Liceul Tehnologic “ Elena Caragiani”

CALIFICAREA: Tehnician mecatronist

TEMA: Supape folosite in instalatiile hidraulice

INDRUMATOR: ABSOLVENT: ing. Boiangiu Eugenia Zaharia Ovidiu

clasa a-XII-a A

________________________________________

2013

PROIECT DE CERTIFICAREA COMPETENTELOR PROFESIONALE

NIVELUL 3

Cuprins

Argument

Capitolul I. Notiuni introductive despre hidraulica Definitie Domenii de utilizare Schema de functionare a actionarii hidraulice Avantaje si Dezavantaje ale actionarilor hidraulice

Capitolul II. Lichide hidraulice

Capitolul III. Supape hidraulice Supape de siguranta Clasificare. Tipuri constructive

Capitolul IV. Aplicatii Descrierea functionarii unor instalatii hidraulice

Capitolul V. Norme generale de protectiea muncii si P.S.I

Concluzii

Bibliografie

ARGUMENT

Mecatronica s-a impus mai întâi în viaţa reală în industrie, după care a fost

„identificată", definită şi introdusă pentru a putea fi studiată şi tratată corespunzător.

Elementele electrice şi electronice au început să fie incluse în sistemele mecanice încă

din anii '40.

Utilajele din această perioadă ar putea fi numite prima generaţie a mecatronicii.

Se consideră că primul utilaj complet din punct de vedere al conceptului mecatronic a

fost maşina unealtă comandată numeric (CNC) pentru producţia elicelor de elicopter,

construită la Massachusetts Institute of Technology din SUA, în 1952. Dezvoltarea

informaticii la începutul anilor "70 a fost marcată de apariţia microprocesorului,

caracterizat printr-o înaltă fiabilitate şi o flexibilitate deosebită, oferind în acelaşi timp

gabarit şi preţ scăzut; toate acestea au permis înlocuirea elementelor electronice

analogice şi de decizie clasice, sistemele electronice devenind astfel mai complexe dar

în acelaşi timp mai uşor de utilizat.

Această etapă poate fi numită a doua generaţie a mecatronicii. Mecatronica a

început să se dezvolte în mod dinamic în anii "80, perioadă în care era deja proaspăt

definită, iar conceptul suferea permanent perfecţionări.

A fost o perioada de dezvoltare în direcţia obţinerii elementelor integrate, menite să

asigure pe deplin controlul utilajelor, maşinilor şi sistemelor complexe. Acesta a fost

începutul celei de-a treia generaţii a mecatronicii, al cărui obiect de interes sunt

sistemele multifuncţionale şi cu o construcţie complexă.

Utilajele mecatronice sunt ansambluri care integrează elemente componente

simple sau complexe ce îndeplinesc diferite funcţii, acţionând în baza unor reguli

impuse. Principala lor sarcină este funcţionarea mecanică, deci producerea de lucru

mecanic util, iar în esenţa lor este posibilitatea de a reacţiona inteligent, printr-un sistem

de senzori, la stimulii exteriori care acţionează asupra utilajului luând decizii

corespunzătoare pentru fiecare situaţie.

Este important de ştiut că tehnica acţionării hidraulicii cunoaşte profunde

restructurări şi reorientări privind creşterea eficienţei de funcţionare a fiecărui element,

creşterea eficienţei de cuplare staţionară şi dinamică a elementelor în cadrul

instalaţiilor.

În procesul fundamentării lor ca ştiinţă, acţionările hidraulice s-au consolidat în

mod independent iar schemele instalaţiilor au devenit mai complexe pe măsura creşterii

indicilor de performanţă impuşi. Au apărut şi s-au dezvoltat elemente electrohidraulice

ce îmbină în mod util prelucrarea utilă a informaţiilor complexe pe cale electrică cu

amplificarea puternică realizată de partea hidraulică.

Hidraulica are un vast domeniu de aplicabilitate. Apa fiind un element

indispensabil vieţii, aşezările omeneşti au fost condiţionate de prezenţa ei. Astfel au

apărut primele lucrări hidrotehnice: diguri, stăvilare, apeducte, sisteme de irigaţii.

Domeniul de aplicabilitate al hidraulicii s-a extins considerabil, iar la ora actuală nu

există ramură a tehnicii unde să nu apară hidraulica.

Domenii de aplicabilitate:

Industria constructoare de maşini: în tehnica automobilului, locomotivei, aviaţiei,

navelor, industria uşoară şi alimentară, acţionări şi automatizări, amortizoare,

suspensii hidraulice,etc.

Transporturi: principiile de funcţionare ale celor mai multe mijloace de transport

sunt bazate pe legile hidraulice (vapoare, submarine, avioane, vehicule pe pernă

de aer), precum şi fluidelor în conducte şi canale.

Metalurgie : siderurgie, industrie grea, furnale, laminoare, echipamente hidraulice

ale forjelor şi preselor.

Maşini hidraulice: reprezintă de asemenea un domeniu vast de aplicabilitate:

turbine hidraulice sau eoliene, turbine de foraj, pompe de diferite tipuri, etc.

