Układ hydrauliczny w wózkach jezdniowych podnośnikowych
Przepływ (ruch) cieczy jest znany już od dawna. Nawet w czasach starożytnych potrafiono z gór, wzniesień poprowadzić wodę do zamożnych ludzi. W naszych czasach przepływem cieczy pod ciśnieniem zajmował się Pascal i Bernoulli. To oni stworzyli podstawy dzisiejszej hydrauliki, a dokładnie mówiąc hydrauliki siłowej.
Hydraulika siłowa w obecnych czasach znajduje zastosowanie prawie we wszystkich gałęziach przemysłu. Począwszy od kosmosu, lotnictwa, kolejnictwa, przemysłu zbrojeniowego, na górnictwie pod ziemią zakończywszy. Aby dobrze zrozumieć zagadnienia hydrauliki i układów z nią związanych musimy zdefiniować kilka pojęć. Na początek zdefiniuję, co to jest układ hydrauliczny?
Układem hydraulicznym nazywamy zespół wzajemnie połączonych ze sobą elementów (części), których zadaniem jest przekazanie energii za pomocą cieczy (oleju hydraulicznego) pod ciśnieniem. Początkiem układu jest pompa wyporowa napędzana od silnika elektrycznego lub spalinowego. Końcem układu jest siłownik (silnik hydrauliczny), który sprzężony z mechanizmem podnoszenia wykonuje pracę unosząc ładunek.
Z punktu widzenia fizyki w układzie tym następuje zamiana energii mechanicznej na energię potencjalną, powodującą wysuw tłoczyska i wykonanie pracy. Pasem transmisyjnym jest tutaj ciecz hydrauliczna (olej), który został sprężony przez pompę, czyli pobrał energię od pompy i oddał ją do siłownika. Energię tą nazywamy energię ciśnienia. Według Pascala jest to parcie cieczy, które rozchodzi się we wszystkich kierunkach jednakowo. W mechanice maszyn jest to hydrostatyka, czyli energia potencjalna pochodząca od ciśnienia.
Energia kinetyczna pochodząca od objętości i prędkości przepływu określana jest jako hydrokinetyka. Analogiczne będą nazwy napędów:
napęd hydrostatyczny – wykorzystuje energię ciśnień,
napęd hydrokinetyczny – wykorzystuje energię przepływu (ruchu).
W tych układach hydraulicznych możemy zrobić bilans mocy i określić sprawność układu. Po zrobieniu takiego bilansu i obliczyć jego sprawność. Celem prostszego przedstawienia obliczeń pominięto opory tarcia, straty i przecieki wewnętrzne pompy oraz siłownika.
obliczenia dla pompyobliczenia dla siłownika
p – ciśnienie wytworzone przez pompęPu– moc użyteczna
Pw – moc włożona Lu– praca
Q – wydatek pompys – wysuw tłoczyska
n – obroty pompy m – masa ładunku
q – wydatek jednostkowy/1 obrót g – przyspieszenie ziemskie 9,81m/s2
Pw = Q ∙ p;Q = n ∙ qF – siła na tłoczysku
Pw = n ∙ q ∙ p Lu = F ∙s ; F = m ∙ g ∙ s
Pu = Lu / t = m ∙ g ∙ s / t
Gdy porównamyPw i Pu to otrzymamy zależność, że:
Pw>Pu ;Pw – Pu = strata energii ; Pu/Pw100% = sprawność układu ŋ ≈ 85%
Skąd wynikają te straty? Są to straty z oporów przepływu przez wąskie szczeliny zaworów dławiących, straty na przewodach, wyniku przepływu pod kątem na kolanku 900 na trójniku itd. Przecieki na suwakach, rozdzielacze na pompie powodują dodatkowo nagrzewanie się oleju – to zmniejsza lepkość i przyczynia się do spadku sprawności. Aby poprawić sprawność do układów wprowadza się różnego rodzaju wymienniki ciepła (chłodnice). Ich zadaniem jest utrzymanie temperatury oleju w granicach ̴500C ±100C
BUDOWA UKŁADÓW
W hydraulice siłowej wyróżniamy 2 rodzaje układów hydraulicznych:
- otwarty
- zamknięty
Układ zamknięty jest to taki układ, w którym pompa jest zespolona bezpośrednio z odbiornikiem: olej nie wraca do zbiornika.
Układ otwarty to taki układ, gdzie olej krąży w obiegu zbiornik-pompa-siłownik-zbiornik.
W wózkach widłowych stosuje się obieg otwarty niezależnie czy jest to wózek o napędzie elektrycznym czy spalinowym.
Układ hydrauliczny możemy podzielić na 3 grupy:
pierwsza grupa to napęd: w jej skład wchodzą zbiornik oleju wraz z filtrem wlewowym oraz powrotnym, olej hydrauliczny i pompa
druga grupa to sterowanie: z następującymi elementami rozdzielacz ręczny 3 lub wielosekcyjny, zawory maksymalne, zawory zwrotno-dławiące,
trzecia grupa to blok wykonawczy: do nich zaliczamy siłowniki podnoszenia, siłowniki pochylania masztem oraz inne siłowniki dodatkowego osprzętu montowane w zależności od potrzeb.
