Гидравлика

Основными компонентами гидравлической системы являются гидравлические машины: это гидравлический насос, преобразующий механическую энергию привода (мускульная энергия, электродвигатель, ДВС, турбина, ротор ветроэнергетической установки и т.п.) в потенциальную энергию жидкости (за счет повышения давления) и исполнительный механизм линейного (гидроцилиндр) или вращательного (гидромотор) действия, которые, в свою очередь, преобразуют энергию жидкости в необходимую для данной установки механическую работу.

Рабочая жидкость транспортируется от насоса к исполнительному механизму по трубопроводам и по гибким шлангам – рукавам высокого давления или сокращенно РВД. Необходимо два трубопровода: трубопровод подачи, транспортирующий «заряженную» энергией жидкость от насоса к исполнительным механизмам, и обратный трубопровод, по которому отдавшая процессу энергию жидкость подается в резервуар, откуда ее снова всасывает насос. Передача энергии по РВД имеет по сравнению с механической трансмиссией то преимущество, что оси привода и исполнительного механизма могут быть без ограничений установлены друг относительно друга под любым углом, и этот угол в процессе работы может меняться. Любая механическая трансмиссия для выполнения такого технического «трюка» будет исключительно сложной, дорогостоящей, ненадежной, с большими потерями на трение, дисбаланс и вызванные последним вибрации, а также затратной в обслуживании.

В качестве жидкости наиболее широко применяются минеральные масла, имеется семейство синтетических рабочих жидкостей на основе полиэфиров, нередко встречаются системы, использующие воду, там, где нет риска замерзания, но гидравлические машины и аппаратура, работающие на синтетических рабочих жидкостях и на воде выпускаются в специальных исполнениях из коррозионно стойких материалов со специальными мероприятиями по снижению трения в рабочих частях из-за плохих смазывающих свойств этих жидкостей. Для установок пищевой промышленности имеются гидравлические жидкости на основе растительного масла.

Состояние рабочей жидкости является определяющим для эффективности и долговечности гидравлической силовой передачи. Жидкость хранится в закрытом от проникновения загрязнений резервуаре. Уровень жидкости в резервуаре постоянно меняется в зависимости от характера и количества задействованных в данный момент времени исполнительных механизмов, от ее температуры (во время работы жидкость нагревается), поэтому резервуар снабжен дыхательным клапаном с воздушным фильтром для сообщения с атмосферой. Слив жидкости, поступающей обратно в резервуар от исполнительных механизмов, осуществляется через фильтр, задерживающий частицы, образующиеся в результате износа гидроаппаратуры и исполнительных механизмов. Всасывание жидкости гидравлическим насосом также нередко осуществляется через фильтр, во избежание попадания в систему частиц осадка, неизбежно образующегося при длительной эксплуатации системы. Резервуар, кроме того, служит как охладитель, в котором в роли теплообменной поверхности выступают стенки. В замкнутых гидростатических трансмиссиях или при невозможности сделать резервуар с достаточной поверхностью стенок для охлаждения применяют теплообменники с принудительным водяным или воздушным охлаждением с отдельным циркуляционным насосом.

Гидравлические насосы выпускаются разнообразных типов, фиксированного и варьируемого рабочего объемов. Шестеренные насосы имеют только фиксированный рабочий объем и создают давление до 160 кгс/см² в классической компоновке с наружным зацеплением, и до 240 кгс/см² с внутренним зацеплением, разновидностью последних являются героторные насосы (с синусоидальным зацеплением вместо эвольвентного) пластинчатые, аксиально-поршневые и радиально-поршневые гидравлические насосы выпускаются как с фиксированным, так и с варьируемым рабочими объемами.

Наиболее типичным, простым и известным всем гидравлическим исполнительным механизмом является гидроцилиндр. Задачей цилиндра является линейное или угловое перемещение нагрузки, а также сжатие и прессование материалов. Наиболее типичной конструкцией является дифференциальный цилиндр, дифференциальные цилиндры применяются в том числе для решения задач позиционирования, для этого они могут быть снабжены линейным измерителем для передачи данных о текущем положении штока на контроллер процесса. Кроме дифференциальных выпускаются плунжерные цилиндры с одной полостью для подъема нагрузки, телескопические цилиндры с раздвижным штоком (самосвалы с задним отвалом, гидравлические лифты) и равнообъемные цилиндры (с двумя штоками), если необходимо равенство усилий или объемов жидкости в полостях.

Гидравлические машины, в которых имеется вращение, являются обратимыми,, и гидромоторы, т.е. машины, преобразующие энергию жидкости в механическую работу, реализуют те же конструкционные принципы: бывают шестеренными, пластинчато-роторными, в отдельную подгруппу выделяют тихоходные героторные и геролерные гидромоторы, имеются радиально-поршневые моторы и аксиально-поршневые, отдельные представители которых могут развивать скорости вращения до 8000 мин-1. Гидромоторы выпускают иногда с варьируемым рабочим объемом.

Варьирование рабочего объема гидравлической машины – это ценная возможность регулирования скоростей вращения гидромоторов и перемещения гидроцилиндров. Благодаря этому возможно эффективное управление кинематической системой и динамикой процесса в целом при постоянной скорости вращения привода, и без изменения эффективности преобразования энергии. Варьирование рабочего объема осуществляется, как правило, при помощи встроенного в насос сервоцилиндра, а подача жидкости на него - гидроклапаном с ручным, электромагнитным, пневматическим или гидравлическим управлением. Аппаратура управления рабочим объемом гидронасосов нередко имеет замысловатую конфигурацию и стоит дороже самого насоса. Но в результате получается компактный по соотношению «размеры-мощность» агрегат, гибко и оперативно реагирующий на изменение нагрузки и «общающийся» с контроллером управления технологическим процессом.

Последние достижения в производстве современных гидравлических компонентов превратили гидравлику из грязного и хлопотного хозяйства, удела бульдозеров, грейдеров и прессов, в высокоточную и чистую технологию, успешно применяемую даже в промышленных роботах.

UNIPROM с полным правом может рекомендовать себя предприятиям в качестве эксперта по поставке гидравлических компонентов. Широкий кругозор, обилие поставщиков надежных изделий и прежде всего – инженерный подход к решению задач являются залогом оптимального подбора комплектующих для успешного технического решения.