Avtonova37.ru

Авто мастер
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Гидравлических и пневматических силовых установок и двигателей это что

    По принципу работы линейные привода можно разделить на:
  • электрические;
  • пневматические;
  • гидравлические.

Линейные электрические привода преобразуют электрическую энергию в механическую. В качестве двигателя в них используется либо вращающийся либо линейный электрический двигатель. Вращающийся электрический двигатель перемещает шток посредством механического преобразователя, например с помощью шарико-винтовой или ролико-винтовой пары.

Пневматические и гидравлические привода фактически являются механическими преобразователями и представляют собой своего рода вставку (пневматическую или гидравлическую) между двигателем и исполнительным органом.

Пневматические линейные привода имеют поршень внутри полого цилиндра. Давление от внешнего компрессора или ручного насоса перемещает поршень внутри цилиндра. При увеличении давления поршень перемещается по оси, создавая линейную силу. Поршень возвращается в свое начальное положение посредством пружины или сжатого газа подаваемого с другой стороны поршня.

Гидравлические линейные привода работают подобно пневматическим приводам, но практически несжимаемая жидкость подаваемая насосом лучше перемещает шток, чем сжатый воздух.

Разновидности гидрооборудования

Для работы современной техники требуется различное гидрооборудование, перечень необходимых устройств может быть очень большим. Для эксплуатации и производства гидравлического оборудования удобно разделить это многообразие на несколько групп.

  • Насосы — устройства позволяющие преобразовать механическую энергию от приводного двигателя в энергию потока жидкости.
  • Гидродвигатели выполняют противоположную насосам роль — преобразовывают гидравлическую энергию в механическую.
    • Гидроцилиндр — гидродвигатель, с помощью которого энергия жидкости преобразуется в линейное перемещение.
    • Гидромотор — гидродвигатель, который позволяет получить вращательное движение.
  • Гидравлическая аппаратура позволяет получить требуемые параметры потока рабочей жидкости.
    • Направляющая гидроаппаратура — позволяет изменять направление движение жидкости.
    • Регулирующая аппаратура необходима для изменения характеристик потока жидкости: расхода, давления.
  • Кондиционеры рабочей жидкости необходимы для обеспечения требуемых качеств жидкости — чистоты, температуры.
    • Фильтры очищают масло от загрязняющих частиц.
    • Маслоохладители и теплообменники обеспечивают нужную температуру жидкости.
  • Гидравлические аккумуляторы позволяют накапливать энергию и, при необходимости, использовать ее.

Рассмотрим подробнее гидравлическое оборудование из представленного списка, попробуем разобраться как оно работает, в каких сферах применяется и на какие характеристики стоит обратить внимание при покупке.

Насосы

В гидравлическом приводе применяют объемные насосы. Принцип их работы основан на цикличном изменении объема рабочей камеры и заполнении ее рабочей жидкостью, при увеличении объема камеры насос заполняется жидкостью, при уменьшении — жидкость вытесняется из насоса. Наиболее часто в гидроприводе экскаваторов, мобильных машин, тракторов применяют шестеренные, пластинчатые, аксиально-поршневые насосы.

Конструкция шестеренного гидронасоса относительно простая, в нем установлены две шестерни одна — ведущая, вторая — ведомая. Поверхности шестерен и корпуса образуют рабочие камеры, которые заполняются жидкостью. Шестеренные насосы устанавливают в систему гидравлики МТЗ и других тракторов.

В пластинчатом насосе рабочую камеру образуют поверхности ротора, статора и пластин. Пластины размещены в пазах ротора, при вращении вала они прижимаются к статору. Из-за того, что ротор установлен с эксцентриситетом относительно статора, объем рабочих камер при вращении вала изменяется — осуществляется перекачивание жидкости. Пластинчатые насосы устанавливают на станции, пресса, технологическое оборудование.

В аксиально поршневом гидронасосе поршни установлены вдоль оси вала, линейное перемещение поршней осуществляется за счет наклона блока цилиндров или опорной шайбы относительно оси вращения вала.

Величина хода поршней определяется углом наклона шайбы. Если необходимо изменять рабочий объем насоса, то в аксиально поршневом насосе размещают механизм регулирования угла наклона блока или шайбы, такой насос называют регулируемым. Аксиально-поршневые насосы устанавливают на экскаваторы, подъемно-транспортные машины, спецтехнику, пресса, станки. Гидронасос экскаватора может быть как регулируемым, так и нерегулируемым.

Основными характеристиками гидронасосов являются:

  • подача — количество жидкости нагнетаемой насосом в единицу времени,
  • рабочее давление — давление, при котором производитель гарантирует надежную работу насоса с заданными параметрами.

