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»

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.

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

Гидромотор – устройство, работа, ремонт.

Гидромотор — это устройство, которое преобразовывает энергию жидкости в механическую энергию, приводящую в действие рабочий орган машины.

Гидромоторы как и гидронасосы используются в агрегатах объемного типа, только выполняют прямо противоположную работу.

На сегодняшний день существует огромное разнообразие типов и модификаций это типа оборудования.

Содержание статьи

Особенностями гидромоторов является:
герметичное отделение нагнетательной полости от всасывающей, что осуществляется при помощи ротора, статора и пластин (лопаток);
незначительная зависимость от скорости рабочей жидкости сил, действующих на рабочие органы гидромотора.

Типы гидромоторов.

Пластинчатые гидромоторы

Пластинчатый гидромотор предназначен для применения в реверсивных регулируемых и нерегулируемых гидроприводах, в которых требуются частые включения, автоматическое и дистанционное управление.

Шестеренный гидромотор

Шестеренчатый гидромотор (обозначается ГМШ), как и насос шестеренного типа работает по принципу зацепления двух шестерен, только в обратном направлении. При подаче жидкости на шестерни, они начинают вращаться и таким образом приводят в движение вал.

Гидромотор ГМШ используется в составе привода навесного оборудования спецтехники. Он устанавливается в самосвалах, различных погрузчиках, в составе рабочих станков и др.

Радиально поршневой гидромотор

Радиально поршневой гидромотор, как и пластинчатый насос может быть однократного и многократного действия.

В однократных гидромоторах за один оборот вала происходит один полный цикл работы, представляющий собой процесс всасывания и процесс нагнетания. Такие агрегаты применяются в механизмах, где требуется большое давление и большие крутящие моменты. К примеру, в поворотных механизмах или устанавливаются в приводах шнеков для перекачивания различных взвесей, таких как бетон или глина.

Радиальный гидромотор многократного действия за один оборот вала совершает несколько полных циклов работы – несколько процессов всасывания и процессов нагнетания.

Такие агрегаты устанавливаются в приводах конвейеров, в мобильной или стационарной технике, которая должна работать в условиях тяжелых нагрузок.

Аксиально поршневой гидромотор

Конструктивно такой поршневой гидромотор состоит из нескольких цилиндров, расположенных параллельно вокруг оси блока или под углом к ней. Цилиндры входящие в состав агрегата при работе вращаются синхронно с валом, таким образом если они выдвигаются из поршня, то жидкость всасывается, кога они задвигаются обратно – жидкость нагнетается в магистраль.

Аксиально поршневой гидромотор входит в состав строительной техники, а так же используется в конструкции сельскохозяйственных, буровых и промышленных машин.

К достоинствам такого типа гидромотора относится наличии функции реверсного хода, позволяющая обеспечить движение в обратную сторону.

Героторный гидромотор

Героторный гидромотор является вариацией шестеренчатых агрегатов с внутренним зацеплением. Такая конструкция позволяет создавать большие крутящие моменты при очень скромных габаритных размерах. Другое название это типа оборудования — планетарный гидромотор МГП.

Принцип работы состоит в следующем: во входной патрубок подается жидкость, которая приводит в движение внешнюю шестерню.

Внешняя шестерня вращает внутреннюю, закрепленную на карданном валу, затем жидкость уходит в слив. Таким образом внутренняя шестерня вращает вал, а вместе с ним привод двигателя.

Планетарный гидромотор МГП работает на минеральном масле и в отличии от других типов оборудования этого класса хорошо работает при отрицательной температуре. Героторный гидромотор используется в дорожной и лесной технике, а так же в сельскохозяйственных машинах.

Регулируемые и нерегулируемые виды

Гидромоторы, как и насосы пластинчатого типа, подразделяются на регулируемые и нерегулируемые.

Регулируемые модели широко используются в объемных приводах машин, так как обеспечивают возможность управления широким диапазоном рабочего объема.

Конструктивно регулируемые гидромоторы изготавливаются только однократного действия, агрегаты многократного действия выполняются только как нерегулируемые.

