Podstawy teoretyczne i metody obliczania napędów hydrostatycznych i pneumatycznych.


autor: Ryszard Dindorf
wydawca: Politechnika Świętokrzyska, Kielce 2009
rok wydania: 2009
stron: 249
oprawa: miękka
format: B5
ISBN:[zasłonięte]978-8390-697-8


Podręcznik przedstawia w sposób zwięzły, usystematyzowany oraz przystępny zakres zagadnień związanych z podstawami teoretycznymi i metodami obliczania napędów płynowych hydrostatycznych i pneumatycznych. Przedstawione zagadnienia uwzględniają aktualny stan wiedzy i obowiązujące normy międzynarodowe ISO. Przytoczono podstawowe równania energii i analogie energetyczne oraz opisano zjawiska fizyczne związane z dyssypacją, akumulacją i transformacją energii w systemach płynowych. Uwzględniono właściwości płynu, charakterystyki przepływowe w elementach oporowych, siły hydrodynamiczne w zaworach, straty ciśnienia w przewodach, zjawisko tarcia w siłownikach oraz procesy termodynamiczne zachodzące w układach płynowych. Na podstawie przedstawionej wiedzy teoretycznej zamieszczono przykłady obliczania podstawowych układów płynowych (hydrostatycznych i pneumatycznych) oraz doboru wybranych elementów płynowych (hydraulicznych i pneumatycznych): siłowników, zaworów, akumulatorów, zbiorników ciśnieniowych, przewodów instalacji.

SPIS TREŚCI:

Zestawienie podstawowych wielkości fizycznych 7

Przedmowa 9

1. PODSTAWOWE POJĘCIA 11
1.1. Warunki eksploatacji i pomiarów 11
1.2. Parametry i jednostki 13
1.2.1. Definicja i jednostki ciśnienia 13
1.2.2. Definicje i jednostki strumienia przepływu 14
1.3. Wybrana terminologia 15

2. WPROWADZENIE DO NAPĘDÓW PŁYNOWYCH 21
2.1. Technika napędów płynowych 21
2.2. Mechatronika w napędach płynowych 23
2.3. Rozwój napędów płynowych 25
2.4. Komputerowe projektowanie napędów płynowych 28
2.4.1. Biblioteki bloków dynamicznych 32
2.4.2. Biblioteki bloków hydraulicznych w środowisku Matlab/Simulink 33

3. PODSTAWY TEORETYCZNE NAPĘDÓW HYDROSTATYCZNYCH 41
3.1. Charakterystyka napędów hydrostatycznych 41
3.2. Ciecz robocza jako nośnik energii 43
3.2.1. Lepkość cieczy roboczej 44
3.2.2. Gęstość cieczy roboczej 48
3.2.3. Ściśliwość cieczy roboczej 49
3.2.4. Właściwości cieplne cieczy roboczej 51
3.3. Zasada zachowania energii 52
3.3.1. Równanie zachowania energii 52
3.3.2. Analogie energetyczne 55
3.3.3. Akumulacja energii potencjalnej 59
3.3.4. Akumulacja energii kinetycznej 60
3.3.5. Uderzenie hydrauliczne 61
3.3.6. Prawo "równowagi" w napędach hydrostatycznych 63
3.3.7. Transformacja energii 64
3.4. Zasada zachowania masy 66
3.4.1. Równanie ciągłości przepływu 66
3.4.2. Przepływ związany ze ściśliwością cieczy 70
3.5. Straty energii 73
3.5.1. Dyssypacja energii, sprawność termiczna 73
3.5.2. Straty ciśnienia 77
3.5.3. Przepływ przez otwory hydrauliczne 83
3.5.4. Charakterystyki statyczne oporów czynnych 87
3.6. Zasada zachowania pędu 92
3.6.1. Siła hydrodynamiczna 92
3.6.2. Siła hydrodynamiczna w suwaku sterującym 94
3.7. Bilans energii 97
3.7.1. Straty mocy napędu hydrostatycznego 97
3.7.2. Bilans cieplny napędu hydrostatycznego 102

