Гидравлический двигатель на высоком давлении

Гидравлические механизмы

Гидравлические механизмы — аппараты и инструменты, использующие в своей работе кинетическую или потенциальную энергию жидкости. К гидравлическим механизмам относят гидравлические машины.

В таких механизмах сила высокого давления гидравлической жидкости преобразуется механизмами различных гидравлических моторов и цилиндров. Потоком жидкости можно управлять напрямую или автоматически — посредством управляющих клапанов. Распределение потока происходит по специальным гидравлическим шлангам и трубкам.

Гидравлические механизмы имеют большую популярность в машиностроении благодаря тому, что возможно передавать огромную энергию через тонкие трубки и гибкие шланги.

Содержание

• 1 Умножение силы и крутящего момента
  • 1.1 Примеры
• 2 Гидравлические схемы
• 3 Гидравлические системы с регулируемым и нерегулируемым гидроприводом
• 4 Гидравлические насосы
• 5 Силовые приводы
• 6 Гидравлические аккумуляторы
• 7 Гидравлическая жидкость
• 8 Гидравлические фильтры

Умножение силы и крутящего момента [ править | править код ]

Фундаментальной основой гидравлических систем является способность приумножать усилие или крутящий момент простым способом, без применения системы шестерён и рычагов. Это достигается изменением эффективной рабочей поверхности соединённых цилиндров или перемещением энергии от насоса к мотору.

Примеры [ править | править код ]

1. два соединённых цилиндра:
   Цилиндр C1 имеет диаметр 1 см, а цилиндр С2 — 10 см. Если сила воздействующая на С1 — 10 Н, сила воздействующая на С2 со стороны жидкости — 1000 Н, потому что цилиндр С2 по площади ( S = π r 2 >) в 100 раз больше С1. Обратная сторона полученного преимущества в том, чтобы переместить цилиндр С2 на 1 см, необходимо переместить цилиндр С1 на 100 см.
2. насос и мотор:
   Если гидравлический роторный насос, перемещающий 10 мл/об жидкости, соединён с гидравлическим роторным мотором, перемещающим 100 мл/об, прикладываемый момент для вращения насоса в 10 раз меньше, чем момент вращения мотора, но скорость вращения мотора будет в 10 раз меньше, чем насоса.

Оба примера можно называть гидравлической или гидростатической трансмиссией, имеющей точное передаточное число.

Гидравлические схемы [ править | править код ]

Для того, чтобы гидравлическая жидкость могла совершить работу, поток жидкости должен поступить в силовой привод или мотор, а затем вернуться в ёмкость. Далее жидкость фильтруется и снова подаётся в насос (разомкнутая схема гидропривода). Путь прохождения жидкости называется гидравлической схемой, которые бывают нескольких типов.

В схемах с открытым центром используется насос, являющийся источником постоянного потока. Жидкость возвращается в ёмкость через управляющий клапан, под которым понимают гидрораспределитель с открытым центром, то есть когда клапан расположен в центральном положении, он открывает обратный путь для жидкости в ёмкость и высокого давления не создаётся. Когда же клапан приведён в действие, поток направляется или в силовой агрегат или в ёмкость. Давление жидкости будет расти, пока не получит сопротивление, далее насос будет иметь постоянный выход. Если давление жидкости станет слишком большим, жидкость начнёт возвращаться в ёмкость через предохранительный клапан (Pressure relief valve (англ.) ). Различные управляющие клапаны могут соединяться последовательно. В схемах такого типа могут использоваться недорогие заменяемые насосы.

В схемах с закрытым центром полное давление доставляется на управляющие клапаны, вне зависимости от того, приведён клапан в действие или нет. Насосы изменяют свои выходные потоки, нагнетая очень слабый поток жидкости до тех пор, пока оператор не приведёт в действие клапан. Различные управляющие клапаны могут соединяться параллельно между собой, давление на каждом одинаково.

Гидравлические системы с регулируемым и нерегулируемым гидроприводом [ править | править код ]

Существуют две основные конфигурации схем с закрытым центром, связывающие регулятор с насосом переменного потока жидкости:

Стандартная система с нерегулируемым гидроприводом (Constant pressure systems, CP-system, standard). В такой системе давление насоса всегда равняется давлению, установленному его регулятором. Установка регулятора должна перекрывать максимальное давление, создаваемое нагрузкой. Насос создаёт поток, равный сумме потоков всех потребителей. Такая CP-система имеет большие потери мощности, если выходная нагрузка меняется в широком диапазоне, а среднее давление в системе намного ниже, чем установленное регулятором. CP-система проста в изготовлении. Также работает и пневматическая система. В систему легко могут быть добавлены новые гидравлические компоненты, и она быстро реагирует на управление.

