Kas yra hidraulinė pavara?

Hidraulinė pavara - tai tam tikras transmisijos režimas, kuris naudoja skystį kaip darbinę terpę energijos perdavimui ir valdymui. Šios sistemos, sudarytos iš tokių komponentų kaip hidrauliniai siurbliai, varikliai, valdymo vožtuvai ir cilindrai, pasižymi dideliu galios tankiu, tiksliu valdymu ir pritaikymu įvairioms reikmėms. Hidraulinės pavaros veikia naudodamos suslėgtą hidraulinį skystį, kad perduotų galią iš vienos vietos į kitą, ir dažniausiai naudojamos įvairiose pramoninėse bei mobiliosiose programose, nes gali efektyviai ir tiksliai perduoti didelius energijos kiekius.

Hidraulinių pavarų tipai ir veikimo principai

Skysčio transmisijoje pagal skirtingas energijos perdavimo formas hidraulinės pavaros skirstomos į dvi pagrindines kategorijas:

• Hidraulinė pavara daugiausia naudoja skystos kinetinės energijos naudojimą energijos konversijos perdavimo režimui, pvz., hidraulinis sukabintuvas ir hidraulinis sukimo momento konverteris.
• Tūrinė hidraulinė pavara yra energijos konversijos perdavimo režimas, naudojant skysčio slėgio energiją.

Tūrinės hidraulinės pavaros veikimo principas

Tūrinės hidraulinės pavaros veikimo principas pagrįstas Paskalio dėsniu. Kai du cilindrai pripildyti darbo skysčio ir sujungti vamzdynu, vieno cilindro stūmoklis, veikiamas jėgos F ir turintis plotą A, veikia kito cilindro stūmoklį, kurio plotas A, jėga F sukurdamas tokį patį slėgį.

Hidraulinė tūrinė pavara veikia, kai siurblys, sukamasis elektros arba vidaus degimo varikliu, įsiurbia darbo skystį iš rezervuaro ir suspaustą tiekia į sistemą. Skystis pirmiausia teka per slėgį reguliuojančius vožtuvus (redukcinius, apsauginius). Kai slėgis sistemoje viršija numatytą didžiausią slėgį, reguliavimo vožtuvai sujungia siurblio slėgimo kanalą su baku ar siurblio įsiurbimo kanalu. Iš siurblio skystis patenka į valdymo sistemos įrenginius (skirstytuvus ir skysčio tekėjimo reguliavimo įrenginius). Skirstytuvais paskirstomas darbo skystis hidraulinės sistemos elementams, keičiama skysčio tekėjimo kryptis. Skysčio srauto tekėjimo reguliavimo įrenginiai skirti siurblio tiekiamo skysčio kiekiui (debitui), o kartu ir hidraulinio variklio greičiui reguliuoti. Jiems priklauso droseliai, skysčio srauto ribotuvai ir kt. Vėliau darbo skystis tiekiamas varomajai grandžiai, kuri skysčio tėkmės energiją paverčia mechanine energija.

Hidraulinės ir hidrostatinės pavaros: lyginamoji analizė

Ir hidraulinės, ir hidrostatinės pavaros yra sistemos, kurios naudoja hidraulinį skystį galiai perduoti, tačiau jų konstrukcija, veikimas ir pritaikymas skiriasi.

Hidraulinės pavaros

• Sistemos konfigūracija: gali būti atviro arba uždaro ciklo sistemos. Atviro ciklo sistemose yra atskiras rezervuaras hidrauliniam skysčiui, o praėjęs pro komponentus skystis grįžta į rezervuarą.
• Kontrolė ir tikslumas: užtikrina tikslų greičio, krypties ir jėgos valdymą naudojant valdymo vožtuvus. Tinka naudoti, kai reikia kintamo greičio ir didelių jėgų.
• Efektyvumas: gali skirtis priklausomai nuo konstrukcijos ir naudojamų komponentų.
• Priežiūra ir sudėtingumas: gali būti sudėtingiau prižiūrėti dėl daugybės komponentų, tokių kaip siurbliai, varikliai, vožtuvai ir plačios hidraulinės linijos.
• Pavyzdys: ekskavatoriuose strėlės, svirties ir kaušo valdymui naudojama hidraulinės pavaros sistema.