Чтобы купить насос необходимо учесть не только основные характеристики (давление, расход), но и особенности применения насоса, рабочие температуры, параметры рабочей жидкости, требования по шумовым и вибрационным характеристикам, присоединительные размеры.

Купить гидронасос для экскаватора, трактора, пресса, станка и другой техники можно в магазине гидравлики на сайте zkmgidro.ru.

Гидромоторы

Гидромотор выполняет противоположную насосу функцию — преобразует гидравлическую энергию во вращение вала, он обладает схожей с насосом конструкцией. Некоторые гидромоторы обратимы, то есть могут выполнять функции и мотора и насоса. Аксиально поршневой гидромотор обратим, а шестеренный насос без дренажной линии использовать в качестве мотора нельзя.

Гидромоторы используют для получения вращательного движения исполнительных механизмов. Например, гидромотор экскаватора может приводить во вращение ведущий каток гусениц или использоваться в механизме поворота.

Чтобы выбрать и купить гидромотор нужно знать его марку, или выбрать его по основным характеристикам:

  • расходу жидкости — количеству жидкости проходящему через гидромотор за установленный промежуток времени,
  • рабочему давлению, то есть такому давлению, при котором мотор будет работать с параметрами указанными производителем в паспорте,
  • вращающему моменту — усилию с которым будет вращаться вал гидромотора,
  • частоте вращения — количеству оборотов вала гидромотора за одну минуту.
Читать еще:  Газовое оборудование на дизельный двигатель принцип работы

Гидроцилиндры

Гидравлический цилиндр позволяет преобразовать гидравлическую энергию в линейное перемещения. Гидроцилиндры применяют для подъема и опускания рабочих органов экскаваторов, стрел кранов и грузоподъемных механизмов, для зажимания деталей и перемещения инструмента в станках.

Гидроцилиндр представляет собой трубу — гильзу, в которой может перемещаться поршень, соединенным со штоком, поршень разделяет гильзу на две камеры, с торцов которых установлены передняя и задняя крышки. При заполнении одной из камер поршень перемещается, так как жидкость вытесняет его, вместе с поршнем движется и шток. В гидроцилиндрах одностороннего действия жидкость может поступать только в поршневую полость, обратный ход осуществляется под действием внешних сил. Например в гидроцилиндре подъема в домкрате обратных ход осуществляется под действием массы груза. В гидроцилиндрах двухстороннего действия жидкость может поступать как в поршневую так и в штоковую полости. Когда жидкость заполняет поршневую полость — шток выдвигается, когда жидкость поступает в штоковую полость — шток втягивается. Большинство гидравлических цилиндров экскаваторов, гидроцилиндр МТЗ- двухстороннего действия.

Основными характеристиками гидравлического цилиндра являются:

  • рабочее давление,
  • диаметр поршня,
  • диаметр штока,
  • величина хода поршня,
  • присоединительные размеры.

Усилие, развиваемое гидроцилиндром также важнейший параметр, оно определяется площадью поршня и давлением в системе.

Купить гидроцилиндр можно на сайте компании ООО «ЗКМ» в разделе каталог — гидроцилиндры.

Распределители

Гидрораспределители позволяют соединять между собой различные каналы гидравлической системы, например, подавать жидкость от насоса в поршневую полость цилиндра, а при переключении — в штоковую. С помощь гидрораспределителя можно управлять гидроцилиндром, заставляя его шток перемещаться. В одном распределителе может быть установлен один золотник для управления одним гидроцилиндром или несколько золотников для управления несколькими цилиндрами, в этом случае гидрораспределитель называют секционным.

Распределители тракторов и экскаваторов, такие как гидрораспределитель МТЗ — секционные.

Основными характеристиками распределителями являются:

  • рабочее давление;
  • расход, который может указываться непосредственно в обозначении распределителя, гидрораспределитель р 80 работает при расходе жидкости до 80 л/мин;
  • монтажное исполнение (тип присоединения, размеры);
  • схема золотника.

Подобрать и купить гидрораспределитель с нужными характеристиками помогут специалисты компании ООО «ЗКМ».

Клапаны

Гидравлические клапаны позволяют получить нужные характеристики потока рабочей жидкости регулировать расход, ограничивать давление системе.

Гидравлический обратный клапан пропускает жидкость только в одном направлении. Он может быть управляемым, тогда при наличии сигнала он открывается и пропускает жидкость, такой клапан называют гидрозамком.