Устройство гидромотора и принцип работы.

Работа гидромотора выглядит следующим образом. Рабочая жидкость из отверстия 1 попадает в подковообразный канал 3 корпуса 2, откуда через окно 4 переднего диска 5 попадает на пластины 6 ротора 7.

При этом ротор 7 вместе с валом 8 поворачивается в направлении против часовой стрелки, если смотреть со стороны вала.

Слив рабочей жидкости происходит через окна 35 в кольцевом выступе 34 заднего диска 12 и далее через отверстие 16 крышки 13.

Вал гидромотора 8 вращается в двух шарикоподшипниках 9. На валу привода 8 на шлицах расположен ротор 7.

В пазах ротора 7 перемещаются пластины 6, оставаясь постоянно прижатыми к внутренней поверхности статора 10.

Первоначальный прижим пластин 6 к статору 10 осуществляется при помощи пружин 11, выполненных в виде коромысла, причем каждая пружина прижимает пару пластин, расположенных под углом в 90 градусов одна по отношению к другой.

Таким образом при вращении ротора насколько одна пластина выходит из паза, настолько другая входит в паз ротора, и, следовательно, пружина в процессе работы гидромотора не деформируется.

Ротор 7 вращается между двумя стальными распределительными дисками: передним диском 5 со стороны корпуса 2 и задним диском 12 со стороны крышки 13.

Кольцевые выступы 33 и 34 одинакового диаметра в заднем диске 12 входят по скользящей посадке в отверстие крышки 13. Полость 17 за задним диском 12 соединена с напорной магистралью отверстиями 18, 19, 25-27 и 29 и пазами 20 в заднем диске 12.

Пазы 20 расположены напротив окон 4 переднем диске 5, соединенных с каналом 3 в корпусе 2, в который выходит отверстие 1, сообщающееся с напорной магистралью.

Автоматический прижим заднего диска 12 достигается созданием давления в полости 17. Первоначальный прижим заднего диска 12 осуществляется тремя пружинами 21.

Под действием давления рабочей жидкости, поступающей со стороны отверстия 29, золотник 22 отодвигается до упора в пробку 23, так как полость с другой стороны золотника 22 соединена отверстием 24 с полостью 14, сообщающейся со сливной магистралью отверстием 16 в крышке 13.

Из полости 17 давление передается через отверстия 27 и 36 в полости 28 и прижимает пластины 6 к статору 10.

Для изменения направления вращения вала гидромотора рабочая жидкость подается под давлением в отверстие 16, а отверстие 1 соединяется со сливной магистралью.

При этом золотник 22 давлением рабочей жидкости через отверстие 24 отодвигается до упора в пробку 15, так как отверстия 29, 18 и 19 и пазы 20 сообщаются со сливной магистралью через окна 4 переднего диска 5 и подковообразный канал 3 корпуса 2.

Когда золотник отодвинут до упора в пробку 15, давление рабочей жидкости передается из отверстия 24 через отверстия 26 и 27 в полость 17 за задним диском 12 и в полости 28 под пластинами 6.

Давление в полости 28 под пластинами 6 передается также через отверстия 36.

От наружных утечек по валу привода гидромотора 8 предохраняет манжета 30 из маслостойкой резины. Через отверстие 31 происходит слив протечек из корпуса 2.

Уплотнение между корпусом 2 и крышкой 13, а также по наружному диаметру статора 10, достигается с помощью резинового кольца 32. Некоторые конструкции гидромотора в качестве уплотнения используют сальник.

Конструктивно, такие агрегаты делятся на:
радиальный гидромотор (создает давление до 30 МПа)
аксиально поршневой гидромотор (создает давление до 45 МПа)

Технические характеристики

Основные технические характеристики гидромоторов это мощность на валу, крутящий момент, создаваемое давление и частота оборотов.

Крутящий момент гидромотора представляет собой один из ключевых параметров работы оборудования. Он характеризует силу вращения вала двигателя и определяется по формуле.

где: Δp – перепад давлений между входом и выходом,
q – рабочий объем гидромотора.