Hidrostatinės pavaros

• Sistemos konfigūracija: specialus hidraulinės pavaros tipas, kuris naudoja uždaros kilpos sistemą, kad tiksliai valdytų greitį ir kryptį. Jį sudaro hidraulinis siurblys ir hidraulinis variklis, kurie yra tiesiogiai sujungti, kad sudarytų uždarą grandinę.
• Kontrolė ir tikslumas: pasižymi puikiu tikslumu valdant greitį ir kryptį, todėl puikiai tinka toms programoms, kurioms reikalingas sklandus ir tikslus judėjimas. Valdymas pasiekiamas tiesiogiai reguliuojant siurblio ir variklio poslinkį.
• Efektyvumas: paprastai yra efektyvesnės nei tradicinės hidraulinės pavaros, ypač tais atvejais, kai reikia kintamo greičio ir tikslaus valdymo. Uždaro ciklo pobūdis sumažina energijos nuostolius.
• Priežiūra ir sudėtingumas: paprastai būna paprastesnės komponentų konfigūracijos, su mažiau vožtuvų ir uždaro ciklo konstrukcijos.
• Pavyzdys: mini krautuvai paprastai naudoja hidrostatinę pavarą kaip savo varomąją sistemą.

Sprendimas tarp hidraulinių ir hidrostatinių pavarų turėtų būti pagrįstas kruopščiu konkrečių taikymo reikalavimų įvertinimu, įskaitant galios reikalavimus, valdymo tikslumą, efektyvumą ir priežiūros aspektus.

Hidraulinių pavarų elementai ir skaičiavimai

Hidraulinių cilindrų skaičiavimas

Be išvystomos jėgos „F“ ir stūmoklio koto judėjimo greičio „v“, reikia žinoti kiekvieno cilindro darbinį slėgį, mechaninį naudingumo koeficientą ir kitus skaičiavimui būtinus duomenis. Šiuos duomenis pasirenkame iš rekomendacijų, savarankiškai nusistatydami, kad visi hidrauliniai cilindrai bus jungiami prie bendro siurblio. Taip pat nusistatome, kad visi hidrauliniai cilindrai yra sandarinti moviniais sandarikliais.

Stūmoklio skersmuo apvalinamas didinant iki artimiausio iš standartinės eilės. Pavyzdžiui, jei apskaičiuota reikšmė yra artima 90 mm, imamas 90 mm. Remiantis vienkočių hidraulinių cilindrų, kurių nominalus darbinis slėgis 6,3 MPa techninėmis charakteristikomis, imame, kad d = 40 mm.

Plokštelinio posūkio hidraulinio cilindro (variklio) hidrauliniai skaičiavimai

Šie skaičiavimai apima pradinius skaičiavimo duomenis ir plokštelinio hidraulinio posūkio cilindro (variklio) skaičiavimo rezultatus. Naudojamos pagrindinės formulės, skirtos plokštelinio hidraulinio variklio Nr. 5 skaičiavimams.

Siurblių parinkimas

Siurblių parinkimas priklauso nuo reikiamo hidrocilindrų stūmoklių judėjimo greičio ir plokštelinio hidrovariklio didžiausio kampinio greičio.

Darbo skysčio parinkimas

Darbo skysčio parinkimas yra esminis hidraulinės sistemos veikimo efektyvumui ir ilgaamžiškumui užtikrinti.

Vamzdyno hidraulinis skaičiavimas

Šiame etape nustatomi vamzdžių vidiniai skersmenys, faktiniai tepalo srautų greičiai ir tepalo tėkmės rėžimas. Taip pat apskaičiuojamas hidraulinės trinties koeficientas (Darsi koeficientas) ir slėgio hidrolinijos mažiausias vamzdžio sienelės storis, bei slėgio nuostoliai hidrolinijose.

Hidropavaros galingumo ir naudingumo koeficiento nustatymas

Šie skaičiavimai yra svarbūs norint įvertinti hidraulinės sistemos efektyvumą.

Hidraulinės pavaros šiluminio darbo režimo skaičiavimas

Apskaičiuojamas hidraulinės pavaros elementų, šilumą atiduodančių paviršių plotas, įskaitant hidraulinio bako, hidraulinių linijų vamzdžių ir hidraulinio cilindro šilumą atiduodančio paviršiaus plotą. Taip pat nustatomas bendras šilumą atiduodančio paviršiaus plotas ir įšilusio tepalo temperatūra.

