Керування зусиллям вихідної ланки гідроприводу

Гідропривод (гідравлічний привод) — сукупність гідравлічної апаратури і гідроліній для приведення в дію робочих органів машин та механізмів за допомогою потенціальної енергії рідини, що перебуває під тиском. При цьому енергія передається за допомогою переміщення окремих об'ємів рідини.

Вступ

Гідропривод є свого роду «гідравлічною вставкою» між приводним двигуном і навантаженням (машиною або механізмом) та виконує ті ж функції, що і механічні передачі (редуктор, пасова передача, кривошипний механізм тощо).

Структура гідроприводу

Аналогії функцій гідравлічних та механічних приводів

Базовими елементами гідроприводу є підромашини (енергоперетворювачі): насос і гідродвигун. Насос є джерелом гідравлічної енергії, а гідродвигун — її споживачем, тобто перетворює гідравлічну енергію в механічну.

Управління рухом вихідних ланок гідродвигунів здійснюється або за допомогою регулювальної тідроапаратури, дроселів, гаророзподільників, клапанів тощо, або шляхом регулювання самого гідродвигуна і/чи насоса.

Також, обов'язковою складовою частиною гідроприводу є гідролінії — жорсткі та гнучкі трубопроводи якими рідина під тиском переміщається у гідросистемі.

Для підтримання роботи гідроприводу у переважній більшості гідросистем встановлюється доломіжна апаратура: масляні фільтри, системи охолодження, гідроакумулятори, гідробаки та інші.

Для контролю за роботою ідроприводу використовують контрольно-вимірювальні прилади: манометри, витратоміри, термометри тощо.

Робоча рідина в гідроприводі є одночасно носієм енергії і змащенням. При цьому вона зазнає впливу високих тисків, швидкостей і температур. Крім того, рідина повинна бути нейтральною до матеріалів, пожежобезпечнаю і нетоксичнаю. Значною мірою ці вимоги задовольняють мінеральні оливи і синтетичні рідини на кремнійорганічній основі. На сьогодні як робочі. рідини об'ємних гідроприводів, що використовуються в загальному машинобудуванні, застосовуються мінеральні оливи індустріальні (И-20, И-З0, И-50), турбінні, веретенні тощо.

Види гідроприводів

За принципом роботи гідроприводи бувають об'ємними (гідростатичними), гідродинамічними і змішаним:

— у гідродинамічних приводах використовується в основному кінетична енергія потоку рідини;

— у об'ємних гідроприводах використовується потенційна енергія тиску робочої рідини;

— у змішаних гідроприводах поєднуються властивості перших двох видів.

За характером руху вихідної ланки гідродвигуна гідравлічні приводи поділяються на:

— гідроприводи обертального руху (гідродвигуном служить гідромотор);

— гідроприводи поступального руху (гідродвигуном служить у переважній більшості гідроциліндр);

— гідроприводи поворотного руху (гідродвигуном служить поворотний гідродвигун).

За схемою циркуляції рідини у приводі:

— гідропривод із замкнутою схемою циркуляції, у якому робоча рідина від гідродвигуна одразу повертається у всмоктуючу гідролінію насоса;

— гідропривод з розімкненою системою циркуляції, у якому робоча рідина знаходиться у гідробаку і постійно контактує атмосферою.

Принципова гідравлічна схема гідропривобу обертального руху з розімкнутою (1) і замкнутою циркуляцією (2)

Гідропривод із замкнутою циркуляцією робочої рідини компактний, має невелику масу і допускає велику частоту обертання ротора насоса без небезпеки виникнення кавітації, оскільки в такій системі у всмоктуючій лінії тиск завжди вищий за атмосферний. До недоліків слід віднести погані умови для охолодження робочої рідини, а також необхідність зливу робочої рідини та заповнення гідросистеми при заміні або ремонті гідроапаратури.

Переваги розімкненої схеми — хороші умови для охолодження і очищення робочої рідини. Проте такі гідроприводи громіздкі і мають велику масу, а частота обертання ротора насоса обмежується швидкостями руху робочої рідини, що допускаються (з умов безкавітаційної роботи насоса), у всмоктуючому трубопроводі.

За можливостями і видом регулювання гідропривод може бути нерегульованим і регульованим, останній у свою чергу буває:

— об'ємного регулювання;

— дросельного регулювання.

За задачами регулювання, гідроприводи бувають:

— стабілізаційні;

— слідкувальної дії;

— програмного керування.

Переваги гідроприводів

Значне поширення гідроприводів у різних галузях зумовлюється низкою істотних переваг, до яких у першу чергу належать:

— можливість одержання великих сил та обертальних моментів при порівняно малих розмірах та масі гідродвигунів;

— передача великих потужностей при малій масі гідроприводу;

— плавність рухів вихідних ланок;

— можливість безступінчастого регулювання швидкості у широкому діапазоні;

— мала інерційність;

— простота керування та автоматизації;

— висока експлуатаційна надійність та стійкість до перевантажень;

— простота реалізації основних видів рухів: обертального, зворотно-поступального і зворотно-поворотного.

Недоліки гідроприводів

При незаперечних високих якостях гідравлічного приводу слід відзначити і властиві йому недоліки:

— гідроприводи поступаються електричним у відстані транспортування енергії від джерела до споживача та швидкості передачі командних сигналів;

— у гідроприводах актуальним є питанням забезпечення герметичності порожнин, що знаходяться під тиском;

— чутливість до в'язкості робочої рідини, котра у свою чергу залежить від температури;

— нижчий к.к.д. у порівнянні з механічними передачами у приводах.

Застосування гідроприводів

Гідропривод застосовується в нафтовидобувному обладнанні (гідропоршневі глибинні насосні установки, гідрокачалки, бурові установки тощо), гірничому машинобудуванні (прохідницькі та вугільні комбайни, щити для прокладання тунелів, механізоване кріплення гірничих лав та ін.), на транспортних, сільськогосподарських, дорожньо-будівельних, кар'єрних та інших машинах.

Верстатобудівна галузь належить до тих галузей, де гідравлічні приводи використовуються традиційно, а саме: у металорізальних верстатах та ковальсько-пресовому обладнанні гідропривод використовується для здійснення як головних, так і допоміжних рухів і приводу робочих органів технологічних машин та роботів-маніпуляторів, затискних, фіксуючих, транспортних пристроїв.

Широко застосовують гідроприводи в літальних та підводних апаратах.

Використані джерела інформації

  • Кулінченко В. Р. Гідравліка, гідравлічні машини і гідропривод: Підручник. -К.: Фірма «Інкос», Центр навчальної літератури, 2006. - 616 с.
  • Гідроприводи та гідропневмоавтоматика: Підручник / В. О. Федорець, М. Н. Педченко, В. Б. Струтинський та ін. За ред. В. О. Федорця. — К.: Вища школа, — 1995. — 463 с. — ISBN 5-11-004086-9.
  • Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов/ Т. М. Башта, С. С. Руднев, Б. Б. Некрасов и др. — 2-е изд., перераб. — М.: Машиностроение, 1982.
  • Попов С. В., Бучинський М. Я., Гнітько С. М., Чернявcький А. М. Теорія механізмів технологічних машин: підручник для студентів механічних спеціальностей закладів вищої освіти. Харків: НТМТ, 2019. — 268 с.