Název školyIntegrovaná střední škola technická, Vysoké Mýto, Mládežnická 380 Číslo a název projektuCZ.1.07/1.5.00/ Inovace vzdělávacích metod EU - OP VK Číslo a název klíčové aktivityIII/2 inovace a zkvalitnění výuky pomocí ITC AutorIng. Milan Solil Číslo materiáluVY_32_INOVACE_ATM_4S_SL_12_08 NázevElektropneumatické a hydraulické obvody Druh učebního materiáluPrezentace PowerPoint PředmětAutomatizace RočníkČtvrtý Tematický celekFyzikální základy AnotaceFyzikální základy používané v hydraulických obvodech Metodický pokynPomocí prezentace seznámit studenty s fyzikálními základy, které se používají při řešení hydraulických obvodů. 45 minut. Klíčová slovaHydrostatické a hydrodynamické mechanismy, výkon a ztráty hydraulického zařízení Očekávaný výstupŽák se seznámí s fyzikálními základy, které se používají při návrhu hydraulických obvodů. Datum vytvoření

Přenos síly a energie se uskutečňuje v hydraulice: Hydrostaticky - kapalinou v klidu. Hydrodynamicky – proudící kapalinou Fyzikální základy

Kapalina v klidu: Tlak v kapalině je vyvolán působením vnější sily např.: pohyblivý píst na který působí síla F. Pro velikost tohoto tlaku platí Pascalův zákon: Tlak vyvolaný vnější silou působící na povrch kapaliny je ve všech místech a ve všech směrech kapalného tělesa stejný. Hydrostatické mechanismy

Působí-li síla F na píst o ploše S vzniká hydrostatický tlak p.

Při stejném tlaku kapaliny jsou síly úměrné plochám pístů. Využití: hydraulické zvedáky, hydraulické lisy. Hydrostatické mechanismy Obr.: SCHMID, Dietmar. Řízení a regulace pro strojírenství a mechatroniku

Hydrodynamické mechanismy Proudící kapalina: Ke zvednutí zátěže reprezentované silou F musí být kapalina pod pístem uvedena do pohybu. K vyvolání pohybu pístu zvedáku vytlačí píst čerpadla kapalinu o objemu ∆V potrubí do válce zvedáku a kapalina zvedne jeho píst. Stlačená kapalina vytvoří ve válci zvedáku sloupec průřezu S a výšky ∆l. Objem tohoto sloupce ∆V prochází potrubím podobu ∆t s objemovým průtokem Q

Objemový průtok je v uzavřeném systému ve všech místech stejný, proto je rychlost proudění v větší v místech menších průřezů S a menší v místech větších průřezů. Hydrodynamické mechanismy

Mějme potrubí proměnného průřezu. Na jednom konci má plochu průřezu S 1 a kapalina do něj vtéká rychlostí v 1. Na druhém konci potrubí je průřez S 2 a kapalina vytéká rychlostí v 2. Rovnice kontinuity je formulací zákona zachování hmoty. Q = S 1.v 1 = S 2.v 2 Rovnice kontinuity Obr.: SCHMID, Dietmar. Řízení a regulacce pro strojírenství a mechatroniku

Ztráty – proudící kapalina je tlačena proti zvedací síle F 2 a proti odporu proudění kapaliny v ostatních částech zařízení silou působící na píst čerpadla p stat =F 2 / S 2.. K síle překonávající hydrostatický tlak je třeba přidat sílu překonávající hydrodynamický odpor (tření a síly uvádějící kapalinu do pohybu). Aby kapalina proudila, musí být v čerpadle stlačena tlakem p: p = p stat + ∆p Ztráty proudící kapaliny

Tlakový rozdíl ∆p mezi válci vzniká jen při proudění kapaliny a narůstá s druhou mocninou rychlosti proudění. Část energie se mění na teplo a ohřívá kapalinu a celé zařízení. ∆p ~ (Q/S) 2 ~ v 2 ~ W ztratový Čím rychleji proudí kapalina potrubím, nebo jsou menší průřezy potrubí, tím větší jsou ztráty a tím více se systém zahřívá. Ztráty proudící kapaliny

Energie předaná hydraulickým zařízením pístu zvedáku je rovna součinu síly a délky pohybu (zdvihu pístu) a odpovídá součinu tlaku a zdvihového objemu. W = F 2. z 2 = p. S 2. z 2 = p. V Výkon zařízení je dán vztahem: P = W / t = (p. V)/t = p. Q Tlak a objemový průtok určují výkon hydraulického zařízení. Objemový průtok Q je dán vytlačeným objemem za minutu: Q = V. n Výkon hydraulického zařízení

Použitá literatura: SCHMID, Dietmar. Řízení a regulace pro strojírenství a mechatroniku. 1. vyd. Překlad Jiří Handlíř. Praha: Europa-Sobotáles, 2005, 420 s. ISBN