Hidraulinių pavarų pritaikymas ir privalumai

Mechaniniu hidraulinės pavaros technologijos naudojimu galima supaprastinti mašinos struktūrą, sumažinti mašinos kokybę, sumažinti medžiagų suvartojimą, sumažinti gamybos sąnaudas, sumažinti darbo intensyvumą, pagerinti darbo efektyvumą ir patikimumą.

Privalumai

• Paprastas ir tvirtas dizainas.
• Didelės jėgos atlaikymo galimybės.
• Variklio apsauga nuo perkrovos.
• Sukamųjų dalių, užtikrinančių greitą darbo režimų keitimą, buvimas.
• Sukamojo judesio keitimas į paprastą slankiojantį judesį.
• Šie pavaros mechanizmai sukuria 25 kartus didesnę jėgą nei atitinkamo dydžio pneumatiniai pavaros mechanizmai.
• Darbinis slėgis iki 4000 psi.
• Gebėjimas palaikyti pastovų slėgį ir sukimo momentą.
• Pavaros siurbliai ir varikliai gali būti išdėstyti dideliu atstumu, prarandant mažai energijos.

Taikymo sritys

Hidraulinės pavaros yra universalios ir gali būti naudojamos įvairiose srityse, įskaitant:

• Statybinės mašinos: ekskavatoriai, krautuvai, šakiniai krautuvai, mini ekskavatoriai.
• Pramoninė įranga: presai, liejimo mašinos, kranų pavaros, gervės, tiektuvų pavaros, maišytuvų pavaros.
• Jūrų sistemos: gervės, vairo mechanizmai.
• Žemės ūkio technika: traktoriai, savaeigės žemės ūkio mašinos, priekabos su hidraulinėmis ratų pavaromis.
• Karinės transporto priemonės: ratų varikliai.
• Kiti: hidrauliniai domkratai, hidrauliniai stabdžiai, labai tikslus sunkių krovinių padėties nustatymas, uždaros kilpos greičio valdymas.

Hidraulinės priekabų ratų pavaros

Naudojant hidraulines priekabų ratų pavaras, traukos jėga dirvos paviršiui perduodama ne tik per traktoriaus, bet ir per priekabos ratus, apkrautus krovinio sunkio jėgos. Tai ypač aktualu sunkiomis sąlygomis dirbančiai žemės ūkio technikai, dirbančiai šlapiose dirvose, durpynuose, kalnuotose vietovėse, kur dažnai pasitaiko ratų prasisukimas ir technikos užklimpimas.

Šveicarų kompanija siūlo ir gamina hidraulines ratų pavaras, montuojamas priekabose. Tai spindulinių plunžerinių hidraulinių variklių pagrindu pagamintos pavaros. Šie hidrauliniai varikliai priklauso lėtaeigių, didelio sukimo momento, hidraulinių variklių grupei. Tokį variklį sudaro statorius su specialios formos vidiniu paviršiumi, rotorius ir jame įtaisyti plunžeriai su atraminiais guoliais ir skirstytuvu.

Iš alyvos siurblio tiekiama alyva dideliu slėgiu per skirstytuvą yra paskirstoma į plunžerius taip, kad jiems išsistumiant iš rotoriaus būtų sudaroma spaudimo jėga į statoriaus vidinį paviršių. Dėl specialios statoriaus paviršiaus formos prisispausdami plunžerio guoliai pradeda riedėti ir taip priverčia rotorių suktis. Pasisukus rotoriui, kartu pasisuka ir skirstytuvas, pakeisdamas alyvos tėkmės kryptį. Norint gauti didesnį sukimo momentą, gali būti naudojami kelių eilių plunžeriniai hidrauliniai varikliai. Sukimo momento netolygumui sumažinti plunžerių eilės pasukamos viena kitos atžvilgiu. Spindulinių plunžerinių variklių paleidimo metu sukuriamas sukimo momentas sudaro net 95 proc. nominalaus.

