Po przyjęciu zamówienia na prasę hydrauliczną nasi konstruktorzy wdrażają liczne modyfikacje w celu dostosowania prasy pod indywidulane potrzeby Klienta. Jedną z kluczowych kwestii jest dobór elementów napędu hydraulicznego. Szczegóły w artykule.
U podstaw działania napędu hydraulicznego leży prawa Pascala, które brzmi: „Ciśnienie wywierane na zamknięty płyn jest przekazywane niezmienione na każdą część płynu oraz na ścianki naczynia”. Płyny, podobnie jak gazy, składają się z cząstek, które w zamkniętym naczyniu rozchodzą się jednakowo we wszystkich kierunkach, choć należy dodać, że prawo Pascala nie uwzględnia działania siły grawitacji.
W oparciu o podstawową jak i szczegółową wiedzę za zakresu mechaniki płynów i napędów hydraulicznych projektujemy i produkujemy agregaty hydrauliczne do pras lub na indywidualne zamówienie. Agregaty wyposażone są między innymi w zbiornik oleju, pompę sprzężoną z silnikiem elektrycznym czy zespół zaworów, rozdzielaczy i kostek hydraulicznych. Pompa odpowiedzialna jest zza wytworzenie przepływu oraz ciśnienia oleju w układzie, które są niezbędne do prawidłowego sterowania i wykonywania zadanych działań. Olej przepływa przez system rur wyposażonych we wspomniane zawory, kostki i rozdzielacze, ale także przez filtry lub układ chłodzenia. Na końcu olej dociera do elementów wykonawczych znajdujących się w urządzeniu. Najczęściej są to siłowniki hydrauliczne, ale także unoszone rolki czy zaciski narzędziowe.
Przytoczony opis układu stanowi uniwersalny model, który może być modyfikowany i dostosowywany na wiele sposobów. Obieg oleju między pompą a odbiornikiem nazywamy „obiegiem hydraulicznym” i rozróżniamy jego dwa główne typy:
- Obieg hydrauliczny otwarty
- Obieg hydrauliczny zamknięty
Obieg hydrauliczny otwarty
W obiegu hydraulicznym otwartym pompa kieruje olej do urządzeń wykonawczych, a po zrealizowaniu zadania olej wraca z powrotem do zbiornika.
W zbiorniku olej hydrauliczny zasysany jest przez pompę za pomocą przewodu ssawnego, a następnie zostaje przepchnięty przez przewód tłoczny. Przewód tłoczny rozgałęzia się na tzw. gałąź, gdzie z jednej strony zainstalowany jest zawór przelewowy, łączący się z przewodem spływowym, którym ciecz wraca z powrotem do zbiornika, a z drugiej olej kierowany jest do rozdzielacza za pomocą przewodu tłocznego. Od rozdzielacza olej może być kierowany do kolejnych sekcji, a ostatecznie do siłownika lub innego urządzenia wykonawczego.
Największą zaletą takiego obiegu jest skuteczne chłodzenie cieczy roboczej, która po opuszczeniu odbiornika miesza się z chłodniejszym olejem w zbiorniku. W takim obiegu można również zamontować dedykowaną chłodnicę powietrzną lub wymiennik do wody lodowej, które służą do dodatkowego schłodzenia oleju w przypadku pras pracujących z dużą częstotliwością. Taki system jest stosunkowo prosty w budowie i nie wymaga dużych nakładów finansowych.
Przeważnie układy hydrauliczne otwarte są prostsze i tańsze w montażu oraz konserwacji niż układy zamknięte. Wymagają również mniej zaawansowanych komponentów i są łatwiejsze do zrozumienia i naprawy. Dodatkowo są w stanie wytrzymać krótkotrwałe przeciążenia i wstrząsy bez ryzyka uszkodzeń.
Oczywiście nie jest to układ idealny. Znaczącą wadą jest niska efektywność energetyczna w porównaniu z układem zamkniętym. Ze względu na ciągły obieg oleju, m.in. jałowe przepompowywanie go przez zawory przelewowe, mogą występować większe straty energii.
Obieg hydrauliczny zamknięty
W układzie zamkniętym silnik elektryczny napędza pompę, która tłoczy ciecz roboczą do silnika hydraulicznego. Ten zostaje wprawiony w ruch i przekazuje energię do maszyny roboczej. Po oddaniu energii olej hydrauliczny wraca bezpośrednio do pompy, zamykając obieg hydrauliczny.
Taki obieg hydrauliczny przynosi wiele korzyści. Olej krąży w ograniczonym zakresie co ogranicza ilość wytwarzanego ciepła, a to z kolei poprawia wydajność oraz prowadzi do mniejszych strat energetycznych i niższych kosztów eksploatacji. Obieg zamknięty zapewnia również bardziej precyzyjne sterowanie w porównaniu do układu otwartego, co jest szczególnie przydatne wszędzie tam, gdzie wymagane są dokładne i powtarzalne ruchy. Układ zamknięty zapewnia również lepszą szczelność i zmniejsza ryzyko zanieczyszczenia oleju. Ponadto obieg ten wymaga mniejszej ilości oleju hydraulicznego.
Niestety, w praktyce podczas pracy takiego napędu hydraulicznego mogą występować przecieki i przeciążenia, którym trzeba zapobiegać. W celu uzupełnienia ewentualnych przecieków dołącza się odgałęzienie w układzie do zaworu zwrotnego. Dzięki temu układ może zasysać brakującą ciecz roboczą ze zbiornika, a zawór zwrotny uniemożliwia spływanie cieczy roboczej z silnika do zbiornika. Natomiast w przypadku przeciążenia silnika i wzrostu ciśnienia w przewodzie tłocznym, otwiera się zawór bezpieczeństwa, który powoduje, że ciecz robocza omija silnik.
Tekst: ML