Система с нерегулируемым гидроприводом низкого давления (Constant pressure systems, CP-system, unloaded). Та же самая конфигурация, как и в стандартной CP-системе, только насос находится в состоянии ожидания, генерируя низкое давление, когда все клапаны находятся в нейтральном положении. Система имеет более медленную реакцию при приведении управляющих клапанов в рабочее положение, чем стандартная CP-система, зато увеличивается время жизни насоса.

Система с регулируемым гидроприводом (Load-sensing systems, LS-system) имеет меньшие потери, так как насос снижает и выходной поток и давление, подгоняя их к требованиям нагрузки, но требует более точной регулировки, чем CP-система, по отношению к устойчивости. LS-системе требуются также дополнительные логические клапаны, компенсаторы в клапанах направленного действия, таким образом система более сложна технически и имеет большую стоимость. В LS-системе возникают потери, которые зависят от падения давления на регуляторе насоса:

P o w e r l o s s = △ p l s ⋅ Q t o t

loss> =vartriangle mathbf

_cdot mathbf _>

Обычно △ p l s > берётся около 2 МПа (290 psi). Если скорость потока высокая, потери могут быть значительными. Потери также увеличиваются, если действующая нагрузка сильно меняется.

Гидравлические насосы [ править | править код ]

Гидравлические насосы — гидромашины, которые преобразуют механическую энергию двигателя в энергию перемещаемой жидкости, повышая её давление. Разность давлений жидкости в насосе и трубопроводе обусловливает её перемещение. Гидравлические насосы поднимают жидкость на определённую высоту, подают её на необходимое расстояние в горизонтальной плоскости или заставляют циркулировать в какой-либо замкнутой системе.

Гидравлические насосы применяют в гидропередачах, назначением которых является передача механической энергии от двигателя к исполнительному рабочему органу, а также преобразование вида и скорости движения последнего посредством жидкости.

Силовые приводы [ править | править код ]

В качестве силового привода служат различные силовые установки: двс, дизельные двигатели, электродвигатели.

Гидравлические аккумуляторы [ править | править код ]

Гидравлическим аккумулятором называется гидроёмкость, предназначенная для аккумулирования энергии рабочей жидкости, находящейся под давлением, с целью последующего использования этой энергии в гидроприводе. В зависимости от носителя потенциальной энергии гидроаккумуляторы подразделяют на грузовые, пружинные и пневматические.

Гидроаккумуляторы поддерживают на заданном уровне давление, компенсируют утечки, сглаживают пульсацию давления, создаваемую насосами, выполняют функцию демпфера, предохраняют систему от забросов давления, вызванных наездом машин на дорожные препятствия. Также используются для достижения большей скорости холостого хода при совместной работе с насосами.

Гидравлическая жидкость [ править | править код ]

Часто в роли гидравлической жидкости выступают гидравлические масла. Работа с ними требует соблюдения правил техники безопасности.

Гидравлические фильтры [ править | править код ]

Часто устанавливаются в баке с гидравлической жидкостью. Иногда на схемах не обозначаются.

Гидравлические масла

Без гидравлических устройств современная техника, в том числе автомобильная, немыслима. В автомобиле используется гидроусилитель руля, автоматическая коробка передач, гидротолкатели клапанов, гидронатяжители цепей, домкраты и многое другое. На гидравлических принципах основана работа насос-форсунок и прочей топливной аппаратуры. Гидравлическое устройство состоит из насоса, фильтров, магистралей, автоматики и исполнительного устройства. Достоинства гидравлически устройств в высочайшей точности, больших передаваемых усилиях, простоте автоматизации, высокой надежности. Недостатки: нагрев, возможность утечек, необходимость фильтрации и периодической замены рабочего тела. Рабочим телом же является гидравлическая жидкость. О её функциях и особенностях сегодня и поговорим.

Принцип работы гидравлики прост – жидкость нагнетается насосом, автоматика регулирует её подачу в исполнительное устройство, которое и выполняет необходимое действие. По пути происходит охлаждение, фильтрация и в большинстве случаев движение жидкости происходит по замкнутому контуру. Для автомобильного двигателя этот контур – масляная система двигателя, подающая моторное масло к устройствам внутренней масляной гидравлики, например к гидронатяжителям цепей. Поэтому моторное масло также является гидравлической жидкостью. Более широкие требования предъявляются к жидкостям для гидроусилителей и автоматической коробки передач.

