EN
В предыдущей статье мы обсуждали системы гидравлических насосов и их общий принцип работы. Кратко напомним, что гидравлическая система — это технология привода, передающая энергию с использованием жидкости в качестве среды. Она преобразует механическую энергию электродвигателя в жидкостную энергию, которая затем передаётся исполнительным компонентам посредством жидкости. Основные компоненты гидравлической системы включают гидравлические насосы, исполнительные компоненты (гидравлические двигатели), клапаны и масляные баки.
В этой статье основное внимание уделяется гидравлическим насосам и гидравлическим моторам, а также объясняется, как они работают вместе в гидравлической системе. Мы начнем с гидравлического насоса.
Классификация гидравлических моторов
Гидравлические моторы, как правило, делятся на две основные категории:
Моторы низкой скорости и высокого крутящего момента (LSHT)
Моторы высокой скорости и низкого крутящего момента (HSLT)
Выбор гидромотора низкой скорости позволяет системе обеспечивать более высокий крутящий момент при меньших скоростях. В пределах этих двух категорий их можно дополнительно классифицировать по конструкции на моторы шестерённые, пластинчатые и поршневые. Поршневые моторы, в свою очередь, подразделяются на аксиально-поршневые и радиально-поршневые.
Классификация гидравлических насосов
Распространённые типы гидравлических насосов включают:
1. По возможности регулирования потока:
Регулируемые насосы — Выходной поток можно регулировать по мере необходимости
Насосы с фиксированным рабочим объемом — Выходной поток постоянный
2. По конструкции: шестерёнчатые насосы, пластинчатые насосы, поршневые насосы
Шестерёнчатые насосы: компактные по размеру, простой конструкции, низкие требования к чистоте масла и низкая стоимость; однако вал насоса сильно подвержен несбалансированным силам, изнашивается в значительной степени и имеет большой объём утечек.
Пластинчатые насосы: могут быть однодействующими и двойного действия. Они обеспечивают равномерную подачу, плавную работу, низкий уровень шума, а также более высокое давление и объёмный КПД по сравнению с шестерёнчатыми насосами, но их конструкция сложнее, чем у шестерёнчатых насосов.
Поршневые насосы: высокий объёмный КПД, малые утечки и способность работать при высоком давлении, что делает их пригодными для гидравлических систем большой мощности. Однако они имеют сложную конструкцию, высокие требования к материалам и точности обработки, высокую стоимость, а также повышенные требования к чистоте масла.
Состав гидравлических насосов
Гидравлические насосы, как правило, состоят из трех основных частей: муфт, баков для гидравлического масла и фильтров.
Муфты
Вал гидравлического насоса не может выдерживать радиальные или осевые нагрузки, поэтому на конце вала нельзя напрямую устанавливать шкивы, шестерни или звездочки. Обычно приводной вал соединяется с валом насоса через муфту.
Если по причинам производства соосность насоса и муфты превышает стандарт, и при сборке возникает отклонение, то по мере увеличения скорости насоса центробежная сила будет возрастать, что может привести к деформации муфты. Эта деформация дополнительно увеличивает центробежную силу, создавая порочный круг, в конечном итоге приводящий к вибрации и шуму, что влияет на срок службы насоса. Кроме того, такие факторы, как ослабленные пальцы муфты и изношенные резиновые кольца, которые вовремя не заменяются, также влияют на работу насоса.
Бак гидравлического масла
Основные функции гидравлического бака в гидравлической системе заключаются в следующем: хранение масла, рассеивание тепла, отделение воздуха, содержащегося в масле, и устранение пены.
При выборе масляного бака в первую очередь следует учитывать его объем: для мобильного оборудования он обычно составляет 2–3 раза максимальную подачу насоса, а для стационарного оборудования — 3–4 раза. Во-вторых, необходимо учитывать уровень масла в баке: когда все гидроцилиндры системы полностью выдвинуты, уровень масла в баке не должен быть ниже минимального уровня; когда цилиндры втягиваются, уровень масла не должен превышать максимальный уровень. Наконец, нужно обратить внимание на конструкцию масляного бака: перегородки в традиционных масляных баках не могут эффективно осаждать загрязнения, поэтому вдоль продольной оси бака следует установить вертикальную перегородку. Между этой перегородкой и торцевой стенкой бака должен быть зазор, обеспечивающий сообщение пространств по обе стороны перегородки. Входное и выходное отверстия гидравлического насоса располагаются на конце перегородки, который не соединен, чтобы расстояние между подводом и сливом масла было максимально возможным. В то же время бак сможет лучше отводить тепло.
Масляный фильтр
Как правило, загрязнители с размером частиц менее 10 μ мкм практически не влияют на насос, но когда размер частиц превышает 10 μ мкм, особенно более 40 μ мкм, это значительно сказывается на сроке службы насоса. Твердые загрязняющие частицы в гидравлическом масле могут ускорять износ поверхностей деталей, движущихся относительно друг друга внутри насоса. Поэтому необходимо установить масляный фильтр для снижения степени загрязнения масла. Рекомендуемая точность фильтрации следующая: 10–15 μ мкм для аксиально-поршневых насосов, 25 μ мкм для лопастных насосов и 40 μ мкм для шестерёнчатых насосов. Использование высокоточных масляных фильтров может значительно продлить срок службы гидравлических насосов.
Функция гидравлических двигателей
Гидравлический двигатель — это исполнительный элемент, преобразующий энергию давления жидкости в механическую энергию, выдавая крутящий момент и вращательное движение, и занимает важное место в гидравлических системах.
Гидравлические двигатели, как правило, делятся на два типа: низкого крутящего момента и высокого крутящего момента. В последние годы, с постоянным развитием гидравлических технологий в направлении высокого давления и высокой мощности, а также с ростом внимания к охране окружающей среды, от гидравлических приводов требуется наличие таких характеристик, как низкий уровень шума, низкое загрязнение и плавная работа. Поэтому двигатели с высоким крутящим моментом стали одним из направлений развития.
С точки зрения преобразования энергии, гидравлические насосы и гидравлические двигатели являются взаимозаменяемыми гидравлическими компонентами: подача рабочей жидкости в любой гидравлический насос может перевести его в режим работы гидравлического двигателя; наоборот, при вращении вала гидравлического двигателя внешним моментом он также может перейти в режим работы гидравлического насоса. Это объясняется тем, что они обладают одинаковыми основными структурными элементами: герметичным объёмом, периодически изменяющимся по величине, и соответствующим механизмом распределения масла.
Роль гидравлических насосов в гидравлических системах
Проще говоря, гидравлический насос — это устройство, преобразующее механическую энергию в гидравлическую. Гидравлические передаточные системы используют различные типы гидравлических насосов для преодоления нагрузок и обеспечения выходной мощности.
Например, в гидравлических приводных системах, таких как экскаваторы, гидравлический насос отвечает за создание давления, необходимого для подъёма транспортных средств или тяжёлых объектов. Большинство тяжёлых строительных машин оснащены гидравлическими насосами, которые являются основными компонентами гидравлических систем.
Помимо крупного оборудования, существуют также небольшие гидравлические насосы, используемые для питания различных гидравлических инструментов, таких как режущие инструменты, прессы, гидравлические пилы и т.д. Все эти инструменты зависят от гидравлических насосов для эффективной работы.
Различия между гидравлическими и обычными насосами
Наибольшее различие между гидравлическими насосами и обычными насосами заключается в их методах работы. Обычные насосы обычно поддерживают постоянный поток жидкости, в то время как расход гидравлических насосов тесно связан с давлением нагрузки.
Кроме того, их функции различаются: гидравлические насосы должны преодолевать давление, создаваемое нагрузкой системы, в то время как обычные насосы отвечают только за непрерывную транспортировку или циркуляцию жидкости.
Функция гидравлического двигателя
Гидравлический двигатель является вращающимся исполнительным элементом, также известным как поворотный привод. Его основная функция заключается в преобразовании гидравлической энергии в механическую энергию для приведения в движение нагрузки.
Выходная мощность гидравлического двигателя определяется перепадом давления и расходом гидравлического масла. Другими словами, выходная мощность гидравлического двигателя напрямую пропорциональна его частоте вращения.
Принцип совместной работы гидравлических насосов и гидравлических двигателей
После понимания функций гидравлических насосов и гидравлических двигателей рассмотрим, как они работают вместе в системе:
Во-первых, гидравлический насос преобразует механическую энергию первичного двигателя (например, электродвигателя или дизельного двигателя) в гидравлическую энергию, которая существует в виде потока гидравлического масла.
Последующий гидравлический двигатель принимает гидравлическую энергию, вырабатываемую гидравлическим насосом, и преобразует её обратно в механическую энергию, которая используется для приведения в движение нагрузки и выполнения работы.
После завершения этого процесса преобразования гидравлическим двигателем вся система получает необходимую механическую энергию для выполнения задач. Гидравлические системы широко используются в нашей повседневной жизни; например, лифты, топливораздаточные колонки и аттракционы все зависят от совместного действия гидравлических насосов и гидравлических двигателей.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. Чем отличается гидравлический насос от гидравлического двигателя?
