VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY O TECHNOLOGY AKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ENERGETICKÝ ÚSTAV ACULTY O MECHANICAL ENGINEERING ENERGY INSTITUTE PRINCIPY A DRUHY HYDRODYNAMICKÝCH VENTILŮ PRINCIPLES AND TYPES O HYDRODYNAMIC VALVES BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR MILAN HAVELKA prof. In. RANTIŠEK POCHYLÝ, CS. BRNO 3
Vysoé uční hnié v Brně, aula srojního inžnýrsví Enriý úsav Aadiý ro: /3 ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE sudn(a: Milan Havla rý/rá suduj v baalářsé sudijní prorau obor: Srojní inžnýrsví (3R6 Řdil úsavu Vá v souladu s záon č./998 o vysoýh šoláh a s Sudijní a zušbní řád VUT v Brně určuj násldujíí éa baalářsé prá: v anlié jazy: Prinipy a druhy hydrodynaiýh vnilů Prinipls and yps of hydrodynai valvs Sručná hararisia problaiy úolu: Prá bud zaěřna zjéna na vnily využívané u objovýh črpadl s sřídavý průo. Při řšní j nuno brá zřl na hydraulié zráy, nrování hluu a naáhání vnilů. Cíl baalářsé prá: Vypraování lirární ršrš a zhodnoní jdnolivýh varian vnilů z hldisa hydrauliýh zrá, is ausiého lau a naáhání.
Szna odborné liraury: Pivoňa, J a ol.: Tuinové hanisy. SNTL Praha, 987. Pňáz, V.; Bnža, D.: Tuinové hanisy. Ediční sřdiso VUT Brno, 99. Vdouí baalářsé prá: prof. In. raniš Pohylý, CS. Trín odvzdání baalářsé prá j sanovn časový plán aadiého rou /3. V Brně, dn 6.. L.S. do. In. Zdně Sála, CS. prof. RNDr. Miroslav Doupov, CS., dr. h.. Řdil úsavu Děan fauly
Absra Absra Baalářsá prá s zabývá hararisiou njpoužívanějšíh vnilů v hydrauliýh syséh. Cíl prá bylo uděla záladní přhld dosupnýh prvů a vyzi jjih sručnou hararisiu. Důraz byl ladn zjéna na jjih funi a prinipy plnění daného úolu v hydraulié obvodu. Druhá čás éo prá řší problé iání u vnilů a násldnou opializa onsan, ré plní funi luní. Klíčová slova rovni Hydrodynaié vnily, hydrauliý obvod, iání, luní, pružina, difrniální Absra This hsis dals wih hararisis of h os oonly usd valvs in hydrauli syss. Th ai was o ra an ovrviw of availabl faurs and dfin hir brif hararisis. Th phasis was plad on hir funion and prinipls of as prforan in a hydrauli irui. Th sond par of h hsis is aid a solvin h issu of valvs osillaion and subsqun opiizaion of onsans ha funion as faor dappin. Kywords Hydrodynai valvs, hydrauli irui, osillaion, dapin, sprin, diffrnial quaion
Bibliorafiá ia Bibliorafiá ia HAVELKA, M. Prinipy a druhy hydrodynaiýh vnilů. Brno: Vysoé uční hnié v Brně, aula srojního inžnýrsví, 3. 69s. Vdouí baalářsé prá prof. In. RANTIŠEK POCHYLÝ, CS.
Čsné prohlášní Čsné prohlášní Prohlašuji, ž ao prá j ý původní díl, zpraoval js ji saosaně pod vdní prof. In. RANTIŠKA POCHYLÉHO, CS. a s použií liraury a pranů uvdnýh v sznau použiýh zdrojů. V Brně dn 5. věna 3.... Milan Havla
Poděování Poděování Rád byh poděoval panu prof. In. ranišu Pohyléu, CS. za vsřínos a nné rady při vypraování éo baalářsé prá.
Obsah Obsah Obsah... 8 Úvod [3,4]... Záladní opra řízní vsupníh pararů [3,4]... Vnily pro hrazní průou uin [,4,5]... 3. Jdnosěrné zpěné vnily... 3.. Sřídavé vnily... 5. Řízné jdnosěrné vnily... 6.3 Vsavné vnily... 8 3 Prvy pro řízní průou uin [,4,5]... 3. Clony a rysy... 3. Šríí vnily... 3 3.3 Šríí vnily s sabilizaí... 6 4 Vnily pro řízní lau [,4,5]... 8 4. Tlaové (pojisné a přpoušěí... 8 4. Vnily rduční... 33 4.3 Vnily připojovaí a odpojovaí... 38 5 Řšní probléu iání [,7]... 43 5. Odvozní pohybové rovni... 44 5. Kiání vyvolané budíí silou xponniálního průběhu... 45 5.. Iplna výpoču do prorau Malab... 5 5.. Výpoč vzorovýh příladů... 53 5..3 Grafy výhyly pro ovíraí la bar... 54 5..4 Grafy výhyly pro ovíraí la bary... 55 5..5 Grafy výhyly pro ovíraí la 5 barů... 56 5.3 Záěna onsan,... 57 5.4 Kiání vyvolané budíí silou haroniého průběhu... 6 5.4. Iplna výpoču do prorau Malab... 65 5.4. Graf výhyly pro ovíraí la bar... 66 6 Závěr... 67 8
Obsah 7 Použié inforační zdroj... 68 8 Szna použiýh zra a sybolů... 69 9
Úvod Úvod [3,4] Hydraulié hanisy jsou používány u noha odrníh srojů a srojníh zařízní. Požadavy na výonnos, přsnos, spolhlivos a vysoý supň auoaiza s nusál zvyšují. Splnění ěho požadavů by bylo v noha apliaíh zla nožné bz využií uinovýh hanisů. Uspořádání a hnoloi výroby prvů uožňují ypizai a noralizai součásí, z rýh lz savbniový způsob ssavova hanisy s njrůznější sruurou pro daný účl j dns již saozřjosí. Hydraulié hanisy lz rozděli na hanisy hydrosaié a hydrodynaié. Kriériu pro oo dělní j podíl jdnolivýh slož nri využívanýh při přnosu. Hydrosaié hanisy využívají přdvší laové složy nri, zaío hydrodynaié využívají zjéna iniou složu nri. Záladní přdnosi hydrauliýh prvů lz shrnou do násldujííh bodů: Snadné vyvozní vlýh sil a rouííh onů. Snížní honosi. Možnos auula nri. Možnos raliza vlého přvodového poěru, přičž no poěr lz ěni. Řízní rozběhu a brzdění, luní rázů a hvění. Snadné řízní a rula hanisu. Nposradalný prv všh hydrauliýh syséu jsou vnily. Cíl éo prá j uděla ulný přhld a sručnou hararisiu ěho prvů. Důraz bud zjéna ladn na jjih funční shéaa a prinipy plnění daného úolu v hydraulié syséu. Druhá čás prá h pouáza na ožnou problaiu iání vnilů. Tno problé usí bý brán v úvahu i při saoné návrhu vnilu, aby byla splněna jho správná fun.
Záladní opra řízní vsupníh pararů Záladní opra řízní vsupníh pararů [3,4] Při přnosu nri v uinovýh hanish j nuno ralizova opra, uožňujíí řízní výsupníh pararů hydrauliého obvodu podl požadavů danýh hnoloiý pros. Mzi záladní opra řízní výsupníh pararů uinového hanisu paří: Hrazní průou Řízní průou Řízní lau Tyo záladní opra s usučňují řídííi prvy, jž jsou vhodnou funční obinaí záladníh onsručníh prvů. Záladní onsruční prv ůž bý rysa, lona, uliča, užla, šoupáo a jjih různé odifia (obr... Obr.. Záladní onsruční prvy hydrauliýh řídííh prvů a lona, b rysa, uliča, d jhla, užla, f šoupáo [4] Z hldisa přnosu nri jsou všhny záladní onsruční prvy odpory proi pohybu, na nihž dohází přěně čási laové nri v nrii plnou. Tno pros j nvraný a způsobuj zvyšování ploy nosil nri. Jsou proo onsruovány a, aby laový spád nuný pro průo byl iniální. Nplaí o ovš u prvů pro řízní průou. Věšina řídííh prvů s vyrábí v ypizovanýh řadáh, s ožnosí onáž do porubí, na panl nbo blo. Jjih spolhlivos a živonos j závislá na valiaivníh vlasnosh nosil nri, filrai v hydraulié obvodě, na vliosi provozního lau, průou, ploě a hararu zaěžujííh sil.