Capitolul I. Notiuni introductive despre hidraulica

Hidraulica: este stiinta care studiaza legile de echilibru si de miscare a fluidelor

din punctul de vedere al aplicatiilor in tehnica. Denumirea de hidraulica provine din

cuvintele grecesti “hidra”(apa) si “aulos”(tub). Notiunea a fost initial pusa in legatura cu

orga de apa (instrument musical in Grecia antica) unde caracteristicile sunetelor erau

realizate de inaltimea coloanelor de apa. Hidraulica studiaza in principal lichidele care

sunt fluide practice incompresibile,ele nu au forma proprie,ci sunt perfect plastice la

efortul de compresiune.Lichidele in cantitati mici iau forma sferica,iar in cantitati mari

iau forma recipientului, prezentand o suprafata libera.

Folosirea energiei mediului fluid în rezolvarea unor probleme tehnice importante,

cum ar fi aprovizionarea cu apă, acţionarea navelor sau a morilor, este cunoscută de

mult timp. Dificultatea de a transporta energia hidraulică la distanţe mari, din cauza

pierderilor însemnate care intervin, a determinat construirea centrelor populate, cât şi a

unor ateliere prelucrătoare, în vecinătatea surselor de apă. Dezvoltarea tehnicii de

transport a energiei electrice a creat posibilitatea ca întreprinderile să fie construite în

locuri mai convenabile şi din alte puncte de vedere, de exemplu apropierea de sursele

de materii prime, de consumatori, ceea ce a necesitat un studiu mai sistematic al

folosirii raţionale a energiei hidraulice şi a aburului, în funcţie de condiţiile nou create,

punându-se astfel bazele teoretice ale hidraulicii.

Datorită proprietăţii de a transmite forţe mari de compresiune, energia hidraulică

a fost folosită în primul rând pentru acţionarea preselor, domeniu care a cunoscut o

dezvoltare importantă mai ales după 1846, când a fost întrebuinţat pentru prima dată

acumulatorul hidraulic, care făcea posibilă o folosire mai economică a energiei

hidraulice.

Etapa următoare a marcat folosirea energiei hidraulice în acţionarea unui mare

număr de maşini de lucru: maşini-unelte, autovehicule, tractoare, maşini agricole,

maşini pentru industria materialelor de construcţii, utilaj minier, utilaj pentru industria

chimică.

Energia hidraulică şi-a găsit în paralel largi aplicaţii şi în tehnica militară (tancuri,

nave, avioane) ceea ce a determinat o dezvoltare rapidă a sistemelor hidraulice de

acţionare şi comandă. Practica industrială a ultimelor decenii a consemnat introducerea

echipamentelor de automatizare hidraulică şi pneumatică la reglarea unor procese din

industria petrolieră, industria chimică, industria lemnului, în prezent dezvoltându-se

componentele pneumatice cu piese mobile sub formă de module funcţionând cu

semnale unificate, cu acţiune continuă sau discretă, ca şi echipamentele fluidice

(componente pneumatice fără piese mobile), utilizate la maşinile unelte cu comandă

secvenţială, reglarea unor parametri tehnologiei etc.

În cazuri izolate, acţionările hidraulice şi pneumatice sunt folosite şi pentru

realizarea mişcării circulare, de exemplu la rotirea buşteanului în cazul derulării sau la

diferite mecanisme cu avans circular sau circular alternativ.

De asemenea, acţionările hidraulice şi pneumatice se pot utiliza la mecanismele

de strângere, blocare şi sincronizare, deci la automatizare a proceselor de producţie.

Utilizarea largă a acţionărilor şi automatizărilor hidraulice se explică şi prin

perspectiva oferită în privinţa creşterii productivităţii maşinilor, utilajelor şi instalaţiilor, a

performanţelor lor statice şi dinamice, a fiabilităţii şi randamentului global.

Preferinţa pentru astfel de sisteme este atestată de creşterile producţiei acestor

echipamente înregistrate în ţările dezvoltate din punct de vedere industrial, cum sunt:

S.U.A, Germania, Japonia, Rusia.

Tendinţa de dezvoltare a echipamentelor hidraulice se manifestă în direcţia

creşterii presiunilor de lucru (concentrarea în spaţiu), creşterii frecvenţei de rotaţie şi

vitezelor de deplasare (concentrare în timp), asigurarea unei funcţii multiple pentru o

anumită construcţie de element, modul (concentrare funcţională), creşterea indicatorilor

energetici (concentrare de putere), creşterea fiabilităţii şi durabilităţii. Extinderea utilizării

acţionărilor hidraulice se explică şi printr-o calitate deosebită a acestora, apreciată în

special de constructorii de maşini, şi, anume uşurinţa şi simplitatea cu care se

realizează sinteza oricărei maşini sau instalaţii, precum şi a modificărilor şi trecerii de la

o structură la alta în acord cu schimbările intervenite pe parcurs. Se constată extinderea

mijloacelor de comandă şi reglare automată cu utilizarea echipamentelor hidraulice şi

pneumatice, în special a sistemelor de urmărire automată şi a servo sistemelor

electrohidraulice de reglare automată. Conducerea numerică, cu calculatorul şi cu

microprocesoare, reprezintă mijloace modeme actuale de perfecţionare continuă a

echipamentelor hidraulice. Aparatura proporţională cunoaşte o importantă extindere în

ultima vreme, preluând în multe situaţii funcţiile servovalvelor ca elemente de interfaţă,

fiind mai simplă şi mai sigură în exploatare. O altă direcţie importantă de perfecţionare a

acţionărilor hidraulice o constituie ameliorarea indicatorilor energetici, având în vedere

că, atât la servovalve cât şi la aparatura proporţională, funcţionarea are loc pe baza

metodei rezistive de reglare (deci prin deversarea permanentă a unei cantităţi de lichid

şi deci prin pierderi energetice apreciabile). Ca o concluzie ce se desprinde din cele

prezentate anterior la folosirea sistemelor hidraulice şi pneumatice se va ţine seama de

avantajele şi dezavantajele ce le prezintă aceste sisteme de acţionare sub aspect

economic, constructiv şi al exploatării.

