Generalitati asupra sistemelor de actionare hidraulice si pneumatice

Generalitati asupra sistemelor de actionare hidraulice si pneumatice

Actionarile hidraulica si pneumatica reprezinta ansamblul de operatii prin care o instalatie executa un lucru mecanic, pentru invingerea unar forte sau cupluri rezistente active si/sau pasive, prin conversie mecano-hidro-mecanica, respectiv mecano-pneumo-mecanica, in miscare dupa traiectorii de translatie sau de rotatie, cu anumite caracteristici cinematice stationare si dinamice, conform unui program dat.

Dezvoltarea actuala a constructiilor de masini este marcata tot mai pregnant de prezenta actionarilor hidraulice si pneumatice, care intervin la mijloace de transmitere a energiei de la sursa la organul de lucru, cu avantajul de a realiza usor, pe langa nivelul valoric ridicat si deplin controlabil al energiei, si posibilitatea realizariii unei variatii continue, precise si in limite largi a fortelor, cuplurilior, vitezei si pozitiei.

In principiu, un sistem de actionare hidraulic presupune o generare de energie hidraulica si apoi o transformare a acesteia in energie mecanica, deci o transformare de tipul: M H M, cu avantajul posibilitatii efectuarii unui control usor si precis a energiei hidraulice intermediare. O instalatie de actionare hidraulica contine o pompa hidrostatica, P_h , aparatura de distributie, reglare si control, ADRC si un motor hidraulic, M_h , pentru miscarea de translatie sau de rotatie.

O prima divizare a sistemelor de actionare se face analizand componentele energiei specifice a fluidului de lucru. Daca acesta este lichid si are energia specifica preponderent sub forma energiei de presiune, sistemul de actionare este HIDROSTATIC. Daca fluidul este gaz, energia sa fiind de asemeni preopnderent potentiala, sistemul de actionare este PNEUMATIC (PNEUMOSTATIC). In cazul in care energia fluidului este preponderent de natura cinetica, sistemul de actionare este HIDRODINAMIC.

Cronologic, primul si cel mai simplu sistem de actionare hidrostatic, a fost presa hidraulica a lui Blaise Pascal (1623- l 662), dupa care asemenea masini incep sa fie perfectionate in epoca de glorie a masinilor cu aburi. Cu dezvoltarea tehnicii si industrializarii, in secolul nostru, incep sa creasca treptat pretentiile in ceea ce priveste puterea transmisa, greutatea redusa, precizia de executie, rapiditatea raspunsului. Aparitia si dezvoltarea automatizarilor, a constituit un nou impuls a carui consecinta este o dezvoltare uriasa a actionarilor hidraulice si pneuniatice, care se manifesta in zilele noastre.

Desi folsirea energiei hidraulice in actionari presupune generarea ei, cu consecinte inerente (necesitatea unei alte surse de energie, electrica sau terniica), exista numeroase avantaje de ordin tehnic si economic care determina extinderea sistemelor de actionare hidraulice. Se mentioneaza:

Capacitatea de a furniza forte specifice si momente deosebit de mari, in mod curent 30.. .40 MPa (300.. .400 daN/cm²) si exceptional 100MPa (1000 daN/cm²) (in timp ce forta specifica a unui electromagnet de c.c. ajunge la aproximativ 2,2 MPa);

Inertia redusa: la motorul hidrostatic rotativ de exemplu, raportul dintre momentul transmis si momentul de inertie, Mt/M_i este aproximativ 100, in timp ce la motorul electric, acelasi raport este de ordinul 4.6. Aceste insusiri sunt consecinta gabaritelor reduse ale motoarelor hidrostatice, rezultate la randul lor din valoarea mare a presiunii de lucru.

Presiunea este parametrul principal, al carui nivel are tendinta de crestere continua. Numeroase masini echipate azi cu sisteme de actionare hidraulice folosesc presiuni de 745 MPa (70450 daN/cm²); in urmatorii 5-10 ani se prevede o crestere a presiunii de lucru la 50.75 MPa (500. .. 750 daN/cm²). In mod exceptional, exista si astazi masini in care presiunea de lucru atinge 100 MPa si uneori chiar depaseste 300 MPa. Cresterea presiunii de lucru are repercursiuni si asupra performantelor dinamice ale sistemelor de actionare: datorita greutatilor mici, sistemele hidrostatice au inertii reduse si ca atare sunt mai rapide, introduc timpi de intarziere mai mici intre momentul comenzii si momentul executiei.

Alte avantaje ale sistemelor hidraulice sunt:

Elementele componente ale sistemelor de actionare hidrostatice sunt mai usoare si uneori mai ieftine, la performante egale, comparativ cu elementele componente ale altor tipuri de sisteme de actionare;

Usurinta realizarii unor rapoarte foarte mari de amplificare ale vitezelor, fortelor, deplasarilor;

Usurinta schimbarii sensului de deplasare, fara eforturi si solicitari dinamice mari;

Functionarea fara socuri si vibratii, cu efecte favorabile asupra cinematicii si uzurii instalatiei;

Uzura redusa, datorita ungerii permanente, prin insasi lichidul de lucru;

Comanda usoara a mecanismelor actionate, posibilitatea reglarii continue si usoare a vitezei in timpul functionarii dupa un ciclu prestabilit si usurinta modificarii ciclurilor de lucru in cazul sistemelor hidraulice automate;

Posibilitatea larga de tipizare a elementelor componente.