Ответ: Гидравлический насос преобразует механическую энергию в гидравлическую энергию (под давлением жидкости), в то время как гидравлический двигатель преобразует гидравлическую энергию обратно в механическую энергию (крутящий момент и вращательное движение).
2. Каковы основные типы гидравлических двигателей?
Ответ: Гидравлические двигатели в основном делятся на две категории:
Двигатели низкой скорости с высоким крутящим моментом (LSHT)
Двигатели высокой скорости с низким крутящим моментом (HSLT)
Кроме того, по конструкции они включают в себя двигателей шестеренчатого типа, лопастного типа и поршневого типа (включая осевые и радиальные поршневые типы).
3. Каковы распространённые типы гидравлических насосов и методы их классификации?
Ответ: Гидравлические насосы обычно классифицируются следующими двумя способами:
Регулирование потока: регулируемые насосы (переменной производительности) и нерегулируемые насосы (постоянной подачи)
Тип конструкции: шестерёнчатые насосы, пластинчатые насосы, поршневые насосы.
Шестеренчатые насосы: малый размер, простая конструкция, низкая стоимость, но высокий износ и утечки.
Пластинчатые насосы: равномерная подача, плавная работа, низкий уровень шума, более высокий КПД по сравнению с шестеренчатыми насосами, но сложная конструкция.
Поршневые насосы: высокий объемный КПД, низкие утечки, могут работать при высоком давлении, подходят для систем с высокой мощностью, но имеют высокую стоимость и высокие требования к чистоте масла.
4. Каковы компоненты гидравлической насосной системы?
Ответ: Гидравлическая насосная система, как правило, включает:
Муфту (соединяет вал привода и вал насоса)
Гидробак (хранение масла, отвод тепла, отделение воздуха и устранение пены)
Фильтр (снижение количества твердых загрязняющих частиц в масле)
Для обеспечения надежности системы необходимо обеспечить правильное выравнивание муфты, подходящую емкость и конструкцию бака, а также выбор фильтров с требуемой точностью.
5. Какова роль гидромотора в системе?
Ответ: Гидравлический двигатель получает жидкость под давлением, преобразует гидравлическую энергию в механическую и выдает крутящий момент и вращательное движение. Его выходная мощность зависит от перепада давления жидкости и расхода, поэтому при изменении расхода или давления выходные параметры двигателя будут соответственно изменяться.
6. Как гидравлические насосы и гидравлические двигатели работают вместе?
Ответ: В гидравлической системе:
Гидравлический насос преобразует механическую энергию, поступающую от первичного двигателя (например, электродвигателя или дизельного двигателя), в энергию жидкости.
Гидравлический двигатель получает эту жидкость под давлением и снова преобразует её в механическую энергию для привода нагрузки.
Благодаря этому преобразованию энергии система может обеспечить требуемый механический выход.
7. Почему чистота масла и фильтрация так важны в гидравлических системах?
Ответ: Твёрдые частицы в гидравлическом масле (особенно крупнее 10 μ мкм, в особенности больше 40 μ м) может усугубить износ внутренних компонентов насосов и двигателей, снижая эффективность и срок службы. Установка фильтров с соответствующей точностью (например, 10–15 μ мкм для аксиально-поршневых насосов, 25 μ м для лопастных насосов, 40 μ м для шестерёнчатых насосов) может эффективно обеспечить надёжность системы.
8. Если мой гидравлический насос издаёт шум или вибрацию, что мне следует проверить?
Ответ: Распространённые причины включают:
- Несоосность между насосом и муфтой/валом
- Скорость или нагрузка, превышающие номинальные значения
- Попадание воздуха или кавитацию во всасывающей линии
- Плохую чистоту масла или неправильное количество/тип масла
- Износ или повреждение муфты или внутренних компонентов насоса
Устранение этих проблем помогает уменьшить шум, вибрацию и продлить срок службы насоса.
9. Создаёт ли гидравлический насос давление в системе?
Ответ: На самом деле, не совсем так. Основная функция гидравлического насоса — создавать поток; давление формируется только тогда, когда этот поток встречает сопротивление в системе (например, нагрузку, клапаны или исполнительные механизмы). Следовательно, неправильно приписывать создание давления исключительно насосу.
10. Какие метрики эффективности существуют для гидравлических насосов и двигателей?
Ответ: Ключевые метрики эффективности включают:
- Объёмный КПД: Фактический поток ÷ Теоретическая подача
- Механический/гидравлический КПД: Теоретический крутящий момент ÷ Фактический крутящий момент (или связанный с механическими потерями)
- Общий КПД: Объёмный КПД × Механический/гидравлический КПД