Устройство, схема и принцип работы гидросистемы для промышленного оборудования. Виды основных конструктивных элементов гидросистемы.

Гидравлический пресс

Этой вводной статьей мы открываем цикл материалов, посвященных гидравлическим системам, оборудованию и маслам. В будущих номерах журнала мы также планируем поместить обзоры продукции ведущих производителей гидравлического оборудования в России и мире, а, кроме того, снабжать каждый из них полезными практическими советами по обслуживанию таких систем.

Как это работает

Гидравлическими системами принято называть машины и инструменты, использующие мощность жидкости для того, чтобы проделать работу. При этом гидравлическая жидкость перекачивается высоким давлением и передается через различные приводы. Таким образом, с помощью гидростатического давления подобная система преобразует небольшое усилие в значительно большее.

В основе гидравлической системы находится насос. Он приводится в движение механическим способом либо электрическим двигателем. Движение жидкости контролируется регулирующим клапаном, а затем распределяется через шланги и трубки. Высокая мощность и широкий спектр приводов делают применение гидравлических систем популярными, в том числе – в спецтехнике. Гидравлический насос подает жидкость к компонентам системы, где, в ответ на нагрузки, будет развиваться давление. Насос соединен с электродвигателем через передачу, ремни или гибкую эластичную муфту.

Насосы бывают различных типов: шестеренные, пластинчатые или поршневые .

  • Шестеренные насосы компактны, механически просты и относительно дешевы. Они часто используются в устройствах низкого давления (500 фунтов на квадратный дюйм / 34 бар) небольших передвижных устройств, например в землеройных машинах или экскаваторах.
  • Пластинчатые насосы широко распространены и при одинаковом давлении могут нагнетать большее количество жидкости по сравнению с шестеренными насосами. Эти насосы часто используются в промышленном оборудовании при давлении до 1000 фунтов на квадратный дюйм / 68 бар.
  • Поршневые насосы могут создавать гораздо более высокое давление (3000 фунтов на квадратный дюйм / 206 бар и выше), а также обеспечивать более высокую скорость потока по сравнению с шестеренными и пластинчатыми насосами. Поршневые насосы часто используются в стационарных и больших по величине передвижных устройствах.

Вращательное движение можно получить с помощью гидравлических моторов, которые аналогичны насосам, но принцип их действия при этом противоположен. Жидкость подается в устройство под давлением и выполняет механическую работу, поворачивая вал.

Гидравлические шланги разнятся в зависимости от давления и температуры, на которые они рассчитаны, а также по совместимости с гидравлическими жидкостями. Шланг окружен множеством слоев ткани, проволоки и резины для стойкости к истиранию. Радиус изгиба шланга тщательно просчитан, так как нарушение его целостности опасно. Вместо шлангов могут использоваться трубки, соединенные между собой сваркой или при помощи муфт и разного рода фитинговых соединений. Они прочнее шлангов и, кроме того, весят гораздо меньше. Для соединения с гидравлическим оборудованием они снабжены накидными гайками на концах. Также они могут быть сварными либо с плавающими муфтами и уплотнительными фитингами. Трубки для гидравлических систем обычно снабжены антикоррозийным покрытием или окрашены для предохранения от коррозии. Фитинги служат для совместимости различных стандартов, а также размещения компонентов гидросистемы под нужным углом. В частности, на спецтехнике их наличие позволяет быстро заменить навесное оборудование.

Основной компонент

Наиболее важным компонентом любой системы интересующего нас рода является гидравлическая жидкость. Как правило, она состоит из базового масла (до 95%) и присадок (ингибиторы коррозии, антиокислительные, противоизносные, пеноподавляющие, эмульгаторы или деэмульгаторы и т.д.). Гидравлическая жидкость должна выполнять несколько функций.

  • Передача энергии. Для эффективной передачи гидравлической энергии необходима жидкость, которая не сжимается и легко течет по гидравлическому контуру. Важно отметить, что нагрузка на гидравлические масла постоянно растет. Индекс нагрузки за последние 40 лет увеличился в 15 раз.
  • Смазывание. Оборудование, используемое в гидравлических системах, изготавливается с высокой точностью. Все движущиеся детали должны быть соответствующим образом смазаны для минимизации трения и изнашивания. Гидравлическая жидкость постоянно используется для этой цели, также как для передачи энергии
  • Охлаждение . Жидкость должна быть способна рассеивать любое количество тепла, выделяющееся в гидравлической системе
  • Защита – система должна быть защищена от коррозии. Гидравлическая жидкость должна быть устойчива к воздействию тепла и окислению, а также не должна разлагаться с образованием отложений и шламов. Кроме того, она должна быстро отделять воду и легко фильтроваться для удаления твердых примесей, а также иметь гидролитическую стабильность.