4. PODSTAWY TEORETYCZNE NAPĘDÓW PNEUMATYCZNYCH 107
4.1. Charakterystyka napędów pneumatycznych 107
4.2. Podstawy fizyczne sprężonego powietrza 109
4.2.1. Właściwości sprężonego powietrza 109
4.2.2. Procesy termodynamiczne sprężonego powietrza 115
4.2.3. Bilans energii dla siłownika pneumatycznego 122
4.2.4. Sprężystość powietrzna (sprężyna pneumatyczna) 126
4.2.5. Siłownik ze sprężyną pneumatyczną 128
4.2.6. Prędkość dźwięku w powietrzu 129
4.3. Zasada zachowania masy 130
4.3.1. Bilans przepływu masowego 130
4.3.2. Napełnianie i opróżnianie zbiornika 133
4.3.3. Równanie ciągłości przepływu czynnika ściśliwego 134
4.4. Straty energii w instalacji pneumatycznej 135
4.4.1. Przepływ lepki powietrza 135
4.4.2. Przepływ ściśliwy powietrza 138
4.4.3. Straty ciśnienia w instalacji pneumatycznej 140
4.5. Przepływ sprężonego powietrza 144
4.5.1. Wypływ swobodny sprężonego powietrza 144
4.5.2. Przepływ sprężonego powietrza przez krótki otwór 151
4.5.3. Przepływ sprężonego powietrza przez zawory 155

5. METODY OBLICZANIA NAPĘDÓW HYDROSTATYCZNYCH 165
5.1. Sterowanie objętościowe 165
5.1.1. Prasa hydrauliczna 165
5.1.2. Podnośnik hydrauliczny 166
5.1.3. Przekładnia hydrostatyczna o ruchu liniowym 167
5.1.4. Przekładnia hydrostatyczna o ruchu obrotowym 169
5.1.5. Równoległe połączenie silników hydraulicznych 172
5.1.6. Szeregowe połączenie silników hydraulicznych 173
5.1.7. Transformator hydrauliczny 174
5.2. Sterowanie dławieniowe 176
5.2.1. Układ z dławieniem na dopływie silnika 176
5.2.2. Układ z dławieniem na dopływie siłownika 178
5.2.3. Układ z dławieniem na odpływie silnika 180
5.2.4. Układ z dławieniem na odgałęzieniu silnika 181
5.2.5. Układ z dławieniem na odgałęzieniu siłownika 183
5.2.6. Sterowanie z dławieniem czynnym 185
5.2.7. Szeregowe połączenie oporów hydraulicznych 188
5.2.8. Równoległe połączenie oporów hydraulicznych 190
5.2.9. Opory hydrauliczne w półmostku hydraulicznym 191
5.3. Obliczanie siłowników hydraulicznych 192
5.3.1. Sztywność komory siłownika hydraulicznego 192
5.3.2. Częstotliwość drgań własnych siłownika serwonapędu 193
5.3.3. Amortyzacja ruchu tłoka siłownika hydraulicznego 195
5.3.4. Siła tarcia w siłownikach hydraulicznych 198
5.4. Dobór akumulatora hydraulicznego 202
5.4.1. Dobór parametrów akumulatora gazowego 202
5.4.2. Optymalny dobór akumulatora gazowego 206

6. METODY OBLICZANIA NAPĘDÓW PNEUMATYCZNYCH 211
6.1. Dobór siłownika pneumatycznego 211
6.1.1. Ruch tłoka siłownika 211
6.1.2. Równania ruchu tłoka siłownika 215
6.1.3. Sprawdzenie tłoczyska na wyboczenie 222
6.1.4. Obliczanie zużycia powietrza w siłownikach 225
6.1.5. Amortyzacja ruchu tłoka siłownika pneumatycznego 228
6.2. Dobór średnicy instalacji pneumatycznej 230
6.3. Dobór zbiornika sprężonego powietrza 233
6.4. Dobór zaworów pneumatycznych 237

Literatura 245
Streszczenia 249