Záladní opra řízní vsupníh pararů Při saié a dynaié synéz uinovýh obvodů, ssavnýh z řídííh prvů, j zapořbí zná jjih saié a dynaié hararisiy. Ty ůž zísa výpoč, nbo jao výsld xprinálníh ěřní. Vličiny, ré hararizují v orii linárníh obvodů řídíí prvy, jsou odpory působíí proi přnosu nri
Vnily pro hrazní průou uin [,4,5] Vnily pro hrazní průou uin Prvy pro hrazní průou uin jsou noddělilnou součásí rozvěvnýh uinovýh obvodů, d plní při přnosu nri rozličné fun. Přvážně jsou onsruovány pro lay pro jnoviý la p n = 3MPa a průoy Q n < 5d 3. in -. Tou odpovídají jnovié svělosi D n 4 až D n. Záladní funční i onsruční prv jsou uliča, užla nbo šoupáo. Záladní ypy vnilů: Jdnosěrné (zpěné vnily Řízné jdnosěrné vnily Vsavné vnily. Jdnosěrné zpěné vnily Jsou o prvy uožňujíí průo jdní sěr, v opačné sěru průou jsou ěsně uzavřny. Odud vyplývají hlavní požadavy ladné na jdnosěrné zpěné vnily, alý odpor v propusné sěru a doonalá ěsnos v uzavřné savu. Záladní onsruční prv (uliča nbo užla j ovládán za lidu saiý la, za pohybu přvážně la dynaiý, popř. silou pružiny. Něré ypy jdnosěrnýh vnilů jsou na obr... Obr.. Jdnosěrné zpěné vnily a jjih znača a uličový, b jhlový, užlový [4] Jdnosěrné uličové a jhlové vnily s onsruují pro nší svělosi a uplaňují s v řídííh obvodh. Pro hrazní vlýh průoů s z důvodu zajišění ěsnosi v uzavřné sěru onsruují přvážně jdnosěrné vnily s užlou. 3
Vnily pro hrazní průou uin Thnié parary: Jnoviá svělos D n 6 až 5 Jnoviý la p n až 3,5 MPa Ovíraí la p o,5 až,3 MPa Jnoviý průo Q n 5 až 5 d 3.in - Visozia apaliny ν =,8 až 38.s - un jdnosěrného vnilu j parná njlép z jho uísění v hydraulié obvodu (obr.... Obr.. Uísění jdnosěrného vnilu v hydraulié syséu [4] a Vyřazuj z činnosi šríí vnil při průou v sěru šipy. (obr..a b Přdpíná odpad rozvaděč, aby byl zajišěn pořbný la pro ovládání. Přdpínaí la p o j pořbný ovládání rozvaděč s vniřní řízní (p o =,4 až,6 MPa. (obr..b Zabraňuj naděrnéu snížní lau v sání hydronráoru při zansní filru a snižuj nbzpčí vzniu avia (přdpnuí pružiny odpovídá asi,3 MPa. (obr.. d Chrání nízolaý filr při naděrné znčišění filrační vložy. Pružina s přdpíná na lap p o,7mpa. Ovřní jdnosěrného vnilu j obvyl spojno s sinalizaí znčišění. (obr..d Chrání nízolaý hydronráor proi vysoéu lau hydronráoru. (obr.. f Usěrňuj průo přs šríí vnil v diaonál ůsu i při zěně sěru průou v přívodh A, B. (obr..f 4
Vnily pro hrazní průou uin Přílad onsru jdnosěrného vnilu j na obr..3. Obr..3. Zpěný vnil [].. Sřídavé vnily V zvlášníh případh plní jdnosěrný vnil funi sřídavého vnilu, a o obvyl v řídííh obvodh uinovýh hanisů. Prinip činnosi sřídavého uličového vnilu lz vysvěli z obr..4. J-li praovní věv A spojna s odpad, přsun řídíí la z věv B uliču do sdla a bud s šíři do prosoru praovní věv P a naopa. Tohoo způsobu hrazní průou lz napřílad výhodně používa při odlhčování lau v hydrauliýh obvodh s různýi řídííi sinály obr..5. Obr..4. Shéa sřídavého vnilu a jho znača [4] Obr. 3.5. Užií sřídavýh vnilů pro řízní lau [4] 5
Vnily pro hrazní průou uin Každý z přívodníh análů X i ůž bý napojn na jiný laový sinál, rý s šíří přs sřídavé vnily,,3 do ovládaího prosoru odlhčovaího vnilu 4. Tn s přsaví do ovřné polohy v oažiu, j-li la v análu X 5 věší, nž příslušný laový sinál X i, zvěšný o přdpěí pružiny odlhčovaího vnilu. Thnié parary: Jnoviý la p n, MPa Miniální la p in,5 MPa Jnoviá svělos D n 6 až 3 Praovní ploa - až +65 C. Řízné jdnosěrné vnily Tyo prvy ají proi jdnosěrný vnilů rozšířny záladní fun o ožnos průou v sěru, v ré byl průo hrazn. Toho lz dosáhnou zavdní vnějšího laového sinálu. Prinip činnosi přío řízného jdnosěrného vnilu vyplývá z obr..6. U vnilu zobrazného na obrázu proéá apalina volně z análu A do B. Tla vyvolaný proudíí apalinu působí na plohu A hlavní užly a nadzvdává uo plohu působní síly vyvozné pružinou (3. V případě proudění apaliny z análu B do A j no průo uzavřn viz. fun obyčjného zpěného vnilu. Kužla vnilu s ovírá prv prosřdniví řídíího šoupáa (4. Šoupáo (4 j přsouváno doprava působní lau v věvi X. Ta dohází ovřní užly ( a násldnéu průou z B do A. Hodnoa řídíího lau j závislá na poěru vliosi plohy A a plohy řídíího šoupáa. Poěr zi ěio vličinai j :,5 až :. Bud-li do věv X přivdn la vyšší, bud vyzvdnuí užly z sdla vnilu ryhlé a í ůž vzninou hydrauliý ráz. Obdobná siua ůž vzninou při uzavírání. Prosaový olj z řídíího análu X j odvdn do odpadní věv A. Tyo savy laovýh rázů jsou njno zdroj hluu, al aé laově zaěžují lý hydrauliý sysé a í ají naivní vliv na hod lého zařízní. Poud j no sav pro danou apliai nžádouí, používá s vnil s odlhční užly, dvojsupňové řšní ovírání užly. 6
Vnily pro hrazní průou uin Obr..6. Prinip řízného jdnosěrného vniluchyba! nalzn zdroj odazů. Obr..6. Řízný jdnosěrný vnil s přío ovládanou užlou a bz saosaného odvodu apaliny z prosau [] Obr..7. Shaiá znača řízného jdnosěrného vnilu [] Thnié parary: Jnoviá svělos D n až 5 Jnoviý la p n 3 MPa Jnoviý průo Q n až 64 d 3.in - Visozia apaliny ν =,8 až 38.s - Použií říznýh jdnosěrnýh vnilů j njčasěji v spojní s příočarýi hydrauliýi oory. Proož s hydraulié šoupáové rozvaděč vyznačují úniy apaliny, bloují řízné jdnosěrné vnily pohyb písu příočarýh oorů zaížnýh vnějšíi silai. Taé s uisťují přío na ělso příočarého hydroooru a zabraňují polsu břn při porušní ěsnosi vdní. 7
Vnily pro hrazní průou uin Případy použií jsou znázorněny na obr..8. Podl obr..8.a á vnil násldujíí funi. J-li rozvaděč v sřdní poloz, j písni fixována v určié poloz i při působní síly. Jsliž přsaví rozvaděč do polohy vpravo, la v praovní věvi B ovř řízný jdnosěrný vnil, rý uožní průo apaliny z příočarého ooru 3 šríí vnil 4. V případě podl obr..8.b j výhodnější z důvodu nusálého přdpěí od záěž v prosoru praovní věv A použí řízného jdnosěrného vnilu s propojní Y do nádrž a šríí vnil uísi blíž hydrauliého rozvaděč. Tlaový sinál pro ovřní vnilu j noh nší nž při užií vnilu bz propojní Y s nádrží. Obr..8. Užií říznýh jdnosěrnýh vnilů a s proila, b bz proilau [5].3 Vsavné vnily Vsavné vnily jsou odrní hydraulié prvy pro hrazní průou nosil nri. Dřív byly používány v hydrauliýh obvodh lisů praujííh s vodou nbo vodní ulzí. Nědy bývají éž označovány jao hydraulié loié prvy nbo arri. Při použií vsavnýh vnilů dohází v onsrui hydrauliého obvodu výrazný rozěrový honosní i onoiý úsporá. Vsavné vnily ohou plni njn funi prvů pro hrazní průou, al uožňují aé řízní průou a lau v hydraulié obvodě. Prinip činnosi vsavného vnilu j parný z obr..9. Má vždy dva výonové vsupy A a B a jdn řídíí X. Záladní onsruční prv j užla nbo uliča, rá hradí průo zi anály A a B na záladě vliosi řídíího laového sinálu v prosoru X. J-li užla pod la, j prv uzavřn, nní-li pod la, j prv ovřn. Z hldisa loiýh opraí dy plní funi na, odud časý názv loiý prv. 8
