EN
В предишна статия обсъдихме системите с хидравлични помпи и тяхния общ работен принцип. За да припомним накратко, хидравличната система е технология за задвижване, която предава енергия, използвайки течност като среда. Тя преобразува механичната енергия на електрически двигател в течна енергия, която след това се предава до изпълнителните компоненти чрез течността. Основните компоненти на хидравлична система включват хидравлични помпи, изпълнителни компоненти (хидравлични мотори), клапани и резервоари за масло.
Тази статия ще се фокусира върху хидравлични помпи и хидравлични мотори и ще обясни как те работят заедно в хидравлична система. Ще започнем с хидравличната помпа.
Класификация на хидравличните мотори
Хидравличните мотори обикновено се делят на две основни категории:
Нискооборотни високомоментни (LSHT) хидравлични мотори
Високооборотни нискомоментни (HSLT) хидравлични мотори
Изборът на нискооборотен хидравличен мотор позволява на системата да предава по-голям въртящ момент при по-ниски скорости. В рамките на тези две категории те могат да бъдат допълнително класифицирани по конструкция на зъбни мотори, лопаткови мотори и плунжерни мотори. Плунжерните мотори могат да бъдат разделени на осеви плунжерни мотори и радиални плунжерни мотори.
Класификация на хидравличните помпи
Често срещаните видове хидравлични помпи включват:
1. По възможност за регулиране на потока:
Променливи помпи — Изходният поток може да се регулира според нуждите
Помпи с постоянно подаване — Изходният поток е постоянен
2. По конструкция: Зъбни помпи, Лопаткови помпи, Плунжерни помпи
Зъбни помпи: Малки по размер, прости по конструкция, с ниски изисквания към чистотата на маслото и с ниска цена; въпреки това оста на помпата е силно засегната от неуравновесени сили, подложена е на сериозно износване и има голям обем на изтичане.
Лопаткови помпи: Могат да се разделят на еднодействащи и двудействащи типове. Те осигуряват равномерен поток, плавна работа, ниско ниво на шум и по-високо налягане и обемен к.п.д. в сравнение със зъбните помпи, но конструкцията им е по-сложна от тази на зъбните помпи.
Плунжерни помпи: Висок обемен к.п.д., ниско изтичане и могат да работят при високо налягане, което ги прави подходящи за хидравлични системи с голяма мощност. Въпреки това, те имат сложна конструкция, високи изисквания към материали и точност на обработка, висока цена, както и високи изисквания към чистотата на маслото.
Състав на хидравличните помпи
Хидравличните помпи обикновено се състоят от три основни части: муфти, резервоари за хидравлично масло и филтри.
Съединители
Валът на хидравлична помпа не може да поема радиални или осеви сили, затова не е разрешено директно монтиране на предавки, зъбни колела или верижни зъбни колела на края на вала. Обикновено задвижващият вал е свързан с валовете на помпата чрез муфта.
Ако поради производствени причини коаксиалността на помпата и муфтата надхвърля стандарта и има отклонение по време на монтажа, при увеличаване на скоростта на помпата центробежната сила ще нарасне, което може да доведе до деформация на муфтата. Тази деформация допълнително увеличава центробежната сила, като създава порочен кръг, който в крайна сметка води до вибрации и шум, което влияе на живота на помпата. Освен това фактори като разхлабени муфтови пирони и износени гумени пръстени, които не се подменят навреме, също влияят на работата на помпата.
Резервоар за хидравлично масло
Основните функции на резервоар за хидравлично масло в хидравлична система са: съхранение на масло, отвеждане на топлина, отделяне на въздух, съдържащ се в маслото, и премахване на пяна.
При избор на резервоар за масло първото, което трябва да се има предвид, е неговата вместимост: за мобилна техника обикновено тя е 2-3 пъти максималният дебит на помпата, а за стационарна – 3-4 пъти. Второ, трябва да се има предвид нивото на маслото в резервоара: когато всички хидравлични цилиндри на системата са напълно изтеглени, нивото на маслото в резервоара не трябва да е под минималното ниво; когато цилиндрите се връщат, нивото не трябва да надвишава максималното. Накрая, трябва да се обърне внимание на конструкцията на резервоара: преградите в традиционните резервоари не могат ефективно да утаяват замърсяванията, затова трябва да се монтира вертикална преграда по надлъжната ос на резервоара. Между тази преграда и страничната плоча на резервоара трябва да има отвор, така че пространствата от двете страни на преградата да са свързани. Входните и изходните отвори на хидравличната помпа се разполагат от страната на преградата, която не е свързана, като по този начин разстоянието между входа и връщащото се масло е максимално. Едновременно с това резервоарът може да отвежда топлината по-ефективно.
