Гидравлическая энергия - это использование текучей среды под давлением для генерирования, управления и передачи энергии. Гидравлическая энергия подразделяется на гидравлику, использующую жидкость, например минеральное масло или вода , и пневматику, использующую газ, например воздух или другие газы. Когда-то системы сжатого воздуха и воды под давлением использовались для передачи энергии от центрального источника промышленным потребителям на обширных географических территориях; Системы гидроэнергетики сегодня обычно находятся в одном здании или передвижной машине.
Гидравлические силовые системы выполняют работу посредством гидравлического подшипника под давлением непосредственно на поршне в цилиндре или в гидравлическом двигателе. Гидравлический цилиндр создает силу, приводящую к линейному движению, тогда как гидравлический двигатель создает крутящий момент, приводящий к вращательному движению. В гидросистеме цилиндры и двигатели (также называемые исполнительными механизмами ) выполняют желаемую работу. Компоненты управления, такие как клапаны, регулируют систему.
Элементы
Гидравлическая система имеет насос, приводимый в действие первичным двигателем (таким как электродвигатель или двигатель внутреннего сгорания), который преобразует механическую энергию в энергию жидкости. Жидкость под давлением управляется и направляется клапанами в исполнительное устройство, такое как гидравлический цилиндр или пневматический привод. цилиндр для обеспечения линейного движения или гидравлический двигатель или пневматический двигатель для обеспечения вращательного движения или крутящего момента . Вращательное движение может быть непрерывным или ограничиваться менее чем одним оборотом.
Гидравлические насосы
Динамические (непрямые) насосы
Этот тип обычно используется для приложений с низким давлением и большим объемным расходом. Поскольку они не способны выдерживать высокие давления, они мало пригодны в области гидравлической энергии. Их максимальное давление ограничено 250-300 фунтами на квадратный дюйм. Этот тип насоса в основном используется для транспортировки жидкостей из одного места в другое. Пропеллерные насосы с центробежным и осевым потоком являются двумя наиболее распространенными типами динамических насосов. [1]
Насосы прямого вытеснения Этот тип широко используется в гидравлических системах. В этом насосе фиксированное количество жидкости выбрасывается в гидравлическую систему за один оборот вращения вала насоса. Эти насосы способны преодолевать давление, возникающее в результате механических нагрузок на систему, а также сопротивление потоку из-за трения. Эти две особенности очень желательны для гидравлических насосов. Эти насосы также имеют следующие преимущества перед поршневыми насосами непрямого действия:
- Возможность высокого давления (до 12000 фунтов на квадратный дюйм)
- Небольшой компактный размер
- высокий объемный КПД
- небольшие изменения эффективности во всем диапазоне расчетного давления [2]
Характеристики
Гидравлические системы питания могут производить большую мощность и большие усилия в небольших объемах по сравнению с системами с электрическим приводом. Действующие силы можно легко контролировать в системе с помощью датчиков и измерителей. По сравнению с системами, которые обеспечивают силу за счет электричества или топлива, гидравлические системы, как известно, имеют длительный срок службы при правильном обслуживании. Рабочая жидкость, проходящая через гидравлический двигатель, по своей сути обеспечивает охлаждение двигателя, которое должно быть отдельно расположено для электродвигателя. Гидравлические двигатели обычно не образуют искр, которые являются источником возгорания или взрыва во взрывоопасных зонах, содержащих горючие газы или пары.
Гидравлические системы электроснабжения чувствительны к потерям давления и расхода в трубопроводах и регулирующих устройствах. Гидравлические системы питания оснащены фильтрами и другими средствами для сохранения чистоты рабочей жидкости. Любая грязь в системе может вызвать износ уплотнений и утечку или может заблокировать регулирующие клапаны и вызвать неустойчивую работу. Сама гидравлическая жидкость чувствительна к температуре и давлению, а также в некоторой степени сжимаема. Это может привести к неправильной работе системы. При неправильной работе могут возникнуть кавитация и аэрация .
Заявление
Мобильные приложения гидравлической энергии широко распространены. Практически каждая самоходная колесная машина оснащена тормозами с гидравлическим или пневматическим приводом . В землеройном оборудовании, таком как бульдозеры , экскаваторы-погрузчики и др., Используются мощные гидравлические системы для копания, а также для движения. Очень компактная гидравлическая силовая система - это автоматическая коробка передач, которую можно найти во многих автомобилях, которая включает в себя гидротрансформатор .
Гидравлическая энергия также используется в автоматизированных системах, где инструменты или детали перемещаются или удерживаются с помощью гидравлической энергии. Регулирующие клапаны с переменным расходом и датчики положения могут быть включены в систему сервомеханизма для прецизионных станков. Ниже приведен более подробный список приложений и категорий, для которых используется гидравлическая энергия:
- Промышленный (также известный как фиксированный)
- металлообработка
- литье под давлением
- контроллеры
- погрузочно-разгрузочные работы
- Аэрокосмическая промышленность
- шасси
- тормоза
Сравнение пневматической и гидравлической систем
- Расходы
- Пневматика дешевле в постройке и эксплуатации. В качестве сжатой среды используется воздух, поэтому нет необходимости сливать или восстанавливать жидкость. Гидравлические системы используют более высокое рабочее давление и требуют более крупных деталей, чем пневматика.
- Точность
- В отличие от жидкостей, газы значительно изменяют объем под давлением, что затрудняет достижение точности.
Применение общего гидравлического контура
Синхронизация
Эта схема работает от синхронизации. Когда цилиндр достигает определенной точки, другой будет активирован либо посредством гидравлического клапана концевого выключателя, либо за счет повышения давления в цилиндре. Эти схемы используются в производстве. Примером этого может быть сборочная линия. Когда гидравлический рычаг активируется для захвата объекта. Затем он достигнет точки вытягивания или втягивания, где активируется другой цилиндр, чтобы навинтить крышку или крышку на объект. Отсюда и термин «синхронизация».
Регенеративный
В рекуперативном контуре используется цилиндр двустороннего действия. В этом цилиндре есть насос с фиксированной производительностью. Использование регенеративного контура позволяет использовать насос меньшего размера для любого конкретного применения. Это работает путем перенаправления жидкости к крышке, а не обратно в резервуар [3] [ необходима ссылка ] . Например, в процессе сверления регенеративный контур позволит сверлить с постоянной скоростью, а отвод - с гораздо большей скоростью. Это дает оператору возможность более быстрого и точного производства. [ необходима цитата ]
Электрический контроль
Комбинации электрического управления гидроэлементами широко распространены в автоматизированных системах. Широкий спектр измерительных, чувствительных или управляющих элементов доступен в электрической форме. Их можно использовать для управления электромагнитными клапанами или сервоклапанами, которые управляют гидравлическим элементом. Электрическое управление может использоваться для обеспечения, например, дистанционного управления гидравлической системой без прокладки длинных линий управления к удаленно расположенному ручному регулирующему клапану.