Vnily pro hrazní průou uin Vlios řídíího lau p x závisí na laíh v prosoru A a B, na průřzh užly S, S a S 3. Plohu S (sdlo považuj za %. Ploha ziruží S j obvyl 7% nbo 5% plohy S. Poěr ploh S :S j 4,3: nbo :. Ploha S 3 s rovná souču ploh S +S. Nní-li na plohu S 3 přivdný řídíí la, ovírá s vnil v obou sěrh průou. Podínou j, ž hodnoa praovního lau proudíí apaliny působíí na plohu S nbo S, přoná sílu pružiny. Působí-li řídíí la na plohu S 3, j užla přilačována do sdla ío la a silou pružiny. Ovřní nasan pouz při dosažní lau v análu A nbo B odpovídajíí hodnoě pro přonání (od síly pružiny a řídíího lau. Obr..9. unční prinip vsavného vnilu [5] Vsavné vnily ohou v obinai s něrýi řídííi laovýi prvy plni funi vyso výonnýh laovýh prvů. Různýi variai ví vnilů j ožné ovlivni silové poěry na užl. Tudíž j ožné j využí v lé řadě využií. K řízní užly vsavného vnilu s používá sdlovýh nbo šoupáovýh rozvaděčů obr... Kriéri pro jjih volbu j harar praovního ylu. J-li praovní ylus dynaiý, dy zi hnoloiou opraí a přsávou j alý časový inrval (řádově sundy, j vhodnější používa šoupáové rozvaděč. Jsou-li praovní přsávy dlouhé (řádově inuy, doporučují s používa řízní vsavnýh vnilů sdlové vnily. Výhodou sdlovýh vnilů j jjih ěsnos, raší přsavné časy a nší rozěry. Jsou vša ilivé na průoová přížní, až na vsupu j nuno vždy vřadi lonu ozujíí průo, rá zaručí, ž sdlový vnil nzůsan v nžádouí poloz. 9
Vnily pro hrazní průou uin Řízní vsavnýh vnilů j inrní nbo xrní obr... Exrní řízní obr..a přdpoládá a vlý laový sinál, aby na užl nasala rovnováha a přilačovala jí do sdla. Výhodou j ryhlé uzavírání užly, nvýhodou nunos xrního přívodu z saosaného zdroj, rý u prvu pro hrazní průou dosahuj vliosi praovního lau. Inrní řízní obr..b j vhodnější, proož odpadá saosaný zdroj lau. Při přsavní sdlového vnilu do pravé polohy s propojí odpad s prosor nad užlou, a a s nadzvdn. J-li sdlový vnil v záladní poloz, apalina z věv A uzavírá užlu a drží ji pod la. Průo z srany A do B j hrazn. Obr... Způsoby řízní vsavnýh vnilů a xrní, b inrní [4] Záladní onsruční prv vsavného vnilu j užla zalapovaná v sdl pouzdra vnilu, ré ůž bý doplněno ěsnění obr... Něrá onsruční řšní sdla vnilu jsou na obr... Nědy s aé používá jao funčního lnu uliča, rá j al nvýhodná, nboť nuožňuj vzni ziruhové plohy vyvářní uzavíraíh sil la apaliny. Konsručně j vša no prinip jdnoduhý a výrobně lvný. Obr.. Konsruční řšní vnilů [5]
Vnily pro hrazní průou uin Thnié parary: Jnoviý la p n 4 MPa Přdpěí pružiny p o,5 až,4 MPa Jnoviý průo Q n až d 3.in - Tlaový úby při Q n,8 MPa Visozia apaliny ν =,8 až 38.s -
3 Prvy pro řízní průou uin [,4,5] Prvy pro řízní průou uin Tyo prvy slouží zěně či rulai laové nri uiny u hydrauliýh hanisů. Tyo opra lz provádě ěio prvy: Clony, rysy Šríí vnily Šríí vnily s sabilizaí Zěna laové nri uiny j dosažna na záladě různé hodnoy průočného průřzu (znšní nbo zvěšní. Čás laové nri s násldně přění na nrii plnou, ož á za násld ohřáí uiny v syséu. Řídíí prv j dy odpor, rý přěňuj nri vliv laového spádu p a průou Q. 3. Clony a rysy Clony a rysy slouží jao onsanní hydraulié odpory. Doáž s nii řídi vlios laového spádu a í udržuj onsanní průo, aé využívá jjih luííh vlasnosí. Záladní faor pro rozlišní, zda s jdná o lonu nbo rysu ná dává déla šríího ovoru obr. 3. a poěr l/d: Clony, < l/d < Trysy l/d > Obr. 4.. Rozdílná ori lony a rysy a lona, b rysa [4]
Prvy pro řízní průou uin Pros šrní j zjéna závislý na orii používané rysy či lony. Dál s na výsupníh pararh Q a p podílí visozia uiny a jaos povrhu hran průoového průřzu. Visozia uiny á vliv al jn hdy, poud j dráha šrní dlouhá. Poud j dráha šrní ráá, ož s vysyuj zjéna u lon, dy á dráha šrní éěř nulovou hodnou, vliv visoziy apaliny na šrní j zandbalný. Njdůlžiější vliv á vša harar proudění. Při šrní s vysyují značně vysoé loální ryhlosi, laové pulza a urbulnní pohyb, rý j vždy doprovázn zvýšnou hladinou hluu. Jao další průvodní jv s ojdiněl ůž objvi i avia J řba brá ohld na alé průočné průěry u něrýh ypů rys a ožnosi zansní při alýh průoíh apaliny. Clony a rysy s používají a, d nh, aby došlo nhěné zěně průou zásah obsluhy či jiný způsob. Praují spolhlivě díy jdnoduhé onsrui, rá zajišťuj jjih funi. 3. Šríí vnily Hlavní výhodou šrííh vnilů j ožnos spojiého řízní s plynul ěnilný průřz jjih onsručního prvu. Hlavní onsruční prv jsou jhly užly čí další vhodné vary, ré vyvářjí v závislosi na nasavní buď linární či nlinární průoové průřzy Obr.3.. Používá j všud a, d posačí průočné odpory onsanní hodnoy. V ěh případh, dy zěna hodno ryhlosí s narůsajíí záěží nhraj žádnou roli, nbo jsou yo hodnoy požadovány. Obr. 3.. Přsnos a ilivos nasavní šríího prvu [] 3
Prvy pro řízní průou uin Visozia uiny á vliv pouz u vnilů, d j dráha šrní dlouhá. Přílad aového vnilu j na Obr 3.3. un vnilu j založna na průhodu apaliny bočníi ovory ( v ěls vnilu ( do ísa šrní (3. Míso šrní s nahází v prosoru zi ěls šríího vnilu a rulačního pouzdra (4. V důsldu poooční pouzdra lz ruhový průřz pro šrní apaliny oninuálně ěni. Šrní průou apaliny lz u ohoo ypu vnilu ralizova v obou sěrh. Obr. 3.3. Šríí vnil závislý na visoziě proéajíí apaliny [] Thnié parary: Jnoviá svělos D n 6 až Jnoviý průo Q n do 3 d 3.in - Jnoviý la p n do 3,5 MPa Visozia apaliny ν =,8 až 38.s - 4
Prvy pro řízní průou uin S zraujíí s drahou šrní lsá vliv visoziy uiny. Taové vnily jsou onsruovány aový způsob, ž šríí íso j v varu lony. Tyo vnily věšinou disponují vli jnou rulaí, rá zajisí přsné nasavní. Přílad aového vnilu j na obr. 3.4. Hlavníi součási jsou ělso (, rulační ln ( a výřz (3. Pros šrní průou apaliny v sěru z praovního análu A do análu B probíhá v ísě výřzu v šríí šoupáu do prosoru (4. Vlios průočného průřzu j určna oáční šoupáa (5. Obr. 3.4. Šríí vnil bz závislosi na visoziě apaliny s jný nasavní [] Thnié parary: Jnoviá svělos D n 5 až Jnoviý průo Q n do 5 d 3.in - Jnoviý la p n do,5 MPa Visozia apaliny ν =,8 až 38.s - Obr. 3.5. Shaiá znača šríího vnilu[] 5