Преимущества и сферы применения

Использование гидравлических систем обусловлено рядом очевидных преимуществ. Прежде всего, они обеспечивают эффективность перемещения тяжелых грузов с точной регулировкой. Также гидравлические системы обладают большой гибкостью для регулирования больших и малых усилий. Еще одно важное преимущество – надежность: оборудование можно защитить от перегрузки с помощью простых клапанов сброса давления. В сравнении с задачами, которые они решают, гидравлические системы компактны и экономичны.

Гидравлические системы используются почти во всех отраслях промышленности. Они широко распространены на производстве – например, в литьевых машинах, прессах, тяжелых манипуляторах, станках, роботах, формовочных машинах для пластмассы. Большую роль они играют в работе техники, предназначенной для горно- и нефтедобывающей промышленности, в мостах и шлюзовых воротах, спасательном оборудовании. Если говорить об узкоспециализированном применении, гидравлические системы используются в оборудовании технологического контроля, пилотажных и других тренажерах, испытательных стендах и ветровых турбинах. Не обходится без гидравлических систем и современный флот, как обычный, так и воздушный. И, возможно, одна из самых широких областей применения гидравлики – это самого разного рода спецтехника: экскаваторы и подъемные краны, погрузчики, автовышки, сельскохозяйственные, складские и многие другие типы машин.

Производители гидравлических систем для спецтехники

Производство гидравлических систем и компонентов для мобильной техники в современном мире представляет собой целую индустрию; ряд ее главных игроков работает на этом рынке многие десятилетия. А некоторые даже пару столетий – как, к примеру BoschRexroth, чьи гидромолоты и гидронасосы используются такими производителями дорожно-строительной техники, как Case, Bobсat, JCB, Locust, Caterpillar, Hyundai, Volvo, John Deere и другими. Другая крупная компания – Poclain Hydraulics; изготавливаемые ей инновационные радиальные-поршневые гидромоторы и гидронасосы нашли свое применение в роликах катков, конвейерах, в бурильном оборудовании, дорожно-строительных машинах, лесном хозяйстве, горнодобывающей промышленности.

Еще один известный производитель гидравлических систем и компонентов для мобильной техники – компанияSauer-Danfoss , чья продукция нашла применение в сельскохозяйственной, дорожно-строительной и других отраслях. Решения компании Hydac амортизируют кабины сельскохозяйственных машин и поддерживают гидравлические системы привода рабочего оборудования экскаваторов. Впечатляющий набор гидромотров и гидронасосов разных типов, предназначенных для спецтехники известных брендов, представляет компанияParker.

Кроме компаний, для которых разработка и изготовление гидросистем и компонентов является основным профилем деятельности, ряд всемирно известных производителей машин имеют собственные предприятия и подразделения, занятые производством гидравлики и достигших в этом направлении немалых успехов. В их числе – Liebherr, Kawasaki, Hitachi, Komatsu и ряд других.

Что касается производителей гидравлических систем и компонентов из нашей страны и государств СНГ, в числе ведущих отечественных предприятий можно выделить несколько заводов из России, Украины и Беларуси .

Широкий спектр силовых агрегатов и компонентов для гидросистем производит группа компаний «Гидросила» из украинского Кировограда: это аксиально-поршневые и шестеренные насосы и моторы, гидрораспределители и гидроцилиндры. Белорусский холдинг «Салео» изготавливает аксиально-поршневые гидромашины, гидрораспределители с различной пропускной способностью, а также насосы-дозаторы гидрообъемного рулевого управления.

Комплексные электрогидравлические системы управления гидравлической исполнительной, распределительной и управляющей аппаратурой производит «Ковровский электромеханический завод». Один из крупнейших на постсоветском пространстве производитель гидрокомпонентов (гидроцилиндры, рукава высокого давления и др.)– завод «Елецгидроагрегат». Гидравлику для сельскохозяйственной и дорожно-строительной спецтехники традиционно выпускает «Шахтинский завод Гидропривод». Среди других отечественных производителей гидросистем и компонентов также стоит упомянуть опытный механический завод «Леотек», предприятия «РГ-Ремсервис», «Гидроимпульс» и компании «Превмостроймашина», «Гидроаппарат». «Калугаремпутьмаш-Сервис».