Hidraulines ratų pavaras turinčios priekabos gali būti sukabintos su mažesnės galios traktoriais, dirbti labiau kalvotose vietovėse ar esant šlapesnėms dirvoms. Gamintojų teigimu, šios hidraulinės priekabų ratų pavaros gali būti montuojamos prie bet kurios priekabos. Reikalavimai traktoriui taip pat minimalūs: viena hidraulinio skirstytuvo sekcija su dviem hidraulinėmis jungtimis ir beslėgė alyvos grąžinimo į baką linija. To užtenka, kad priekabos ratai galėtų būti sukami į vieną ir kitą puses. Turint tokį variantą, galima rankiniu būdu pasirinkti priekabos ratų sukimosi kryptį ir greitį. Toks sąstato valdymas nėra labai patogus, tačiau tai kur kas geriau nei gaišti laiką mašinoms užklimpus.

Variklis stebulėje

Hidraulinės ratų pavaros „širdis“ yra stebulėje sumontuotas variklis. Kitaip nei įprastame spinduliniame plunžeriniame variklyje, išorinis žiedas atlieka rotoriaus funkciją ir yra standžiai sujungtas su rato ratlankiu. Šį rotorių suktis priverčia iš statoriaus išlendantys plunžeriai su galuose sumontuotais velenais, pakeičiančiais slydimo trintį riedėjimo trintimi. Riedėjimo trinties koeficientas gerokai mažesnis, tad ir pasipriešinimas, atsirandantis dėl trinties, sumažėja keletą kartų.

Plunžeriai aplink statorių išdėstyti taip, kad dalis jų yra visai išlindę, dalis yra tarpinėje pozicijoje ir dalis - sustumti į statorių. Skirstytuvas alyvos srautą nukreipia į tuos plunžerius, kurie yra sustumti į statorių. Važiavimo kryptis pasirenkama traktoriuje esančiu skirstytuvu, o alyvos srautą į atitinkamus plunžerius nukreipia variklio viduje esantis skirstytuvas. Kai plunžeris išsistumia iki maksimalios savo eigos ir atlieka darbą, jo alyvos kanalas sujungiamas su baku. Dabar jau besisukantis rotorius sustumia plunžerį atgal į statorių ir procesas kartojamas iš naujo. Kad rotorius nenustotų suktis, jėgos perdavimą perima kaskart vis kitas plunžeris ar jų grupė. Kuo šiame spinduliniame plunžeriniame variklyje yra daugiau plunžerių grupių, tuo tolygiau ir didesnis sukimo momentas gali būti perduodamas. Paprastai šios ratų pavaros naudojamos važiuojant iki 10 km/val. greičiu.

Stabdymo sistema

Jei esant būtinybei, reikia stabdyti priekabą leidžiantis, pvz., nuo kalno, tai ratų pavaroms tiekiama alyva, o grįžtantis į baką alyvos srautas yra droseliuojamas (stabdomas). Taip sukuriamas pasipriešinimas plunžeriams susistumti į statorių ir kartu padidinamas rotoriaus sukimosi pasipriešinimas. Priekaba stabdoma. Traktoriaus ir priekabos važiavimo greičiai derinami tarpusavyje.

Mašinose, neturinčiose Loadsensing sistemos, tai turi padaryti traktoriaus operatorius tinkamai sureguliuodamas alyvos srautą, tiekiamą į priekabos pavaras. Jei pavara turi veikti ilgą laiką keičiantis važiavimo greičiui, reikalinga Loadsensing sistema. Šioje sistemoje operatorius, atsižvelgdamas į darbo sąlygas (dirvos drėgmę ar kalvotumą), valdymo terminale parenka reikalingą priekabos ratų pavaros stiprumo lygį.

Priekabos ir traktoriaus sukabinimo sistemoje sumontuojamas jutiklis, kuris gali nustatyti, ar priekaba yra traukiama, ar priekaba stumia traktorių. Šio jutiklio tiekiamas signalas yra informacija valdymo blokui, kaip toliau valdyti alyvos srautą, tiekiamą į priekabos ratų pavaras. Jei signalas informuoja apie traukiamą priekabą, alyvos srautas į ratų pavaras padidinamas. Jei priekaba pradeda stumti traktorių, alyvos slėgis į variklius yra mažinamas, o grįžtanti alyva į baką droseliuojama sukuriant stabdymo momentą.