Гидравлический предохранительный клапан ограничивает максимальное давление в системе, защищая гидравлическое оборудование от чрезмерно высокого давления. Предохранительные клапаны устанавливают во все гидравлические приводы начиная от прессов и насосных станций, заканчивая экскаваторами, подъемными машинами, самолетами.

Редукционный клапан позволяет регулировать и поддерживать давление в отводимой от основной линии. Его можно использовать для ограничения усилия зажима деталей на станках.

Тормозной гидравлический клапан необходим для ограничения скорости движения исполнительных механизмов при действии попутной нагрузки. Тормозные клапаны используют в гидроприводах подъемно-трансопртных машин, экскаваторов, мобильной техники.

Подбор клапана осуществляется с учетом расхода рабочей жидкости, рабочего и настраиваемого давления, присоединительных размеров.

Фильтры

Гидравлический масляный фильтр удерживает загрязняющие частицы, которые могут вызвать поломку гидравлического оборудования. В корпусе гидравлического фильтра устанавливается фильтрующий элемент, который и удерживает загрязнения. Со временем фильтроэлемент загрязняется и его необходимо заменить.

Фильтры могут устанавливаться с линиях нагнетания, всасывания, слива. Гидравлический фильтр МТЗ устанавливается в линию слива.

При выборе фильтра следует учесть расход жидкости в системе, рабочее давление, необходимую тонкость фильтрации — размер частиц, которые с вероятностью 95% будет задерживать фильтр.

Компания ООО «ЗКМ» поставляет фильтры и фильтрующие элементы во все регионы России, купить гидравлический фильтр можно непосредственно на сайте компании.

Принцип действия

Приводной двигатель передаёт вращающий момент на вал насоса, который сообщает энергию рабочей жидкости. Рабочая жидкость по трубопроводу через регулирующую аппаратуру поступает в гидродвигатель, где гидравлическая энергия преобразуется в механическую. После этого рабочая жидкость по трубопроводу возвращается либо в бак, либо непосредственно к насосу. 7)

Гидравлический трубопровод предназначен для прохождения рабочей жидкости в процессе работы гидравлической системы. В общем случае трубопровод состоит из всасывающей, напорной и сливной линий. Кроме того, в гидравлической системе часто имеются линии управления и дренажная линия. Всасывающая линия служит для подведения рабочей жидкости к насосу из бака, от распределителя или непосредственно от гидродвигателя. По напорной линии жидкость от насоса поступает через регулирующие и управляющие устройства к гидродвигателю. По сливной линии рабочая жидкость от гидродвигателя возвращается обратно к насосу (замкнутая схема циркуляции) или сливается в гидробак (разомкнутая схема циркуляции). 8)

Описание принципа действия гидравлической системы на английском языке представлено в следующем видео:

Различия гидравлической и пневматической систем

Наглядно различия гидравлической и пневматической систем, а также их сфер применения показаны в следующих англоязычных видеоматериалах:

Сравнение с гидравлическими и электрическими аналогами. Преимущества пневматики

Пневматические двигатели (а двигатели, работающие за счёт силы воздуха, применяются человеком уже более двух столетий) имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с гидравлическими и электрическими двигателями.

Читать еще:  Что будет если неправильно поставить опору двигателя

Если говорить об электрических моделях, часто являющихся основными «конкурентами» пневматики, то наряду с такими плюсами, как приемлемая стоимость, простота регулировки и тихая работа, они:

  • менее надёжны, поскольку обладают более сложной конструкцией и большим количеством движущихся рабочих элементов;
  • менее безопасны (всегда существует риск, связанный с поражением электрическим током);
  • имеют больший вес и размеры, чем пневматические аналоги той же мощности;
  • более «чувствительны» к перезапуску (пуск/остановка);
  • более сложны в обслуживании;
  • непригодны для работы в сложных условиях (например, рядом с горючими и легковоспламеняющимися составами, в труднодоступных местах).

Главным преимуществом пневмомоторов, по сравнению с электрическими, является их пригодность для работы в условиях высокой взрывоопасности – здесь они просто незаменимы. Кроме того, двигатели, действующие за счет энергии сжатого воздуха, способны обеспечить эффективную работу в условиях вибрации, повышенной влажности и температуры.

Если говорить о гидравлических двигателях, то, как и пневматические агрегаты, они отличаются небольшим весом и компактными размерами, простотой конструкцией и высокой мощностью. Кроме того, они обеспечивают хорошую работоспособность даже в случае перегрузок и при этом безопасны в условиях повышенной температуры и взрывоопасности. Однако при этом нельзя забывать о возможности утечки масла, что небезопасно, а также о высоких затратах на установку данного механизма.