3.3 Šríí vnily s sabilizaí Prvy pro řízní průou uin Z prinipu činnosi šrííh vnilů a jjih funčníh hararisi j zřjé, ž při proěnlivé laové spádu na onsruční prvu dohází zěně průou. V hydrauliýh obvodh, d požaduj onsanní výsupní ryhlos nbo oáčy při proěnlivé záěži hydrauliýh oorů, nlz yo prvy používa. Pro dosažní onsanního průou apaliny s používají šríí vnily s sabilizaí. Tyo vnily sabilizují laový spád na onsanní hodnoě i při alýh zěnáh vsupního nbo výsupního lau. Typiý vnil uožňujíí uo rulai j na obr. 3.6. Rulační lona A a ěříí lona A jsou zařazny do séri. Rulační šoupáo j na pravé sraně zaěžováno hodnoou lau p, na lvé sraně hodnoou lau p 3, a působíí silou. Jliož j zdvih rulačního šoupáa a pružina vyazuj alou uhos, lz při výpoču zandba zěnu hodnoy síly na pružině v závislosi na zdvihu šoupáa a na záladě uvdného nasává Q= ons. Obr. 3.6. Prinip fun ruláoru průou s ons. la. spád a s laovou váhou přd ěříí lonou [] 6
Prvy pro řízní průou uin Jsliž nní přd šríí prv zapojný sabilizáor, olísa s zěnou p průo vnil. Pro vylouční vlivu olísání záěž usí zajisi na šríí prvu onsanní rozdíl lau p-p3, ou slouží zíněný sabilizáor průou. Na obr. 3.7 j znázorněn řz šríí vnil s sabilizaí. V ěls ( j šríí šoupáo (, pouzdro (3, sabilizační šoupáo (4 a pružina (5. Naví j zd jdnosěrný vnil (6, rý uožňuj volný průo z B do A. Šríí vnil s sabilizaí j v funi pouz při průou z A do B. Tla př šríí prv p působí přs vrání (7 na sranu šoupáa proi pružině. Tla za šríí prv p3 působí ovor (8 z srany pružiny. Zdvih sabilizačního šoupáa ůž ozi přsavný doraz (9. V něrýh případh j o nuné pro ozní zaiávání šoupáa při ryhlé zěně průou. Obr. 3.7. Řz šríí vnil s sabilizaí [5] Obr. 3.8. Sybol šríího vnilu s sabilizaí [5] Thnié parary: Jnoviá svělos D n 5 až 6 Jnoviý průo Q n do 6 d 3.in - Jnoviý la p n do 3,5 MPa 7
Vnily pro řízní lau 4 Vnily pro řízní lau [,4,5] Pooí laovýh vnilů s ovlivňuj v určié zařízní hodnoa lau, s níž zařízní, nbo jho čási praují. V obvodh s nii ůž udržova onsanní la, nbo ho dál rulova, připojova nbo odpojova sériově zapojné prvy při dosažní přd určného lau, dál j ožné la spojiě rulova pooí lriýh sinálů. Všhny yo prosy jsou opě založny na zěně šríího průřzu. Pro šrní s používají onsruční prvy, jao jsou uliča, užla nbo šoupáo. Rozlišuj prvy pro řízní lau na vnily: Tlaové (pojisné a přpoušěí Rduční Připojovaí, Odpojovaí Proporionální 4. Tlaové (pojisné a přpoušěí Tlaové vnily rozděluj z hldisa jjih fun na vnily pojisné a vnily přpoušěí. Avša záladní prinip fun j vždy sjný obr 4.. Jho shaiá znača obr. 4.. Obr. 4.. Přío řízný vnil pro ozní lau [5] Obr. 4.. Shaiá znača jdnosupňového vnilu - přío řízný [5] 8
Vnily pro řízní lau Tla vsupní věvě (P s přivádí na znáou plohu a působí v sěru ovřní uzavíraího lnu (, na uzavíraí ln působí dál síla o vliosi přdpěí pružiny ( působíí v sěru uzavřní vnilu do jho sdla (3. Poud á uzavíraí síla vyvozná pružinou věší hodnou, nž la vsupní věv (P, uzavíraí ln ( zůsává v sdl (3, udíž uzavřné savu. Poud hodnoa síly od lau apaliny přročí vlios uzavíraí síly pružiny, uzavíraí ln s přsun do polohy, dy j ožný průo apaliny. Přbyčná apalina odéá dál zpě do nádrž. Vnil zůsává ovřn, doud nnasan rovnovážný sav zi silai. Hodnoa zdvihu pro ovřní s plynul ění v závislosi na průou apaliny. Pojisné vnily slouží v hydrauliýh obvodh ozní lau na určiou zvolnou hodnou. Při dosažní zvolné hodnoy lau vnil zarauj a dojd odpušění přbyčné apaliny. Jdná s o rozdíl spořbované apaliny a apaliny dodané črpadl. Tao přbyčná apalina odhází zpě do nádrž. Na obr. 4.3 j znázorněn hydrauliý obvod s zařazný pojisný vnil. Nědy s pojisné vnily nazývají aé jao vnily bzpčnosní. Obr. 4.3. Zapojní pojisného vnilu [] 9
Vnily pro řízní lau Přpoušěí vnily udržují v obvodu la na onsanní hodnoě a j nusál v činnosi v důsldu průou uiny přs onsruční řídíí prv. V dnšní době s onsru pojisnýh a přpoušěíh vnilů éěř nliší, udíž nní nuné j dál rozlišova. Souhrnně j označuj jao vnily laové, přičž j ůž používa jao pojisné i přpoušěí. Dál j rozděluj na vnily: Jdnosupňové (přío řízné Dvojsupňové (npřío řízné Jdnosupňové vnily s používají pro nší průoy díy jjih alý rozěrů, pro věší průoy by usly bý onsruovány jao dvojsupňové. Na obr. 4. byl znázorněn vnil, u rého js sldovali jho hování v závislosi jn na jho saié zaěžování. Z dynaiého hldisa al jd iajíí sousavu. Kiání naivně působí na harar lau, a proo j nuné jho odsranění. Odsranění iání s děj pooí luíího písu ( s přdřazno rysou (a a plošou na obvodu (b, n prohází s odpovídajíí vůlí dl obr. 4.4. Pís j rval spojn s uzavíraí ln (v oo případě sdlový prv. Při zdvihu písu usí apalina proéa přs rysu, nbo přs spáru. Tí vznin proi sěru pohybu luíí síla, jnž luí jina vznilé iání. Obr. 4.4. Způsob luní u jdnosupňového vnilu [5] Thnié parary: Jnoviá svělos D n 6 až 3 Jnoviý průo Q n do 3 d 3.in - Jnoviý la p n do 63 MPa Visozia apaliny ν =,8 až 38.s - 3
Vnily pro řízní lau Dvojsupňové pojisné vnily s používají a, d jdnosupňové již nsačí z hldisa své onsru. S narůsajíí hodnoou průou apaliny vzrůsají i nároy na věší prosor pro insalai rulační pružiny. Věší průo apaliny dál vyžaduj aé věší sdlo vnilu a průěru užly. Vlios plohy sdla, a í aé hodnoa síly pružiny s zvěšujíí s jnoviý průěr rapidně zvěšuj. Rálný řšní pro věší průoy j dy použií dvojsupňového vnilu. Konsru npřío řízného pojisného vnilu v provdní na blo j na obr. 4.5. Vsupní la působí přs obinai rys (3. a 3. na užlu ovládaího vnilu (. Dál prohází přs rysu (3.3 a působí na užlu hlavního vnilu přilačovanou spolčně s pružinou (4. Přročí-li la hodnou nasavnou ovládaí přío řízný vnil, zvdn s užla z sdla a apalina proéá do nádrž. Kapalina v řídíí věvi na sraně užly hlavního vnilu, na níž působí i síla pružiny nyní proéá do prosoru, d j pružina (5. Na záladě uvdného jvu nyní dohází průou apaliny z análu A do análu B. Trysa (3.3 plní funi luní hlavní užly. Pružina (4 á alou uhos, až nárůs jjí síly při zdvihu užly nní podsaný. Kapalina odéajíí z řídíího vnilu ůž bý odvdna inrně, o znaná do výsupu B (viz obráz nbo xrně přío z řídíího vnilu, při čž propoj výsupu z ohoo vnilu do výsupu hlavního vnilu j přrušn, oo provdní j použio hdy, dyž užla ( ná bý ovlivněna la z prosoru výsupu. Obr. 4.5. Dvojsupňový npřío řízný pojišťovaí vnil [5] 3
