Система гидравлического привода - Hydraulic drive system
Система гидравлического привода - это квазигидростатический привод или система трансмиссии , которая использует гидравлическую жидкость под давлением для питания гидравлического оборудования . Термин гидростатический относится к передаче энергии от разницы давлений, а не от кинетической энергии потока.
Система гидравлического привода состоит из трех частей: генератора (например, гидравлического насоса ), приводимого в действие электродвигателем или сгорания двигателя или ветряной мельницы ; клапаны, фильтры, трубопроводы и т. д. (для направления и управления системой); и привод (например, гидравлический двигатель или гидроцилиндр ) для привода оборудования.
Принцип Паскаля
Закон Паскаля - основа систем гидравлического привода. Поскольку давление в системе одинаково, сила, которую жидкость передает окружающей среде, равна давлению × площадь. Таким образом, маленький поршень ощущает небольшую силу, а большой поршень - большую силу.
Тот же принцип применяется к гидравлическому насосу с небольшим рабочим объемом, который требует небольшого крутящего момента , в сочетании с гидравлическим двигателем с большим рабочим объемом, который дает большой крутящий момент. Таким образом можно построить трансмиссию с определенным передаточным числом.
В большинстве систем гидравлического привода используются гидроцилиндры. Здесь используется тот же принцип - небольшой крутящий момент может быть передан в большую силу.
Путем дросселирования жидкости между частью генератора и частью двигателя или с помощью гидравлических насосов и / или двигателей с регулируемым рабочим объемом можно легко изменить передаточное число трансмиссии. В случае использования дросселирования эффективность трансмиссии ограничена. Однако в случае использования регулируемых насосов и двигателей КПД очень велик. Фактически, примерно до 1980 года система гидравлического привода практически не имела конкуренции с другими системами регулируемого привода.
В настоящее время системами электропривода, использующими электрические серводвигатели, можно отлично управлять и они могут легко конкурировать с системами вращающегося гидравлического привода. Фактически, гидравлические цилиндры не имеют конкуренции по линейным силам. Для этих цилиндров, при наличии гидравлических систем, легко и логично использовать эту систему для вращающихся приводов систем охлаждения.
Важным преимуществом гидропривода является его высокая удельная мощность: масса гидропривода в несколько раз меньше массы электропривода той же мощности.
Классификация гидравлической системы
Гидравлические приводы традиционно делятся на три класса. Эти:
- Промышленная гидравлика.
- Мобильная гидравлика
- Гидравлика самолета
Классификация в основном связана с тем, что компоненты классифицируются по этим категориям, хотя существует некоторое совпадение между промышленной и мобильной гидравликой, компоненты гидравлической системы самолетов являются узкоспециализированными из-за экстремальных требований к весу и сертификации.
Гидравлический пресс
Гидравлический пресс представляет собой машину (см машины пресса ) с помощью гидравлического цилиндра , чтобы создать сжимающее усилие. В нем используется гидравлический эквивалент механического рычага , и он был также известен как пресс Брамы в честь изобретателя Джозефа Брамы из Англии. Он изобрел и получил патент на этот пресс в 1795 году. Когда Брама (который также известен своими разработками унитаза со смывом ) устанавливал унитазы, он изучил существующую литературу по движению жидкостей и применил эти знания при разработке Нажмите.
Гидравлический цилиндр
Гидравлические цилиндры (также называемые линейными гидравлическими двигателями) - это механические приводы , которые используются для создания линейной силы посредством линейного хода. Гидравлические цилиндры способны создавать толкающее и тянущее усилие в несколько тонн с помощью только простой гидравлической системы. В прессах используются очень простые гидроцилиндры; здесь цилиндр представляет собой объем в куске железа с вдавленным в него поршнем, закрытым крышкой. При нагнетании гидравлической жидкости в объеме плунжер выталкивается наружу с силой давления в зоне плунжера.