Уход и текущее обслуживание

Гидравлическая система любой спецтехники – довольно сложный и точный механизм. От его безупречной работы во многом зависит производительность машины. Поэтому мы хотим завершить эту, первую в цикле, статью советами по уходу и текущему обслуживанию гидравлики от профессионала в этой области. Вот мнение на этот счет одного из признанных специалистов в этой сфере. Гарольд Такер – технический директор по применению смазочных материалов крупной компании – производителя масел, в том числе и гидравлических.

«Смазочная система гидравлики всегда должна быть чистой и ей необходим надлежащий уход. В другом случае вы поплатитесь проведением постоянных ремонтов, постоянными простоями производства и возможно даже незапланированным приобретением нового оборудования.

На современные гидравлические системы интенсивно воздействует высокое давление, скорость и температура. Очень часто замену гидравлической жидкости в системе производят только при ремонте. Скрипы и стуки в тормозах свидетельствуют об исчерпании фрикционных свойств гидравлической жидкости. Услышав скрип в тормозах, не спешите сразу же менять тормозные диски – сначала нужно попробовать сделать замену тормозной жидкости.

Гидравлическая жидкость должна иметь янтарный или темно-янтарный оттенок. Если вид гидравлической жидкости подобен отработанному дизельному смазочному маслу или имеет молочный цвет (верный признак наличия в жидкости воды), то требуется замена жидкости. У застоялой жидкости наблюдается густая консистенция; наличие водянистости – признак смешения с другой текучей средой. Большинство подобных аномалий – верный признак необходимости замены жидкости.

Для того чтобы оценить качество и чистоту жидкости используют программу анализа масла. Эта процедура предупредит потенциальные проблемы, а распечатанный протокол о надлежащем использовании жидкости окажет вам помощь при перепродаже. Цена таких программ весьма не дешевая. Для минимизации загрязнения жидкости не нужно оставлять шланги гидравлики на полу, нужно пользоваться специальными креплениями, а точки соединений нужно закрывать с помощью заглушек, если вы не пользуетесь оборудованием.

Главная причина выхода из строя подшипников – это грязь. Наличие одной песчинки в ненужном месте может принести вам огромнейшие убытки. Если вы собираетесь пользоваться гидравлическим оборудованием, взятым в прокате, то учтите, что этим оборудованием до вас уже пользовались – и, возможно, использовали на износ. Если жидкость, залитая в гидравлическую систему, имеет растительную основу, а вы используете жидкость, у которой минеральная основа, то вы должны выбрать другое оборудование, так как жидкости с различными основами нельзя смешивать.»

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Поделиться статьей

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как работает гидравлический пресс

Принцип работы гидропривода; Распределитель в гидроприводе; Гидравлическая система: расчет, схема, устройство. Типы гидравлических систем.

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Гидроцилиндр — устройство и принцип работы

Энциклопедия по машиностроению XXL

2.3 Устройство и принцип работы гидравлических компенсаторов

Существуют различные виды гидравлических компенсаторов, принцип работы и устройство функциональной части же один и тот: в цилиндрической детали, герметично закрытой с одной стороны (внутренний стакан), перемещается уравнитель­ный поршень, имеющий очень точную скользящую посадку. Между этими двумя деталями находится наполненная маслом зона высокого давления, замыкающая силовую цепь между кулачком и клапаном.

Возвратная пружина служит для обеспечения беззазорного силового соединения цепи.

При каждом ходе кулачка из зоны высокого давления выдав­ливается (через зазор между поршнем и цилиндром) опреде­ленное количество масла. Во время разгрузочной фазы через обратный клапан происхо­дит засасывание недостающего масла в зону высокого давления. Нагнетание масла в запасной масляный резервуар происходит под давлением, развиваемым масляным насосом, через подво­дящие отверстия.