Vnily pro řízní lau Obr. 4.6. Shaiá znača npřío řízného pojišťovaího vnilu [4] Thnié parary: Jnoviá svělos D n 6 až 8 Jnoviý průo Q n do 3 5 d 3.in - Jnoviý la p n do 3,5 MPa Visozia apaliny ν =,8 až 38.s - U laovýh vnilů jsou ladny požadavy zjéna na jjih dynaié hování, alé laové zráy, a vysoou ěsnos při uzavřní. Vhodné jsou ypy s užlou na druhé supni, jliož užla v sdl vnilu jao ěsníí ln vyazuj věší ěsnos. Na záladě vzahu la průo apaliny lz zísa přhld o pojisné vnilu v lé jho rozsahu fun. Zěna hodnoy nasavného lau na pojisné vnilu v závislosi na průou s nazývá rulační odhyla. U jdnosupňovýh vnilů dohází při zvýšní hodnoy průou apaliny nárůsu zdvihu užly vnilu a í násldně i věšíu slační pružiny, ož vd zvyšování laovýh zrá. K zlpšní lové hararisiy u jdnosupňovýh vnilů vdou různé hanié úpravy. Napřílad použií zvlášní užly sdla a pružiny. Tluní pohybu užly zlpšuj dynaié vlasnosi sousavy. Dál j ožná úprava pooí použií pružiny s nší srosí jjí hararisiy. U dvojsupňovýh vnilů nní řba brá v úvahu narůsajíí průo apaliny a jho účiny na laové zráy v souvislosi s použiou pružinou, pružina zd pouz přsouvá užlu do správné polohy a j dinzována na alé hodnoy. Proo zd no jv zandbává. Rozdělní rozsahu praovníh laů vd u dvojsupňovýh vnilů jjih lpší ilivosi při prosu nasavování požadovaného lau. V případě provozu s alýi hodnoai průou (Q<,5 až d 3.in - ovlivňují vzah la-průo hodnoy hysrz. To znaná, ž při prosu zavírání vnilu dohází vyvářní nšího uzavíraího lau p s, nž j la ovíraí p o. Tao hararisia j parná z obr. 4.7. Uvdné rozdíly jsou způsobny řní ja haniý, a hydrauliý. Jdná s o řní užly hlavního vnilu. Vliv ají i nčisoy v praovní apalině. 3
Vnily pro řízní lau Průoy apaliny vyššíh hodno jsou podíněny onsruí sdla věšího průřzu a z oho vyplývajííh věšíh hodno sil na pružině. Proo s u jdnosupňovýh vnilů dosan do oblasi použií, d již njsou vhodné. Dvojsupňové vnily uožní ěho hodno bz probléu dosáhnou díy řídííu lau působíího na užlu, rý nasaví pooí přío řízného pojisného vnilu. Obr. 4.7. Diara hararisi u prosu ovřní a uzavřní pojisného vnilu, při alýh hodnoáh průou apaliny [] 4. Vnily rduční Rduční vnil j výsupní (sundární la rduován na onsanní hodnou, aniž by byl závislý na vsupní (priární lau. Do hydrauliýh obvodů s vřazuj osaní prvů do séri. Prinip fun rdučního vnilu j parný z obr. 4.8. Z obr. j vidě, ž při působní lau p a na člní plohu A vzniá síla, rá působí proi síl pružiny, poud síla od lau p A bud vší nž ziňovaná síla pružiny, dojd uzavřní z přívodní věvě do výsupní. Při polsu lau p A naopa dojd ovřní průou, z ísa působní vyššího vsupního lau p E. Tla p E nusí bý onsanní, al usí bý vždy věší nž výsupní la p A. 33
Vnily pro řízní lau Obr. 4.8. un rdučního vnilu [] Opě j dál dělí na: Jdnosupňové (přío řízné Dvojsupňové (npřío řízné Jdnosupňový (přío řízný rduční vnil j na obr. 4.9. Řídíí prv j šoupáo ( v ěls ( držné pružinou (3 v záladní poloz. Oproi laový vnilů j prv v záladní poloz ovřn. Sěr průou z P do A. Sundární la výsup A působí anál (4 na lvou plohu šoupáa. Poud síla na šoupáu od priárního lau přůž sílu pružiny (3, pís s přsun a uzavř průo. Vnil propusí jn oli apaliny, o j odbíráno spořbič. Nodbírá-li spořbič žádnou apalinu, rduční vnil s uzavř. Obr. 4.9. Tlaový rduční vnil, jdnosupňový [5] 34
Vnily pro řízní lau Vnil na obr. 4.9 plní současně při přroční lau za vnil funi pojisného vnilu. Při působní věší záěž proi vnilu s posun šoupáo jšě dál sěr doprava a ovř spojní zi anály A a T. Vnil odpusí čás průou al zahová onsanní la na výsupu. K nzávisléu průou z spořbič s parallně vřazuj jdnosěrný vnil obr. 4.. Obr. 4.. Shéa rdučního vnilu a parallně vřazného jdnosěrného vnilu [5] Thnié parary: Jnoviá svělos D n 5 až Jnoviý průo Q n do 45 d 3.in - Maxiální vsupní la p E do 3,5 MPa Maxiální výsupní la p A do MPa Visozia apaliny ν =,8 až 38.s - 35
Vnily pro řízní lau Dvojsupňové (npřío řízné vnily obr 4. s opě používají pro rdui laů u věšíh průoů. Opě j zd použi přío řízný vnil ( na rulai priárního lau v výsupní věvi. V záladní praovní poloz j vnil ovřn, o znaná, ž praovní apalina ůž volně proéa z B do A pooí ovorů v pouzdř. Požadovaný výsupní la s nasaví pooí pružiny (3. Tla výsupu A působí rysou (5 anál (4 a přs rysu (6 na užlu (7 a aé na horní plohu šoupáa hlavního vnilu. Poud j vsupní la B nižší nž požadovaný výsupní la (A, šoupáo zůsává zaížné pouz pružinou a j dy v záladní poloz a vnil j ovřn. Dosáhn-li la na výsupu A požadovaného lau užla (7 s nadzvdn a uožní úni praovní apaliny. Na vznilou laovou difrni zarauj šoupáo í, ž s nadzdvihn a í s sníží průo z B do A. Do análu A proudí jn oli praovní apaliny, oli spořbič doáž odbra, zby apaliny odéá do nádrž. Poud spořbič nodbírá žádnou praovní apalinu, šoupáo j uzavřné. Při funi vnilu rval odéá čás apaliny přs rval řídíí vnil do nádrž. Obr. 4.. Tlaový rduční vnil, dvojsupňový [5] 36
Vnily pro řízní lau V sěru z A do B uožní jdnosěrný vnil volný průo obr 4.. Obr 4.. Shéa rdučního vnilu s jdnosěrný vnil [5] Thnié parary: Jnoviá svělos D n 8 až 3 Jnoviý průo Q n do 3 d 3.in - Maxiální nasavilný la 3,5 MPa Visozia apaliny ν =,8 až 38.s - Až na alé odhyly plaí pro rduční vnily obdobné hnié parary jao pro pojisné vnily. Zárovň plní funi pojisnýh vnilů. Rulační odhyla j věší u jdnosupňovýh vnilů, důvod j sjný, jao u pojisnýh vnilů jdnosupňovýh. Br s zd v úvahu laová zráa na pružině, jnž s zvěšuj s narůsajíí zdvih šoupáa. Dvojsupňové vnily laové zráy způsobné pružinou nají a značné, proo s u nih zandbávají. Od rdučníh vnilů jsou očávány dobré dynaié vlasnosi, hodnoy laovýh špič by ěly bý o ožná njnší. Při znšní průou na spořbiči j nuná oažiá ra uzavřní praovníh análů proi působní síly od pružiny. Při ěho náhlýh laovýh zěnáh vzniají pulza v obvodu, ré jsou čásčně způsobny dynaiýi silai a řní. V opačné případě, dy s naopa vyžaduj oažiý průo, usí šoupáo ryhl ovří průo. V aové případě opě vzniají iy. Tyo iy ají opě npříznivý vliv v uinové obvodu. Kriiý případ nasan hdy, poud v dlší časové inrvalu hydrooor npořbuj žádný průo. Řídíí šoupáo ůž bý zabloováno nčisoai, ré ulpí v zř uložní šoupáa. Nčisoy jsou sál donášny rval proéajíí nožsví, ré voří prosa. 37