Маслен филтър
Като цяло, замърсителите с размер на частиците под 10 μ м имат малък ефект върху помпата, но когато размерът на частиците е по-голям от 10 μ м, особено надвишаващ 40 μ м, това значително влияе на работния живот на помпата. Твърдите замърсителни частици в хидравличното масло лесно ускоряват износването на повърхностите на относително движещи се части вътре в помпата. Затова задължително трябва да се монтира маслен филтър, за да се намали степента на замърсяване на маслото. Препоръчителната точност на филтриране е следната: 10~15 μ м за аксиално-поршневи помпи, 25 μ м за лопаткови помпи и 40 μ м за зъбни помпи. Използването на високоточни маслени филтри може значително да удължи работния живот на хидравличните помпи.
Функцията на хидравличните мотори
Хидравличният мотор е изпълнителен елемент, който преобразува налягането на течността в механична енергия, като издава въртящ момент и въртеливо движение и заема важно място в хидравличните системи.
Хидравличните мотори обикновено се делят на два вида: с нисък въртящ момент и с висок въртящ момент. През последните години, с непрекъснатото развитие на хидравличната технология към високо налягане и голяма мощност, както и с нарастващото внимание към опазването на околната среда, се изисква от хидравличните задвижвания да притежават характеристики като ниско ниво на шум, ниско замърсяване и плавна работа. Поради това моторите с висок въртящ момент са станали една от тенденциите в развитието.
От гледна точка на преобразуването на енергията, хидравличните помпи и хидравличните мотори са обратими хидравлични компоненти: ако се подава работна течност към всяка хидравлична помпа, тя може да бъде превърната в работно състояние на хидравличен мотор; обратно, когато главата на хидравличния мотор се върти от външен въртящ момент, той също може да бъде превърнат в работно състояние на хидравлична помпа. Това е така, защото те притежават едни и същи основни структурни елементи: запечатващо пространство с периодично променлив обем и съответния механизъм за разпределение на маслото.
Ролята на хидравличните помпи в хидравличните системи
С други думи, хидравличната помпа е устройство, което преобразува механична енергия в хидравлична. Хидравличните предавателни системи използват различни видове хидравлични помпи, за да преодоляват натоварванията и да постигат мощност на изхода.
Например при хидравлични задвижвания като екскаватори, хидравличната помпа осигурява налягането, необходимо за повдигане на превозни средства или тежки обекти. Повечето тежки строителни машини са оборудвани с хидравлични помпи, които са основни компоненти на хидравличните системи.
Освен големи машини, съществуват и по-малки хидравлични помпи, използвани за задвижване на различни хидравлични инструменти, като рязещи инструменти, преси, хидравлични триони и др. Всички тези инструменти разчитат на хидравлични помпи, за да работят ефективно.
Разлики между хидравличните помпи и обикновените помпи
Най-голямата разлика между хидравличните помпи и обикновените помпи се крие в начина им на работа. Обикновените помпи обикновено поддържат постоянен поток на течност, докато дебитът на хидравличните помпи е тясно свързан с налягането от товара.
Освен това, техните функции се различават: хидравличните помпи трябва да преодоляват налягането, генерирано от системното натоварване, докато обикновените помпи са отговорни само за непрекъснатото пренасяне или циркулиране на течност.
Функцията на хидравличния двигател
Хидравличният двигател е въртящ се изпълнителен елемент, известен още като ротационен актюатор. Основната му функция е да преобразува хидравлична енергия в механична енергия, за да задвижи товара.
Изходната мощност на хидравличния двигател се определя от падащото налягане и дебита на хидравличното масло. С други думи, изходната мощност на хидравличния двигател е директно пропорционална на неговата скорост на въртене.
Принципът на съвместна работа на хидравличните помпи и хидравличните двигатели
След като разбрахме функциите на хидравличните помпи и хидравличните мотори, нека разгледаме как те работят заедно в една система:
Първо, хидравличната помпа преобразува механична енергия от първичен двигател (като електрически двигател или дизелов двигател) в хидравлична енергия, която съществува под формата на течаща хидравлична масло.
След това хидравличният мотор получава хидравличната енергия, генерирана от хидравличната помпа, и я преобразува обратно в механична енергия, която се използва за задвижване на натоварването, за да се извърши работа.
След като този преобразуването е извършено от хидравличния мотор, цялата система разполага с необходимата механична енергия за извършване на задачи. Хидравличните системи се използват широко в нашия ежедневиен живот; например, асансьорите, горивните диспенсери и атракционите всички зависят от съвместното действие на хидравличните помпи и хидравличните мотори.
Често задавани въпроси (FAQ)
1. Каква е разликата между хидравлична помпа и хидравличен мотор?