Пневмоприводы производства лучших мировых брендов, наряду с малым весом и размерами, отличают также высокая мощность, взрыво- и пожаробезопасность (наличие сертификации АТЕХ). Двигатели данного типа, в отличие от электрических аналогов, позволяют проводить работы в любом положении и в любых производственных условиях – например, при повышенной запыленности. Пневматические инструменты и оборудование могут работать длительное время без остановки, что позволяет повысить производительность труда. Если сравнивать с гидравлическими двигателями, то пневматический механизм не требует высоких затрат на установку и нуждается в минимуме технического обслуживания. В пользу пневматики говорит и высокая износоустойчивость устройства, значительно превышающая этот показатель тех же электрических моделей.

Схема и принцип действия

Самая простая схема гидравлической машины, такой как гидравлический пресс состоит из двух цилиндров А и В (малого и большого диаметра), соединенных между собой трубкой С. Такая схема похожа на работу сообщающихся сосудов.

В малом цилиндре расположен малый поршень гидравлической машины D, соединенный с рычагом ОКМ, имеющим неподвижную шарнирную опору в точке О, а в большом цилиндре – большой поршень гидравлической машины (плунжер) Е, составляющий одно целое с платформой F, на котором расположено прессуемое тело G.

Рычаг приводится в действие вручную или при помощи специального двигателя. При этом поршень D начинает двигаться вниз и оказывать на находящуюся под ним жидкость давление, которое передается на поршень Е и заставляет его вместе со столом двигаться до тех пор, пока тело G не войдет в соприкосновение с неподвижной плитой Н.

При дальнейшем подъеме стола начинается процесс прессования (сжатия) тела G.

Если данное устройство служит не для прессования, а только для поднятия груза, т.е. представляет собой так называемый гидравлический подъемник, то неподвижная плита Н в этом случае оказывается лишней и из конструкции исключается.

Вместе с указанными на схеме частями гидравлический пресс снабжается всасывающим и нагнетательным клапанами, регулирующими работу пресса, и клапаном, предохраняющим его от разрыва при чрезмерном возрастании давления (на схеме клапаны не показаны).

Работу гидравлического пресса объясняет закон Паскаля. В котором говорится о гидростатическом парадоксе, когда кружка воды, добавленная в бочку, приводит к ее разрыву.

Сила давления, КПД и формула машины

Установим основные соотношения, определяющие работу пресса. Пусть усилие, действующее на конец М рычага ОКМ, будет называться Q, а плечи рычага ОК = a, КМ = b. Тогда, рассматривая равновесие рычага и составляя уравнение моментов относительно его центра вращения О выводим уравнение

Находим силу передаваемую на поршень D малого цилиндра

и создаваемое в жидкости добавочное гидростатическое давление

где d1 – диаметр малого цилиндра.

Давление ρ передается на поршень Е большого цилиндра, в результате чего полная сила давления на этот поршень, обусловленная силой Q, будет

где d2 – диаметр большого цилиндра.

Из этого выражения видно, что сила P2 может быть получена сколько угодно большой путем выбора соответствующих размеров цилиндров и плеч движущего рычага.

На самом деле действительная сила P2, передаваемая на стол и осуществляющая процесс прессования, оказывается несколько меньше из-за неизбежных потерь энергии на преодоление трения в движущихся частях пресса и утечек жидкости через различные неплотности и зазоры.

Эти потери учитываются введением в формулу коэффициента полезного действия – КПД. Таким образом формула гидравлической машины

Практически этот коэффициент имеет значение от 0,75 до 0,85.

Пример расчета

Для наглядного примера того как работают малый и большой поршень гидравлического машины рассмотрим простой пример.

Читать еще:  Что будет если уровень масла в двигателе больше максимума

Условие: Большой поршень гидравлической машины имеет площадь 50см 2 . Он поднимает груз весом 2000Н. Необходимо определить площадь малого поршня если на известно, что на динамометре определилась сила 300Н. Рычаг в этой задачи не участвует.

S1=(F1*S2)/F2=(300*50*10 (-2) )/2000=0.075 м 2 =7,5cм 2

В современных гидравлических прессах можно получить очень большие давления (до 25 000 т.). В таких конструкциях малый цилиндр выполняют обычно в виде поршневого насоса высокого давления, подающего рабочую жидкость (воду или масло) в большой цилиндр (собственно пресс), часто с добавлением в схему специального устройства – гидравлического аккумулятора, выравнивающего работу насоса.

Гидравлический аккумулятор

Как показывает название – гидравлический аккумулятор служит для аккумулирования, т.е. накапливания, собирания энергии. Он применяется на практике в тех случаях, когда необходимо выполнить кратковременную работу, требующую значительных механических усилий, например, поднять большую тяжесть, открыть и закрыть ворота шлюзов и т.п.

