ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД — привод, в состав которого входит гидравлический механизм, в котором рабочая среда находится под давлением, с одним или более объемными гидродвигателями. [1]

Гидравлический привод — устройство, предназначенное для приведения в движение машин и механизмов с помощью гидравлической энергии.

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

Составной частью гидропривода является гидравлический механизм, который работает под давлением, и имеет один или несколько объемных гидродвигателей.

К устройствам гидропривода относятся:

· гидромашины,

· гидроаппараты,

· гидролинии,

· гидроемкости,

· кондиционеры рабочей среды.

Если говорить о преимуществах гидропривода, следует отметить простоту преобразования механической энергии в гидравлическую и наоборот, высокую точность, простоту регулирования, высокую удельную 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.

В состав гидропривода входит ряд основных устройств, которые выполняют следующие функции: насос как поставщик гидравлической энергии; гидравлический двигатель как потребитель гидравлической энергии и преобразователь ее в механическую энергию; гидрораспределители, дроссели, которые регулируют поток рабочей жидкости, управляя движением выходного звена гидродвигателя; для перемещения рабочей жидкости внутри гидросистемы, а также подачи ее к соответствующим устройствам используются гидролинии; отделение из гидравлической жидкости загрязнений, образующихся во время эксплуатации системы, осуществляется с помощью фильтра; для регулирования температуры жидкости применяются различные устройства, выполняющие как нагрев, так и ее охлаждение.

Основной задачей гидропривода, как и механической передачи, остается преобразование механической характеристики приводного двигателя в соответствии с нагрузкой (регулирование, защита от перегрузок и др.). Другая функция — это передача мощности от приводного двигателя к рабочим механизмам машины (например, в одноковшовом экскаваторе — передача мощности от двигателя внутреннего сгорания к ковшу или к гидродвигателям привода стрелы, и т. д.).

Различают два вида гидропривода:

·     гидродинамические;

·     объемные.

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.

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.

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.

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

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

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. 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, 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 360^°.

По источнику подачи гидравлической жидкости различают:

· насосные,

· магистральные,

· 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:

· на регулируемые,

· нерегулируемые.

Как правило, регулируемыми бывают объемные гидроприводы, а нерегулируемыми — гидродинамические.

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.

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.

Гидроприводы объемного типа широко применяются:

· в дорожных и строительных машинах (автогрейдеры, экскаваторы, бульдозеры);

· в автомобильной промышленности, в авиа-, тракторо-, станко- и танкостроении;

· в гидросистемах промышленного оборудования.

Среди основных достоинств гидравлических приводов можно выделить следующие элементы:

1. У данного привода высокая удельная мощность, то есть транслируемая мощность, которая приходится на одну единицу суммарного веса всех элементов. Этот показатель в 3–5 раз выше, чем у электрического аналога. При чем это преимущество повышается с ростом подаваемой мощности.

2. Очень просто к тому же в обширном диапазоне обеспечивается вариант бесступенчатого выбора скорости, выходящего звена самого гидропривода.

3. Высокая скорость быстродействия гидропривода. В несколько раз быстрее будет выполняться активизация операции по спуску, реверсу или остановке. Все это благодаря тому, что у гидропривода малый момент инерции у исполнительного органа двигателя.

4. Величина коэффициента усиления гидроусилителя по мощности довольно значительная и достигает отметки в 10⁵.

5. Простота реализации технологических действий при определенно-заданном режиме, а также вариант элементарного, но надежного предохранения приводящего мотора и остальных элементов гидропривода от вероятных перегрузок.

6. Весьма эффективно и просто преобразуются вращательные движения в возвратно-поступательные.

7. Компоновка агрегатов гидропривода полностью свободная и не имеет каких-либо ограничений.

8. Очень удобно то, что к гидроприводу можно подключать любое дополнительное гидравлическое оборудование. Например, дисковые пилы, захваты, отбойные молотки, разнообразные ковши.

9. Слабое воздействие гидропривода на руки рабочего не способствует быстрой его утомляемости.

Однако есть у гидропривода и свои недостатки:

1. Гидропривод имеет относительно низкий уровень КПД, а также при передаче энергии на дальние расстояния происходит значительная ее трата.

2. Рабочие характеристики гидропривода зависят от действующих эксплуатационных условий, таких как давление, температура.

3. Чувствительны к загрязненной рабочей жидкости. Необходимо проводить регулярное обслуживание данного агрегата. Если рабочая жидкость загрязненная и какими-либо абразивными элементами, то это может привести к быстрому износу определенных частей прецизионных пар в агрегатах гидравлического типа и возможному их выходу из строя.

4. По мере его выработки или частями его элементов заложенного эксплуатационного периода работы происходит понижение уровня КПД, а также снижение характеристик данного аппарата. Сначала изнашиваются прецизионные пары, что приводит к увеличению размеров зазоров, а также к возрастанию утечек рабочей жидкости, то есть понижению уровня объемного КПД агрегата.

Таким образом, приводы гидравлического типа обладают как явными преимуществами перед иными типами приводов, так и имеют свои недостатки.

При тушении пожаров (см. ТУШЕНИЕ ПОЖАРА) возможны ситуации, когда для выполнения боевых действий по вскрытию конструкций потребуются средства более мощные, чем для проведения первоочередных аварийно-спасательных работ. К таким средствам относятся механизированные инструменты. Их можно разделить на две группы.

Первую группу составляют электропилы и электродолбежники. К ней также относят автогенорезательные установки, пневмодомкраты резино-кордовые и т. д. Ими комплектуют специальные пожарные автомобили (см. АВТОМОБИЛЬ ПОЖАРНЫЙ) различного назначения.

Вторая группа включает аварийно-спасательный инструмент с гидроприводом. Инструментами этой группы комплектуют как специальные пожарные автомобили, так и автоцистерны (см. ПОЖАРНАЯ АВТОЦИСТЕРНА) и автонасосы.

Литература

ГОСТ Р 50982-2019 «Техника пожарная. Инструмент для проведения специальных работ на пожарах. Общие технические требования. Методы испытаний».