Требования к гидравлическим жидкостям:

• Строго определенный диапазон вязкости. Вязкость «гидравлики» должна укладываться в пределы прокачки насосом и не быть настолько низкой, чтобы не способствовать утечкам. Поэтому важнейшей характеристикой, помимо самой вязкости будет индекс вязкости, то есть способность сохранять вязкостные свойства в широком интервале температур. Индекс вязкостей гидравлических жидкостей обычно от 100 и до 300 единиц, чем выше, тем лучше.
• Температурная стойкость. Способность выдерживать длительный нагрев в течение длительного времени без потери свойств. Не кипеть, не давать паров.
• Класс чистоты. От чистоты масла зависит насколько долго и эффективно будет работать гидравлическое оборудование, срок эксплуатации оборудования и надежность находится в прямой зависимости от чистоты гидравлического масла.
• Антиизносные свойства. Гидравлической оборудование строится из различных материалов, при их трении происходит изнашивание, что необходимо минимизировать, поэтому используют антиизносные присадки в составе жидкостей.
• Совместимость с уплотняющими материалами и прочими конструкционными материалами.
• Особые свойства по взаимодействию с водой. В зависимости от назначения жидкости либо водоотделяющие, либо эмульгирующие.
• Фильтруемость, способность эффективно проходить через фильтры и отделят загрязнения.

Вязкость гидравлического масла является одним из важнейших эксплуатационных показателей

В настоящее время компания Liqui Moly производит жидкости для центральных гидравлических систем автомобилей, жидкости для автоматических коробок передач, а также широчайший ассортимент гидравлических масел, используемых в промышленности и строительстве: HLP 10, 15, 22, 32, 46, 68, 100, 150, HVLP- масла с пониженной температурой застывания и высоким индексом вязкости.

Масла серии Liqui Moly Hydraulikoil HLP и HVLP применяются во всех случаях, когда необходимо высококачественное ги¬дравлическое масло, обладающее высоким индексом вязкости и способное работать в широком диапазо¬не температур и при высоком давлении.

Особое положение среди гидравлических масел имеет Bosch Rexroth. Это специальные масла для гидравлических систем Bosch с повышенным до 400 атм. давлением, высоким классом чистоты и более термостойкие, чем стандартные гидравлические масла, а также адаптированные к работе в гидросистемах с постоянными и электрическими магнитами, работающими в масляной ванне. Масла имеют увеличенный срок службы и улучшенные антиизносные характеристики. В 2016 году Liqui Moly освоили производство масел с допуском Bosch Rexroth под названием Hydraulikoil HYPER SG1.

Принципы работы и виды гидромоторов

Гидромотор – это устройство, при действии которого гидравлическая энергия преобразуется в механическую. В результате запускается вращающийся выходной вал механизма. Схема гидромотора схожа с конструкцией насоса, но в отличие от мотора гидравлический насос трансформирует механическую энергию в гидравлическую.

Гидромоторы часто сравнивают с электромоторами. Гидравлические двигатели не уступают последним по техническим характеристикам, а в отдельных случаях у них есть неоспоримые преимущества:

• В 3 раза меньше в размере при равной мощности.
• Шире диапазон вращения: от 30 об/мин до 2500 об/мин.
• Быстрый запуск. Гидродвигатель запускается за доли секунды.
• Не восприимчив к частым включениям и выключениям, резким остановкам и реверсам.

Принцип работы гидромотора

У всех видов гидромоторов общий принцип работы. В корпус мотора поступает гидравлическая жидкость. Далее жидкость проходит через устройство гидромотора, вращая рабочие элементы мотора (лопасти, поршни или шестерни), которые соединены с выходным валом. Вследствие вращения вала запускаются другие механизмы системы.

Более подробная схема преобразования энергии и предельное значение крутящего момента зависит от конструкции мотора. Далее рассмотрим виды гидродвигателей и области применения каждого из них.

Виды гидромоторов

Шестеренные

В основе работы шестеренного гидромотора лежит простой механизм. В корпусе шестеренного мотора расположены две зубчатые шестерни. Под давлением поступающей жидкости шестерни начинают вращаться, сцепляясь друг с другом, что приводит к крутящему моменту на валу привода.