Более сложные цилиндры имеют корпус с торцевой крышкой, шток поршня и головку блока цилиндров . Например, с одной стороны нижняя часть соединена с одной вилкой , тогда как с другой стороны шток поршня также предусмотрен с одной вилкой. Кожух цилиндра обычно имеет гидравлические соединения с обеих сторон; то есть соединение на нижней стороне и соединение на стороне головки блока цилиндров. Если масло попадает под поршень, шток поршня выталкивается, и масло, которое находилось между поршнем и головкой блока цилиндров, выталкивается обратно в масляный бак.
Толкающая или тянущая сила гидроцилиндра следующая:
- F = Ab * pb - Ah * ph
- F = Толкающая сила в Н
- Ab = (π / 4) * (Нижний диаметр) ^ 2 [в м2]
- Ah = (π / 4) * ((Нижний диаметр) ^ 2- (Диаметр поршневого штока) ^ 2)) [в м2]
- pb = давление внизу в [Н / м2]
- ph = давление на стороне головки блока цилиндров в [Н / м2]
Простые гидроцилиндры имеют максимальное рабочее давление около 70 бар . Следующий шаг - 140 бар, 210 бар, 320/350 бар и далее. Как правило, цилиндры изготавливаются на заказ. Хода гидравлического цилиндра ограничен производственный процесс. Большинство гидроцилиндров имеют ход между 0, 3 и 5 метрами, при этом также возможен ход 12-15 метров, но для этой длины на рынке присутствует лишь ограниченное количество поставщиков.
Если длина втянутого цилиндра слишком велика для того, чтобы цилиндр мог быть встроен в конструкцию, можно использовать телескопический цилиндр . Следует понимать, что для простых задач толкания могут быть легко доступны телескопические цилиндры; для цилиндров с более высокими усилиями и / или двойного действия они должны быть специально разработаны и очень дороги. Если гидроцилиндры используются только для толкания, а шток поршня снова вводится другими способами, можно также использовать поршневые цилиндры . Плунжерные цилиндры не имеют уплотнения над поршнем, если поршень вообще существует. Это означает, что необходимо только одно масляное соединение. В целом диаметр плунжера довольно большой по сравнению с обычным поршневым цилиндром, тогда как гидравлический двигатель всегда будет давать утечку масла. Гидравлический цилиндр не имеет утечек ни через поршень, ни через уплотнение головки блока цилиндров, поэтому механический тормоз не требуется.
Гидравлический мотор
Гидравлический двигатель является вращающейся частью гидроцилиндра . По идее, гидравлический двигатель должен быть взаимозаменяемым с гидравлическим насосом , поскольку он выполняет противоположную функцию. Однако большинство гидравлических насосов нельзя использовать в качестве гидравлических двигателей, поскольку они не имеют обратного привода . Кроме того, гидравлический двигатель обычно рассчитан на рабочее давление с обеих сторон двигателя. Еще одно отличие состоит в том, что двигатель можно реверсировать с помощью реверсивного клапана.
Давление в гидравлической системе похоже на напряжение в электрической системе, а расход жидкости эквивалентен току. Размер и скорость насоса определяют скорость потока, нагрузка на двигатель определяет давление.
Гидравлические клапаны
Эти клапаны обычно очень тяжелые, чтобы выдерживать высокое давление. Некоторые специальные клапаны могут контролировать направление потока жидкости и действовать как блок управления для системы.
Классификация гидрораспределителей
- Классификация по функциям:
- Клапаны регулирования давления (клапаны PC)
- Клапаны регулирования расхода (клапаны FC)
- Клапаны управления направлением (клапаны постоянного тока)
- Классификация по способу активации:
- Клапан прямого действия
- Клапан с пилотным управлением
- Клапан с ручным управлением
- Клапан с электрическим приводом
- Открыть регулирующий клапан
- Сервоуправляемые клапаны
- многообразие
Открытые и закрытые системы
Открытая система - это система, в которой гидравлическая жидкость возвращается в большой резервуар без давления в конце цикла через систему. Напротив, в закрытой системе гидравлическая жидкость остается в одном замкнутом контуре под давлением, не возвращаясь в основной бак после каждого цикла. Смотрите открытые и закрытые системы .