Мощность гидромотора, показывает количество энергии которое он затрачивает в единицу времени и определяется по формуле:

где М — крутящий момент на валу мотора
ω — угловая скорость

Установка и подключение

Подключение вала гидромотора к валу привода должно производиться через упругую муфту. Соединительная муфта в этом случае устанавливается на вал только с помощью болтов или резьбового отверстия. Устанавливать муфту ударным способом запрещено.

Установка гидромоторы может быть выполнена в любом положении. Но при монтаже необходимо предусмотреть отвод масла в дренажную линию.

При установке гидромотора следует обратить внимание на всасывающую линию. У гидромашин с подпиткой на всасывании должен быть обеспечен необходимый подпор рабочей жидкости. Величина такого подпора указывается в технической документации.

Диаметр подводящего трубопровода должен быть больше или равным диаметру всасывающего патрубка гидромотора.

Если в конструкции гидромашины предусмотрены дренажные отверстия, то при подключении их необходимо открыть и прочистить. По аналогии со всасывающей линией, дренажный трубопровод должен быть больше или такого же диаметра, как и дренажный патрубок гидромотора.

Дополнительно рекомендуется устанавливать предохранительный клапан, который защитит гидромотор от перегрузок.

Ремонт гидромоторов

При работе гидромотора могут возникать некоторые неисправности. В этом разделе приведены возможные неисправности требующие ремонт гидромотора и способы устранения.

Треск при работе гидромотора под нагрузкой может возникнуть при поломке пружин, прижимающих пластины к внутренней поверхности статора, или застревании пластин в пазах ротора.

Для устранения этой неисправности необходимо заменить сломанные пружины новыми, а затем проверить легкость перемещения пластин в пазах ротора, если пластина ходит туго её нужно притереть.

Течь по валу гидромотора может быть вызвана повреждением уплотнения. Для устранения течи следует заменить уплотнение.

Повышенные утечки через дренажное отверстие могут вызываться следующими причинами:
поломкой пружин, прижимающих задний диск к статору;
застреванием золотника, расположенного в центральном отверстии заднего диска;
заклиниванием заднего диска в расточке крышки.

Для устранения таких неисправностей необходимо соответственно:
заменить сломанные пружины новыми;
промыть или, в случае необходимости притереть золотник;
промыть задний диск и крышку.

При вскрытии гидромотора необходимо соблюдать осторожность, приняв меры к тому, чтобы детали после разборки были установлены на свое место.

Аксиально поршневой гидромотор используются в тех случаях, когда необходимо получить высокие скорости вращения вала, а радиально-плунжерные — когда необходимы небольшие скорости вращения при большом создаваемом моменте вращения.

Например, для поворота башни автомобильного крана используются радиально-плунжерные гидромоторы. В станочных гидроприводах широко распространены пластинчатые гидромоторы.

В бытовых счётчиках расхода воды также используются небольшие гидромоторы.

На сегодняшний день гидромоторы широко используются для автоматизации производственных процессов, такие агрегаты активно используются в области сельского хозяйства.

Гидромоторы используются в нефтегазовой и космической отраслях, применяются для оснащения строительной техники, например автокранов, работают в составе автомобильного транспорта.

Гидравлический привод сцепления

Сцепление является важнейшим элементом любого автомобиля, принимающим на себя многочисленные нагрузки и удары, возникающие в процессе езды. Поэтому особую важность имеет его устройство, функциональные особенности и разновидности. Сцепление может иметь механический и гидравлический привод.

Сцепление с гидравлическим приводом

Впервые устройство появилось в 1905 году, предназначалось для применения в морских судах, но спустя какое-то время один инженер занялся его установкой на авто.

Принцип базируется на обеспечении сцепления двигателя и коробки передач, в ходе чего происходит поглощение вибраций, и автомобиль начинает плавное движение.

Рассмотрим устройство и принцип функционирования системы.

Гидравлический привод

Гидравлический привод сцепления обладает более сложной структурой. Несмотря на сложную систему, устройство в работе является более совершенным. Главный и рабочий цилиндр сцепления автомобиля имеют одинаковый принцип дефектовки деталей, поэтому они описываются по отдельности редко.

