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

Что такое гидропривод двигателя

Назначение и устройство гидравлической системы. Что такое гидравлический привод

Рассмотрим назначение и устройство гидравлической системы с описанием подсистем, основных элементов. По своему устройству гидравлическое оборудование предназначено для работы с высокой интенсивностью, обеспечивая надлежащее давление, преобразование механической мощности двигателя в гидравлическую. Такое оборудование может работать как отдельно, так и входить в комплекс литейных, транспортировочных, переработочных станков, прессов и т.д.

Функции гидропривода [вверх]

В состав гидропривода входит ряд основных устройств, которые выполняют следующие функции: насос, как поставщик гидравлической энергии; гидравлический двигатель, как потребитель гидравлической энергии, и преобразователь ее в механическую энергию; гидрораспределители, дроссели, которые регулируют поток рабочей жидкости, управляя движением выходного звена гидродвигателя; для перемещения рабочей жидкости внутри гидросистемы, а также подачи ее к соответствующим устройствам, используются гидролинии; отделение из гидравлической жидкости загрязнений, образующихся во время эксплуатации системы, осуществляется с помощью фильтра; для регулирования температуры жидкости применяются различные устройства, выполняющие как нагрев, так и ее охлаждение.

Основной задачей гидропривода, как и механической передачи, остается преобразование механической характеристики приводного двигателя в соответствии с нагрузкой (регулирование, защита от перегрузок и др.). Другая функция — это передача мощности от приводного двигателя к рабочим механизмам машины (например, в одноковшовом экскаваторе — передача мощности от двигателя внутреннего сгорания к ковшу или к гидродвигателям привода стрелы, и т. д.).

Что же собой представляет система гидроуправления?

Это система, обеспечивающая управление гидропередачей и состоящая из функциональных золотниково-клапанных устройств, колонок управления и насосно-аккумуляторной части.

Благодаря системе гидроуправления мы обеспечиваем:

  • снижения усилий на ручках управления
  • ввода автоматических связей работы гидропередачи
  • легкого подвода управляющего сигнала к агрегату, где бы он не располагался.

Коленвал уходит в отставку

Удивительно простая конструкция двигателя Инго Валентина, защищенная двумя патентами, предусматривает полное отсутствие вращающихся деталей, за исключением крыльчаток турбонагнетателя. Благодаря оппозитной архитектуре и свободным поршням мотор обходится без шатунов, коленчатого вала, клапанного механизма. Два поршня располагаются в общей камере сгорания: на такте сжатия они движутся навстречу друг другу, а на такте рабочего хода отталкиваются друг от друга. Оппозитная архитектура в моторостроении сейчас набирает популярность благодаря простоте, идеальному балансу и высокой удельной мощности. К при-

меру, американская технологическая компания Advanced Propulsion Technologies (APT) недавно обнародовала принципиально похожий прототип двухцилиндрового оппозитного турбодизеля, который превосходит традиционные моторы по удельной мощности в 2,5 раза, будучи впятеро легче. К 2011 году компания планирует вывести на рынок несколько модификаций двигателя.

Концепция свободных поршней означает, что каждый из них одновременно служит поршнем ДВС и гидравлической помпы. После рабочего хода давление жидкости в гидравлической системе возвращает поршень в исходное положение и обеспечивает сжатие топлива.

При рабочем объеме 500 см³ мотор Инго Валентина развивает мощность 64 л.с. (почти 130 «лошадок» на литр). Расход топлива варьируется от 1,35 до 1,85 л на 100 км пробега в зависимости от скорости движения. Масса мотора — всего 32 кг, он в пять раз легче традиционного ДВС и в шесть — современных гибридных силовых установок. Мотор способен переваривать различные виды топлива: дизель, бензин, биоэтанол и биодизель. Меняются только настройки системы управления. Никакой специальной системы охлаждения двигателю не требуется, так как он всегда работает в оптимальном режиме — без провалов и пиковых нагрузок. Для эффективного отвода тепла достаточно естественной циркуляции воздуха

в моторном отсеке. Это позволяет отказаться от радиатора, воздухозаборник которого на больших скоростях значительно увеличивает аэродинамическое сопротивление. За счет оптимальных зазоров между поршнем и стенкой цилиндра смазка двигателю Инго тоже не нужна, а значит, из списка обязательного оборудования вычеркиваются масляный картер, помпа и радиатор.

