest. Pinnatöötluseks on keskkonnasõbralik ja tervisele ohutu Cr galvaniseerimine.

Firmade tootekataloogides on antud erinevate liitmike tüübid ja mõõdud:

liitmikud torude ühendamiseks korpusega, torude ühendamiseks , voolikute ühendamiseks jne.

Eristatakse

• liitmikke suure- ja väikesemõõtmeliste keermete vahel

• suunatavad liitmikud

• liitmikud voolikute ja torude ühendamiseks klappide, pumpade ja silindritega

• liitmikud üleminekuks ühelt keermetüübilt teisele

• läbiviikühendused torudele ja voolikutele

• jm.

Liitmike valikul tuleb arvestada:

• süsteemi tehnilisi näitajatega nagu lubatud rõhk, gabariidid, jne.

• läbivoolu ristlõiget ja takistust;

• vastupanu termilisele ja mehaanilisele koormusele .

Torude ühendamine hüdrosüsteemi juht- ja reguleerimise komponentidega toimub liitmike abil. Liitmikud kinnituvad tihedalt vastava komponendi korpusesse. Hea tiheduse saavutamiseks võivad liitmiku ja korpuse liitepinnad olla:

• suure täpsusega töödeldud (metall metalliga) lamepinnad.

• koonuspinnad või

• tihendatud vask-, alumiiniumi- või muu pehme tihendiga.

Paindvoolikutega süsteemide ühendamisel kasutatakse sageli kiirlahtivõetavaid teljesuunalisi bajonettliiteid (joonis 1.20) . Bajonettühenduse väliskeermega tutsis (1) asub vastuklapina töötav sulgelement (2), mis suletud asendis õlisurvega süsteemis ja vedruga (4) on surutud vastu tihenduspesa (3).

1. Väliskeermega tuts

2. Sulgelement

3. Klapipesa

4. Vedru

5. Paindvooliku tuts

6. Sulgur

7. Sulguri vedru

8. Kattemutter

Paindvooliku ühendustutsi (5) kattemutriga (8) kinnitamisel tutsi (1) külge avatakse vastuklapp (4) ja vedeliku vool süsteemi . Kattemutri (8) lahtiühendamisel viib vedru (7) ühendustutsi sulgur (6) algasendisse eraldades vedeliku väljavoolu voolikupoolsest süsteemist.

Joonis 1.20. Bajonettliitega ühendus

Äärikliiteid (joonis 1.21) kasutatakse reeglina kõrgete rõhkude korral. Laeva survealustes õlitorustikes peavad äärikühenduste äärikud olema tsentreeritavate astmetega, ühel väljaulatuv, vastasäärikul sissetreitud aste. Aastast 2003 kehtima hakanud SOLAS-e lisanõude kohaselt peavad kõik äärikliited olema varustatud plekist kaitsekattega.

1. Äärik

2. Tihend o-rõngas

3. Ühenduskruvi

Joonis 1.21 Äärikliide

Metalltorude keevitamisel ja jootmisel saadakse suure tihedusega liited, kuid töö käigus võib torudesse sattuda ühendamisel tekkivad jäätmed, mistõttu enne kasutusele võtmist tuleb torustik hoolikalt puhastada.

Keevisõmbluses kokkupuutel niiskusega (eriti pneumosüsteemides) võib tekkida korrosioon, mis võib kahjustada süsteemi komponentide tööd.

Voolikute ühendamisel tuleb jälgida, et:

• voolik ei jääks keerdu

• voolik ei tohi olla liiga pingul

• ühendamisel ei jääks liiga väikesi vooliku painderaadiusi

• töö ajal ei tekiks vooliku venitusi ega muljumist