Характеристики:

• Частота вращения до 10000 об/мин.
• Давление до 300 бар.
• Низкая стоимость.
• КПД – 0,9, т.к. область взаимодействия зубцов шестерен мала.

Применение:

Используются в простых механизмах сельскохозяйственной техники и промышленного оборудования, где не требуется высокое давление. Не рекомендуем использовать для силовых задач, т.к. КПД у таких моторов довольно низкий.

Героторные

Героторный двигатель является разновидностью шестеренных моторов. Героторные моторы отличаются высоким крутящим моментом при маленьких габаритах.

Принцип работы героторного гидродвигателя заключается в запуске зубчатого ротора. Под давлением жидкость поступает в паз. Затем гидравлическая жидкость воздействует на зубья ротора, что создает крутящий момент. В результате ротор совершает орбитальное движение по роликам.

Характеристики:

• Крутящий момент до 2000 Нм.
• Стабильная работа при давлении до 250 бар.
• Рабочий объем до 800 см3.

Применение:

Из-за компактного размера и большого крутящего момента на низких скоростях героторные гидромоторы применяют в сельскохозяйственной, коммунальной и лесозаготовительной технике.

Аксиально-поршневые

Аксиально-поршневые гидромоторы — это вид поршневого двигателя. Принцип работы аксиально-поршневых гидравлических моторов заключается в параллельном перемещении поршней к оси вала гидродвигателя. Поршни в цилиндре соединяются с валом. Далее поршни толкают вал, что создает крутящий момент.

Характеристики:

• Крутящий момент при 6000 Нм.
• Давление до 450 бар.
• Частота вращения до 5000 об/мин.

Аксиально-поршневые моторы бывают двух видов:

• Снаклонным блоком.
• С наклонным диском.

Применение:

Аксиально-поршневые двигатели используют, когда необходима высокая скорость вращения вала. Например, в станочных гидроприводах, гидравлических прессах, и других механизмах.

Радиально-поршневые

Радиально поршневые двигатели называются так, потому что поршни, совершающие возвратно-поступательное движения в цилиндре, расположены перпендикулярно оси мотора. Гидравлическое масло поступает в рабочие камеры, перемещая каждый отдельный поршень и создавая крутящий момент. Радиально-поршневые двигатели способны создавать высокие крутящие моменты на очень низких скоростях, вплоть до половины оборота в минуту. Они могут создавать крутящий момент больше, чем аксиально-поршневые гидромоторы, так как у них цилиндр прикреплен непосредственно к рабочему валу. Однако, у них ограниченный диапазон скоростей, и они более чувствительны к загрязнению гидравлической жидкостью.

Характеристики:

• Крутящий момент – 45000 Нм при давлении 450 бар.
• Вращение вала до 300 об/мин.
• Объем мотора 8000 см3/об.

Радиально-поршневые гидродвигатели разделяют на два вида: однократного и многократного действия.

Применение гидромоторов:

У моторов однократного действия рабочие камеры воздействуют на кулак привода. Это запускает вращение вала под высоким давлением. Далее под действием распределительного механизма камеры сопрягаются со сливными линиями и линиями высокого давления.

Характеристики:

• Давление до 350 бар.
• Частота вращения до 2000 об/мин.

Моторы однократного действия используют на поворотных узлах конвейеров, в линиях перемещения сыпучих смесей или жидкостей и для поворота строительной техники, например, башни автокрана.

Моторы многократного действия отличаются от однокамерных более сложной схемой работы камер с валом и распределителем жидкости. За один оборот вала вытеснитель осуществляет несколько рабочих циклов. Возможен режим свободного вращения, при котором плунжеры втягиваются в цилиндры и отходят от рабочего профиля. Под низким давлением рабочая жидкость поступает в линию дренажа, а рабочие камеры соединяются со сливной линией.

Двигатели многократного действия чаще всего используются на огромных производствах, где очень большой объем потребляемой энергии, а также в строительно-дорожной технике, дробильных и буровых машинах, в прессах, конвейерах и различных станках.

Гидравлические Моторы

Компания Parker Hannifin производит низко и высокоскоростные гидромоторы различных габаритных размеров и конфигураций: шестеренные, героторные и плунжерные, обеспечивающие крутящий момент вплоть до 110 000 Нм. Гидромоторы (постоянной и регулируемой производительности) демонстрируют максимальную эффективность при высоком уровне эксплуатационных качеств.