Многие гидравлические системы бульдозеров, тракторов, автогрейдеров, танков, авиалайнеров, широкого ряда станков, а также другого промышленного оборудования и техники включают в своем составе гидроприводы объемного типа. Данные гидравлические приводы обладают рядом важных достоинств, среди которых:

  • Подробнее о Гидравлические приводы (гидроприводы)

Виды гидравлики: общие классификации

Гидравлические системы используются в разнообразном оборудовании, но работа каждой из них основана на схожем принципе. В его основе лежит классический закон Паскаля, открытый еще в XVII веке. Согласно ему, давление, которое приложено к объему жидкости, создает силу. Она равномерно передается во всех направлениях и создает одинаковое давление в каждой точке.

Основа работы гидравлики любого вида — использование энергии жидкостей и возможность, приложив малое усилие, выдерживать увеличенную нагрузку на значительной площади – так называемый гидравлический мультипликатор. Таким образом, к гидравлике можно отнести все виды устройств, работающих на основе использования гидравлической энергии.

Спецтехника с гидроузлами Гидрофицированные роботы на заводе «Камаз»

Читать еще:  Двигатель anb технические характеристики

Виды гидравлики по сферам применения

Несмотря на общий «фундамент», гидросистемы поражают разнообразием. Начиная от базовых гидравлических конструкций, состоящих из нескольких цилиндров и трубок, и заканчивая футуристичными продуктами, в которых объединены гидроэлементы и электротехнические решения, они демонстрируют широту инженерной мысли и приносят прикладную пользу в самых разных отраслях:

  • промышленности — как элемент литейного, прессового, транспортировочного и погрузочно-разгрузочного оборудования, металлорежущих станков, конвейеров;
  • сельском хозяйстве — навесное оборудование тракторов, экскаваторов, комбайнов и бульдозеров управляется именно гидроузлами;
  • автомобильном производстве: гидравлическая тормозная система — «must have» для современного легкового и грузового автотранспорта;
  • авиакосмической отрасли: системы, независимые или объединенные с пневматикой, используются в шасси, управляющих устройствах;
  • строительстве: практически вся спецтехника оснащена гидрофицированными узлами;
  • судовой технике: гидравлические системы используются в турбинах, рулевом управлении;
  • нефте- и газодобыче, морском бурении, энергетике, лесозаготовительном и складском хозяйстве, ЖКХ и многих других сферах.

Гидростанция к токарному станку

В промышленности (для металлорежущих и других станков) современную производительную гидравлику используют благодаря ее способности обеспечить оптимальный режим работы с помощью бесступенчатого регулирования, получать плавные и точные движения оборудования и простоты его автоматизации.

На производственных станках широко применяют системы с автоматическим управлением, а в строительстве, благоустройстве, дорожных и других работах — экскаваторы и другую гусеничную или колесную с гидрофицированными узлами. Гидросистема работает от мотора техники (ДВС или электрического) и обеспечивает функционирование навесных элементов — ковшей, стрел, вил и так далее.

Гидрофицированный экскаватор-погрузчик

Виды гидравлики с разными гидроприводами

В оборудовании для разных сфер используются гидроприводы одного из двух типов — гидродинамические, работающие преимущественно на кинетической энергии, или объемные. Последние используют потенциальную энергию давления жидкостей, обеспечивают большое давление и, благодаря техническому совершенству, широко используются в современных машинах. Системы с компактными и производительными объемными приводами устанавливают на сверхмощных экскаваторах и станках — их рабочее давление достигает 300 МПа и больше.

Пример техники с объемным гидроприводом Рабочее колесо гидротурбины для гидроагрегата ГЭС

Объемные гидроприводы используют в большинстве современных гидросистем, устанавливаемых в прессах, экскаваторах и строительной спецтехнике, металлообрабатывающих станках и так далее. Устройства классифицируют по:

  • характеру движения выходных звеньев гидромотора — оно может быть вращательным (с ведомым валом или корпусом), поступательным или поворотным, с движением на угол до 270 градусов;
  • регулированию: регулируемые и нерегулируемые в ручном или автоматическом режиме, дроссельным, объемным или объемно-дроссельным способом;
  • схемам циркуляции рабочих жидкостей — компактной замкнутой, используемой в мобильной технике, и разомкнутой, которая сообщается с отдельным гидробаком;
  • источникам подачи жидкостей: с насосами или гидроприводами, магистральными или автономными;
  • типу двигателя — электрический, ДВС в автомобилях и спецтехнике, турбины корабля и так далее.