Отговор: Хидравличният помпа преобразува механичната енергия в хидравлична енергия (налягане на течност), докато хидравличният мотор преобразува хидравличната енергия обратно в механична енергия (въртящ момент и ротационно движение).
2. Какви са основните типове хидравлични мотори?
Отговор: Хидравличните мотори се разделят основно на две категории:
Мотори с ниска скорост и висок въртящ момент (LSHT)
Мотори с висока скорост и нисък въртящ момент (HSLT)
Освен това по конструкция включват зъбни мотори, лопаткови мотори и плунжерни мотори (включително осеви и радиални плунжерни типове).
3. Какви са често срещаните типове хидравлични помпи и методите за тяхната класификация?
Отговор: Хидравличните помпи обикновено се класифицират по следните два начина:
Регулиране на потока: Променливи помпи (регулируеми) и фиксирани помпи (постоянен поток)
Конструктивен тип: Зъбни помпи, лопаткови помпи, плунжерни помпи.
Зъбни помпи: малки по размер, прости по конструкция, ниска цена, но с висок износ и течове.
Лопаткови помпи: равномерен поток, гладка работа, ниско ниво на шум, по-висока ефективност спрямо зъбните помпи, но по-сложна конструкция.
Бутални помпи: висока обемна ефективност, ниски течове, могат да работят при високо налягане, подходящи за системи с висока мощност, но с висока цена и високи изисквания към чистотата на маслото.
4. Какви са компонентите на хидравлична помпена система?
Отговор: Хидравличната помпена система обикновено включва:
Свръзка (съединяваща задвижващия вал и вала на помпата)
Резервоар за хидравлично масло (съхранение на масло, отвеждане на топлина, отделяне на въздух и премахване на пяна)
Филтър (намаляване на твърди замърсяващи частици в маслото)
За осигуряване на надеждността на системата е необходимо да се гарантира правилното центриране на свръзката, подходящ капацитет и конструкция на резервоара, както и избор на филтри с правилната точност.
5. Каква е ролята на хидравличния мотор в системата?
Отговор: Хидравличният двигател получава течност под налягане, преобразува хидравличната енергия в механична енергия и извежда въртящ момент и въртеливо движение. Извършената от него работа зависи от пада на налягането на течността и дебита, така че когато се промени дебитът или налягането, изходната мощност на двигателя също ще се промени съответно.
6. Как хидравличните помпи и хидравличните двигатели работят заедно?
Отговор: В хидравлична система:
Хидравличната помпа преобразува механичната енергия, предоставена от задвижващия агрегат (като електромотор или дизелов двигател), в течна енергия.
Хидравличният двигател получава тази течност под налягане и я преобразува отново в механична енергия, за да задвижи натоварването.
Чрез това преобразуване на енергия системата може да постигне необходимия механичен изход.
7. Защо чистотата на маслото и филтрирането са толкова важни в хидравличните системи?
Отговор: Твърди частици в хидравличното масло (особено такива над 10 μ м, по-специално над 40 μ m) може да влоши износването на вътрешните компоненти на помпи и двигатели, което намалява ефективността и продължителността на живот. Монтирането на филтри с подходяща прецизност (напр. 10-15 μ м за аксиално-поршневи помпи, 25 μ m за лопаткови помпи, 40 μ m за зъбни помпи) може ефективно да поддържа надеждността на системата.
8. Ако моят хидравличен помпа вибрира или възпроизвежда шум, какво трябва да проверя?
Отговор: Чести причини включват:
- Неправилна центровка между помпата и муфта/вала
- Скорост или натоварване, надвишаващи номиналните стойности
- Въздушен вприв или кавитация в смукателната линия
- Лошо почистване на маслото или неправилно количество/вид на маслото
- Износване или повреда на муфта или вътрешни компоненти на помпата
Решаването на тези проблеми помага за намаляване на шума, вибрациите и удължаване на живота на помпата.
9. Създава ли хидравлична помпа налягане в системата?
Отговор: Всъщност не съвсем. Основната функция на хидравличната помпа е да произвежда поток; налягането се появява само когато този поток срещне съпротивление в системата (например товар, клапани или изпълнителни механизми). Следователно е неточно да се приписва създаването на налягане изцяло на помпата.
10. Какви метрики за ефективност съществуват за хидравлични помпи и мотори?
Отговор: Основните метрики за ефективност включват:
- Обемна ефективност: Действителен поток ÷ Теоретичен поток
- Механична/хидравлична ефективност: Теоретичен въртящ момент ÷ Действителен въртящ момент (или свързан с механични загуби)
- Обща ефективност: Обемна ефективност × Механична/хидравлична ефективност