Poniżej przedstawiono typowy układ hydrauliczny zastosowany w wózkach podnośnikowych. W górnej części jest zestaw montażowy, w dolnej schemat hydrauliczny:
Jak działa taki układ?
Olej jest zasysany ze zbiornika przez pompę zębatą. Pompa daje ciśnienie̴250bar i przetłacza olej do zaworu maksymalnego. Dalej olej dochodzi do rozdzielacza. I jeśli dźwignie rozdzielacza są w pozycji neutralnej tzn. nie przesterowane to olej wraca do zbiornika. Jest to tzw. Krótki obieg oleju. Jeśli natomiast jest przesterowana dźwignia od podnoszenia wówczas olej płynie do siłownika podnoszenia. I w zależności od tego jaki ciężar na widłachpompa generuje ciśnienie. Im mniejszy ciężar tym mniejsze ciśnienie. Przy wychyleniu dźwigni siłownika podnoszenia w przeciwną stronę następuje opuszczenie, w wyniku wypływu oleju do zbiornika. Dźwignia od pochylania masztu działa w ten sam sposób. Wychylenie dźwigni w dół to pochylenie masztu na kabinę, wychył w górę powoduje pochylenie do przodu.
Zabezpieczenie przed przeciążeniami
W przedstawionym układzie zastosowano zabezpieczenia w postaci dwóch zaworów maksymalnie. Jeden w bloku rozdzielacza, a drugi przed rozdzielaczem. Normalnie to one nie pracują tzn. są zamknięte. Otworzą się wtedy, gdy na widłach jest ciężar przekraczający dopuszczalną wartość, wtedy powstałe ciśnienie od ciężaru ładunku uniesie kulkę lub grzybek (w zależności od konstrukcji zaworu) i kanałem przelewowym olej popłynie wprost do zbiornika oleju. Drugim momentem otwarcia się zaworów jest sytuacja kiedy siłowniki pochylania masztu będą w skrajnych położeniach. Wtedy będzie największe dopuszczalne ciśnienie w układzie. Trzecia sytuacja to gdzie siłownik podnoszenia zostanie wysunięty do momentu aż tłok oprze się o dławicę. Wówczas zadziała zawór maksymalnego ciśnienia.
Zastanawiacie siępo co 2 zawory tego samego znaczenia? Właśnie dla bezpieczeństwa, gdyż ich zadaniem jest zabezpieczenie układu przed przeciążeniem, czyli przed wzrostem ciśnienia ponad dopuszczalną wartość wynikającą z maksymalnego dopuszczalnego ciężaru ładunku jaki może podnieść dany model lub typ wózka. Zdublowanie zaworów jest na wypadek uszkodzenia jednego z nich. Te zawory potocznie nazywamy od roli jaką pełnią zaworami bezpieczeństwa.
Uwaga, w naszym schemacie nie pokazano drugiego zaworu max. Wbudowanego miedzy pompe a rozdzielacz oraz zawory zwrotno-dławiące pozycja 11, pokazano w wersji uproszczonej dla lepszego i czytelniejszego schematu hydraulicznego.
Innym rodzajem zabezpieczenia są zawory zwrotno-dławiące.
Jak one działają?
Zawory te mają dwa kierunki przepływu oleju. Jeden kierunek, ten od strony kulki (lub suwaka) jest swobodny (np. napełniania siłownika), a drugi przeciwny ten prowadzi przez regulowaną szczelinę powodując opóźnienie opróżniania siłownika. W siłownikach pochylenia masztu ustawiono je aby prędkości pochylania w obu kierunkach były jednakowe i w miarę spowolnione. To ma przecież wpływ na precyzję położenia ładunku i bezpieczeństwo pracy. W siłownikach podnoszenia warunek, że ʋ ≤ 0,35m/s zapewnia, że ładunek nie ulegnie rozpędzeniu i uszkodzeniu w trakcie odkładania na miejsce magazynowe. Te zawory niekiedy nazywane są hamulcowe – od roli jaka pełnią w układzie.
Przedstawiony i omówiony schemat należy do starszej generacji. Nowszeorbitrole (układy wspomagania kierownicy) umożliwiają włączenie układu kierowania (skrętu) w zasilanie z tej samej pompy co układ hydrauliczny. Wtedy olej z zaworu maksymalnego idzie na układ kierowniczy. A ruch dźwignią od podnoszenia lub [pochylenia masztu powoduje automatyczne przekierowanie strumienia na rozdzielacz.
Bibliografia:
1.Stefan Stryczek „Napędy hydrostatyczne – układy. Tom II”
2.Kazimierz Buczek „Kierowca – operator wózków jezdniowych”
3.Kozłowski, Dębski„Wózki jezdniowe podnośnikowe”
Bardzo dobrze opisane, w końcu zrozumiałem jak to wszystko działa. Zwłaszcza jeśli chodzi o zastosowanie zaworów bezpieczeństwa, brawo! Przyda się na egzamin z konserwatora.
Dziękujemy i polecamy się na przyszłość.
