Formules voor de hydraulica

©GvO1985
Stroomregel kleppen (ventielen)
Om bij een hydraulische installatie b.v. een hydromotor in snelheid te regelen kunnen we gebruik
maken van een smoor ventiel. Dat is de eenvoudigste oplossing, maar gelijk ook een oplossing met
beperkingen. Want een smoring geeft niet altijd precies dezelfde hoeveelheid olie door deze in n.l.
afhankelijk van de last, de last bepaalt eigenlijk de doortocht die dan optreed. In de meeste gevallen is
dat niet wenselijk, we moeten naar een andere oplossing zoeken. De oplossing ligt bij de
stroomregelkleppen deze kleppen kunnen dit probleem oplossen, zodat de ingestelde waarde altijd het
zelfde blijft en zo ook de snelheid en de ontwikkelde kracht bij een arbeidselement.
We kennen twee soorten stroomregelkleppen:
a)
b)
de tweeweg stroomregelklep of ook wel serieklep genoemd.
de drieweg stroomregelklep of ook wel parallelklep genoemd
Bij de serieklep hebben we twee constructie-uitvoeringen.
Een serieklep met de smoring voor de drukregeling
Een serieklep met de smoring na de drukregeling.
De beide kleppen hebben dezelfde eigenschappen.
We beginnen met de smoorklep
De volumestroom is instelbaar d.m.v. een naald afsluiter die in en uitschroefbaar is.
De vloeistofstroom die door een smoring gaat, is afhankelijk van de doorlaat die ingesteld op de
naaldafsluiter. Wordt de doorlaat vergroot dan laat de smoring meer vloeistof door, Maar is
afhankelijk van het drukverschil dat over de smoring staat. Wordt nu de druk verhoogt dan levert de
smoring een grotere volumestroom op.
Voorbeeld smoring.
Stel de overdrukklep staat ingesteld op 12 Mpa dan wordt in de overdrukklep een vermogen vernietigd
dit vermogen wordt omgezet naar warmte.
-3 m3
3×10
N
min = 600W wordt er vernietigd.
P = 12×106 2 ×
m
60
©GvO1985
Voorbeeld van een smoring in een hydraulische installatie:
Figuur 1
We zien in figuur 1 dat de last bepaald welke hoeveelheid vloeistof er naar de verbruiker toe gaat.
De smoor-regelklep is dus niet geschikt als er een constante volumestroom of een constante snelheid
aanwezig moet zijn. Om die redenen kiezen we voor een stroomregel klep die de volumestroom naar
de verbruiker dus ook de snelheid constant kan houden.
©GvO1985
We bespreken de Serieklep.
De serieklep met de smoring na de druk-regelklep:
Princiepiele werking van de tweeweg-stroom-regelklep.
In het voorbeeld (zie figuur 2) is gebruik gemaakt van een cilinder die aangedreven wordt door een
hydraulische installatie. De constructie van de cilinder is een doorlopende cilinder waarvan de kracht
en snelheid aan beide zijden gelijk is. De cilinder wordt naar rechts in snelheid geregeld. Zoals uit het
hydraulische schema is te zien is de serie regelklep een ingewikkeld geconstrueerd onderdeel uit de
hydrauliek. De serieklep bestaat uit een instelbaar smoorventiel die in serie staat met een
drukregel-klep die het drukverschil over de smoring onder alle omstandigheden constant
houd,daarom noemt men deze klep een serie klep.
Figuur 2
Een aantal getallen voorbeelden.
We noemen deze kleppen ook wel debietkleppen, omdat ze een constante (bepaalde) hoeveelheid per
tijdseenheid leveren. We observeren de naar rechts bewegende zuiger van figuur2.
De cilinder afvoer is niet gesmoord dus kunnen we de druk aan de rechtse zijde van de doorlopende
cilinder op(ongeveer de atmosferische druk ).
Omdat de pomp groter is dan de hoeveelheid naar de cilinder stromende olie zal de druk P1 , de door
de veiligheidsklep (5) bepaalde maximale waarde hebben.
We stellen deze druk op 140 bar. De druk (p3) die in de cilinder nodig is om de belasting te
overwinnen is in eerste instantie 100 bar.
Het drukverschil over de stroomregelklep is dan gelijk aan 140 – 100 = 40 bar, dit drukverschil komt
in twee trappen tot stand.
1e )
van p1 tot p2 als gevolg van de doorlaatbeperking die regelplunjer (R) veroorzaakt.
2e )
daarna van p2 naar p3 als gevolg van de doorlaatbeperking van de ingestelde smoring (S).
©GvO1985
De stand van de regelplunjer (R) wordt bepaald door de evenwichtspositie waarin deze zich verkeerd.
Dit evenwicht bestaat uit de druk (p2) links tegenover (p3 + F_veer) rechts van de regelplunjer.
De kracht van de ingebouwde veer wordt ten behoeve van de nauwkeurigheid zo constant mogelijk
gehouden. In ons voorbeeld kunnen wij de kracht F_veer van deze veer gelijk stellen op een extra druk
van 10 bar op de rechtse zijde van de regelplunjer. Hier uit volgt de onbekende druk (p2) namelijk
p2 = p3+F_veer => 100 + 10 = 110 bar, aangenomen dat de viscositeit van de olie niet veranderd is
de volumestroom via smoring (S) constant en tevens de snelheid van de cilinder. Tergelijker tijd is nu
bekend welk druk verschil wordt veroorzaakt door de doorlaatbeperking langs plunjer (R).
Dit is n.l. ( p1 – p2 = 140 - 110 = 30 bar.)
Wij veronderstellen nu een verandering van de belasting (F) waarbij de stroomregelklep zijn constante
volumestroom moet bewijzen. Stel dat de kracht (F) zodanig toeneemt dat de cilinderdruk oploopt tot
120 bar (p3). (de belasting bepaald de druk) .
De drukken p3 en de veerdruk samen vertegenwoordigen dan 130 bar en het oorspronkelijke
evenwicht met p2 (110 bar) is verstoord. Er treed een automatische verplaatsing van de plunjer (R)
naar links op. Dit maakt de verbindingen tussen p1 en p2 ruimer. (een regelspleet) en dus het
drukverschil kleiner. De plunjer komt in een nieuwe evenwichtstoestand tot rust, zodra opnieuw
p2=p3+F_veer = 120 +10=130 bar. De verruimde doorlaat langs plunjer (R) veroorzaakt nu nog een
drukverschil van 140 – 130 = 10 bar . Een belangrijk gevolg van deze automatische correctie is dat
het verschil tussen p2 en p3 opnieuw 10 bar bedraagt (F_veer). Het drukverschil over de ingestelde
smoring is dus opnieuw hetzelfde als voor de toename van de belasting, hieruit volgt dat ook de
volumestroom constant is en dat de stroomregelklep de cilindersnelheid onafhankelijk van de belasting
constant weet te houden.