Domenii de utilizare

Hidraulica are un vast domeniu de aplicabilitate. Aceasta s-a extins considerabil.

La ora actuala nu exista nici o ramura a tehnici unde sa nu isi gaseasca aplicabilitate.

Exemple:

Industria constructoare de masini:in tehnica automobilului, locomotivei, aviatiei,

navale in industria usoara si alimentara s-au extins sistemele hidraulice de

comenzi,actionari si automatizari,amortizoare,suspensii hidraulice etc.

Transporturi:principiile de functionare ale celor mai multe mijloace de transport

sunt bazate pe legile hidraulicii.Astfel sunt vapoarele si submarinele, avioanele,

vehiculele pe perna de aur, etc. De asemenea transportul fluidelor in conducte

si canale,transportul hidraulic si pneumatic al diferitelor materiale in

suspensie(pulberi, paste, grane).

Metalurgie:siderurgie,in industria grea,de o importanta deosebita este problema

apei de racire la furnale,laminoare,dispozitive hidraulice ale forjelor si preselor

etc.

Masini hidraulice:reprezinta de asemenea un domeniu vast de

aplicabilitate:turbine hidraulice sau eoliene,turbine de foraj,pompe de diferite

tipuri etc.

Acţionarea hidraulică a maşinilor–unelte constă în transmiterea pintr-un sistem

hidraulic a energiei necesare de la o sursă de energie la organele de lucru a maşinii.

Sistemele hidraulice folosite pentru acţionarea sunt constituite, fig. 1, din organe

de transmisie T a energiei de la sursa de energie Se la organele de acţionat MU şi din

echipamente de comanda Ec şi de reglare Er, care stabilesc regimul de funcţionare al

sistemului: pornirea, oprirea, inversarea sensului de mers, reglarea vitezei de lucru etc.

Mecanismele de transmitere ale unei actionari hidraulice sunt constituite, fig. 2,

dintr-un generator hidraulic P, care este o pompă hidraulică, şi un motor hidraulic M.

Legătura dintre generator şi motor este hidraulică şi se realizează pintr-un curent de

lichid sub presiune, care formează agentul purtător de energie ( agentul motor) al

acţionării hidraulice. Sursa de energie a sistemului hidraulic este în general un motor

electric, care antrenează generatorul hidraulic pintr-o legatură mecanică.

Acţionarea hidraulică se bazează pe transformarea energiei hidraulice a unui curent

de lichid sub presiune, în energie mecanică. Prin variaţia debitului lichidului sub

presiune, care provoacă antrenarea motorului hidraulic, se produce variaţia vitezei

motorului şi deci se poate obţine la organele de acţionat o gamă contiună de viteze de

lucru.

Acţionările hidraulice se clasifică, după modul în care folosesc energia lichidului

agent motor, în sisteme cu transmisie hidrostatică şi sisteme cu transmisie

hidrodinamică.

a) Transimiile hidrostatice folosesc energia potenţială de presiune şi mai putin

energia cinetică a unui curent de lichid. Ele sunt constituite din pompe şi

motaore hidraulice cu piston sau cu rotor.

Transmisiile hidrostatice asigură realizarea intervalelor de viteză necesare la

maşinile-unelte şi nu prezintă dificultăţi pentru reglarea vitezei de lucru şi a inversării

sensului de mers. Pentru puterile folosite la acţionarea maşinilor-unelte transmisiile

hidrostatice au randamente convenabile.

b) Trasmisiile hidordinamice folosesc energia cinetică a lichidului agent motor şi

mai puţin energia de presiune. Ele sunt constituite din pompe şi turbine

hidraulice în diferite variante.

Schema de funcţionare a acţionarii hidraulice la maşinile-unelte

Schema de funcţionare a unei acţionari hidraulice aplicată la maşini-unelte, fig 3,

este constituită din: pompa P, antrenată de un motor electric, motorul hidraulic M care

transformă energia hidraulică a lichidului debitat de pompa în energie mecanică utilă şi

echipamentele de comandă Ec şi de reglare Er, care stabilesc regimurile de funcţionare

corespunzătoare condiţiilor de prelucrare

cerute maşinii-uneltă.

Mişcarea necesară se transmite de la

motorul hidraulic la organul de lucru al

maşinii-unelte sub formă de mişcare de rotaţie sau de mişcare rectilinie alternativă, fie

direct, fie prin intermediul unui mecanism de acţionare mecanică.

a) Mişcarea de rotaţie in lanţuri cinematice ale maşinilor-unelte are loc într-un interval

determinat de turaţiile limită. Acţionarea hidraulică poate realiza uşor orice turaţie

dintr-un interval de reglare dat. Ea însă puţin este utilizată pentru mişcarea

principală a maşiniilor-unelte, deoarece majoritatea maşiniilor-unelte lucreză cu

turaţii începând de la aproximativ 10 rot/min, iar motoarele hidraulice cu rotor

funcţionează în bune condiţii numai la turaţii mai mari de 200...300 rot/min.

b) Mişcarea rectilinie alternativă este realizată de acţionarea hidraulică în bune

condiţii, atât ca mişcare principală, cât şi ca mişcare de avans. Prin utilizarea

motoarelor hidraulice cu piston se obţine direct la organele de lucru ale maşinilor-

unelte o mişcare rectilinie, astfel că nu este necesar un mecanism de transformare

a mişcării. Viteza motorului cu piston poate fi variată continuu în timpul regimului de

lucru, asigurând realizarea oricărei valori din intervalul de viteze. Cursa de

întoarcere a organului acţionat poate fi realizată la o viteza maximă fără utilizarea

unui mecanism separat şi cu inversarea fără şocuri a sensului de lucru.

Avantaje si Dezavantaje ale actionarilor hidraulice

Avantajele:

Dacă în ceea ce priveşte transportul la distanţă, energia hidraulică a cedat locul

energiei electrice, care este mult mai economică şi mai eficace, în schimb, în ceea ce

priveşte utilizarea în acţionarea diverselor utilaje şi maşini, aceasta prezintă o serie de

avantaje faţă de acţionarea electrică, cum ar fi:

Densitate mare de energie - avantajul constă în obţinerea unor forţe şi

momente mari de acţionare cu elemente hidraulice de gabarit mic. Raportul între

momentul de torsiune şi momentul de inerţie la motoarele hidraulice ajunge până la

1000. Acelaşi raport la motoarele electrice este de 4 6, întrucât are loc efectul de

saturare magnetică a polilor, care permit densităţi relativ mici ale fluxului magnetic.

Greutatea pe kilowatt a generatorului hidrostatic este de 8 10 ori mai mică ca a unui

generator electric. Datorită dificultăţilor de miniaturizare acţionarea hidrostatică se

preferă începând de la puteri mai mari de 0,5 kW.

Comandabilitate şi reglabilitate - acţionarea hidraulică permite obţinerea unor

variaţii continue a vitezelor liniare şi unghiulare ale organului acţionat. În plus reglarea

vitezei poate fi efectuată chiar în timpul lucrului, asigurând condiţii optime de funcţionare

a instalaţiei.Inversarea sensului de mişcare se realizează uşor, fără efecte dinamice,

frecvenţa inversărilor fiind relativ mare. Sistemele hidraulice pot fi comandate local, uşor

şi comod, având totodată şi posibilitatea de telecomandă. Automatizare şi robotizare -

sistemele hidraulice pot asigura cicluri semiautomate sau automate de lucru ale

instalaţiei acţionate.Automatizarea hidraulică a unei acţionări hidraulice prezintă

siguranţă şi fiabilitate.Robotica beneficiază de avantajele acestor acţionări hidraulice.

Fiabilitate - funcţionarea silenţioasă, fără efecte dinamice asigură o durabilitate

ridicată sistemului hidraulic, cât şi utilaj ului sau maşinii acţionate. În plus, agentul

motor, de obicei uleiul, este şi agent lubrificator. Utilajele acţionate hidraulic pot

beneficia de sisteme de ungere ramificate din sistemul de acţionare.

Siguranţă şi control - presiunea agentului motor este reglată uşor şi sigur prin

supape. Se asigură astfel protecţia instalaţiei şi a organelor acţionate faţă de

suprasarcini. Se poate asigura pe cale hidraulică oprirea la cotă fixă a organului

acţionat.Controlul presiunii (al forţelor şi momentelor) poate fi realizat comod şi simplu

prin intermediul manometrelor.Căldura dezvoltată de elementele hidraulice este disipată

prin transportul ei în schema hidraulică de către agentul motor.

Dezavantaje:

Pe lângă avantaje, acţionarea hidraulică a maşinilor-unelte prezintă şi o serie de

dezavantaje:

Dificultăţi în menţinerea vitezei la valoare constantă în domeniul vitezelor

mici. Aceste difcultăţi pot fi eliminate prin instalaţii speciale, care scumpesc însă preţul

de cost al maşinii-unelte

Pierderi de lichid agent motor, care provoacă variţia puterii motorului hidraulic

şi deci variaţia vitezelor de lucru

Variţii de temperatură, care fac să varieze vâscozitatea uleiului folosit ca agent

motor şi o dată cu ea a pierderilor volumetrice şi hidraulice care conduc la variaţia

vitezei. Din aceasta cauza ulerile folosite ca agent motor trebuie să aibă o vâscozitate

cât mai constantă în funcţie de temperatură.

Raport de reglare a turaţiilor mic, cu limita inferioară la valoare relativ mare

faţă de necesităţile lanţurilor cinematice principale ale maşinilor-unelte.

Prezenţa aerului în circuitele hidraulice, ceea ce provoacă o funcţionare

neliniştită şi uzura prematură a pieselor

Imposibilitatea folosirii acţionării hidraulice, din cauza neegalităţi pierderilor

de lichid în circuite, în lanţurile cinematice care trebuie să asigure în tot timpul

funcţionării

Capitolul II. Lichide hidraulice

Hidraulica studiază în principal lichidele care sunt fluide practic incompresibile, ele

nu au formă proprie ci sunt perfect plastice la efortul de compresiune. Lichidele în

cantităţi mici iau forma sferică iar în cantităţi mari iau forma recipientului, având o

suprafaţă liberă. Lichidul de lucru din sistemele hidraulice este supus acţiunii

îndelungate a unor temperature, viteze şi presiuni ridicate, variind în limite largi.

În aceste condiţii mediul hidraulic trebuie să răspundă unor cerinţe importante cum

ar fi:

Să aibă bune proprietăţi lubrifiante;

Să aibă rezistenţă mecanică ridicată a peliculei;

Să aibă rezistenţă termică şi chimică ridicată;

Să nu degaje vapori la temperaturi obişnuite;

Să nu fie activ chimic în raport cu elementele sistemului;

Să aibă o variaţie minimă a viscozităţii în raport cu temperatura;

Să aibă punct ridicat de inflamabilitate;

Să nu absoarbă şi să nu formeze spumă;

Să aibă un conţinut minim de impurităţi.

Lichidele de lucru utilizate în sistemele de acţionare hidraulică se pot

grupa în 3 categorii:

- apă - uleiuri minerale

-lichide sintetice

Cele mai utilizate lichide sunt uleiurile minerale care au o durată de viaţă determinată

de calitatea lor precum şi de condiţiile de lucru. Pentru cazul instalaţiilor care

funcţionează la temperaturi ridicate (metalurgie, siderurgie) mediul hidraulic utilizat este

metal lichid care de

regulă este un aliaj eutectoid compus din 77% Na şi 23 % K.Punctul de topire este -12

˚C, iar cel de fierbere este cca 850 ˚C.

Tipuri de lichide hidraulice şi proprietăţile acestora

Principalele proprietăţi ale lichidelor hidraulice sunt:

Densitatea - variază în funcţie de temperatură şi presiune,dar pentru valori mici se

poate considera constantă; ea influenţează atât pierderile volumice cât şi pierderile de

presiune (probleme de etanşare pentru viscozitate mică).Densitatea reprezintă masa

unităţii de volum: ρ = m ⁄ V [ kg ⁄ m3 ]

Viscozitatea - este proprietatea lichidelor de a opune rezistenţă la curgere datorită

interacţiunii între particulele constituente,şi poate fi de două feluri:

dinamică, μ , reprezintă raportul dintre tensiunea tangenţială τ şi gradientul de

viteză al masei de fluid

μ = ς ds ⁄ dv [ 1 POISE ] =[g ⁄ cms ]

cinematică,ν ,reprezintă raportul dintre viscozitatea dinamică şi

densitatea fluidului.Din punct de vedere fizic reprezintă rezistenţa opusă de

fluid deplasării sub greutatea propie.

ν = μ ⁄ ρ [m2 ⁄ s ] , [ 1 STOKES ] =[ cm2 ⁄ s ]

Viscozitatea uleiului variază cu temperatura, fapt ce influenţează pierderile volumice şi

energetice din sistem.Influenţa temperaturii trebuie luată în considerare, deoarece

transportul de energie între pompă şi motor are loc cu pierderi ireversibile, însoţite de

degajare de căldură care modifică temperatura uleiului.

Compresibilitatea- indică variaţia relativă a volumului unitar de lichid supus unei variaţii

unitare de presiune.Este exprimată printr-un coeficient de compresiune relativă β sau

prin modulul de elasticitate volumică E ν [β ] = [ m2 ⁄ N ] , E ν = [ N ⁄ m2 ] , E ν = 1 ⁄ β

Ca valori medii ale modulului de elasticitate la temperatura de 20˚C şi presiune

atmosferică, se pot considera valorile:

E ν = ( 1,3….1,7 )۰ 104 daN/ cm2 , pentru uleiurile minerale;

E ν = ( 0,8….1 ) ۰ 104 daN/ cm2 ,pentru lichide sintetice;

E ν = 2,1 ۰ 104 daN/ cm2 pentru apă;

E ν = 4 ۰ 104 daN/ cm2 pentru glicerină

Puritatea agentului de lucru - are consecinţe destul de grave asupra întregii instalaţii

ducând de obicei la uzura prematură a pieselor în mişcare. Impurificarea uleiului se

poate face cu substanţe care provin din afară (praf, nisip, particule de metal ) sau cu

apă. Prezenţa apei poate fi constatată şi visual, în unele cazuri, după culoarea tulbure

pe care o dă uleiurilor.

Greutatea specifică- reprezintă greutatea unităţii de volum. γ=G/ V [kg /m3] , γ= ρ g

Punctul de aprindere - reprezintă temperatura la care vaporii de lichid se aprind. În

sistemele de acţionare hidraulică acest punct de inflamabilitate nu are importanţă prea

mare deoarece temperatura agentului motor în aceste sisteme este mult mai mică

decât temperatura de inflamabilitate a uleiului. În schimb la presele hidraulice pentru

presare la cald acţionate cu ulei mineral este foarte importantă.Deasemenea în cazul

depozitării uleiurilor în legătură cu prevenirea incendiilor.

În timpul exploatării instalaţiilor hidraulice apar deseori manifestări simptomatice

ale unor perturbaţii şi abateri de la parametrii normali de funcţionare. Explicarea corectă

a disfuncţionalităţilor presupune cunoaşterea şi înţelegerea unor fenomene fizico-

chimice ce se pot produce la un moment dat şi în anumite condiţii.

Capitolul III. Supape hidraulice

Supapele de siguranta

Clasificare. Tipuri constructive:

Supapele de siguranţă (securitate) sunt armături destinate protejării instalaţiilor

mecanice sub presiune, care, fără aportul altei energii decât cea a fluidului de lucru, se

deschide automat şi descarcă o cantitate de fluid, astfel încât se previne depăşirea

presiunii maxim admisibile a instalaţiei.

În principal supapele de siguranţă - care prezintă o foarte mare varietate

constructivă şi funcţională - se grupează după următoarele criterii:

Criteriul materialul corpului - supape de siguranţă din fontă şi supapele de

siguranţă din oţeluri;

Criteriul constructiv - supape de siguranţă simple (cu un singur ventil) şi supape

de siguranţă duble (cu două ventile); de regulă supapele de siguranţă duble sunt

de tipul constructiv cu pârghie şi contragreutate;

Criteriul lungimii cursei organului de închidere: supape de siguranţă cu cursă

scurtă, pentru care este îndeplinită condiţia (1), şi supape de siguranţă cu cursă

lungă, pentru care este îndeplinită condiţia (2);

h≤Dit20 [mm] (1)

H>Dit20 [mm] (2) , unde:

h - lungimea cursei scurte, în mm;

H - lungimea cursei lungi, în mm;

Dit - diametrul interior tehnologic al scaunului ventilului, în mm;

Criteriul funcţional sau criteriul tipului elementului, dispozitivului sau

mecanismului care exercită funcţia de închidere a ventilului: supape de siguranţă

cu greutate, la care apăsarea ventilului pe scaun se face sub acţiunea greutăţii a

ventilului; supape de siguranţă cu pârghie şi contra greutate (fig. 1.) şi supape de

siguranţă cu arc (fig. 2.);

Criteriul tehnologic sau criteriul direcţiei de vehiculare a fluidelor prin corpul

supapei: supape de siguranţă drepte, utilizate destul de rar şi supape de

siguranţă de colţ;

Fig. 1. Supapele de siguranţă cu pârghie şi contragreutate

a - cu un singur ventil; b - cu două ventile; 1 — corpul supapei;

2 - capacul supapei; 3 - ventilul (elementul de închidere);

4 - tija; 5 - inelele de etanşare; 6 - pârghia; 7 - contragreutăţile;

8 - articulaţia fixă; 9 - articulaţie deplasabilă.

Criteriul evacuării sau criteriul modalităţii de evacuare a fluidelor: supape de

siguranţă deschise, la care evacuarea fluidelor tehnologice se face direct în

atmosferă; supape de siguranţă închise, care sunt prevăzute cu racord de

evacuare în sisteme colectoare adecvate; supape de siguranţă etanşe, care nu

permit scăpări de fluide în exterior, sub nici o formă; supape de siguranţă cu

încărcare suplimentară, la care forţa de etanşare este asigurată prin intermediul

unei încărcări suplimentare, a cărei acţiune încetează odată cu atingerea

presiunii de deschidere; supape de siguranţă de construcţie neetanşă, la care

spaţiul supapei din aval de ventil este neetanş;

Criteriul acţionării: supape de siguranţă cu acţionare directă, la care acţionarea

se face de către însuşi fluidul de lucru aflat sub presiune (fig. 1.); supape de

siguranţă cu acţionare prin impuls, la care se utilizează o supapă pilot (fig. 2.) şi

supape de siguranţă cu acţionare auxiliară electrică;

Fig. 2. Supapa de siguranţă cu arc:

1 - corpul supapei; 2 - capacul supapei; 3 - ventilul (elementul de închidere);

4 - bucşa de ghidare; 5 - tija;6 - capacul superior (montat prin filet sau flanşat

la capacul supapei); 7 - şurubul de reglare; 8 - arcul cilindric elicoidal de comprimare;

9 - talerele arcului; 10 - piuliţă de blocare; 11 - dop;12 - scaunul supapei;

13 - piuliţa pentru acţionare manuală; 14 - axul mecanismului de acţionare;

15 - cama de ridicare; 16 – levierul pentru acţionare manuală

Criteriul efectului contrapresiunii asupra funcţionării lor: supape de siguranţă

convenţionale, la care presiunea atmosferică acţionează drept contrapresiune; la

rândul lor, acestea pot fi cu capac deschis în atmosferă (fig. 4.) sau cu capac

închis, la care contrapresiunea este cea din colectorul de evacuare (fig. 5.);

supape de siguranţă echilibrate, la care soluţionarea constructivă permite

reducerea sau eliminarea definitivă a efectului contrapresiunii asupra funcţionării

supapei; construcţiile cele mai frecvent întâlnite sunt supapele de siguranţă

(securitate) cu piston de echilibrare (fig. 6.) şi supapele de siguranţă (securitate)

cu burduful de echilibrare (fig. 7.).

Fig. 3. Sistemul de descărcare a presiunii

cu supapa pilot

Fig. 4. Supapa de siguranţă, convenţională,

cu capac deschis în atmosferă: p1 – presiunea în amonte

p2 – contrapresiunea; F – forţa arcului

Fig. 5. Supapa de siguranţă, convenţională,

cu capac închis: p1 – presiunea în amonte

p2 – contrapresiunea; F – forţa arcului

Fig. 6. Supapa de siguranţă cu Fig. 7. Supapa de siguranţă cu

piston de echilibrare: burduf de echilibrare:

1 – scaunul supapei; 2 – ventilul 1 - scaunul supapei; 2 – ventilul

3 – pistonul de echilibrare 3 – burduful de echilibrare

4 – sistemul de ghidare al pistonului 4 – placa de ghidare – presiune

5 – arcul elicoidal de compresiune 5 – arcul elicoidal de compresiune

Criteriul cursei de descărcare (prin cursă de descărcare se înţelege cursa la

care, în condiţii de funcţionare, se termină procesul de deschidere a supapei şi la

care creşterea presiunii de deschidere trebuie să fie mai mică decât sau cel mult

egală cu 100% din valoarea presiunii de reglare), conform căruia supapele de

siguranţă (securitate) pot fi: supape cu deschidere bruscă, supape cu deschidere

completă, supape cu deschidere incompletă, supape cu deschidere

proporţională.

Având în vedere continua diversificare a parametrilor şi caracteristicile fluidelor

industriale, ca şi necesitatea de a asigura - pe cât posibil - continuitatea procesului din

sistem, supapele de siguranţă (securitate) trebuie să îndeplinească următoarele cerinţe:

să deschidă automat la atingerea presiunii pentru care a fost calculată

instalaţia (presiunea de reglare a supapei de siguranţă) şi să evacueze o

anumită cantitate din mediul de lucru, astfel încât presiunea din instalaţie să

nu depăşească limitele admise;

să închidă etanş la scăderea presiunii sub valoarea presiunii de reglare;

indiferent de sistemul de acţionare, valoarea presiunii de declanşare şi de

închidere să nu varieze în timp;

diferenţa dintre presiunea de deschidere şi cea de închidere să nu fie cât mai

mică;

în timpul descărcării, supapa să nu genereze vibraţii sau alte fenomene

perturbatoare;

funcţionarea supapei, în regimul de descărcare, să se facă după o

caracteristică cvasiconstantă, adică debitele instantanee să aibă valori cât mai

apropiate de debitul nominal;

să nu prezinte pericolul dereglării în timpul funcţionării şi să prezinte rezistenţă

mecanică în prezenţa solicitărilor de regim.

Îndeplinirea tuturor acestor cerinţe principale, ca şi a altor cerinţe, a făcut ca

soluţiile constructive ale elementelor componente ale supapelor de siguranţă

(securitate) să fie continuu perfecţionate şi adaptate la specificul noilor tehnologii.

Calculul tehnologic de dimensionare se rezumă la determinarea unei secţiuni de

trecere necesare, pentru un fluid dat, în anumite condiţii de lucru prestabilite.

Capitolul IV. Aplicatii

Descrierea functionarii unor instalatii hidraulice

Folosirea pe scară largă a energiei hidraulice în aplicaţiile de zi cu zi este o

mărturie a eficienţei acesteia. În continuare, se vor trata câteva aplicaţii comune, dar

importante.

Telecabina de mare înălţime acţionată hidraulic:

Majoritatea acestor telecabine au nevoie de cablu de tracţiune pentru a urca şi

coborî pantele abrupte. O telecabină controlată şi alimentată hidraulic de 22 de

persoane, cu o masă de 5000 kg este reprezentată în fig. 4.1.

Telecabina este autopropulsată şi se deplasează pe un cablu staţionar. Datorită

faptului că se mişcă independent, operatorul poate uşor opri, porni sau întoarce din

drum o telecabină fără a le afecta pe celelalte.

Integrată în construcţia telecabinei este o pompă (acţionată de un motor clasic

pe benzină, în 8 cilindri) care furnizează un lichid sub presiune la patru motoare

hidraulice. Fiecare din cele patru motoare acţionează două roţi motoare cu transmitere

prin fricţiune. Opt asemenea roţi motoare, aflate deasupra cablului, susţin şi

propulsează telecabina. La pante abrupte se cere un cuplu mare de tracţiune la urcare

şi un cuplu de frânare mare la coborâre. O compensare dublă a celor patru motoare

hidraulice este repartiţia eficientă a puterii disponibile pentru a satisface aceste cereri

de cuplu.

Fig. 4.1 Telecabina

Servofrâna Bendix:

Acest sistem a fost proiectat de Bendix Corporation ca o soluţie la tipicele

compartimente aglomerate ale motorului de la autovehicule. În fig. 4.2 este prezentată

o schemă a acestui sistem.

Fig. 4.2 Servofrână Bendix

Sistemul de bază constă dintr-o valvă centrală de declanşare şi un cilindru

hidraulic, montate într-un singur ansamblu. Pompa servodirecţiei furnizează energia de

operare. Sistemul de servofrână ajută la funcţionarea uşoară şi lină a cilindrului principal

al sistemului de frânare. De obicei, montat în compartimentul de protecţie a motorului,

este destinat să asigure anumite caracteristici de frânare, indiferent de forţa cu care se

apăsă pe pedală sau de cursa acesteia.

Servodirecţia

Servodirecţia este o altă aplicaţie auto dezvoltată de Bendix Corporation. Este

folosită în combinaţie cu un mecanism de direcţie convenţional. Cilindrul hidraulic este

amplasat, oriunde poate fi conectat, în aşa fel încât să acţioneze direct asupra

transversalei de direcţie sau asupra unui element echivalent din sistem (fig. 4.3).

Această putere hidraulică este aplicată în cel mai simplu şi mai direct mod, în linie

dreaptă, asupra legăturilor sistemului de direcţie existent

Fig 4.3 Legaturile servodirectiei Bendix

Capitolul V

Norme generale de protecţia muncii şi P.S.I.

Definiţia:

Protecţia muncii constituie un ansamblu de activităţi instituţionale având drept scop asigurarea celor mai bune condiţii în desfăşurarea procesului de muncă, apărarea vieţii şi integrităţii corporale şi societăţii salariaţilor şi altor persoane participante la locul de muncă.

Normele de protecţia muncii se aplică cursanţilor, salariaţilor, persoanelor angajate cu convenţie civilă precum şi elevilor, studenţilor în perioada efectuării protecţiei profesionale.