Jeśli chcieliby Państwo poczytać artykuły na jakiś konkretny temat, to proszę pisać w komentarzach.
Pozdrawiam
Witam Panie Pawle.
Mam pytanie dotyczące wycieków wewnętrznych w hydraulice siłowej wózka widłowego.
Przy próbie statycznej przekroczona jest wartość opadania wideł w czasie (około 12cm na 10min.)
Żadnych wycieków zewnętrznych nie ma.
Czy to rozdzielacz przepuszcza? Jak to zbadać?
Dziękuję
A może to zawór zwrotny?
Wózek Junghenrich TFG 316 2008r.
Dzień dobry.
Tak, to może być nieszczelność na rozdzielaczu ale może okazać się że problem jest też w innym miejscy (np. na zamku hydraulicznym / zaworze zwrotnym).
Polecam kontakt z konserwatorem lub serwisem, bo w tym momencie bez dostępu do urządzenia nie jestem w stanie więcej pomóc.
Z pozdrowieniami
Paweł Gerus
Witam ,
Mam pytanie jak działa zawór bezpieczeństwa i jaka pełni funkcje w wózku widlowym UDT
Dajcie znać jak coś ,
Czyżby pompa nie wchodziła w skład grupy : ,,pierwsza grupa to napęd” ?
Dzień dobry.
Zgadzam się. Dziękuję za komentarz.
Super wytłumaczone,ośrodki szkolenia skracają czas i pomijają ważne kwestie ,jestem kobietą i zwracam uwagę na bezpieczeństwo .Pan ,który prowadził szkolenie w firmie w ,której pracuję nawet nie wiedział jak się nazywają poszczególne elemęty cięgna nośnego i jakigo rodzaju jest ,a jest płytkowe nie rolkowe jak twierdził.Kto sprawdza takie ośrodki szkoleniowe?
Dzień dobry.
Jestem operatorem elektrycznego wózka jezdniowego STILL RX 60-30,
który jest wypożyczony przez moją firmę łącznie z zapewnieniem serwisowym.
Od początku współpracy z tym sprzętem jest problem. Otóż pojawia się wyciek oleju na połączeniu przewodu ciśnieniowego z prawym siwsiłownikiem regulacji rozstawu wideł. Już trzykrotnie usterka była usuwana przez serwisantów, przez wymianę stalowego przewodu ciśnieniowego, ukrytego w karetce wózka. Moja firma za każdym razem płaci faktury za naprawę po 1200 złotych. Serwisanci tłumaczą się tym,że wina leży po stronie operatora ,ponieważ przypuszczalnie, spoczywający na ziemi ciężar ładunku jest przesuwany przy pomocy funkcji regulacji rozstawu wideł.
Moim zdaniem te wycieki pojawiają się po przesuwie wideł w skrajne położone rozstawu. Myślę, że w takich sytuacjach nic złego nie powinno się dziać, nawet gdybym faktycznie przesuwał ciężary rozstawem wideł. Uważam, że w jednej czy drugiej sytuacji powinien zadziałać zawór bezpieczeństwa,który właśnie jest po to aby chronić układ hydrauliczny przed przeciążeniem, czyli rozszczelnieniami układu bąć pęknięciem jakiegoś węża ciśnieniowego (chyba , że jestem w błędzie).
O ile jest to możliwe bardzo proszę o skrupulatne i dokładne wyjaśnienie jaki mają wpływ obydwa przypadki posługiwania się rozstawem wideł na przeciążenia układu co skutkuje wyciekami.
W mojej ocenie wspomniani wyżej servisanci nie wykonują profesjonalnie napraw,przewód
jest stalowy bardzo sztywny, więc połączony z siłowniliem w niewłaściwym położeniu (skrzywienie składania ,nieodpowiedni kąt) przed skręceniem powoduje wyciek przy małych przeciążeniach, przed zadziałaniem zaworu bezpieczeństwa . Chyba,że zawory są źle wyregulowane, ale myślę ,że wówczas tych wycieków byłoby więcej.
Reasumując, moim zdaniem, servisanci są nie uczciwi, naciągają na tłuste faktury ,nie udolnie wykonują swoją pracę albo są niedouczeni, (przygodni ludzie z ulicy,może bez doświadczenia) i próbują wciskać naszemu kierownikowi błędne teorie licząc na zysk i pokrycie kosztów przyjazdu.
Bardzo liczę na fachową ocenę tej sytuacji, kto tkwi w niewiedzy, ja czy odwiedzający nas servis.
Nadmienię, że ostatnia wizyta „FACHOWCÓW ” odbyła się tydzień temu, wymienili przewód metalowy na gumowy wąż, który lepiej się dopasował do składania i problem ustąpił. Sprzęt użytkowany jest w ten sam sposób co wcześniej a wycieku puki co nie ma.
Jeszcze raz bardzo proszę o fachowe wyjaśnienie, co jest dla mnie bardzo cenne. Też mogę się mylić, więc chcę wiedzieć po czyjej stronie leży racja.
Czekam na wyjaśnienia i opinię na ten temat.
Pozdrawiam serdecznie.