Наиболее широкое применение гидравлические аккумуляторы получили при работе гидравлических прессов, используемые здесь как установки, накапливающие жидкость в период холостого хода пресса и отдающие ее при рабочем ходе, когда подача насосов оказывается недостаточной.

Гидравлический аккумулятор состоит из цилиндра А, в котором помещен плунжер В, присоединенный своей верхней частью к платформе С, несущей груз большого веса. В аккумулятор по трубе D насосом нагнетается жидкость (вода или масло), которая поднимает вверх плунжер с грузом. При достижении крайнего верхнего положения насос автоматически выключается.

Обозначим вес плунжера с грузом через G, а его полную высоту подъема через Н. Тогда энергия, запасенная аккумулятором при полном подъеме плунжера, будет равна G*H, а создаваемое им в жидкости гидростатическое давление

где F – площадь сечения плунжера

Под таким постоянным давлением находящаяся в аккумуляторе жидкость подводится по трубе Е к гидравлическим машинам – например, прессовым машинам, обеспечивая тем самым их работу с постоянной нагрузкой.

Гидростатическое давление, создаваемой аккумулятором, будет тем больше, чем меньше площадь сечения плунжера.

Однако при чрезмерном уменьшении сечения плунжера последний может оказаться недостаточно прочным. Поэтому при необходимости получения очень больших давлений применяются так называемые дифференциальные аккумуляторы со ступенчатым поршнем.

В этом случае давление на жидкость, находящуюся в цилиндре А, передается через небольшую площадь кольцевого уступа ступенчатого поршня, пропущенного сквозь обе крышки цилиндра (верхнюю и нижнюю), и следовательно, сечение поршня может быть выбрано такого размера, при котором обеспечивается необходимая прочность.

Гидравлическая турбина

Гидравлические двигатели служат для преобразования гидравлической энергии потока жидкости в механическую энергию, получаемую на валу двигателя и используемую в дальнейшем для различных целей, в основном для привода рабочих машин.

Наиболее распространенным представителем этой группы является гидравлическая турбина. Гидравлические турбины обычно для устанавливаются на гидроэлектрических станциях, где они служат приводом электрических генераторов.

Энергия воды преобразуется в турбине в механическую энергию на валу. Вал приводит в движение ротор электрогенератора и механическая энергия превращается в электрическую.

Насос

В насосах, применяемых для подъема и перемещения жидкости по трубопроводам, происходит обратный процесс. Механическая энергия, подводимая к насосам от двигателей, приводящих насосы в действие, преобразуется в гидравлическую энергию жидкости.

На рисунке схематично изображены
А – турбинная установка
Б – насосная установка

Насосы это самые распространенная разновидность гидравлических машин. Они применяются во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства.

Насосы используются в водоснабжении, отоплении, вентиляции, для работы котельной установки и во многих других областях техники.

Подробная схема работы насоса размещена в этой статье

Гидравлические машины весьма широко используются в настоящее время в нефтяной промышленности. Насосы применяются при транспортировке нефти и нефтепродуктов по трубопроводам, при бурении нефтяных скважин для подачи в них промывочных растворов и т.д.

Увеличение крутящего момента и силы в гидравлических механизмах

Наибольшее распространение гидравлические механизмы получили в машиностроении – в приводах транспортных средств, промышленного оборудования, станков, прессов. Главное их преимущество заключается в том, что они способны передать большие усилия при малых размерах.
Простое приумножение крутящего момента и силы является важнейшим качеством любой гидросистемы. Не используя рычаги и шестерни, довольно массивные и увесистые по своей природе, такая система становится эффективной благодаря передвижению энергии от помпы к двигателю или изменению полезной поверхности гидроцилиндров, объединенных между собой. Кроме того, гидростатическая трансмиссия характеризуется еще и точным передаточным числом.

Гидравлическим аккумулятором называется гидроемкость, предназначенная для аккумулирования энергии рабочей жидкости, находящейся под давлением, с целью последующего использования этой энергии в гидроприводе. В зависимости от носителя потенциальной энергии гидроаккумуляторы подразделяют на грузовые, пружинные и пневматические.

Гидроаккумуляторы поддерживают на заданном уровне давление, компенсируют утечки, сглаживают пульсацию давления, создаваемую насосами, выполняют функцию демпфера, предохраняют систему от забросов давления вызванных наездом машин на дорожные препятствия. Так же используются для достижения большей скорости холостого хода при совместной работе с насосами.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector