התפקיד של משאבות הידראוליות ומנועים הידראוליים במערכות הידראוליות

במאמר קודם, דנו במערכות משאבות הידראוליות ובפרינציפ העבודה הכללי שלהן. לסיכום קצר, מערכת הידראולית היא טכנולוגיית הנעה שמעבירה אנרגיה באמצעות נוזל כאמצעי. היא ממירה את האנרגיה המכנית של מנוע חשמלי לאנרגיה נוזלית, אשר לאחר מכן מועברת לרכיבי הביצוע דרך הנוזל. הרכיבים העיקריים של מערכת הידראולית כוללים משאבות הידראוליות, רכיבי ביצוע (מנועים הידראוליים), שסתומים ומדורי שמן.

 

מאמר זה יתמקד במשאבות הידראוליות ובמנועים הידראוליים, ויסביר כיצד הם עובדים יחד בתוך מערכת הידראולית. נתחיל עם משאבת ההידרוליקה.

 

סיווג מנועים הידראוליים

 

 

המנועים ההידראוליים מחולקים באופן כללי לשתי קטגוריות עיקריות:

 

 

מנועים הידראוליים במהירות נמוכה ומומנט גבוה (LSHT)

 

 

מנועים הידראוליים במהירות גבוהה ומומנט נמוך (HSLT)

 

 

בחירת מנוע הידראולי במהירות נמוכה מאפשרת למערכת לפלוט מומנט גדול יותר במהירויות נמוכות. בתוך שתי הקטגוריות הללו, ניתן לסווגם נוסף לפי מבנה למנות גלגלי שיניים, מנועים בעלי דפים ומנות פיסטון. מנועי פיסטון ניתנים לחלוקה נוספת למנות פיסטון צירים ואקסיאליים ומנועי פיסטון רדיאליים.

 

סיווג משאבות הידראוליות

 

סוגים נפוצים של משאבות הידראוליות כוללים:

 

 

1. לפי יכולת התאמת זרימה:

 

משאבות משתנות — ניתן לכוונן זרימת הפלט לפי הצורך

 

משאבות ביטוי קבוע — זרימת הפלט קבועה

 

 

2. לפי מבנה: משאבות גלגלי שיניים, משאבות דסקיות, משאבות פיסטון

 

משאבות גיר: קטנות בגודלן, פשוטות במבנה, דורשות דרשות נמוכות לנקיות שמן, וזולות; עם זאת, ציר המשאבה מושפע בצורה רבה מכוחות לא מאוזנים, סובל מבלאי קיצבי, ויש זרימה גדולה של דליפה.

 

 

משאבות דיסק: ניתן לחלקן לסוגים חד פעמיים ודו פעמיים. הן מציגות זרימה אחידה, תפעול חלק, רעש נמוך, ולחץ ויעילות נפחית גבוהים בהשוואה למשאבות גיר, אך המבנה שלהן מורכב יותר מזה של משאבות גיר.

 

 

משאבות פיסטון: יעילות נפחית גבוהה, דליפה נמוכה, ויכולת לפעול תחת לחץ גבוה, מה שהופך אותן מתאימות למערכות הידראוליות בעלות הספק גדול. עם זאת, יש להן מבנה מורכב, דרישות גבוהות לمواد ולדיוק עיבוד, עלות גבוהה, וכן דרישות גבוהות לנקיון השמן.

 

הרכב של משאבות הידראוליות

 

משאבות הידראוליות מורכבות בדרך כלל משלושה חלקים עיקריים: צמדים, מכל שמן הידראולי ומסננים.

 

 

זיווגים

 

ציר הניע של משאבה הידראולית אינו יכול לעמוד בכוחות רדיאליים או ציריים, ולכן אסור להתקין ישירות חגורה, גלגלי שיניים או כוכבים על קצה הציר. בדרך כלל, ציר הניע מחובר לציר הניע של המשאבה באמצעות צימוד.

 

אם, עקב סיבות ייצור, האלינמות של המשאבה והצימוד עולה על התקן, ויש סטייה במהלך ההרכבה, ככל שמהירות המשאבה גדלה, כוח הطرידה יגדל, מה שעלול לגרום לעיוות בצימוד. עיוות זה מגדיל עוד יותר את כוח הطرידה, ויוצר מעגל רע, שמוביל בסופו של דבר לרעשים ורעש, מה שמשפיע על אורך החיים של המשאבה. בנוסף, גורמים כגון סיכות צימוד 느ולות וטבעות גומי שחוקות שלא מוחלפות בזמן גם הם ישפיעו על פעולת המשאבה.

 

 

מיכל שמן הידראולי

 

הפונקציות העיקריות של מיכל השמן ההידראולי במערכת הידראולית הן: איחסון שמן, פיזור חום, הפרדת אויר הכלוא בתוך השמן, והעלמת רתך.

 

בבחירת מיכל שמן, התחשבות ראשונה היא בקיבולת: לציוד נייד, הקיבולת היא בדרך כלל 2-3 פעמים מקסימלית של ספיקת המשאבה, ולציוד קבוע, 3-4 פעמים. שנית, יש להתחשב ברמת השמן במיכל: כאשר כל הצילינדרים ההידראוליים במערכת פרוסים לחלוטין, רמת השמן במיכל לא תיהיה מתחת לרמה המינימלית; כאשר הצילינדרים מתכנסים, רמת השמן לא תחרוג מהרמה המקסימלית. לבסוף, יש להתחשב במבנה המיכל: מחיצות במיכלי שמן מסורתיים אינן יעילות בהשקעת חומרים זיהום, ולכן יש להתקין מחיצה אנכית לאורך הציר האורכי של המיכל. יש להיות רווח בין מחיצה זו ללוח הקצה של המיכל, כדי לאפשר התקשרות בין שני צדי המחיצה. פתחי הכניסה והיציאה של המשאבה ההידראולית יותקנו בקצה המחיצה שאינו מחובר, כך שהמרחק בין שמן הכניסה והשחזור יהיה ארוך ככל האפשר. באותו זמן, המיכל יוכל גם לפלט חום בצורה טובה יותר.

 

מסנן שמן

 

באופן כללי, ש примציס עם גודל חלקיק של פחות מ-10 μ מ' משפיעים מעט על המנפח, אך כאשר גודל החלקיק גדול יותר מ-10 μ מ', ובמיוחד כאשר הוא עולה על 40 μ מ', זה ישפיע משמעותית על אורך החיים של המנפח. חלקיקי זיהום קשיחים בשמן הידראולי נוטים להאיץ חבלה על פניות של חלקים נעים יחסית בתוך המנפח. לכן, יש להתקין מסנן שמן כדי להפחית את רמת הזיהום של השמן. דיוק הסינון המומלץ הוא כדלקמן: 10~15 μ מ' למשאבות פיסטון ציריות, 25 μ מ' למשאבות דפים, ו-40 μ מ' למשאבות גלגלי שיניים. שימוש במסנני שמן עתירי דיוק יכול להאריך בצורה ניכרת את אורך החיים של משאבות הידראוליות.

 

תפקידה של מנועים הידראוליים

 

מנוע הידראולי הוא רכיב ביצוע הממיר את אנרגיית הלחץ של נוזל לאנרגיה מכנית, ומייצר מומנט ותנועה סיבובית, ותפקידו חשוב במערכות הידראוליות.

 

מנועים הידראוליים מחולקים באופן כללי לשני סוגים: מנועים בעלי מומנט נמוך ומנועים בעלי מומנט גבוה. בשנים האחרונות, עם ההתפתחות המתמשכת של הטכנולוגיה ההידראולית לכיוון לחץ גבוה ועוצמה גבוהה, וכן עם הגידול בהתייחסות לאיכות הסביבה, נדרשת מהפענים ההידראוליים להיות בעלי תכונות כמו רעש נמוך, זיהום מינימלי ותפעול חלק. כתוצאה מכך, מנועים בעלי מומנט גבוה הפכו לאחד מהטrends של הפיתוח.

 

מנקודת מבט של המרת אנרגיה, משאבות הידראוליות ומנועים הידראוליים הם רכונות הידראוליים הפיכים: הזנת נוזל עבודה לכל משאבה הידראולית יכולה להפוך אותה למצב תפעול של מנוע הידראולי; להפך, כאשר ציר ה главное של המנוע ההידראולי מסתובב על ידי מומנט חיצוני, ניתן להפוך אותו גם למצב תפעול של משאבה הידראולית. זה נובע מכך ששניהם שותפים לאותם האלמנטים הבסיסיים של המבנה: נפח חסום שמשתנה באופן תורני ומנט, וכן מנגנון הפצת שמן המתאים.

 

התפקיד של משאבות הידראוליות במערכות הידראוליות

 

בפשטות, משאבה הידראולית היא מכשיר הממיר אנרגיה מכאנית לאנרגיה הידראולית. מערכות העברת כוח הידראוליות משתמשות בסוגים שונים של משאבות הידראוליות כדי להתגבר על עומסים ולשיג ניצולת כוח.

 

לדוגמה, במערכות הנעה הידראוליות כמו בולדוזרים, המשאבה ההידראולית אחראית על סיפוק הלחץ הנדרש להרמת כלי רכב או עצמים כבדים. רוב המכונות הכבדות לבנייה מצוידות במשאבות הידראוליות, שהן רכיבים מרכזיים במערכות ההידראוליקה.

 

א пом מערכות גדולות, קיימות גם משאבות הידראוליות קטנות יותר המשמשות להפעלת כלים הידראוליים שונים, כגון כלים חותכים, דפקי לחיצה, סכיניים הידראוליים וכו'. כלים אלו מסתמכים על משאבות הידראוליות לפעול בצורה יעילה.

 

 

ההבדלים בין משאבות הידראוליות למשאבות רגילות

 

ההבדל הגדול בין משאבות הידראוליות למשאבות רגילות נמצא בשיטות העבודה שלהן. משאבות רגילות שומרות בדרך כלל על זרימה קבועה של נוזל, בעוד שקצב הזרימה של משאבות הידראוליות קשור בקשר הדוק ללחץ העומס.

 

יתרה מכך, תפקודיהן שונים: משאבות הידראוליות חייבות להתגבר על הלחץ שנוצר על ידי העומס של המערכת, בעוד שמשאבות רגילות אחראיות רק להעברה או סירקציה מתמדת של נוזל.

 

תפקוד של מנוע הידראולי

 

מנוע הידראולי הוא רכיב ממונע סיבובי, הידוע גם כממיר סיבובי. תפקודו העיקרי הוא להמיר אנרגיה הידראולית לאנרגיה מכנית כדי להניע העומס.

 

ההספק הנומרי של מנוע הידראולי נקבע על ידי נפיחת הלחץ וקצב הזרימה של השמן ההידראולי. במילים אחרות, ההספק הנומרי של מנוע הידראולי עומד ביחס ישיר למהירות סיבובו.

 

עקרון העבודה המשותף של משאבות הידראוליות ומנועי הידראוליות

 

לאחר שהבנו את הפונקציות של משאבות הידראליות ומנועים הידראליים, בואו נבדוק כיצד הם עובדים יחד במערכת:

 

ראשית, המשאבה ההידראלית ממירה אנרגיה מכנית של מנוע ראשוני (ככמו מנוע חשמלי או מנוע דיזל) לאנרגיה הידראלית, אשר קיימת בצורת שמן הידראלי זורם.

 

בהמשך, המנוע ההידראלי מקבל את האנרגיה ההידראלית שנוצרה על ידי המשאבה ההידראלית וממיר אותה חזרה לאנרגיה מכנית, אשר משמשת להניע העומס ולבצע עבודה.

 

אחרי שהמנוע ההידראלי הושלם את תהלית המרה, כל המערכת מקבלת את האנרגיה המכנית הנדרשת לביצוע המשימות. מערכות הידראליות משמשות באופן נרחב בחיינו היומיומיים; למשל, מעלים, מדפסנים של דלק ומתקני שעשועים כולם תלויים בפעולה משותפת של משאבות הידראליות ומנועים הידראליים.

 

שאלות נפוצות (FAQ)

 

1. מה ההבדל בין משאבה הידראלית למנוע הידראלי?

 

תשובה: משאבת הידראוליקה ממירה אנרגיה מכנית לאנרגיה הידראולית (נוזל בלחץ), בעוד שמנוע הידראוליקה ממיר חזרה אנרגיה הידראולית לאנרגיה מכנית (מומנט ותנועה סיבובית).

 

 

2. מהן הסוגים העיקריים של מנועי הידראוליקה?

 

תשובה: מנועי הידראוליקה מתחלקים בעיקר לשתי קטגוריות:

 

 

מנועי מהירות נמוכה ומומנט גבוה (LSHT)

 

מנועי מהירות גבוהה ומומנט נמוך (HSLT)

 

בנוסף, לפי מבנה, כוללים מנועי גלגלי שיניים, מנועי להבים ומנועי פיסטונים (כולל סוגי פיסטון צירי ורדיאלים).

 

 

3. מהם הסוגים הנפוצים של משאבות הידראוליקה ושיטות המיון שלהן?

 

תשובה: משאבות הידראוליקה מסווגות בדרך כלל בשני אופנים הבאים:

 

 

יכולת התאמת זרימה: משאבות משתנות (ניתנות להתאמה) ומשאבות קבועות (זרימה קבועה)

 

 

סוג מבנה: משאבות גלגלי שיניים, משאבות להבים, משאבות פיסטון.

 

 

משאבות גלגלי שיניים: מימד קטן, מבנה פשוט, עלות נמוכה, אך סיכה ודליפה גבוהים.

 

 

משאבות דיסקיות: זרימה אחידה, פעילות חלקה, רעש נמוך, יעילות גבוהה יותר ביחס למשאבות גלגלי שיניים, אך מבנה מורכב יותר.

 

 

משאבות פיסטון: יעילות נפחית גבוהה, דליפה נמוכה, מסוגלות לפעול תחת לחץ גבוה, מתאימות למערכות בעלות הספק גבוה, אך בעל עלות גבוהה ודרישות גבוהות לניקיון השמן.

 

4. מהן הרכיבים של מערכת משאבת הידראוליקה?

 

תשובה: מערכת משאבת הידראוליקה כוללת בדרך כלל:

 

 

צמד (מחבר בין ציר הנעה לציר המשאבה)

 

 

מיכל שמן הידראולי (אחסון שמן, פיזור חום, הפרדת אויר והסרת קצף)

 

 

מסנן (הפחתת חלקיקי זיהום מוצקים בתוך השמן)

 

 

כדי להבטיח אמינות של המערכת, יש צורך להבטיח יישור נכון של הצמד, קיבולת ומבנה מתאימים של המיכל, ובנוסף לבחור מסננים עם דיוק נכון.

 

 

5. איזו ת función ממלא מנוע הידראולי במערכת?

 

תשובה: מנוע הידראולי מקבל נוזל בלחץ, ממיר אנרגיה הידראולית לאנרגיה מכנית ופולט מומנט ותנועה סיבובית. ההספק המופק תלוי בהפרש הלחץ של הנוזל ובשעור הזרימה, ולכן כאשר שעור הזרימה או הלחץ משתנים, הפלט של המנוע ישתנה בהתאם.

 

 

6. כיצד משאבים הידראוליים ומנועים הידראוליים עובדים יחד?

 

תשובה: במערכת הידראולית:

 

 

המשאבה ההידראולית ממירה את האנרגיה המכנית שסופקה על ידי מנוע הראשי (כגון מנוע חשמלי או מנוע דיזל) לאנרגיה נוזלית.

 

 

המנוע ההידראולי מקבל את הנוזל בלחץ זה וממיר אותו מחדש לאנרגיה מכנית כדי למשוך את העומס.

 

 

באמצעות המרת אנרגיה זו, המערכת יכולה להשיג את הפלט המכני הנדרש.

 

7. מדוע ניקיון השמן והסינון כל כך חשובים במערכות הידראוליות?

 

תשובה: חלקיקים מוצקים בשמן הידראולי (בעיקר כאלה שגדולים מ-10 μ מ"מ, במיוחד גדולים מ-40 μ מ) עלול להחמיר את ההתבלה על רכיבים פנימיים של משאבות ומנועים, ולצמצם את היעילות ואת אורך החיים. התקנת מסננים עם דיוק מתאים (למשל, 10-15 μ מ' למשאבות פיסטון ציריות, 25 μ מ"מ למשאבות דיסקיות, 40 μ מ"מ למשאבות גלגלי שיניים) יכולה לשמור בצורה יעילה על אמינות המערכת.

 

 

8. אם המשאבה ההידראולית שלי משמיעה רעש או רוטטת, מה עליי לבדוק?

 

תשובה: סיבות נפוצות כוללות:

 

- אי יישור בין המשאבה לצימוד/ציר

 

- מהירות או עומס העולים על הערכים המוגדרים

 

- ספיגת אוויר או קavitציה בקו האינ_taken

 

- ניקיון שמן לקוי או כמות/סוג שמן לא תואמים

 

- התבלה או נזק בצימוד או ברכיבים פנימיים של המשאבה

 

טיפול בבעיות אלו מסייע להפחית רעש, רטט, ולהאריך את חיי המשאבה.

 

 

9. האם משאבה הידראולית "מייצרת" לחץ במערכת?

 

תשובה: למעשה, לא לגמרי. התפקיד העיקרי של משאבה הידראולית הוא לייצר זרימה; לחץ נוצר רק כאשר זרימה זו פוגשת בתנגדות במערכת (כגון עומס, שסתומים או מערכות הנעה). לכן, לא נכון לייחס את ייצור הלחץ למשאבה בלבד.

 

 

10. אילו מדדי יעילות קיימים למשאבות וממירי כוח הידראוליים?

 

תשובה: מדדי יעילות עיקריים כוללים:

 

- יעילות נפחית: זרימה فعلית ÷ זרימה תאורטית

 

- יעילות מכניקלית/הידראולית: מומנט תיאורטי ÷ מומנט מעשי (או קשור לאיבדי חיכוך מכאניים)

 

- יעילות כוללת: יעילות נפחית × יעילות מכניקלית/הידראולית