Объёмный гидропривод

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Одноковшовый экскаватор с объёмным гидравлическим приводом

Объёмный гидропривод — это гидравлический привод, в котором используются объёмные гидромашины[1]. Термин происходит от того, что принцип действия объёмных гидромашин основан на попеременном заполнении рабочего объёма жидкостью и вытеснения жидкости из него. Объёмный гидропривод машин позволяет с высокой точностью поддерживать или изменять скорость машины при произвольном нагружении, осуществлять слежение — точно воспроизводить заданные режимы вращательного или возвратно-поступательного движения, усиливая одновременно управляющее воздействие.

В последнее время иногда ошибочно называется гидростатическим приводом. Данное выражение ошибочно, поскольку термин "гидростатический" может быть отнесен только к покоящейся жидкости. Возникла данная ошибка, по видимому, вследствие некорректного использования онлайн-переводчиков с китайского языка.

Область применения[править | править код]

Объёмный гидропривод машин применяется в металлорежущих станках, прессах, в системах управления летательных аппаратов, судов, тяжёлых автомобилей, мобильной строительно-дорожной технике, в системах автоматического управления и регулирования тепловых двигателей, гидротурбин. Реже объёмный гидропривод машин используется в качестве главных приводов транспортных установках на автомобилях, кранах.

Основные элементы объемного привода[править | править код]

Гидравлический привод состоит из нескольких основных элементов: насос или аккумулятор, гидродвигатель, органы регулирования и распределения гидравлической энергии, а также система защиты[2]. В качестве источника гидравлической энергии применяется насос либо аккумулятор. Приём энергии осуществляется посредством гидродвигателя. Для управления приводом используются соответствующие органы регулирования распределения энергии. Для обеспечения безопасной эксплуатации гидростатические приводы оборудуются соответствующими комплексами защиты.

Отличительные особенности объёмного гидропривода перед гидродинамическим[править | править код]

Существует большое количество видов объёмных насосов. Некоторые из них: шестерённые насосы, аксиально-плунжерные, радиально-плунжерные, винтовые, пластинчатые и другие. Они отличаются от гидродинамических насосов тем, что способны работать при очень больших давлениях (до 300 МПа), в то время как гидродинамические (центробежные, осевые и др.) обычно работают при давлениях, не превышающих 1,5 МПа. С другой стороны, скорость и подача жидкости, нагнетаемой объёмными насосами обычно невелики в сравнении со скоростью нагнетаемой жидкости и подачей гидродинамических насосов.

Мощность объёмного гидропривода[править | править код]

Номинальная мощность (Вт), отдаваемая насосом в гидросистему или потребляемая гидродвигателем из гидросистемы, может быть определена по формуле:

,

где  — номинальная подача насоса (для гидродвигателя — номинальный расход рабочей жидкости), м³/с;

 — номинальное давление на выходе из насоса (для гидродвигателя — номинальное давление рабочей жидкости на входе в гидродвигатель), Н/м².

Преимущества объёмного гидропривода перед гидродинамическим[править | править код]

Причину компактности объёмного гидропривода по сравнению с гидродинамическим можно пояснить с помощью аналогии с электрическими сетями. Для передачи электроэнергии по линиям электропередачи её преобразуют сначала в энергию высокого напряжения. Повышение напряжения позволяет при сохранении мощности пропорционально уменьшить силу тока в линиях, уменьшая и сечение кабелей, и их массу. Точно так же передача гидравлической энергии по гидролиниям высокого давления (в системах объёмного гидропривода) позволяет уменьшить и расход жидкости (кратно), и поперечное сечение гидролиний. Кроме того, меньшую подачу могут обеспечить насосы меньшего размера и т. д. Эта аналогия не является чисто умозрительной - давление и электрическое напряжение являются величинами, характеризующими плотность энергии, переносимой единицей рабочего тела: давление в гидролинии - это величина энергии переносимой единицей объема жидкости, а напряжение в электрическое линии - энергия, переносимая единицей заряда. Аналогично и с током. В гидравлических системах аналогом тока выступает поток жидкости: объем, прошедшей по гидравлической линии за единицу времен На этом подобии разработан метод электрогидравлических аналогий, позволяющий производить теоретические исследования гидрооборудования на основе хорошо изученных процессов в электрических сетях. В свою очередь, способность работы объёмных гидромашин при высоких давлениях вытекает из принципа их работы и устройства.

Из приведённой выше формулы для мощности видно, что для обеспечения той же мощности при высоком давлении необходимо обеспечивать ме́ньшую подачу, чем при низком давлении. Поэтому при высоком давлении геометрические размеры всех узлов гидропривода становятся меньше. Поскольку, в отличие от гидродинамических гидромашин, объёмные гидромашины способны работать при высоких давлениях, то и объёмный гидропривод намного компактнее и меньше по массе гидродинамического привода. Это одно из тех обстоятельств, которые обусловили широкое распространение объёмного гидропривода по сравнению с гидродинамическим приводом.

КПД объёмного гидропривода[править | править код]

Полный коэффициент полезного действия объёмного гидропривода имеет три составляющие:

где  — гидравлический КПД, характеризующий гидравлические потери в гидроприводе;

 — объёмный КПД, характеризующий утечки рабочей жидкости через зазоры и щели между деталями гидрооборудования;

 — механический КПД, характеризующий потери на механическое трение деталей гидрооборудования.

Литература[править | править код]

  1. Лепешкин А. В., Михайлин А. А., Шейпак А. А. Гидравлика и гидропневмопривод: Учебник, ч. 2. Гидравлические машины и гидропневмопривод / Под ред. А. А. Шейпака. — М.: МГИУ, 2003. — 352 с.
  2. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов/ Башта Т. М., Руднев С. С., Некрасов Б. Б. и др. — 2-е изд., перераб. — М.: Машиностроение, 1982.
  3. Схиртладзе А. Г., Иванов В. И., Кареев В. Н. Гидравлические и пневматические системы. — Издание 2-е, дополненное. М.: ИЦ МГТУ «Станкин», «Янус-К», 2003. — 544 с.

Примечания[править | править код]