При каждом ходе кулачка происходит, таким образом, «укора­чивание» гидравлического толкателя за счет выпрессовки масла. Это укорачивание необходимо для компенсации не только зазора, но и положительных изменений длин, возника­ющих в приводе в процессе работы (например, тепловое удли­нение или износ гнезда клапана)

2.4 Типы гидравлических компенсаторов и примеры их применения

2.4.1 Гидротолкатель с нижним подсосом

Для понижения вероятности всасывания воздуха в зону высокого давления после нескольких запусков, был разработан гидротолкатель с нижним подсосом. Особенность этого гидравлического компенсатора является наличие в консрукции внутренней гильзы, приваренной ко дну наружного стакана. Подсос воздуха возможен только тогда, когда уровень масла в резервуаре окажется ниже нижней кромки гильзы. (Рис.3)

К достоинству этих гидротолкателей следует отнести увеличение допустимое количество кратковременных запусков до 50, что позволило использовать данные гидравлические устройства в двигателях спортивных автомобилей.

К недостаткам следует отнести дороговизну этих изделий, а также высокую точность деталей гидротолкателя, что вызывает определенные трудности при изготовлении.

Рис. 3 Гидротолкатель с нижним подсосом

2.4.2 Гидротолкатель с нижним подсосом и предохранением вытечки масла

У этой конструкции, (Рис.4) наряду с нижним подсосом, была пре­дусмотрена предохранительная гильза, предотвращающая полное выдавливание масла из большого резервуара.

При многократном опускании гидротолкателя выдавливание масла из запасного резервуара может происходить до тех пор, пока уровень масла достигнет верхней кромки под­водящего канала наружной гильзы. Этот уровень, однако, всегда выше нижней кромки внутренней гильзы.

К достоинствам этого устройства то, что кон­струкция этого гидротолкателя допускает неограниченное коли­чество кратковременных пусков двигателя и, тем самым, увеличивает надежность двигателя.

К недостаткам относятся высокая стоимость данных гидротолкателей, а также невозможность установки на двигатели Российских автомобилей

Рис. 4 Гидротолкатель с нижним подсосом и предохранением вытечки масла

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Устройство гидроаккумулятора

Гидравлический насос подает жидкость к компонентам системы, где, в ответ на которые аналогичны насосам, но принцип их действия при этом в устройство под давлением и выполняет механическую работу.

Гидравлическое оборудование: устройство и принцип действия

Идея приобретения обучающих систем SIKE (курсов «Гидравлические насосы», «Диагностика гидравлических насосов», «Первая помощь», DVD «Насосы и насосные станции. Конструкция», 3D Атласа «Запорная арматура», тренажера слесаря-ремонтника «Гидравлические насосы. ТОиР» и тренажера-имитатора «Машинист насосной станции») состояла в следующем: сделать обучение максимально приближенным к практике. Если теоретический материал подается в форме лекции, это неинтересно. Современные студенты хотят визуализации, хотят сами попробовать понять, как работает тот или иной механизм. Электронные курсы частично помогают нам решать эту задачу

Как используются курсы на занятиях в техникуме?

Все зависит от рабочей программы, разработанной преподавателем, а также от уровня подготовки студентов. В основном мы используем курсы частями в рамках тех тем, которые есть, потому что учебные планы все-таки меняются, и в связи с этим мы стараемся подстраивать курсы под учебные планы. Всегда пытаемся сделать так, чтобы студенты работали с курсами в рамках практических лабораторных занятий.

Возникают ли у студентов технические проблемы при самостоятельном изучении курса?
Таких сложностей не было, потому что интерфейс курсов очень удобный, все подробно расписано и затруднений у современных студентов не вызывает.

Как оценивают преподаватели данные курсы?
Появилась экономия времени преподавателя при подготовке к занятиям, посвященным объяснению нового материала. В курсе тема сопровождается картинками и заданиями, значит, преподаватель меньше времени тратит на поиски наглядного материала, дополнительной литературы для самостоятельной работы студентов. Вся эта объемная информация очень компактно размещена в курсе, что очень удобно.

Как вы считаете, можно ли электронные курсы применять в профориентации школьников?
Можно. Именно они покажут, что мы умеем работать не только с мелом и тряпкой, но и с современными обучающими электронными курсами, которые позволят нам двигаться вперед.

Редькина Светлана Дмитриевна

Заместитель директора по УПР
ГАПОУ ТО «Тобольский многопрофильный техникум»

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: гидравлическая система Как это устроено? Discovery Science HD

Принцип работы гидропривода; Распределитель в гидроприводе; Гидравлическая система: расчет, схема, устройство. Типы гидравлических систем.