Hidraulica - Notiuni generale despre hidraulica

Notiuni generale 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.

1.Locul hidraulicii in industrie

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.

2.Tipuri de lichide hidraulice si proprietatile acestora

Proprietati

Principalele proprietati ale lichidelor hidraulice sunt:

a)Densitatea reprezinta masa unitatii de volum:

Ea variaza cu temperatura si presiunea,dar pentru variatii mici se poate considera constanta.Valoarea densitatii influenteaza atat pierderile de presiune din sistem cat si pierderile volumice (probleme de etansare pentru mica).

b)Greutatea specifica reprezinta greutatea unitatii de volum:

c)Vascozitatea este proprietatea fluidelor de a opune rezistenta la curgere,datorita interactiunii intre particulele constituente.

Vascozitatea poate fi:

.dinamica (µ)-reprezinta raportul dintre tensiunea tangentiala (τ) si gradientul de viteza al masei de fluid:

.cinematica (v)-reprezinta raportul dintre vascozitatea dinamica si densitatea fluidului.Din punct de vedere fizic reprezinta rezistenta opusa de fluid deplasarii sub greutate proprie.

Vascozitatea cinematica se poate exprima si in unitati tehnice,grad ENGLER(˚E) pentru Europa;relatia dintre cele doua unitati este:

Vascozitatea uleiului variaza cu temperatura,fapt ce influenteaza pierderile volumice si energetice din sistem.Influenta temperaturii trebuie luata in considerare,deoarece transportul de energie intre pompa si motor are loc cu pierderi ireversibile,insotite de caldura care modifica temperature uleiului.

d)Compresibilitatea-indica variatia relative a volumului unitar de lichid supus unei variatii unitare de presiune.Este exprimata printr-un coeficient de compresiune relativa (β) sau prin modulul de elasticitate volumica E_v.

Ca valori medii ale modulului de elasticitate la temperatura de 20˚C si de presiune atmosferica,se pot considera valorile:

▪ E_v = (1,3.1,7)∙10 daN/cm b = (7457) cm /daN] pentru uleiurile minerale;

▪ E_v = (0,8.1)∙ 10 daN/cm pentru lichidele sintetice;

▪ E_v = 2,1∙10 daN/cm pentru apa;

▪ E_v = 4∙10 daN/cm pentru glicerina.

e)Punctul de aprindere este tempertatura la care vaporii de ulei se aprind.In sistemele de actionare hidraulica acest punct de inflamabilitate nu are importanta prea mare deoarece temperatura agentului motor in aceste sisteme este mult mai mica decat temperatura de inflamabilitate a uleiului.In schimb,la presele hidraulice pentru presare la cald actionate cu ulei mineral este foarte importanta.De asemenea,in cazul depozitarii uleiurilor in legatura cu prevenirea incendiilor.

f)Puritatea agentului de lucru

Impurificarea uleiului de substante care provin din afara (substante mecanice ca: praf,nisip,particule de metal etc) are urmari grave putand duce la deteriorarea elementelor hidraulice in miscare.Impuritatile se determina prin gravimetrie.Uleiul se poate impurifica si cu produsi lichizisi in special cu apa.Prezenta apei poate fi considerata si vizual,in unele cazuri,dupa culoarea tulbure pe care o da uleiurilor.

Tipuri de lichide

Lichidul de lucru din sistemele de actionare hidraulica este supus actiunii indelungate a unor temperaturi,viteze si presiuni ridicate,variind in limite largi.In aceste conditii,mediul hidraulic trebuie sa respunda unor cerinte restrictive dintre care amintim:

.sa aibe bune proprietati lubrifiante;

.sa aiba rezistenta mecanica ridicata a peliculei;

.sa aiba rezistenta chimica si termica ridicata;

.sa nu degaje vapori la temperature obisnuite;

.sa nu fie active chimic in raport cu elementele sistemului;

.sa aiba o variatie minima a vascozitatii in raport cu temperature;

.sa aiba punct ridicat de inflamabilitate;

.sa nu absoarba aer sis a nu formeze spuma;

.sa aiba un continut minim de impuritati.

Lichidele de lucru utilizate in sistemele de actionare hidraulica se pot grupa in trei catgorii:apa,uleiurile minerale si lichide sintetice.Caracteristicile principale ale diferitelor tipuri de lichide hidraulice sunt prezentate comparativ in tabele.(fig.1.a si 1.b-anexa)

Cele mai utilizate lichide sunt uleiurile minerale,care au o durata de viata ce este determinate de calitatea lor,precum si de conditiile de lucru.Principalele lichide hidraulice fabricate in tara si caracteisticile lorsunt prezentate in tabelele de mai jos.

Pentru cazut unor instalatii care functioneaza la temperaturi ridicate(metalurgie,siderurgie) mediul hidraulic utilizat este metalul lichid care de regula este un aliaj eutectoid compus din 77% NATRIU si 23%KALIU.Punctul de topire este de -12˚c,iar cel de fierbere este cca 850˚C.