Специалисты нашей компании отлично разбираются в ассортименте гидравлических моторов Parker Hannifin и готовы оказать содействие в подборе новых изделий и запчастей к существующим. Звоните нам в офис +7 (812) 400-69-69 или отправьте запрос на info@parkerservice.ru

Серия F11/F12

Гидравлические моторы, нерегулируемые, аксиально-поршневые
Представляют собой нерегулируемые насосы с ломаной осью. Они могут использоваться в различных областях применения, как в открытых, так и в закрытых контурах.

Серия MGG

Алюминиевый мотор Parker Hannifin серии MGG с фиксированным рабочим объемом. Высокоскоростной героторный двигатель с низким крутящим моментом обеспечивает высокую производительность и высокую удельную мощность благодаря своей алюминиевой конструкции.

Серия PGM-500

Шестеренный, нерегулируемый, в алюминиевом корпусе.
Гидромоторы PGM 500 обеспечивают превосходную производительность, высокую эффективность и тихую работу при высоких рабочих давлениях. Выпускаются Гидромоторы типоразмера PGM 511 с рабочим объемом от 6 до 33 см3/об. Гидромотор, отвечающий особенностям применения, можно выбрать из широкого ряда стандартных исполнений.

Серия PGM-600

Шестеренный, нерегулируемый в стальном корпусе.
Запатентованная конструкция корпуса с блокировкой. Шестерни с 12 зубьями, бронзовые компенсаторы. Давление при непрерывной работе до 310 бар.

Denison M3B — M4*

Пластинчатые, нерегулируемые.
Гидромоторы M3B и M4* специально предназначены для тяжелых условий эксплуатации, требующих высокого давления до 230 бар, высокой частоты вращения до 4000 об/мин. Пластины, ротор и обойма работают в условиях компенсации давления, что обеспечивает длительный срок службы и высокий КПД во всем диапазоне частот вращения.

Denison M5*

Пластинчатые, нерегулируемые.
Серия M5 предназначена специально для работы в условиях высоких нагрузок, требующих высокого давления, высокой частоты вращения и низкой смазывающей способности жидкости.

Torqmotor™ Серии TE / TJ

Героторный мотор
Героторный мотор с низкой частотой вращения. Переключающий клапан с нулевой утечкой.

Torqmotor™ Серии TF / TG / TH / TK

Гидравлические моторы с низкой частотой вращения
Изготовители моторов серии TorqmotorTM компании Parker Hannifin имеют опыт производства надежных и точных деталей в течение более одного века. Среди важнейших событий прошлого – первый патент на комплекты шиберных роторов для низкоскоростных гидравлических моторов с высоким крутящим моментом. Это было сорок лет назад. Сегодня технологический прогресс идет дальше.

Серия F1

Гидравлический мотор, нерегулируемый
Многослойные поршневые кольца, обеспечивающие низкие утечки. Принудительная синхронизация с распределительным механизмом. Рабочее давление до 250 бар.

Серия V12, V14, T12

Регулируемые моторы с ломанной осью.
Эти моторы предназначены как для открытых, так и для закрытых контуров, главным образом для применения на мобильных машинах, однако моторы V12V14 также могут использоваться в широком спектре других применений.

Calzoni Тип MR, MRE

Радиально-поршневой мотор, нерегулируемый
Исключительная эффективность этого мотора обусловлена его оригинальной патентованной конструкцией. Принцип заключается в передаче усилия от статора к вращающемуся валу (2) посредством столба масла под давлением (a) вместо более часто используемых соединительных стержней, поршней, башмаков и пальцев.

Calzoni Тип MRT, MRTE, MRTF

Радиально-поршневой мотор, нерегулируемый.
Исключительная производительность этого мотора, уже известная по сериям моторов mr и mre, обусловлена его оригинальной запатентованной конструкцией. Принцип заключается в передаче усилия от статора к вращающемуся валу посредством столба масла под давлением вместо более часто используемых соединительных стержней, поршней, башмаков и пальцев.

Calzoni Тип MRD, MRDE, MRV, MRVE

Радиально-поршневые моторы MRD MRDE с двумя рабочими объемами и моторы MRV MRVE с регулируемым рабочим объемом.
Исключительная производительность мотора обусловлена его оригинальной запатентованной конструкцией. Принцип заключается в передаче усилия на ведущий вал посредством столба масла под давлением без каких-либо соединительных стержней, поршней, башмаков и пальцев.