4.3 Vnily připojovaí a odpojovaí Vnily pro řízní lau Vnily pro připojní a odpojní lau s opě vli podobají svou onsruí vnilů pro ozní lau, rozdíl j pouz v o, ž jsou vládány do hlavní věv a obvod připojí nbo odpojí při dosažní lau odpovídajííu nasavní vnilu. Přílady použií připojovaího vnilu obr. 4.3, odpojovaího vnilu 4.4. Připojovaí vnily ůž děli na jdnosupňové (přío řízné, dvojsupňové (npřío řízné. Dál j ůž do obvodu vřadi a využí jjih další fun jao j použií jao přdpínaí vnil, sldovaí vnil nbo oboový vnil. Obr. 4.3. Hydrauliý obvod s zařazný laový připojovaí vnil [] Obr. 4.4. Hydrauliý obvod s přidaný črpadl, pro zryhlný hod písni hydrauliého vál s odpojovaí vnil [] 38
Vnily pro řízní lau Přío řízný vnil pro připojní lau j na obr. 4.5. Vnil ssává z ělsa (, řídíího šoupáa (, pružiny (3 s nasavovaí zařízní (4 a jdnosěrného vnilu (5. Oproi vnilu pro ozní lau j řízní využia hrana šoupáa, rá á lpší rulační vlasnosi. Pružina drží šoupáo v záladní poloz, vnil j dy uzavřn. Tla obvodu j přiváděn z vsupu A vrání a rysou do šoupáa. Zd působí na člo račního písu, ré s opírá o záu. Dosoupí-li la na vsupu A nasavnou hodnou, pohybuj s šoupáo sěr proi síl pružiny a uožní spojní A-B. Tí s připojí dřív uzavřná čás obvodu bz polsu lau na sraně A. Použií alého račního písu v řídíí šoupáu (alá ěrná ploha j nuná s ohld na požadované rozsahy lau. U njnižšího laového rozsahu (ax. nasavilný la,5 MPa alý pís odpadá a la působí přío na plnou plohu řídíího šoupáa. U vyššíh laovýh rozsahů j nuná rační alý pís dl obr. 4.5. Pro rozsah do MPa usí bý vnil vybavn dvěa pružinai. Řízní vnilu ůž provádě saosaný xrní vsup X. Trysa v šoupáu j pa nahrazna záviovou záou. Poo prauj vnil v závislosi na řídíí lau, nzávisl na lau věv A. Podl použií vnilu např. jao posupového nbo odpojovaího j odvod řídíí apaliny provdný xrní výsup Y nbo přío do análu B. Jdnosěrný vnil (5 ůž apalina volně proéa z B do A. Shéa použiého prvu s inrní přívod a xrní odpad řídíí uiny j na obr. 4.6. Obr. 4.5. Přío řízný vnil pro připojní lau [5] 39
Vnily pro řízní lau Obr. 4.6. Sybol prvu s inrní přívod a xrní odpad řídíí uiny [5] Thnié parary: Jnoviá svělos D n 5 až Jnoviý průo Q n do 45 d 3.in - Maxiální vsupní la p E do 3,5 MPa Max. nasavilný přip. la do MPa Visozia apaliny ν =,8 až 38.s - 4
Vnily pro řízní lau Pro věší průočná nožsví s používají npřío řízné vnily obr. 4.7. Tla na vsupu A působí přío na hlavní šoupáo (. Současně řídíí anál (3 působí i na plohu řídíího šoupáa (4 a rysou (5 j propojn do prosoru pružiny v hlavní šoupáu. Přdpěí pružiny (6 odpovídá požadovanéu ovládaíu lau a udržuj šoupáo (4 v záladní poloz. Přsoupí-li la na vsupu nasavnou hodnou, posun s šoupáo (4 proi síl pružiny (6. Při použií v funi přdpínaího nbo posupového vnilu proéá apalina rysou (7 a anál (8 do druhé věv obvodu II (anál B. Kobinaí rys vznin laový rozdíl v prosoráh nad a pod šoupá (. Šoupáo s zvdn a ovř spojní A-B. Přio s la na vsupu A nění. Řídíí apalina s přivádí i odvádí inrně. Při použií v funi přdpínaího vnilu j řídíí průo svdn do análu B. Při funi posupového vnilu usí bý odvdn saosaně anál Y. V případě použií jao obsého vnilu j přívod řídíí apaliny provdný xrně vsup X a odpad xrní výsup Y. Obr. 4.7. Vnil pro připojní lau s použií jao posupový [5] 4
Vnily pro řízní lau Obr. 4.8. Sybol pro vnil pro připojní lau [5] Thnié parary: Jnoviá svělos D n až 3 Jnoviý průo Q n do 45 d 3.in - Maxiální provozní la do 3,5 MPa Max. nasavilný přip. la do MPa Visozia apaliny ν =,8 až 38.s - 4
Řšní probléu iání 5 Řšní probléu iání [,7] Mhanié iání j vli složiou vědní disiplínou a lz ho považova za saosaný vědní obor. Kiání u hydrauliýh vnilů ůž zjdnodušně přiblíži jao iání haniého osiláoru, rý s sládá z pružiny a honého bodu. Honý bod, jnž j spojn s pružinou pa vyonává iání nboli osilai. Doba jdnoho iu s označuj jao prioda iu. Poč iů za časovou jdnou (obvyl jdnu sundu s nazývá frvn. Oažiá výhyla j označní pro oažiou polohu honého bodu vzhld rovnovážné poloz v dané čas. Njvěší ožná výhyla s nazývá apliuda nboli výi. Kiání lz popsa difrniálníi rovnii, nbo sousavai difrniálníh rovni. Podl počů supňů volnosi rozznává iání s jdní, dvěa, ři, či ví supni volnosi. Poč supňů volnosi s vša usí rovna poču rovni, ré pohyb popisují. Kiání lz dál rozdělova na: Linární Nlinární Jdiný rozdíl j, ž linární iání lz popsa difrniálníi rovnii, nlinární nioli. Rozdělní dl inaiého hldisa: Priodié Npriodié Priodié iání s vyznačuj opaujííi s iy v určié časové inrvalu a vždy s sysé po nějaé době vráí do původního savu. Npriodié iání nvyazuj priodiu iů. Působní vnější síly na iajíí sysé s označuj jao buzní. Dl ypu buzní ůž rozlišova buzní vyvolané silou: Konsanního průběhu Exponniálního průběhu Priodiého průběhu Ja j již z názvů pro jdnolivé průběhy zřjé, síla á vždy var fun, rý daný průběh přdpisuj. Vhodná pohybová rovni pro řšní probléu iání, j zd uvdna s nulovou pravou sranou, zn. npůsobí zd žádná budíí síla []: y by y ( Kd: [] Honos honého budu [/s ] Zryhlní honého bodu b [Ns/] Tluní honého bodu [/s] Ryhlos honého bodu 43
[N/] y [] Tuhos pružiny Výhyla Řšní probléu iání 5. Odvozní pohybové rovni Odvozní správného varu pohybové rovni bylo odvozno dl shéau, rý přdsavuj zjdnodušní řšného probléu iání hydrauliýh vnilů. Odvozní: y ( b b y (3 (4 Dosazní do II. Nwonova záona: y i yby ( y y y( (5 y by y y ( Výhyla v saié rovnováz: y (6 b ( y y y (7 Obr. 5.. Shéa iajíí sousavy Tno var pohybové rovni j oožný s rovnií, jnž j uvdná v lirauř. Jdiný rozdíl j zd vša o, ž pravá srana nní nulová, zn. vysyuj s zd budíí síla (. Budíí síla ( j v naš případě u hydrauliého vnilu vyvolaná la hydraulié apaliny. Kd: [/s ] y [] y([] Tíhové zryhlní Výhyla v saié rovnováz Výhyla j funí času 44
Řšní probléu iání 5. Kiání vyvolané budíí silou xponniálního průběhu Při oo druhu iání již rovni ná pravou sranu nulovou, al j zd budíí síla, jjíž fun á var xponniály. V naš případě j dy pravá srana rovni v varu: ( (8 Kd: [N] [-] [-] [s] Ovíraí síla vnilu Eulrova onsana Konsana růsu Čas Konsana v éo úloz přdsavuj sros násupu budíí síly, čí á onsana vyšší hodnou, í j růs prudší. Názorně o uazují rafy pro dvě různé hodnoy onsany. Graf fun s usálí na hodnoě vliosi ovíraí síly, pro oba rafy plaí =3N. Obr. 5.. Graf budíí síly pro alou hodnou Obr. 5.3. Graf budíí síly pro vyšší hodnou 45