Greičio reguliavimas

Važiavimo greičiui reguliuoti naudojamos skirtingos hidraulinių variklių jungimo schemos. Kai važiavimo greičiai maži, varikliai į hidraulinę sistemą sujungiami lygiagrečiai. Pasiekus tam tikrą važiavimo greitį, hidrauliniai ratų varikliai sujungiami nuosekliai. Dėl šio perjungimo alyvos srautas, tekantis per vieną variklį, padvigubėja, o tai leidžia išvystyti didesnį važiavimo greitį. Tačiau norint išlaikyti tokias pačias traukos charakteristikas, alyvos slėgį reikia padvigubinti.

Alternatyvūs sprendimai

Papildoma priekabos ratų pavaros sistema gali būti išspręsta ir kitaip. Miške dirbančios technikos ratų pavarai naudojami hidrauliniai varikliai, sukantys specialios formos metalinius ratukus, kurie prispaudžiami prie padangų, kai to reikia. Hidraulinis cilindras prispaudžia metalinius ratukus prie padangų, o šie savo varytuvais susikabina su padangos protektoriumi. Tiek padangos protektoriaus raštas, tiek ir varytuvų forma, kad galėtų susikabinti tarpusavyje, turi būti suderinti. Jei priekabos ratai užteršti purvu, šlapia, sukabinimas nebus pakankamas ir varantysis ratukas gali prabuksuoti.

Norint sumažinti metalinio ratuko ir padangos praslydimą, galima rasti ir dar vieną galimą sprendimą. Tam tikru atstumu šalia padangos yra montuojamas krumpliuotas žiedas, šiek tiek mažesnis už pačią padangą. Šis žiedas neturi kontakto su keliu, tačiau yra sujungtas su ratlankiu. Panašiai kaip starteris su smagračiu, šis krumpliuotas žiedas yra sujungiamas per krumpliaratį su hidrauliniu varikliu. Krumpliaračiai susijungia patikimiau negu metalinis ratukas su padanga.

Elektrinė hidraulinė pavara vs. hidraulinė pavara

Kai reikia valdyti nuotolinę vožtuvo apdailos vietą, didelę trauką ir greitą susidarymo greitį, dažnai pasirenkama hidraulinė arba elektrohidraulinė pavara. Hidraulinis pavara iš tikrųjų yra hidraulinis cilindras, panašus į oro cilindrą, tačiau gali atlaikyti didesnį slėgį nei oro cilindras.

Hidraulinės pavaros naudojimas nėra toks platus kaip pneumatinės ir elektrinės pavaros mechanizmas. Iš esmės, kol pavaros maitinimo šaltinis yra pakeistas į hidraulinį energijos šaltinį, jis gali būti paverstas hidrauline pavara. Jos darbui reikalinga išorinė hidraulinė sistema; gamykloje turi būti įrengta hidraulinė stotis ir kuro linija. Priešingai, elektrohidraulinė pavara yra patogesnė.

Pagrindiniai hidraulinių pavarų trūkumai yra tai, kad jos yra brangios, didelių gabaritų, sudėtingos ir reikalauja specialios inžinerijos, todėl dauguma jų yra naudojamos ypatingomis progomis, pavyzdžiui, elektrinėse ir naftos chemijos pramonėje.

Elektrinė hidraulinė pavara - tai variklio, alyvos siurblio ir elektrohidraulinio servo vožtuvo integravimas, kuris gali veikti tol, kol jis prijungtas prie maitinimo ir valdymo signalo. Tai idealiai tinka atokioms vietovėms, kuriose nėra oro tiekimo slėgio, tačiau reikia tiksliai valdyti vožtuvo apdailos padėtį.

Hidraulinės pavaros trūkumai

• Nelankstumas.
• Didelės priežiūros išlaidos.
• Temperatūros jautrumas.
• Dalinio judesio valdymo galimybė.
• Duomenų rinkimo pajėgumų nepakanka.
• Veiklos efektyvumas yra mažas.
• Jo efektyvumas, palyginti su kitais, yra mažesnis.
• Jo eksploatavimo sąlygos turi įtakos pagrindinėms jo savybėms.
• Joms reikalingos kelios viena kitą papildančios dalys, tokios kaip skysčių bakai, siurbliai, varikliai, šilumokaičiai ir išleidimo vožtuvai, naudojant triukšmo mažinimo įrangą.
• Skysčių netekimas gali sumažinti našumą ir sukelti sveikatos problemų, dėl to gali būti pažeisti komponentai ir aplinkinės dalys.

tags: #kas #yra #hidrauline #pavara