Echipamentul individual de protecţie reprezintă mijlocul cu care este dotat fiecare participant în procesul de muncă pentru a fi protejat împotriva facturilor de risc.

Înainte de începerea lucrului operatorul, cursantul va verifica dacă utilajele sau maşinile se găsesc în stare perfectă de funcţionare.

Definiţia accidentului de muncă

Prin accidentul de muncă se înţelege vătămare violentă a organismului precum şi intoxicaţia acută şi profesională care are loc în timpul procesului de muncă sau îndatoririlor de serviciu indiferent de natura juridică a contractului la baza căruia se desfăşoară activitatea şi care provoacă capacitatea temporară pentru lucru cel puţin trei zile, invaliditate sau deces.

Măsuri P.S.I.

Definiţia: incendiul este fenomenul de ardere a materialelor combustibile prin care se produc pierderi de bunuri materiale şi uneori de vieţi omeneşti.

Arderea: este o reacţie chimică prin care se combină o substanţă combustibilă cu oxigenul, cu degajare de căldură şi lumină.

Pentru combaterea incendiilor pot fi utilizate diferite mijloace, dar cele mai importante sunt:

a)      nisipul: poate fi utilizat în combaterea incendiilor în care ard materialele lemnoase, chimice, electrice şi textile.

b)     Apa: este un mijloc principal de combatere a focului care poate fi utilizat prin diferite forme:

- jet: când ard materiale solide de natură lemnoasă

- ploaie: când ard materiale fibroase(textile) păioase

- pulverizată: când ard materiale combustibile, solide şi lichide

- abur: când ard materialele uscate şi gazoase, iar arderea se produce în mediul închis.

c)      substanţe chimice: reprezintă un mijloc important pentru combaterea focului în care ard substanţe chimice şi electrice

d)     Spuma mecanică: este o substanţă chimică care se produce prin amestec cu emulsie. Amestecul se realizează cu o instalaţie specială acţionată mecanic

e)      Bioxidul de carbon: este un gaz incolor care prin presiune trece in stare lichidă fiind rău conductor de electricitate. Este utilizat la combaterea incendiilor electrice.

Concluzii

 

Datorită noţiunilor conţinute, consider că această temă poate fi abordată mai uşor

de către cadrele didactice care au o pregătire tehnică temeinică (ingineri). Pe de altă

parte, elevii de liceu nu pot selecta şi prelucra informaţiile legate de mecatronică foarte

uşor. Există însă şi elevi pasionaţi de electronică, mecanică, informatică; aceştia s-ar

descurca să realizeze aplicaţiile prezentate într-un laborator suficient de dotat cu

aparatura necesară.

Lucrările de laborator ar trebui să aibă o pondere mare şi să se desfăşoare pe

staţii de lucru, fiecare având în componenţă un calculator cu soft-ul FluidSim, o masă

de lucru dotată corespunzător (pistoane cu dublă şi monocomandă, distribuitoare,

compresor, furtune pneumatice, întrerupătoare etc.), senzori şi actuatori pentru

dezvoltarea de aplicaţii.

După cum piaţa o demonstrează, produsele mecatronice (produse

electrocasnice, automobile, sisteme integrate de fabricaţie, roboţi, comunicaţii etc.), cu

o valoare adăugată ce le conferă un înalt grad de rentabilitate, cu o cerere în continuă

creştere, reprezintă un nou nivel de dezvoltare, care, odată atins, dă un suport solid

pentru o dezvoltare economică durabilă. Practic se poate aprecia că societatea avansat

informatizată în industrie este implementată de mecatronică.

Investiţiile în tehnologia informatică pot fi eficiente numai în măsura în care se

asigură pregatirea specialiştilor capabili să integreze informaţia în structurile produselor.

Specialistul în mecatronică este un inginer cu un orizont larg, cu o pregătire multi- şi

interdisciplinară.

Educaţia mecatronică asigură acţiune în gândire, trăsături definitorii a

specialistului în economia de piaţă. Laboratoarele interdisciplinare de mecatronică

constituie baza pentru materializarea principiilor:”educaţie prin practică”, ”educaţie prin

cercetare”. Abordările în acest sens mută accentul de pe latura informativă pe cea

formativă.

Bibliografie

1.     Mecatronica”-manual pentru clasa a XI-a, de Liana Ivascu, Doina Dick, Nicoleta Fediuc, Silviu Frandos, Luminita Marin, Vasilica Popa, Mariana Robe, Cristina Stefan, Sorin Stan – capitolul:Distribuitoare

2.     “Mecatronica”-indrumar pentru lucrari de laborator-clasa a XI-a , de Liana Ivascu, Doina Dick, Nicoleta Fediuc, Silviu Frandos, Luminita Marin, Vasilica Popa, Mariana Robe, Cristina Stefan, Sorin Stan

3.     Intel®Teach Program, Essentials Course, Intel®Teach – Predarea în societatea cunoaşterii, Manual Participant Teacher Edition, v. 10

4.     Intel®Teach Program, Essentials Course – Curriculum Resource CD, Master Teacher Edition

5.     Mătieş,V.Mecatronica-opţiune educaţională pentru integrare, http://www.mecanica.utcluj.ro/

6.     Mirescu, S. C., Mătieş, V., Mândru, D., Bălan, R., Tătar, O., Rusu, C. –

„Tehnologie şi educaţie mecatronică”, Ghidul profesorului, Editura Economica,

Bucureşti,

7.     www.google.ro

8.     www.didactic.ro