Турбина Siemens с гидроприводом

Конструкция гидравлики разных видов

В промышленности используют машины и механизмы со сложным устройством, но, как правило, гидравлика в них работает по общей принципиальной схеме. В систему включены:

  • рабочий гидроцилиндр, преобразовывающий гидравлическую энергию в механическое движение (или, в более мощных промышленных системах, гидродвигатель);
  • гидронасос;
  • бак для рабочей жидкости, в котором предусмотрена горловина, сапун и вентилятор;
  • клапаны — обратный, предохранительный и распределительный (направляющий жидкость к цилиндру или в резервуар);
  • фильтры тонкой очистки (по одному на подающей и обратной линии) и грубой очистки — для удаления примесей механического характера;
  • система, управляющая всеми элементами;
  • контур (емкости под давлением, трубопроводная обвязка и другие компоненты), уплотнители и прокладки.

Классическая схема раздельноагрегатной гидросистемы

В зависимости от вида гидросистемы, ее конструкция может отличаться — это влияет на сферу применения устройства, его рабочие параметры.

Стандартный рабочий гидроцилиндр тормоза для комбайна «Нива СК-5»

Виды конструктивных элементов гидросистемы

Прежде всего, важен тип привода — части гидравлики, преобразующей энергию. Цилиндры относятся к роторному типу, и могут направлять жидкости только в один конец или в оба (однократное или двойное действие соответственно). Усилие их направлено прямолинейно. Гидравлика открытого типа с цилиндрами, которые сообщают выходным звеньям возвратно-поступательное движение, используется в мало- и среднемощном оборудовании.

Спецтехника с гидродвигателем

В сложных промышленных системах вместо рабочих цилиндров устанавливают гидродвигатели, в которые из насоса поступает жидкость, а затем возвращается в магистраль. Гидрофицированные моторы сообщают выходным звеньям вращательное движение с неограниченным углом поворота. Их приводит в действие рабочая гидравлическая жидкость, поступающая от насоса, что, в свою очередь, заставляет вращаться механические элементы. В оборудовании для разных сфер устанавливают шестеренчатые, лопастные или поршневые гидромоторы.

Радиально-поршневой гидромотор

Потоками в системе управляют гидрораспределители — дросселирующие и направляющие. По особенностям конструкции их делят на три разновидности: золотниковые, крановые и клапанные. Наиболее востребованы в промышленности, инженерных системах и коммуникациях гидрораспределители первого типа. Золотниковые модели просты в эксплуатации, компактны и надежны.

Читать еще:  Что происходит если перегреть двигатель

Гидронасос — еще один принципиально важный элемент гидравлики. Оборудование, преобразующее механическую энергию в энергию давления, используют в закрытых и открытых гидросистемах. Для техники, работающей в «жестких» условиях (бурильной, горнодобывающей и так далее) устанавливают модели динамического типа — они менее чувствительны к загрязнениям и примесям.

Гидравлический насос Гидронасос в разрезе Пара гидронасос-гидромотор

Также насосы классифицируют по действию — принудительному или непринудительному. В большинстве современных гидросистем, использующих повышенное давление, устанавливают насосы первого типа. По конструкции выделяют модели:

  • шестеренчатые;
  • лопастные;
  • поршневые — аксиального и радиального типов.
  • и др.

Гидрофицированные манипуляторы для 3D-печати

Существует огромное количество видов использования законов гидравлики — изготовители придумывают новые модели техники и оборудования. Среди наиболее интересных — гидросистемы, устанавливаемые в манипуляторах для 3D-печати, коллаборативных роботах, медицинских микрофлюидных устройствах, авиационном и другом оборудовании. Поэтому любая классификация не может считаться полной — научный прогресс дополняет ее чуть ли не каждый день.


pi4 workerbot — ультрасовременный индустриальный робот, воспроизводящий мимику

Гидравлический манипулятор, распечатанный на 3D-принтере

Гидрооборудование на линиях авиационного завода

Как устроен гидравлический мотор

Устройство гидромотора выглядит следующим образом. Рабочая жидкость перемещается в подковообразный канал корпуса через отверстия, а затем транспортируется на пластины ротора. Последний поворачивается против часовой стрелки синхронно с валом. Для слива рабочей среды предусмотрены окна в заднем диске и отверстие в крышке.

Вал гидравлического мотора движется в шарикоподшипниках, а ротор установлен на шлицы. В пазах ротора движутся пластины, они находятся в прижатом состоянии к внутренней поверхности статора. Изначально прижимная система состоит из пружин, напоминающих форму коромысла. Одна пружина создает давление на целую пару пластин, установленных перпендикулярно друг другу. Поэтому одна пластина выходит ровно настолько, насколько другая поступает в паз ротора. Это позволяет избежать повреждения пружины при эксплуатации гидромотора.

Вращение ротора происходит между двумя распределительными дисками из стали, расположенными со стороны корпуса и крышки.

Кольцевые диски имеют одинаковый диаметр и с помощью отверстия крышки входят в задний диск. За ним есть полость, которая через отверстия и пазы сообщается с напорной магистралью. Пазы установлены напротив окон, соединенных с каналом корпуса, откуда выходит отверстие. Оно сообщается с напорной магистралью.

Давление в полости создается за счет автоматического прижима заднего диска, осуществляемого тремя пружинами. Под давлением рабочей среды, перемещающейся из отверстия, золотник движется в пробку. Давление передается из одной полости в другую через отверстия и создает энергию, необходимую для прижимания пластины к статору.

В моторе предусмотрены отверстия для смены направления вращения вала. Через них проходит рабочая жидкость и поступает в другое отверстие, сообщающееся со сливной магистралью. Под давлением рабочей среды золотник уходит в пробку до упора, после чего давление жидкости передается полости за задним диском и под пластинами.

Для герметичности вала используется манжета из маслостойкой резины, а протечки сливаются через специальное отверстие. Течи между корпусом и крышкой предупреждает резиновое кольцо или сальник.

По конструктивным особенностям гидромоторы подразделяются на следующие типы:

  • Шестеренные;
  • Пластинчатые;
  • Радиально-поршневые;
  • Аксиально-поршневые;

Принцип действия шестеренных гидромоторов

Шестеренные гидромоторы работают по принципу подачи давления жидкости на шестерни с неуравновешенными зубьями, что придает им вращение. Преимущество данного типа гидравлического мотора заключается в простоте конструкции и возможности достижения частоты вращения до 10000 об/мин (специальное исполнение). Обычная частота вращения достигает 5000 об/мин при установленном давлении рабочей жидкости — 200 bar. К недостаткам шестеренного гидромотора относится низкий коэффициент полезного действия, который не превышает значения 0,9.

Пластинчатые гидромоторы

В пластинчатых гидромоторах рабочие камеры образуются вытеснителями, пластинами расположенными на роторе. Для герметичности камер применяются пружины под пластинами, обеспечивая их постоянное прижимное усилие к стенкам статора. Ось ротора смещена относительно оси статора и при подаче рабочей жидкости объем камеры всасывания увеличивается, а объем камеры, из которой происходит нагнетание, уменьшается. К недостаткам механизмов подобного типа относят низкую ремонтопригодность и невозможность эксплуатации агрегата при низких температурах (залипание пластин).

Радиально-поршневые гидромоторы

Радиально-поршневые гидромоторы применяются при относительно высоком давлении рабочей жидкости (от 10 мПа). Камерами в гидромоторе являются цилиндры, расположенные радиально, соответственно роль вытеснителей играют поршни. Под воздействием высокого давления рабочие камеры приводят в движение вал мотора. Механизм распределения на валу поочередно соединяет камеры с линиями давления и слива рабочей жидкости.

Радиально-поршневые моторы бывают одно- и многократного действия. В первом случае полный цикл всасывания и нагнетания жидкости выполняется за один оборот вала. Его вращение осуществляется за счет воздействия рабочих камер на кулак привода. Затем с помощью распределительной системы камеры соединяются со сливными магистралями и линиями высокого давления.

Читать еще:  G4fc двигатель и его характеристики

Агрегаты однократного действия выдерживают давление до 350 бар и рассчитаны на частоту вращения до 2000 об/мин. Они широкого применяются в приводах шнеков для перекачивания сухих или жидких смесей, поворотных механизмах (например – башнях автокрана).

Моторы многократного действия выполняют несколько циклов работы за один оборот вала. Конструктивное отличие состоит в более сложной схеме взаимодействия камер с валом и распределительной системой. Данные агрегаты могут работать в режиме свободного вращения. Под низким давлением жидкость поступает в дренажную линию, а камеры сопрягаются со сливной магистралью.

Область применения гидромоторов многократного действия:

  • Буровое оборудование;
  • Дорожно-строительная техника;
  • Конвейеры;
  • Гидропрессы;
  • Мощные производства;
  • Станочное оборудование.

Аксиально-поршневой гидромотор

Аксиально-поршневые гидромоторы работают по уже известному принципу — рабочие камеры, это цилиндры, аксиально расположенные относительно оси ротора, а вытеснители — поршни. Цилиндры располагаются вокруг оси вращения или под небольшим углом к ней. Во время вращения вала вращаются и блоки цилиндров. При выдвижении поршней из цилиндров происходит всасывание жидкости, а при обратном движении поршней осуществляется нагнетание.

Преимуществом данного агрегата является возможность реверсного хода для движения в обратную сторону.

Гидромоторы аксиально-поршневого типа рассчитаны на давление до 450 бар, крутящий момент составляет 6000 Нм, а частота вращения – до 5000 об/мин. Они бывают с наклонным блоком или наклонным диском.

Область применения гидроагрегатов:

  • Мобильная техника;
  • Станочные гидроприводы;
  • Гидропрессы;
  • Буровые и промышленные машины.

Героторные гидромоторы

Это подвид мотора шестеренчатого типа. Принцип его работы таков: жидкость поступает в рабочие полости агрегата при помощи распределителя. В этих полостях образуется крутящий момент, приводящий в движение зубчатый ротор. Он вращает внутреннюю шестерню, которая находится на карданном валу, затем жидкость уходит в сливную магистраль. В результате шестерня вращает вал и привод мотора.

К преимуществам героторных (планетарных) гидромоторов относятся:

  • Высокий крутящий момент (до 2000 Нм) при сравнительно небольших габаритах;
  • Максимальное давление – 250 бар;
  • Стабильная работа при низких температурах;
  • Рабочий объем составляет 800 м3.

Благодаря этим параметрам, пластинчатые моторы нашли широкое применение в сельхозмашинах, строительной и коммунальной спецтехнике.

Основные неисправности гидромоторов

Практически все виды неисправностей гидромоторов относятся к механическим повреждениям и износу деталей, участвующих в передаче крутящего момента. Наиболее распространенными поломками являются:

  • Выход из строя пружины, которая прижимает пластину к статору;
  • Застревание пластин в пазах;
  • Заклинивание заднего диска;
  • Застревание золотника;
  • Засоренность сетчатого фильтра золотника.

Неисправности гидромоторов могут проявляться треском, утечками по валу, высокими шумами, заклиниванием исполнительного устройства и др. При появлении первых признаков сразу прекратите эксплуатацию техники или оборудования, чтобы не усугублять проблему. Не пытайтесь устранять поломку самостоятельно. Обнаружение неисправности и ремонт гидродвигателей осуществляется в специализированных мастерских, обладающих необходимым инструментарием и диагностическим оборудованием.

Горячая линия (ремонт, комплектующие): +7 (495) 660-04-23

РЕМОНТ И ОБСЛУЖИВАНИЕ
ЛЮБОЙ ГИДРАВЛИКИ

Преимущества гидромотора в сравнении с электромотором:

  • меньше габариты мотора;
  • меньше вес;
  • больше диапазон регулировки частоты вращения вала.

Основными параметрами гидромотора являются:

  • рабочее давление;
  • частота;
  • крутящий момент;
  • объем.

Различают гидравлические двигатели:

Шестеренные — по своим характеристикам схожи с шестерными насосами.

При подаче рабочей жидкости гидромотор воздействует на шестерни с созданием крутящего момента.

К достоинствам шестеренного гидромотора относится низкая цена, высокие обороты и простота в эксплуатации. К недостаткам относится низкий КПД.

Пластинчатые — по своему устройству схожи с насосами, но всегда имеют механизм прижима рабочих пластин.

К достоинствам пластинчатых гидромоторов относится их умеренная стоимость, достаточно тихая работа, умеренная частота рабочей жидкости.

К недостаткам относится низкий КПД, высокие нагрузки на подшипники, незначительный срок службы.

Радиально-плунжерные гидравлические моторы — в этой гидромашине плунжер, находящийся каждый в своей камере радиально к валу, после поступления рабочей жидкости приводит в движение поршни, которые передают крутящий момент.

Аксиально-поршневые моторы отличает высокий КПД, который обратно пропорционален вязкости рабочей жидкости.

В аксиально-поршневых моторах возможно регулировка частоты вращения, крутящего момента и рабочего объема.

Выбираем гидромотор

При выборе гидромотора следует учесть его назначение.

Аксиально-плунжерный гидромотор выбирают в случаях, когда необходима высокая частота и скорость. Наиболее часто такой тип гидравлического двигателя применим в судостроении, строительной технике и в приводе станков.

Радиально-плунжерный гидромотор выбирают, когда требуются небольшие скорости вращения при большом создаваемом моменте вращения, например, для поворота башни некоторых автокранов.

Шестеренные гидромоторы применяют в несложных гидросистемах с невысокими требованиями к неравномерности вращения вала мотора.

В станочных гидроприводах востребованы пластинчатые гидромоторы.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector