Работа гидропривода

Назначение гидропривода

Гидропривод предназначен для преобразования механической энергии в гидравлическую энергию, передачи ее на расстояние и обратного преобразования гидравлической энергии в механическую, чаще всего для приведения в движение машин и механизмов.

Если говорить о преимуществах гидропривода, следует отметить простоту преобразования механической энергии в гидравлическую и наоборот, высокую точность, простоту регулирования, высокую удельная мощность и большие передаваемые усилия. Гидравлическая передача выигрывает у механической передачи за счет простоты передачи энергии при постоянно меняющихся углах и расстояниях. Поэтому гидроприводы применяются в станках, строительных и дорожных машинах, авиации, автомобилях. 

Типы и виды гидропривода

Различают гидродинамические и объемные гидроприводы. В гидродинамических приводах используется кинетическая энергия, переносимая потоком жидкости, в объемных – потенциальная энергия давления рабочей жидкости.  Преимущество объемных гидроприводов перед гидродинамическими в высокой точности, простоте регулирования, возможности развивать очень большие удельные усилия и компактности. Дело в том, что характеристики гидроприводов определяются давлением жидкости. У объемных гидроприводов давление гораздо больше, поэтому они могут передавать очень большую мощность при компактных размерах. Динамические гидроприводы громоздки, их сложно регулировать, и потому используются значительно реже.

По характеру движения выходного звена различают гидроприводы:

• вращательного движения, выходным звеном которого выступает вращающийся выходной вал гидромотора;
• поступательного движения с выходным звеном в виде поступательно движущегося поршня гидроцилиндра;
• поворотного движения с поворотным гидроцилиндром, совершающим возвратно-поступательные движения на угол меньше 360⁰.

По источнику подачи гидравлической жидкости различают насосные, магистральные и аккумуляторные гидроприводы. В насосных гидроприводах гидрожидкость подается от насоса непосредственно к гидродвигателю, а затем возвращается к гидронасосу или в гидробак. Магистральный гидропривод отличается тем, что жидкость подается в магистраль, из которой ее разбирают различные потребители. Аккумуляторный гидропривод работает от заранее заряженного гидроаккумулятора.

По возможностям регулирования гидроприводы делят регулируемые и нерегулируемые. Как правило, регулируемыми бывают объемные гидроприводы, а нерегулируемыми гидродинамические.

Принцип работы гидропривода

Вначале речь пойдет об объемном гидравлическом приводе, как о наиболее распространенном. Принцип работы объемного гидропривода основан на попеременном заполнении рабочей камеры жидкостью и вытеснении жидкости из нее. Самый простой пример – гидроцилиндры.

Объемный гидропривод состоит из объемных гидромашин (насосов и двигателей), гидроаппаратуры для управления приводом, гидролиний для передачи энергии, вспомогательных устройств (баков, фильтров и др.) и контрольно-измерительных приборов.

Существует множество видов объемных гидродвигателей: поршневые, шестеренчатые, аксиально-поршневые. Как правило, все гидромашины обратимые, то есть могут работать в одном из двух режимов, как насосы и как двигатели.

Принцип работы объемных гидропередач довольно простой. Гидравлическим насосом, обычно с механическим приводом, создается давление в гидросистеме. Через систему клапанов гидроаппаратуры давление подается в нужную гидравлическую линию, в результате чего жидкость поступает в гидродвигатель, который приводит в движение какой-нибудь механизм. В роли гидродвигателя могут выступать как гидромоторы, так и гидроцилиндры. К выходному валу гидромотора подсоединяют привод колес, гусениц или механизма поворота, например, гидравлического экскаватора, а к гидроцилиндрам присоединяют механизмы подъема ковша, стрелы, рукояти.

Защиту объемного гидропривода от перегрузки обеспечивает система предохранительных клапанов, которая является важным элементом гидросистемы.

Гидроприводы бывают с дроссельным и объемным регулированием. В системах с дроссельным регулированием часть потока, идущего от нерегулируемых насосов, отводится дросселями обратно в маслобак. Особенность применения гидропривода с дроссельным регулированием состоит в более простой конструкции, но при этом в меньшем КПД гидросистемы.

Принцип работы гидропривода с объемным регулированием состоит в непосредственном регулировании подачи насосом. Чаще всего подача меняется за счет регулирования скорости вращения вала насоса, что позволяет управлять скоростью выходных звеньев гидропередачи, например, гидравлического двигателя. Нет потерь на дросселирование, что позволяет добиться высокого КПД привода, но усложняет конструкцию насоса.

Рассматривая важнейшие характеристики приводов, следует обратить внимание на КПД. Общий КПД гидроприводов состоит из произведения нескольких. Механический КПД показывает потери на трение всех звеньев гидродвигателей, гидронасосов и других частей привода. Гидравлический КПД характеризует потери давления в приводе, а объемный КПД показывает потери жидкости. Потери жидкости гидропривода во многом определяются качеством уплотнений, поэтому важно следить за их исправностью.

Принцип работы динамического гидропривода состоит в том, чтобы разогнать поток жидкости при помощи насоса и направить его в гидромотор. Скорость вращения двигателя определяется скоростью потока. Но скорость нельзя наращивать бесконечно, ведь работа насоса и двигателя должна быть бескавитационной. Дело в том, что кавитация разрушает узлы и детали быстрее абразивных материалов. Регулировать гидродинамический привод тоже довольно сложно. Повышать давление чтобы уменьшить габариты, тоже довольно проблематично, в результате оборудование для гидродинамического привода довольно громоздкое. Поэтому гидродинамические передачи не получили такого широкого распространения.