Особенности

Гидропривод сцепления для автомобиля имеет несколько конструктивных особенностей:

• устройство предполагает отсутствие троса, подвергаемого износу и поломкам, поэтому можно экономить на затратах;
• соединение осуществляется штоком, обладающим регулируемой конструкцией и сложным механизмом;
• цилиндр располагается традиционно в области корпуса картера;
• главный цилиндр сцепления и бачок жидкости совместимы по своему расположению.

Главный и рабочий цилиндр имеют соединение с помощью магистрали, где расположена рабочая жидкость. Принцип работы имеет сходство с действием гидравлической системы тормозов, которое базируется традиционно на особенностях свойств несжимаемой жидкости.

Поломки

Рабочий цилиндр автомобиля подвергается поломкам, поэтому тем, кто хочет сэкономить время на ремонте, стоит осуществить его замену новым элементом. Цилиндр продается, как и шайбы для уплотнения, в комплекте. Устанавливаются компоненты под гидравлический шланг, в области болта крепления. Если их нет в наборе, стоит приобрести отдельно и установить на автомобиль.

Полностью заменять цилиндр автомобиля нецелесообразно с экономической точки зрения, достаточно поменять специальные резиновые манжеты, которые продаются в ремонтных комплектах. Отдавать машину стоит в ремонт только в проверенные сервисы, чтобы достигнуть оптимального результата.

Как работает

От педали сцепления к его механизму передается усилие с помощью жидкости, находящейся в гидроцилиндрах привода, соединяющих важнейшие элементы. Большой диск находится на острой стороне вала и кожуха, выполненного из стали. Последний закрепляется в области маховика. Внутри него есть пружина со специальными выжимными рычажками. На оси конструкции располагается специальная управляющая педаль, которая приподнимается к кронштейну на кузове. Она опускается при выключении сцепления и переключении передачи.

Особенности выбора минерального масла. Можно ли использовать его в гидроприводе сцепления

Минеральное масло должно приспособиться к тяжелым условиям функционирования в передачах, ведь температурный режим может достигать +150 С. К маслам, соответственно, предъявлены жесткие требования, поскольку помимо выполнения функции смазки трущихся поверхностей они играют роль рабочего тела.

Так, минеральное масло должно обладать достаточным количеством эксплуатационных качеств:

• высокая стабильность в течение полного эксплуатационного срока;
• минеральное масло должно иметь интенсивную аэрацию;
• высокие показатели образования пены;
• минеральное масло должно характеризоваться присутствием в составе противокоррозионных присадок, обеспечивающих снижение действия коррозии;
• оптимальный уровень вязкости и плотности, который должно иметь минеральное масло. Если уровень и КПД высокие, показатель вязкости – минимальный, если нужно обеспечить в области поверхностей трения пленку – требуется высокий показатель вязкости;
• отсутствие качеств агрессивности в отношении деталей, используемых для уплотнения и по сравнению с другими элементами, работающими в системе.

Нередко на практике применяется специальное минеральное масло, которое изготовлено на базе веретенных компонентов с низким уровнем вязкости и присутствием присадок.

Однако стоит обратить особое внимание: в современных автомобилях минеральное масло в гидроприводе сцепления не используется, так как оно может разрушить резиновые элементы конструкции. Для этого применяют специальную тормозную жидкость DOT4. Также недопустимо смешивание тормозных жидкостей разных типов.

Заключение

Таким образом, устройство гидравлического привода автомобиля является сложным, но, несмотря на это, имеет массу преимуществ и особенностей функционирования. Минеральное масло не стоит использовать в гидравлическом приводе автомобиля, чтобы не возникло серьезных проблем с его эксплуатацией и ремонтом.

Источник Источник http://hydro-test.ru/statyi/vidy-gidravliki-klassifikacii/
Источник Источник http://www.nektonnasos.ru/article/shesterenchatyj/gidromotor/
Источник Источник Источник Источник Источник Источник http://portal-mashin.ru/service/transmission/gidravlicheskij-privod-stsepleniya.html