46 Řšní probléu iání Clá pohybová rovni popisujíí iání vnilu s pravou sranou j dy v oo varu: y y b y (9 Tao rovni přdsavuj z aaiého hldisa difrniální rovnii druhého řádu. Jjí řšní j souč hoonního a pariulárního řšní. Hoonní řšní rovni: b ( Disriinan: b a b D 4 4 ( Kořny hararisié rovni: b b a D b 4, Disriinan usí uvažova záporný, poud byho ho nuvažovali záporný, pohyb by něl harar iání. b i b b b a D b 4 4, 4 b i b b i b b i b ( Poo dosává hoonní řšní rovni v varu: h C C y (3 Pariulární řšní rovni: ( ( ( ( ( : ( / ( ( ( ( ( ( ( (
47 Řšní probléu iání ( ( ( ( ( ( ( ( (4 Výpoč, ( dosazno do první rovni v sousavě : ( ( ( ( ( ( (5 Inra fun : ( d d ( d d ( ( A du d u u du d
48 Řšní probléu iání ( A du d u u du d A ( (6 Inrační onsana: A A A (7 Inra fun : ( d d ( d ( ( B du d u u du d ( B du d u u du d B ( (8 Inrační onsana B B B (9 Pariulární řšní rovni v varu: p y ( ( (
49 Řšní probléu iání Úprava pariulárního řšní: p B A y p B A y p B A y p B A y ( Clové řšní rovni j dy v varu: p h B A C C y y y B C A C y E D y ( Náhrada inračníh onsan: D A C (3 C B =E (4
5 Řšní probléu iání Výpoč onsan D a E j provdno za ěho podín:, y y, v (5 E D y v (6 Řšní pooí sousavy dvou rovni o dvou nznáýh: E D E D : / E D E D E D E D Pro přhldnos zavádí yo subsiu: a b d
5 Řšní probléu iání d b a E D d b a E D d b a d b a E E d b d b a E d b d b a E / d b d b a E (7 Výpoč D: d b a E D d b a E D (8 Clové řšní onsan s dosaznýi subsiui: / d b d b a E / (9 d b a E D / (3
5.. Iplna výpoču do prorau Malab Řšní probléu iání Výsld difrniální rovni byl naproraován v sofwaru Malbab. Tno prora uožňuj zadáva všré vsupní hodnoy pořbné pro výpoč a vyrslova raf fun, rý přdsavuj výhylu iání zavíraího prvu v závislosi na čas. Naproraovaný alorius: %Vsupní hodnoy% b=.5; =.; =5; =; =; %Hoonní řšní% labda=(-b/(*+i*((/-(b/(*^^(/; labda=(-b/(*-i*((/-(b/(*^^(/; %Subsiu% a=(/(*(labda-labda; b=((labda-labda/(labda*labda; d=((-/(+labda+/(+labda; %Výpoč inračníh onsan% E=(-(a*((b+d+(/-labda*(b-*d/(+(labda/(-labda; D=-E-(a*(b+d; =linspa(,,; %Výsldná fun% y=d*xp(labda*+e*xp(labda*+((/(*(labda-labda*(((labda- labda/(labda*labda+(xp(**((/(+labda+/(+labda; %Vyrslní fun% plo(,y 5
5.. Výpoč vzorovýh příladů Řšní probléu iání Výpoč proběhl pro zjdnodušný odl vnilu, jnž j uvdn na obr. 5.4. Pro ovíraí lay bar, bary, 3bary. Tuhos pružiny á vliv na vlios ovřní zavíraího prvu, proo by ěla bý uhos pružiny volna v závislosi na lau odpovídajííu ovíraí síl. Vlá uhos pružiny ndovolí ovíraíu prvu a vlé vyhýlní a udíž nní a vlý průočný průřz. Poud pořbuj zvěši průočný průřz pro odpovídajíí hodnou ovíraího lau, zvolí pružinu s nižší uhosní hararisiou. Tío faor význaně ovlivňuj hararisiu daného vnilu. Pro yo přílady byla zvolna dovolná výhyla ovíraího prvu. Tao hodnoa výhyly zajisí dosačné ovřní. Násldně aé zabraní savu, dy by ohl zavíraí prv narazi do ěla vnilu. Vnil na obr. 5.4. dovoluj výhylu zavíraího prvu až 4. J dy jasné, ž ělo ohoo vnilu j ožno použí pro všhny ři ovíraí lay. Pouhou výěnou pružiny s odlišnou hararisiou ůž dy bý vnil použi pro jiný ovíraí la. Přpoč ovíraího laů na jdnou Pasal: p = bar = Pa p = bar = Pa p 3 = 5bar = 5 Pa Výpoč ovíraí síly: 3 6,5 3, N p S 3 4 3 6,5 6, N p S 6 4 3 6,5 6, N 3 p3 S 6 4 Výpoč uhosi pružiny v závislosi na dovolné výhyl: (3 (3 (33 y y 3,3 65 N (34 y, 6,6 33 N (35 y, 3 6,6 3 83 N (36 y, 53 Obr. 5.4. Shéa vnilu
Kd: p, p, p 3 [Pa] S[ ] Ovíraí lay vnilu Ploha do ré působí ovíraí la Řšní probléu iání Dál do výpoču vsupuj onsana luní b. Tao onsana nůž bý v výpoču brána jao nulová. Poud by ěla nulovou hodnou, iání by nusalo a dál byho nohli uvažova usálnou hodnou výhyly. V výpočh byla pro všhny ři ovíraí lay zvolna jao onsanní něnná hodnoa, b=,5 Ns/. Poé s pro jdnolivé přílady hldala iniální hodnoa luní, dy ndojd roziání lé sousavy. Tluní s u vnilu v praxi provádí pooí luííh písů. Výpoč pouz hldal onu iniální hodnou luní, ralizaí luíí sousavy vša nioli. Cíl bylo zjisi hodnoy onsan a b a násldně pouáza na ožné řšní ohoo probléu pooí výpočového prorau. Díy naproraovanéu aloriu lz zada jaéoli vsupní hodnoy a í vyřši libovolný vnil. Hodnoy vliosí onsany a honosi, byly u všh zušbníh výpočů volny jao sálé něnné hodnoy. Poud by s yo hodnoy ěnily, výsld by něl vypovídajíí hodnou. Vličiny ěly yo hodnoy =5, =,. Honos přdsavuj hou zavíraího prvu a pružiny, a byla uvažovaná pro všhny případy jao shodná. 5..3 Grafy výhyly pro ovíraí la bar Všhny rafy byly vyvořny pooí aloriu z apioly 5.. pro yo vsupní hodnoy: =65N - =3,3N Obr. 5.5. Graf výhyly pro p=bar 54
Řšní probléu iání Graf pro iniální hodnou luní b=4,5n/s, dy ndojd roziání lé sousavy: Obr. 5.6. Graf výhyly pro p=bar s vhodný luní 5..4 Grafy výhyly pro ovíraí la bary Všhny rafy byly vyvořny pooí aloriu z apioly 5.. pro yo vsupní hodnoy: =33N - =6,6N Obr. 5.7. Gráf výhyly pro p=bary 55
Řšní probléu iání Graf pro iniální hodnou luní b=4,5n/s, dy ndojd roziání lé sousavy: Obr. 5.8. Graf výhyly pro p= bary s vhodný luní 5..5 Grafy výhyly pro ovíraí la 5 barů Všhny rafy byly vyvořny pooí aloriu z apioly 5.. pro yo vsupní hodnoy: =83N - =6,6N Obr. 5.9. Gráf výhyly pro p=5 barů 56
Řšní probléu iání Graf pro iniální hodnou luní b=4,5n/s, dy ndojd roziání lé sousavy: Obr. 5.. Graf výhyly pro p=5 barů s vhodný luní 5.3 Záěna onsan, Záěna onsany růsu s v rafu výhyly projví naproso sjně, jao s projvila v rafu saoné budíí síly. Znšní onsany dojd éně sréu nárůsu výhyly. Pro porovnání uvádí rafy s odlišnýi onsanai. Obr. 5.. Porovnání rafů s odlišnýi onsanai 57
Řšní probléu iání Záěna onsany s projví na lové časové inrvalu, za rý s lé iání usálí na výhyl, rovnajíí s výhyl v saié rovnováz. Plaí zd srvačnos, ož j vlasnos ěls srváva v původní pohybové savu. Těžší ělsa ají dy věší srvačnos, udíž srvávají v pohybu dél, nž ělsa lhčí. Pro řšný případ vnilu o znaná, ž při použií lhčího zavíraího člnu, dojd značně ryhljšíu časovéu úluu lého výiu. Jao zavíraí prv lz napřílad použí duou olovou uliču, (vnější průěr, vniřní 5 při éo úpravě by lová honos iajíí sousavy lsla z původníh, na,85. Tao úprava al přdsavuj vli složiou výrobu uličy. Dál j ožné použií uličy vyrobné z plasu, honos iajíí sousavy by s dosala na hodnou,7. Použií plasu vša ns probléy s opořbní zavíraího prvu a násldně jho ožnou něsnos. Grafy vyobrazujíí časový rozdíl zi časový úlu s olovou a plasovou uličou, jsou pro lpší přdsavu vyobrazny na rafh. Při honosi =, s iy usálí na časové hodnoě,8s, při nižší honosi iajíí sousavy =,7 s iy usálí na hodnoě,55s. Obr. 5.. Graf pro sousavu s olovou uličou 58
Řšní probléu iání Obr. 5.3. Graf pro sousavu s plasovou uličou 59
Řšní probléu iání 5.4 Kiání vyvolané budíí silou haroniého průběhu Při oo budíí sinálu á pravá srana rovni var haronié budíí síly. Taový případ ůž nasa, poud průo hydraulié uiny od hydronráoru á právě aovouo hararisiu. V naš případě j dy pravá srana rovni v varu: ( os (37 Kd: ω[s - ] Kruhová frvn Konsana ω á v éo úloz vliv na frvni iů budíí síly. Čí á onsana věší hodnou, í ros i frvn iání. Názorně o uazují rafy pro dvě různé hodnoy onsany ω. Graf fun á apliudu ovíraí síly, pro oba rafy plaí =3N. Obr. 5.4. Graf budíí síly pro vyšší hodnou ω Obr. 5.5. Graf budíí síly pro alou hodnou ω 6
6 Řšní probléu iání Výpoč pohybové rovni pro no přílad á zla sjné hoonní řšní, jao bylo u příladu s budíí silou xponniálního průběhu. Výpoč dy probíhá od pariulárního řšní, fun a á řšní aéž v sjné varu, jnž byl uvdn v přdhozí příladu, udíž sačí do ěho rovni pouz dosadi nový var budíí síly a inrova: os ( os ( ( (38 d os ( Výpoč saoného inrálu: d d v v u u sin os os ( os sin v v u u d sin os sin os os os sin os d d os sin d d os sin os os
6 Řšní probléu iání d d sin os os os d sin os os sin os os d sin os os d sin os os d A d os sin os (39 Dosazní řšní inrálu do fun a jjí řšní (inrační onsana A obsahuj všré onsany vznilé přdhozí inrování: A os sin ( (4 Tvar fun á opě shodný var s přdhozí přílad, inra by probíhala naproso sjně jao u fun, j dy v varu (inrační onsana B obsahuj všré onsany vznilé přdhozí inrování: B os sin ( (4 Pariulární řšní j v varu: p y ( (
63 Řšní probléu iání Úprava pariulárního řšní: p A y os sin B os sin y p B A os sin os sin (4 Clové řšní rovni j dy v oo varu: B A C C y y y p h os sin os sin B C A C y os sin os sin E D y os sin os sin (43
64 Řšní probléu iání Náhrada inračníh onsan: D A C (44 C B =E (45 Výpoč onsan D a E j provdno za ěho podín:, y y, v (46 E D y v sin os os sin sin os os sin (47 Řšní pooí sousavy dvou rovni o dvou nznáýh: E D y / D E E D y D E E E y E y / y E (48
Řšní probléu iání Výpoč D: D E E D (49 5.4. Iplna výpoču do prorau Malab Výsld difrniální rovni s pravou sranou v varu haronié budíí síly byl naproraován v sofwaru Malab. Tno prora uožňuj zadáva všré vsupní hodnoy pořbné pro výpoč a vyrslova raf fun, rý přdsavuj výhylu zavíraího prvu v závislosi na čas. Sybol ω v prorau nahrazuj sybol O (ao sybolia j nuná, proož prora no sybol nzná. %Vsupní hodnoy% b=; =.; O=5; =65; =3.3; %Hoonní řšní% labda=(-b/(*+i*((/-(b/(*^^(/; labda=(-b/(*-i*((/-(b/(*^^(/; %Počáční podína% y=/; %Výpoč inračníh onsan% E=((y*(-labda+((*labda/(*(labda- labda*((labda/((labda^+o^- (labda/(((labda^+o^/(labda-labda D=((-E*labda/(labda; %Subsiu% =linspa(,, a=(o*sin(o* =os(o* %Výsldná fun% y=d*xp(labda*+e*xp(labda*+((/(*(labda-labda*((-(a- (labda*/(((labda^+(o^+(a-(labda*/(((labda^+(o^; %Vyrslní fun% plo(,y 65
5.4. Graf výhyly pro ovíraí la bar Řšní probléu iání Graf výhyly byl vyvořn pooí aloriu z apioly 5.4.. Na rafu jsou vidilné dvě oblasi, a o přhodová a usálná oblas. Přhodový děj j způsobn hoonní řšní, po úluu ohoo řšní s již projvuj pouz vynuné iání způsobné budíí silou. Too iání působí a dlouho, doud působí budíí síla. Obr. 5.6. Graf výhyly pro p=bar 66
6 Závěr Závěr Cíl prá bylo uděla ulný přhld používanýh onsručníh prvů v hydrauliýh obvodh. Tyo prvy byly rozříděny do ří hlavníh supin, d aždá supina plní v obvodu odlišnou oprai. Tyo opra slouží pro hrazní průou, řízní průou a řízní lau. Prá aé popisuj jjih funční prinipy a použií jdnolivýh vnilů. Důraz byl aé ladn na jjih ožné poruhové savy či probléy, ré ohou doprováz jjih použií. Druhá čás prá s zabývá právě jdní z ěho probléů a o iání uzavíraího prvu. Too iání j způsobno použií pružiny, jao člnu, rý drží uzavíraí prv v záladní poloz. Tao lá sousava pa přdsavuj zdroj iání, jnž s naivně projvuj na funi daného vnilu. Cíl prá bylo vyřšní éo problaiy pooí pohybové rovni, rá no pohyb popisuj. Násldný řšní éo rovni byla fun, přdsavujíí výhylu zavíraího prvu v závislosi na čas. Rovni byla řšna pro dva různé vary funí pravýh sran. Tyo vary přdsavují průběh laů v hydraulié obvodu. Násldně proběhl výpoč vzorovýh příladů. Jao přdloha pro přílady bylo použio ělo vnilu, rý používá fira Hyda. Cíl výpoču bylo zjisi opiální hodnoy uhosi pružiny a luní pro správnou funi ohoo vnilu. Alorius řšní byl naproraován pooí sofwaru Malab, pooí oho prorau byly aéž vyrslny rafy přdsavujíí onu výhylu uzavíraího prvu. Grafy dávají ulnou inforai o pohybu uzavíraího prvu, ož j nzbyně nuné pro návrh hydrauliého vnilu. Při zandbání éo problaiy by vnil nohl plni správně svoji funi a ohlo by dojí olizníu savu, dy uzavíraí prv narazí do ěla vnilu. Baalářsá prá s snažila o siulai, rá pouáž na danou problaiu a opializai vličin, jnž s podílí na správné funi vnilu. 67
7 Použié inforační zdroj Použié inforační zdroj [] EXNER, H. Zálady hydrauliýh syséů a záladní hydraulié oponny. 3. vyd. G.L. Rxroh GbH, 5 [] JULIŠ, Karl. Mhania II díl dynaia. Praha: SNTL, 987. [3] PEŇÁZ, Válav a Dušan BENŽA. Tuinové hanisy. Brno: VUT Brno, 99. ISBN 8-4-8-X. [4] PIVOŇKA, Josf. Tuinové hanisy. Praha: SNTL, 987. [5] SCHMITT, Arno. Příruča hydrauliy. G.L. Rxroh GbH, 99. [6] hp://www.sall.z [onlin]. [i. 3-5-4]. Dosupné z: hp://www.sall.z/upload/srany/usrs/sall/il/produy/hydraulia/8_vsavn.pdf [7] hp://s.wiipdia.or. [onlin]. [i. 3-5-4]. Dosupné z: hp://s.wiipdia.or/wii/ki%c3%an%c3%ad 68
8 Szna použiýh zra a sybolů D n [] Jnoviá svělos b [Ns/] Tluní honého bodu [-] Konsana růsu [-] Eulrova onsana [N] Ovíraí síla vnilu [/s ] Tíhové zryhlní [N/] Tuhos pružiny [] Honos honého budu p, p, p 3 [Pa] Ovíraí lay vnilu p A [MPa] Maxiální výsupní la p E [MPa] Maxiální vsupní la p in [MPa] Miniální la p n [MPa] Jnoviý la p o [MPa] Ovíraí la Q n [d 3.in - ] Jnoviý průo S [ ] Ploha, do ré působí ovíraí la [s] Čas y [] Výhyla y( [] Výhyla j funí času y [] Výhyla v saié rovnováz [/s ] Zryhlní honého bodu [/s] Ryhlos honého bodu ν [.s - ] Visozia apaliny ω [s - ] Kruhová frvn 69